تلفات همواره بخش جداناپذیری از سیستم های قدرت می باشد. تلفات موجود در سیستم می تواند هزینه های بسیاری به شبکه اعمال کند. در بین بخش های مختلف سیستم قدرت بخش توزیع بیشترین تلفات را دارا می باشد. تلاش های بسیاری در نقاط مختلف جهان جهت کاهش تلفات این بخش صورت گرفته است. درصد تلفات زیر 5 درصد در بسیاری از کشورها را می توان بعنوان شاهد امر آورد. اولین گام در جهت کاهش تلفات محاسبه تلفات می باشد. روش اصلی محاسبه تلفات در شبکه پخش بار می-باشد. بدلیل ویژگی های خاص پخش بار این روش در شبکه های توزیع قابلیت کاربرد در شبکه های توزیع را ندارد و معمولا در این بخش از تخمین تلفات استفاده می شود و نه محاسبه تلفات. بحث تخمین تلفات درشبکه های با اطلاعات محدود یا با بخشی از اطلاعات شبکه همواره دارای اهمیت فراوانی بوده است. مروری بر روش های مختلف ارائه شده جهت تخمین تلفات در شبکه های مختلف بر اساس اطلاعات و نیازهای موجود تغییر اساسی دارند و قابلیت کاربرد در دیگر شبکه ها را دارا نمی-باشند. شبکه ایران نیز از این امر مستثنی نبوده و نیازمند روشی بومی جهت محاسبه تلفات می باشد. نبود اطلاعات فنی و اطلاعات بار موانع اصلی این امر می باشند. در روش پیشنهادی در این پایان نامه هدف تخمین تلفات شبکه با استفاده از بخشی از اطلاعات شبکه می باشد. با این روش از سویی تا حد زیادی از کار میدانی و جمع آوری اطلاعات کاسته شده و از سوی دیگر زمان لازم جهت کار با اطلاعات زیاد مرتفع می گردد. جهت رسیدن به این امر در روش پیشنهادی ابتدا ابزاری بنام فیدر نمونه معرفی گردیده و سپس با استفاده از روش های آماری به تخمین تلفات پرداخته می شود.

در این تحقیق به مدلسازی تولید نیروگاه بادی در شبکه های قدرت پرداخته شده است. با توجه به متغیر بودن سرعت باد، تولید نیروگاههای بادی با عدم قطعیت همراه خواهد بود. بنابراین مطالعات قابلیت اطمینان شبکه در حضور نیروگاه بادی نیازمند یک مدلسازی مناسب برای نیروگاههای بادی می باشد. در این پایان نامه ابتدا مروری بر روش های مدل سازی قبلی شده است و سپس از روش ترکیبی زنجیره های مارکوف و شبیه سازی مونت کارلو برای مدل سازی نیروگاه بادی در مطالعات قابلیت اطمینان استفاده شده است. در این روش سرعت باد و در نتیجه توان خروجی توربین بادی به صورت یک فرآیند مارکوف مدل شده است به اینصورت که سرعت باد در چند حالت دسته بندی شده است و با توجه به اطلاعات قبلی سرعت باد در هر ساعت، نرخ ورود و خروج به هر کدام از این حالت ها محاسبه شده است. در ادامه از روش فازی – مارکوف نیز برای مدل سازی نیروگاه های بادی استفاده شده است. با توجه به اینکه نرخ ورود و خروج حالت های مارکوف در مزرعه بادی که اطلاعات کافی در دست نباشد نمی توان یک مقدار معین برای آنها در نظر گرفت. بنابراین به ازای هرکدام از این نرخ ورود و خروج حالت ها یک تابع عضویت فازی مثلثی اختصاص داده شده است. در پایان ظرفیت قابل اعتبار واحد های بادی در مقایسه با واحد های معمولی با معیار قرار دادن شاخص های قابلیت اطمینان تعیین می شود.

از آنجا که شبکه انتقال معمولاً در مقایسه با شبکه تولید دارای قابلیت اطمینان بالاتری می باشد، لذا در هنگام محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان سطح hli این شبکه نادیده گرفته شده و توسط یک باس کاملا قابل اطمینان که در برگیرنده کل تولید و کل مصرف شبکه است در نظر گرفته می شود. اما با نصب واحدهای تولید پراکنده در شبکه توزیع که معمولا احتمال بروز اتفاقات در آن بالا می باشد، چنین فرضی منطقی به نظر نمی رسد. لذا هدف این تحقیق ارائه روشی جهت محاسبه این شاخص ها با در نظر گرفتن حضور منابع تولیدی در شبکه توزیع می باشد. از آنجا که تا کنون تحقیق مدوّنی جهت نیل به این مقصود صورت نگرفته است، سعی شده است در این پایان نامه دو چهارچوب محاسباتی، اولی مبتنی بر شبیه سازی و دیگری چهارچوبی تحلیلی جهت نیل به این مقصود ارائه شود. در روش اول کلیه اتفاقات شبکه توزیع و همچنین واحدهای تولیدی و اثرات جانبی نصب یک واحد تولیدی در شبکه توزیع (مانند تغییرات تلفات شبکه) با استفاده از فرایند شبیه سازی مونت کارلو در منحنی بار شبکه توزیع لحاظ خواهند شد و در نهایت از این منحنی های بار اصلاح شده جهت محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان سطح hli بهره گرفته می شود. اما در روش دوم اثرات بروز اتفاقات در شبکه توزیع به صورت ضریبی جهت اصلاح نرخ خروج اجباری واحدها ظاهر شده و تنها آثار جانبی دیگر نصب واحد تولید پراکنده در شبکه توزیع مانند کاهش تلفات در اصلاح منحنی بار مشارکت خواهند داشت. بدین ترتیب با داشتن اطلاعات کلیه واحدهای تولیدی و منحنی بار اصلاح شده هر یک از فیدرهای توزیع شبکه، شاخص های مورد نظر قابل محاسبه خواهند بود.

تغییرات دائمی بار مشترکین – و به تبع آن بار جاری در فیدرها – سبب تغییر دائمی پارامترهای شبکه چون تلفات شبکه و شاخص های قابلیت اطمینان شبکه می شود. روش های بسیاری برای بازآرایی شبکه های توزیع ارائه شده اند که در این روش ها آرایش شبکه براساس داده های بار در یک بازه کوچک و بدون در نظر گرفتن هزینه های کلیدزنی تعیین می شود. در عمده این روش ها هزینه های کلیدزنی دیده نشده است. در این تحقیق روشی کاربردی برای بهره-برداری از کلیدهای شبکه با هدف کاهش هزینه های بهره برداری ارائه شده است. در روش پیشنهادی تغییرات پارامترهایی متغیر با زمان چون منحنی بار مشترکین مختلف خانگی، تجاری و صنعتی و هزینه های کلیدزنی دیده شده است. تابع هدف مسئله کمینه کردن هزینه های بهره برداری شامل هزینه تلفات شبکه، هزینه های مرتبط با قابلیت اطمینان و هزینه های کلیدزنی می باشد. ابتدا با فرض مشخص بودن هزینه هر کلیدزنی، روشی برای تعیین آرایش شبکه در طول یکسال ارائه می گردد. در روش ارائه شده با توجه به پویا بودن مسئله، برای رسیدن به جواب بهینه، یکسال به چندین بازه زمانی مساوی تقسیم شده و از الگوریتم برنامه ریزی پویا استفاده می شود تا آرایش شبکه در طول هر بازه را تعیین کند. برای اجرای این الگوریتم نیاز است که چندین آرایش کاندیدا برای شبکه تعیین شده و هزینه تلفات انرژی و هزینه قطعی مشترکین در طول هر بازه برای هر یک از این آرایش ها و نیز هزینه کلیدزنی بین آرایش ها محاسبه شود. در این روش الگوریتم برنامه ریزی پویا به صورت دینامیکی هزینه های تلفات شبکه و قابلیت اطمینان را با هزینه های کلیدزنی مقایسه کرده و تعیین می کند که در چه زمانی و چگونه، کلیدزنی برای رسیدن به یک آرایش جدید انجام شود. در تعیین آرایش های کاندیدا از الگوریتم جستجوی هارمونی، نظریه گراف ها و تکنیک های داده کاوی برای کاهش ابعاد مسئله استفاده می شود. همچنین در این تحقیق با فرض مشخص نبودن هزینه های کلیدزنی نیز روشی برای تعیین برنامه بازآرایی فیدرها براساس منحنی بار ارائه می شود. در روش پیشنهادی از مفهوم خوشه بندی منحنی های بار استفاده شده و یکسال به چندین بازه زمانی دسته بندی می گردد. روشی که برای خوشه بندی منحنی ها بکار گرفته می شود روش خوشه بندی k-means است. دسته بندی بازه ها براساس اندازه و شکل منحنی بار روزانه در طول سال انجام می گردد. پس از تعیین بازه ها، آرایش بهینه هر یک از این بازه ها با هدف کمینه کردن تلفات انرژی و بهبود قابلیت اطمینان تعیین می-گردد. روش های ارائه شده برروی شبکه های تست پیاده می شوند. نتایج شبیه سازی لزوم در نظر گرفتن تغییرات منحنی بار و هزینه های کلیدزنی در مطالعات بازآرایی را نشان می دهد.

در سالهای اخیر قانون گذاران سعی در ایجاد یک محیط رقابتی و واگذار کردن شرکتهای توزیع برق به بخش خصوصی کرده اند. سیستم های توزیع برق بخاطر دارا بودن انحصار طبیعی کمتر تحت تاثیر تجدید ساختار قرار گرفته اند و تنظیم این شرکتها امری متداول شده است. تنظیم شرکتهای توزیع از روشهای سنتی که بر پایه نرخ برگشت سرمایه و یا هزینه ارائه خدمات بوده، به سمت روشهای تشویقی برای افزایش کارایی شرکتها بنام تنظیم مبتنی بر عملکرد سوق پیدا کرده است. ما بر روی ارزیابی کارایی و کیفیت خدمات در روش تنظیم مبتنی بر عملکرد تمرکز کردیم و این پروژه شامل دو بخش می باشد: الف) ارزیابی کارایی شرکتهای توزیع، ب) تنظیم کیفیت خدمات. الف) ارزیابی کارایی شرکتهای توزیع روشهای مختلفی برای محاسبه کارایی شرکتهای توزیع برق وجود دارد. دو روش معروف آنها تحلیل پوششی داده ها و تحلیل مرزی تصادفی می باشد. در مرحله اول این بخش، یک الگوریتم ترکیبی برای ارزیابی کارایی شرکتهای توزیع برق با استفاده از روش تحلیل پوششی داده ها ارائه شده است. در این الگوریتم، ابتدا برای ارزیابی بهتر کارایی شرکتهای توزیع با استفاده از الگوریتم دسته بندی فازی، شرکتهای مشابه در یک گروه قرار گرفته اند. جزئیات انتخاب متغیرهای ورودی و خروجی با استفاده از روش تحلیل جزء اصلی در این بخش ارائه گردیده است. با توجه به اینکه مقادیر کارایی محاسبه شده توسط تحلیل پوششی داده ها به شرکتهای خارج از محدوده حساس می باشد، روشی محاسباتی برای شناسایی این شرکتها استفاده شده است. بخاطر حساسیت بالای کارایی شرکتها به خطا در داده ها، برای تخمین مقدار کارایی تصحیح شده از روش bootstrap استفاده گردیده است. هدف مرحله دوم این بخش، استفاده از روشهای پارامتری و غیرپارامتری برای ارزیابی کارایی شرکتهای توزیع و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر می باشد. چهار مدل مختلف به صورت زیر برای ارزیابی کارایی شرکتها بکار گرفته شده است: 1. یک تابع هزینه، برای تخمین هزینه شرکتها در نظر گرفته شده و با استفاده از روش تحلیل مرزی تصادفی مقدار کارایی محاسبه گردیده است. 2. روش تحلیل پوششی داده ها 3. متغیرهای ورودی به دو دسته متغیرهای تحت کنترل و خارج از کنترل شرکتها تقسیم بندی شده اند و روش تحلیل پوششی داده ها با در نظر گرفتن این نوع دسته بندی برای تخمین کارایی به کار گرفته شده است. 4. یک روش ترکیبی با استفاده از روشهای تحلیل پوششی داده ها و دسته بندی فازی این روشها بر روی شرکتهای توزیع برق ایران اعمال گردیده اند و برای مقایسه نتایج آنها میزان همبستگی مقادیر کارایی تخمین زده شده با بکارگیری روشهای پیرسون و اسپیرمن محاسبه گردیده است. ب) تنظیم کیفیت خدمات هدف اصلی این بخش، ارائه یک الگوریتم عادلانه و کارا برای محاسبه پارامترهای روش پاداش و جریمه با استفاده از روشهای تحلیل پوششی داده ها و دسته بندی فازی است. فاکتورهای زیادی بر روی قابلیت اطمینان شرکتهای توزیع تاثیر می گذارند و مشخصات و شرایط شرکتها نیز باید هنگام تنظیم پارامترهای روش جریمه و پاداش در نظر گرفته شود. در این بخش، با استفاده از روشهای تحلیل پوششی داده ها و دسته بندی فازی، شرایط و فاکتورهای شرکتهای توزیع، که می توانند بر روی قابلیت اطمینان شبکه تاثیر بگذارند (فاکتورهایی که خارج از کنترل شرکتها می باشند)، در هنگام محاسبه پارامترهای روش پاداش و جریمه در نظر گرفته شده اند. این الگوریتم بر روی شرکتهای توزیع ایران اعمال گردیده و نتایج آن شامل مقدار کارایی شرکتها، مقادیر پارامترهای روش پاداش و جریمه و مقدار ریسک ارائه شده است.

با روی آوردن صنعت برق به سوی محیط تجدید ساختاریافته، تغییرات عمده ای در این صنعت شکل گرفته است. انگیزه های فنی جای خود را به انگیزه های اقتصادی سپرده و این پارامترهای اقتصادی هستند که در تصمیم گیری ها نقش ایفا می کنند. شرکت های توزیع انرژی الکتریکی که نقش مهمی در سیستم تجدید ساختار ایفا می کنند ناچارند که در چنین محیطی تحلیل سود و هزینه را مبنای تصمیم گیری های خود قرار داده و بنابراین در کنار تأمین انرژی الکتریکی برای مشترکین در سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان، نوعی تعادل بین هزینه های ناشی از ارتقای سطح قابلیت اطمینان سیستم و سود حاصل از آن به وجود آورند. از هزینه های عمده ای که در راستای افزایش سطح قابلیت اطمینان سیستم بر شرکت های توزیع انرژی الکتریکی تحمیل می شود هزینه ی ناشی از تعمیرات به ویژه تعمیرات پیشگیرانه می باشد. در این پایان نامه به برررسی مسأله ی بهینه سازی تعمیرات پیشگیرانه ی ریسک محور در شبکه های توزیع در جهت مدیریت دارایی پرداخته شده است. بدین منظور مسأله ی بهینه سازی در قالب یک برنامه ریزی خطی عدد صحیح آمیخته بیان شده است. از جمله نوآوری های این پایان نامه می توان به در نظر گرفتن طرح های جریمه پاداش در مسأله ی بهینه سازی تعمیرات پیشگیرانه، ارائه ی روشی برای خطی سازی تابع غیرخطی جریمه-پاداش، بیان تأثیر انجام تعمیرات بر نرخ خرابی تجهیزات در قالب قیود خطی، پیشنهاد تعریف طرح های جریمه-پاداش ماهیانه و بررسی تأثیر آن بر روند انجام تعمیرات پیشگیرانه و نیز بررسی تأثیر تعریف طرح های جریمه با توجه به اهمیت مشترکین، بر برنامه ریزی تعمیرات پیشگیرانه اشاره کرد. در این پایان نامه هم چنین روشی برای دسته بندی تجهیزات شبکه ی توزیع با تعریف ضرایب اهمیت برای آن ها، به کمک نقشه های خودسازمان -که روشی برای دسته بندی داده های چندبعدی در داده کاوی توصیفی هستند- پیشنهاد شده است.

با گسترش تجدید ساختار در صنعت برق و رقابتی شدن قیمت انرژی، کاهش تلفات در سیستم های توزیع جدا از مباحث آماری و کیفی برای این صنعت به یک مفهوم سودآور تبدیل شده است. یکی از روش های عمده جهت کاهش تلفات نصب تولید پراکنده (dg) می باشد که در دهه اخیر با توجه به رشد بار و محدودیت در ظرفیت خطوط انتقال، تجدید ساختار در سیستم قدرت و توسعه ی استفاده از انرژی های نو توجه عمومی را به خود جلب کرده است. از طرف دیگر با توجه به اینکه بازآرایی به عنوان یکی از موثرترین و اقتصادی ترین روش های کاهش تلفات، موجب تغییر آرایش شبکه می شود می تواند در تعیین مکان بهینه منبع تولید پراکنده اثرگذار باشد. با این وجود، تاکنون این دو روش موثر در کاهش تلفات بصورت مجزا انجام شده است. لذا در این پروژه اثرات مثبت بازآرایی و مکان یابی dg بصورت همزمان جهت افزایش کاهش تلفات مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک روش راهبردی دو مرحله ای جهت بازآرایی در سیستم های توزیع برای شبکه های بزرگ واقعی با نام بازآرایی برمبنای tll ارائه شده است. جهت بهینه سازی در این پروژه، دو الگوریتم ژنتیک و کلونی مورچگان مورد استفاده قرار گرفته است و کلیه مراحل اجرای الگوریتم پیشنهادی در نرم افزار digsilent و با استفاده از زبان برنامه نویسی dpl انجام شده است. نتایج شیبه سازی شده برروی چند شبکه تست و واقعی شهر یزد نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در کاهش زمان محاسباتی جهت بازآرایی و کاهش تلفات خطی بیشتر در اثر نصب واحدهای تولید پراکنده می باشد. جهت بررسی کاربردی بودن الگوریتم پیشنهادی برای شبکه ی واقعی، اجرای این روش بر روی شبکه توزیع یزد نشان داد که اگر مکان یابی منابع تولید پراکنده برای ساختار فعلی و بهترین ساختار حاصل از بازآرایی انجام شود درصد کاهش تلفات به ترتیب برابر 2/80 و 9/83 می باشد در حالیکه که اگر مکان یابی و بازآرایی بصورت همزمان انجام گیرد درصد کاهش تلفات %86 خواهد شد. نتایج اعمال الگوریتم بازآرایی پیشنهادی برروی یک شبکه تست معروف نشان می دهد علاوه بر توانایی آن در جهت کاهش تلفات، سرعت بسیار بالایی در همگرایی الگوریتم بازآرایی ایجاد می کند بطوریکه زمان رسیدن به پاسخ بهینه الگوریتم ژنتیک معمولی بازآرایی 14.8t، پاسخ الگوریتم ژنتیک با روش بازآرایی بر مبنای tll ، 1.9tو پاسخ الگوریتم کلونی مورچگان با روش بازآرایی بر مبنای tll ، t می باشد که نشان می دهد علاوه بر اینکه الگوریتم کلونی مورچه سرعت بیشتری در همگرایی مسئله بازآرایی دارد الگوریتم بازآرایی بر مبنای tll سرعت پاسخ را بسیار تسریع می بخشد.همچنین در این پروژه بازآرایی با توجه به تغییرات بارسالیانه مورد بررسی قرار گرفته است.

در سال های اخیر مفهوم ریز شبکه یا micro-grid (شبکه های توزیع کوچک شامل منابع تولید پراکنده) بسیار مورد توجه قرار گرفته و تحقیقات زیادی در زمینه مسائل مربوط به آن انجام پذیرفته-است. یکی از مهمترین زمینه های تحقیقاتی در مورد ریز شبکه ها، کنترل عملکرد منابع تولید پراکنده موجود در ریز شبکه ها در زمان جزیره شدن جهت عملکرد خودگردان ریز شبکه ها است. منابع فتوولتائیک از جمله منابعی هستند که با توجه به مزیت های زیادشان به طور روزافزون در سیستم برق استفاده می شوند. لیکن بدلیل عدم قطعیت در تولید و قابل دیسپاچ نبودن منابع فوق، اغلب در کنار آن ها از باتری و ژنراتور سنکرون استفاده می گردد. در این پایان نامه به منظور تحقق بخشیدن به عملکرد بخشی از سیستم توزیع (فشار متوسط) که مجهز به منابع فتوولتائیک، باتری و ژنراتور سنکرون بوده و بعد از رویدادی به صورت جزیره ای(ریز شبکه) در می آید، تمهیداتی از طریق کنترل کننده های منابع فوق فراهم شده تا بتوان از حداکثر قابلیت این منابع استفاده شده و قابلیت اطمینان سیستم توزیع مجهز به این منابع افزایش یابد. به اینم منظور ابتدا سیستم کنترلی هریک از منابع بطور جداگانه تهیه شده سپس یک استراتژی کنترل و مدیریت توان برای کل ریز شبکه جهت عملکرد صحیح در هردو حالت متصل به شبکه و حالت جزیره ای ارائه شده است. منابع تولید پراکنده ریز شبکه عبارتند از، 1)ژنراتور سنکرون مجهز به توربین گازی و سیستم تحریک، 2) منبع فتوولتائیک مجهز به ردیاب حداکثر توان و 3) باتری. همراه ژنراتور سنکرون، سیستم تحریک نوع ieee ac4a و توربین گازی از مدل کامل rowen جهت شبیه سازی-ها استفاده شده است. مدل سازی ردیاب حداکثر توان توسط مبدل dc/dc مجهز به سیستم کنترلی انجام شده است. یکی از روش های ردیابی حداکثر توان، روش p&o است. روش فوق ایراداتی دارد که در این پایان نامه با اضافه کردن یک سیستم فازی به آن برطرف شده اند. کنترل کننده p&o در کنار سیستم فازی سیستم کنترلی مبدل dc/dc را تشکیل می دهند، که سرعت پاسخگویی بالایی داشته و نوسانات آن نسبت به روش ساده p&o بسیار کمتر است. در ادامه، قبل از شبیه سازی عملکرد ریز شبکه، با استفاده از مدل سیگنال کوچک ریز شبکه، پایداری سیگنال کوچک در تعدادی نقطه کار در حالت جزیره ای بررسی شده است. سپس سیستم توزیع مورد نظر بطور کامل در نرم افزار pscad/emtdc پیاده سازی شده و شبیه سازی و مطالعات متنوعی روی آن انجام گردیده و کارایی الگوریتم پیشنهادی کنترل و بهره برداری مورد تحقیق قرار گرفته است.

افزایش آلودگی های زیست محیطی و ظهور پدیده بازار برق از مهم ترین عوامل گسترش استفاده از منابع تولید پراکنده می باشد. استفاده از این منابع موجب کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان شبکه می گردد. از سوی دیگر حضور این منابع، ساختار شعاعی شبکه را بر هم زده و موجب افزایش سطح جریان خطا می گردد. تغییر ساختار شبکه و همچنین تغییر سطح جریان خطای عبوری از شاخه های مختلف، موجب بر هم خوردن هماهنگی های موجود در بین ادوات حفاظتی شده و مشکلاتی از قبیل کور شدن حفاظت و تریپ ناخواسته را بوجود می آورد. در این پایان نامه الگوریتم هایی جهت تشخیص مشکلات حفاظتی ناشی از حضور منابع تولید پراکنده ارائه شده است. الگوریتم های مذکور علاوه بر شناسایی پدیده رخ داده راهکار مناسب را نیز ارائه می دهند. برنامه کامپیوتری الگوریتم های پیشنهادی در محیط نرم افزار digsilent و با استفاده از ادیتور مربوط به این نرم افزار (dpl) نوشته شده و بر روی یک شبکه واقعی نیز پیاده سازی شده است. تا?ثیر سایز و مکان منابع تولید پراکنده نیز بر میزان آثار ناخواسته حفاظتی این منابع مورد مطالعه قرار گرفته است. نظر به کابرد ادوات محدود کننده جریان خطا به عنوان یکی از راهکارهای رفع مشکلات حفاظتی ناشی از منابع تولید پراکنده، مکان یابی این المان نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

استفاده از انرژی باد به عنوان یکی از انرژی‏های تجدیدپذیر در سالیان اخیر رشد قابل توجهی داشته و به عنوان یک گزینه مناسب برای جایگزینی سوخت‏های فسیلی مطرح شده است. این منبع انرژی غیر قابل کنترل و پیش‏بینی بوده و به همین دلیل، اتصال توربین‏های بادی به شبکه‏‏های قدرت، علی الخصوص سیستم‏های قدرت ضعیف با سطح اتصال کوتاه پایین با مشکلاتی همراه است. علارغم رشد روز افزون، قیمت مناسب و مزایای دیگر توربین بادی، این تجهیز پس از نصب در شبکه باعث بروز اختلالاتی از قبیل نوسانات ولتاژ و یا هارمونیکها می گردد. در این پایان نامه، اثر توربین‏های بادی کوچک بر سیستم‏های توزیع از دیدگاه کیفیت توان با تمرکز بر نوسانات ولتاژ از نوع چشمک زدن ولتاژ (فلیکر) بررسی شده است. سپس راهکاری مبتنی بر استفاده از تجهیزات custom power برای کاهش این اثر نامطلوب ارائه شده است. به همین منظور، شبکه توزیع استاندارد 13 باسه ieee برای مطالعات انتخاب شده است. سپس یک توربین بادی کوچک در توانهای مختلف و با توجه به معیارهای تلفات توان، پروفیل ولتاژ و فلیکر در این سیستم توزیع نمونه جایابی و تعیین ظرفیت شده است. سپس یک سیستم d-statcom در محل اتصال توربین بادی به شبکه طراحی و متصل شده، به نحوی که علاوه بر بهبود تلفات و پروفیل ولتاژ شبکه، فلیکر ناشی از توربین بادی را نیز کاهش میدهد.در نهایت توربین بادی روی یک باس ثابت نگه داشته شده و d-statcom برای بهینه کردن تابع هدف جایابی شده است. نتایج بدست آمده از شبیه‏سازی‏های انجام شده در محیط نرم افزار pscad/emtdc و تحلیل نتایج آن با نرم افزار matlab نشان دهنده بهبود مسائل کیفیت توان ناشی از نصب d-statcom درنقطه بهینه از شبکه مورد مطالعه می‏باشد.

در این پایان نامه تاثیرات مثبت و منفی حضور انواع منابع تولید پراکنده با انواع تکنولوژی اتصال بر روی پارامترهای کیفیت توان الکتریکی سیستم توزیع مورد بررسی قرار گرفته است. حضور منابع تولیدپراکنده در شبکه توزیع تاثیرات مشخص و بارزی روی توان و تغییرات ولتاژ در مصرف کننده و تجهیزات سیستم دارد. تولیدات پراکنده در سطوح مختلف ولتاژ وقتی به سیستم قدرت متصل می شوند، می توانند تنظیم ولتاژ، وقفه های ماندگار، هارمونیک ها، فلیکر، افت ولتاژ، فرورفتگی ولتاژ، برآمدگی ولتاژ و اضافه ولتاژ را تحت تاثیر قرار دهند. در بخش اول پایان نامه تاثیر حضور منابع تولید پراکنده با انواع تکنولوژی اتصال بر روی پارامترهای کیفیت توان الکتریکی یک فیدر حقیقی بررسی و مقایسه می شود و در بخش بعدی الگوریتمی برای تعیین اندازه و مکان بهینه منابع تولیدپراکنده با انواع تکنولوژِی اتصال برای سیستم توزیع ارائه می شود. به منظور کاربردی تر نمودن نتایج این پایان نامه از اطلاعات شبکه توزیع نیروی برق استان یزد استفاده شده و با در نظرگرفتن اطلاعات بار شبکه ، پارامترهای کیفیت توان الکتریکی در یک پست انتخابی شبکه ی توزیع با حضور منابع تولیدپراکنده با انواع تکنولوژی اتصال بررسی شده است. همچنین به منظور اجرای مراحل برنامه نویسی و انجام محاسبات شبکه از نرم افزار digsilent وemtp استفاده شده است. با نتایج بدست آمده از مطالعات انجام شده می توان به این نتیجه رسید که تکنولوژی اتصال نقش بسیار مهمی در بحث کیفیت توان الکتریکی در شبکه توزیع دارد و می تواند به اندازه انرژی اولیه منابع تولید پراکنده موثر باشد. پس بسته به مکان ، اندازه و تکنولوژی اتصال منابع تولیدپراکنده می توان به حالت بهینه از نظر کیفیت توان الکتریکی در شبکه با حضور منابع تولید پراکنده رسید.

سیستم اتوماسیون به عنوان کنترل کننده کلیه عملیات سیستم قدرت و عهده دار تمامی وظایف کاربری و مهندسی از جمله فعالیت های نظارتی، تصمیم گیری و اجرایی شناخته می شود و از این روی نقش بسزایی در نحوه عملکرد پست های قدرت ایفا می نماید. با این حال تاکنون سوالات و ابهامات متعددی در مورد سیستم اتوماسیون پست از دیدگاه قابلیت اطمینان مطرح می باشد از جمله: نادیده گرفتن نقش عامل تعمیر تجهیزات و عدم قطعیت داده های آماری بر روی شاخص های قابلیت اطمینان سیستم اتوماسیون، نبود مدل جامع جهت ارزیابی همزمان سیستم های حفاظتی، کنترلی و ارتباطی پست و نادیده گرفتن نقش اتوماسیون پست در بهبود عملکرد بخش های مختلف سیستم قدرت از جمله سیستم های توزیع و انتقال. لذا جهت رفع این ابهامات، در این رساله ابتدا عبارات مربوط به شاخص های دسترس پذیری، قابلیت اطمینان و نرخ های خرابی و تعمیر چهار ساختار گوناگون اتوماسیون پست برحسب پارامترهای نرخ خرابی و تعمیر تجهیزات ارائه می گردد. همچنین، تعدادی ارزیابی اهمیت تجهیزات به منظور شناسایی موثرترین عناصر در بهبود کارایی سیستم اتوماسیون در حضور ادوات قابل تعمیر انجام می گیرد. در ادامه رساله، پس از ارائه الگوریتم مربوط به محاسبات فازی سیستم اتوماسیون، مدل فازی پیشنهادی بر روی سه ساختار گوناگون اتوماسیون پست اعمال می گردد. به علاوه، یک مجموعه آنالیز اهمیت فازی جهت شناسایی تاثیرگذارترین تجهیزات در ارتقای عملکرد مدل فازی پیشنهادی صورت می پذیرد. همچنین به کمک روش تحلیل حساسیت، تاثیرات ناشی از تغییر بازه های مربوط به عدم قطعیت داده های ورودی بر روی نتایج خروجی مدل فازی سیستم اتوماسیون مورد ارزیابی قرار می گیرد. در قدم بعدی، یک مدل مارکوف دقیق برای سیستم کنترلی پیشنهاد می شود که به موجب آن سطح دسترس پذیری فعالیت های کنترلی مختلف محاسبه می گردد. هم چنین، به کمک مدل های مارکوف سیستم های حفاظتی و کنترلی به همراه مدل قابلیت اطمینان سطوح ارتباطی، یک مدل جامع و یکپارچه برای سیستم اتوماسیون پیشنهاد می شود و به منظور شناسایی میزان تاثیرپذیری شاخص های مدل پیشنهادی نسبت به تغییرات نرخ خرابی ادوات مختلف، یک مجموعه تحلیل حساسیت صورت می پذیرد. در مرحله بعد، پس از ارائه روندنمای مربوط به مدل مارکوف فازی پیشرفته، مدل مذکور بر روی یک ساختار مشخص اتوماسیون پست با در نظر گرفتن سطوح کنترلی مختلف اعمال می گردد. علاوه بر این، به کمک روش های آنالیز اهمیت فازی و تحلیل حساسیت، ضمن شناسایی موثرترین عناصر در بهبود کارایی مدل فازی پیشنهادی، تاثیر میزان عدم قطعیت های داده های ورودی بر روی نتایج خروجی مورد بررسی قرار می گیرد. در گام بعدی رساله، با ارائه روابطی شاخص های قابلیت اطمینان پست های صنعتی خودکار در حضور ساختارهای مختلف اتوماسیون پست مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، پس از مروری بر نحوه عملکرد یک طرح اتوماسیون توزیع مشخص به نام «سیستم با قطع پایین» و چگونگی مدل سازی آن از دیدگاه قابلیت اطمینان، یک مجموعه روابط به منظور بررسی شاخص های سیستم توزیع خودکار پیشنهاد می شود که به موجب آن میزان تاثیرات سیستم اتوماسیون پست، سیستم اتوماسیون توزیع و پست های خودکار در ارتقای سطح قابلیت اطمینان مربوط به ساختارهای مختلف سیستم توزیع مورد تحلیل قرار می گیرد. سرانجام در پایان رساله، نحوه مدل سازی پست های خودکار بر روی شاخص های سیستم مرکب مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین، به منظور ارزیابی نقش اتوماسیون پست در بهبود خروج های وابسته به پست و افزایش سطح قابلیت اطمینان سیستم مرکب روابطی ارائه می شود.

برنامه ریزی شبکه های توزیع برق یکی از شاخه های اصلی تحقیقاتی در زمینه صنعت برق محسوب می شود. در گذشته و قبل از تجدید ساختار در صنعت برق هدف شرکتهای توزیع تامین برق مشترکین و جوابگویی به رشد بار آینده با کمترین هزینه و نیز کمترین ریسک ممکن بود. پس از تجدید ساختار اهداف شرکتهای توزیع رسیدن به شاخصهای عملکرد معقول و مدیریت ریسک شد. تفاوتهای موجود بین برنامه ریزی در محیط سنتی و تجدید ساختار شده موجب رویکرد شرکتهای توزیع به استفاده از روشهای مدیریت دارایی که در ابتدا مختص بنگاههای اقتصادی بود شد. مدیریت دارایی در شبکه توزیع از لحاظ بازه زمانی مورد مطالعه به سه دوره کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت قابل تقسیم است. مدیریت دارایی کوتاه مدت مربوط به فعالیتهای بهره برداری و کنترل شبکه توزیع می باشد. اقدماتی نظیر تعمیرات پیشگیرانه در حوزه مدیریت دارایی میان مدت می باشد و طراحی و توسعه شبکه نیز در حوزه مدیریت دارایی بلند مدت قرار می گیرد. مساله ای که در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته وجود برهمکنش میان مدیریت دارایی از لحاظ بازه زمانی می باشد. بدین معنی که مدیریت دارایی در کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت بر یکدیگر اثر دارند بنحویکه شناسایی و مدلسازی این برهمکنش ها مدلهای دقیق تری برای مدیریت دارایی شرکت توزیع فراهم می آورد. از طرفی با توجه به اینکه مدیریت ریسک در کنار افزایش سود یکی از اهداف اصلی شرکت توزیع در محیط تجدید ساختار شده است، شناسایی و مدلسازی منابع ریسک در فرآیند برنامه ریزی شبکه توزیع حائز اهمیت می باشد. هدف اصلی این رساله مدلسازی برخی از برهمکنشهای مدیریت دارایی از لحاظ بازه زمانی در فضای ریسک می باشد. بدین منظور ابتدا مفاهیمی از مدیریت دارایی و نیز روشهای مدیریت ریسک در شبکه توزیع مورد بررسی قرار گرفته و سپس چارچوبی برای شناسایی برهمکنشهای موجود در مدیریت دارایی شبکه توزیع ارائه شده است. در ادامه الگوریتمی برای جایابی و ظرفیت یابی مبتنی بر ریسک پستهای فوق توزیع با در نظر گرفتن امکان مانور بین پستها (برهمکنش کوتاه مدت و بلند مدت) ارائه شده است. در این بخش مکان و ظرفیت بهینه پست های فوق توزیع با در نظر گرفتن امکان مانور بین پست ها تعیین شده و مجموعه ای از جواب ها برای انتخاب شرکت توزیع با توجه به استراتژی ریسکی شرکت تولید شده و مقدار ریسک هر طرح انتخابی با استفاده از روش های تحلیل ریسک ارزیابی می شود. سپس برهمکنش میان مدیریت اتفاقات به عنوان یک اقدام مدیریت دارایی کوتاه مدت با تعیین ظرفیت رزرو پستهای فوق توزیع به عنوان یک اقدام مدیریت دارایی بلند مدت در فضای ریسک های غالب شبکه توزیع به صورت تک هدفه و چند هدفه شبیه سازی و با ارائه مجموعه ای از جواب ها شرکت توزیع قادر به انتخاب جواب بهینه با توجه به استراتژی ریسکی خود می شود. همچنین مقدار ریسک هر طرح انتخابی نیز با استفاده از روش های تحلیل ریسک ارزیابی می شود. در نهایت و پس از تعیین مکان و ظرفیت بهینه پست های فوق توزیع مسیر بهینه و دقیق فیدرهای فشار متوسط با استفاده از یک روش جدید که ریسک ناشی از عدم قطعیت های شهرسازی را کاهش می دهد تعیین می شود.

پیشرفت های اخیر در زمینه ادوات الکترونیک قدرت، موجب پیوستگی هر چه بیشتر شبکه های dc و سیستم های ac شده است و بدین ترتیب با ترکیب آنها می توان از مزایای هر دو شبکه بهره برد. در این پایان نامه مساله طراحی شبکه های ترکیبی ac/dc در سطح توزیع مورد بررسی قرار می گیرد. قبل از هرگونه مطالعه در زمینه طراحی سیستم های توزیع ac/dc، ارائه ساختارها و آرایش های محتمل و امکان پذیر در این شبکه ها ضروری می باشد. تاکنون مطالعه منسجمی جهت ارائه ساختارهای مختلف و ممکن در شبکه های توزیع ac/dc انجام نشده است. در این پایان نامه ساختارهای مختلفی برای این شبکه ها پیشنهاد شده و این ساختارها از نقطه نظر فنی و اقتصادی مورد بررسی قرار می گیرند. از دیگر ابزارهای لازم جهت حل مساله طراحی شبکه های توزیع ac/dc، محاسبات پخش بار در این شبکه ها می باشد. تاکنون روش های مختلفی برای حل مساله پخش بار در شبکه های ac/dc در سطح انتقال، معرفی شده است. به دلیل شرایط خاص سیستم های توزیع، امکان عدم همگرایی روش های مطرح شده وجود دارد. از این رو الگوریتمی نیز برای محاسبات پخش بار در این شبکه ها برای انواع آرایش های پیشنهادی در حالت متعادل و نامتعادل، در حضور منابع تولید پراکنده، ذخیره سازهای انرژی، دارای مش و با در نظر گرفتن استراتژی های مختلف کنترلی برای مبدل های موجود ارائه شده است.

شبکه های توزیع مرسوم برای بهره برداری شعاعی طراحی شده اند و توان مورد نیاز تمامی مصرف کننده های آن تنها از یک منبع تأمین می شود. در سال های اخیر منابع تولید پراکنده به دلیل مزایای فراوان زیست محیطی، اقتصادی و فنی وارد شبکه ی توزیع شده اند. ورود این منابع، علاوه بر مزایای بیان شده، چالش های مختلفی نیز برای شبکه به وجود آورده است که مهم ترین آن ها ایجاد مشکل در کار سیستم حفاظتی است. با ورود این منابع شبکه توزیع از حالت تک منبع خارج شده و در برخی از شاخه ها دارای شارش توان دوسویه خواهد بود. تحت این شرایط روش های حفاظت مرسوم با مشکل مواجه شده و برای غلبه بر آن ها، باید از حفاظت تطبیقی بهره گرفت. تطبیقی بودن سیستم حفاظتی به معنای تغییر تنظیمات ادوات حفاظتی با تغییر شرایط شبکه ی توزیع، و به عبارت دیگر در اثر تغییر عمده در ساختار سیستم است. در این تحقیق روش حفاظت تطبیقی مبتنی بر سیستم های چند عامل با بهره گیری از لینک های مخابراتی ارائه شده است. در این روش رله ها با اطلاع از تغییرات توپولوژی سیستم، ناشی از ورود و خروج dg ها، بازآرایی و تشکیل جزیره ی عمدی، وضعیت جدید خود نسبت به دیگر رله ها از دید بالادستی و پایین دستی را تشخیص داده، مطالعه ی اتصال کوتاه در شرایط جدید را انجام می دهند و تنظیمات جدید با حل مسئله هماهنگی حفاظتی بهینه تعیین می شود. نتایج شبیه سازی های مختلف بر شبکه ی نمونه ieee 34 node test feeder کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد.

افزایش روزافزون نفوذ منابع سمت مصرف علی الخصوص منابع تجدیدپذیر در شبکه های توزیع باعث پیچیدگی بهره برداری و برنامه ریزی سیستم های توزیع می گردد. ریزشبکه ها به عنوان بستری مناسب و منعطف توسعه پیداکرده تا با افزایش رویت پذیری و کنترل پذیری منابع سمت مصرف نفوذ گسترده آن ها را در سیستم های توزیع تسهیل کنند. از طرفی دیگر هر روزه تمایلات مشترکان ارتقاء یافته و سطوح بالاتری از پایایی، پایداری و کیفیت توان را درخواست می نمایند. در چنین محیطی دیگر نمی توان صرفاً با اتکا بر منابع سمت تولید پایایی خواسته شده را برآورده ساخت. زیرا نه ازنظر فنی و نه ازنظر اقتصادی امکان ارتقاء پایایی کل سیستم تا حد بسیار بالا وجود ندارد و از طرفی دیگر، منابع سمت تولید نیز نمی توانند بین مشترکانی که در عمق شبکه توزیع هستند، تبعیض ایجاد کنند. لذا در این رساله مفهوم پایایی منعطف که بیانگر «توانایی یک شبکه در تداوم برق رسانی به مشترکان منتخب در هنگام رخداد خطا» است باهدف ایجاد تمایز بین پایایی مشترکان پیشنهاد می شود. ریزشبکه های هایبرید هم ازنظر فنی و هم ازنظر اقتصادی، امکان پیاده سازی مفهوم پایایی منعطف را در سطح توزیع محقق می کند. بدین منظور ابتدا هزینه بهره برداری ریزشبکه هایبرید و جریان متناوب (سنتی) در شرایط مشابه ای از بار و منابع باهم مقایسه شده و حیات اقتصادی ریزشبکه هایبرید که به واسطه افزایش بازدهی در بهره برداری به دست می آید، بررسی خواهد شد. سپس روند مطالعات ارزیابی پایایی منعطف به دو روش تحلیلی و با استفاده از نظریه گراف به طور مشروح توضیح داده شده و شاخص های ارزیابی پایایی منعطف معرفی می شوند. همچنین فرآیند تدوین استراتژی تخصیص منابع سمت مصرف باهدف دستیابی به سطوح مطلوب پایایی منعطف و کلی در ریزشبکه هایبرید مدلسازی شده است. همچنین نشان داده می شود که با ورود مفهوم پایایی منعطف به مبحث ارزیابی سیستم قدرت بُعد جدیدی به مطالعات پایایی اضافه شده که این امر امکان دستیابی به راهکارهای اقتصادی تر را در مطالعات برنامه ریزی سیستم توزیع فراهم می آورد.

شبکه¬های توزیع برق ترکیبی ac/dc به دلایل مختلفی در سالیان اخیر مورد توجه طراحان و برنامه¬ریزان قرار گرفته است. به عنوان مهم¬ترین و اصلی¬ترین دلایل مطرح شدن این نوع از شبکه¬های توزیع، می¬توان به نفوذ گسترده منابع تولید پراکنده که بیشتر آن¬ها دارای تولید توان به صورت dc می¬باشند و همچنین افزایش روز افزون بارهای حساس الکترونیکی که مصرف¬کننده انرژی الکتریکی dc هستند، اشاره نمود. بکارگیری شبکه¬های توزیع ترکیبی ac/dc می¬تواند موجب حذف مبدل¬های لازم به منظور اتصال این منابع و بارها به شبکه¬های ac امروزی گردد و از این طریق موجب کاهش هزینه¬ و بهبود قابلیت اطمینان و کارایی شبکه¬های توزیع گردد. در این¬ پایان¬نامه ابتدا ساختارهایی برای شبکه¬های توزیع ac/dc پیشنهاد شده و این ساختارها از دیدگاه¬های فنی و اقتصادی مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته¬اند و تأثیر پارامترهای مختلف تأثیرگذار بر این ارزیابی بررسی شده است. با توجه به تاثیر عوامل مختلف بر برازندگی ساختارهای پیشنهادی نیاز به ارائه روندی برای طراحی مفهومی شبکه های توزیع ac/dc به منظور تعیین کارایی و برازندگی واقعی این نوع از شبکه ها نسبت به شبکه های توزیع ac فعلی احساس می گردد. بنابراین مسئله طراحی مفهومی شبکه¬های توزیع ac/dc مورد بررسی قرار گرفته و مواردی چون محل و ظرفیت پست¬های توزیع ac/dc، مسیر فیدرهای ac و dc در دو سطح اولیه و ثانویه و همچنین ظرفیت هادی¬ها با در نظر گرفتن هزینه¬های سرمایه¬گذاری و بهره¬برداری شامل هزینه احداث مبدل¬ها و خطوط، هزینه تلفات و هزینه قابلیت اطمینان تعیین می¬گردد. استراتژی ارائه شده به منظور طراحی شبکه توزیع یک منطقه برای سناریوهای مختلف مربوط به حضور بارهای حساس و منابع تولید پراکنده به کار گرفته شد. نتایج حاصله نشان می¬دهد استفاده از شبکه¬های توزیع ac/dc نسبت به شبکه¬های توزیع ac فعلی در شرایط مختلفی چون وجود بارهای با هزینه خاموشی بالا و نفوذ گسترده منابع تولید پراکنده منجر به کاهش هزینه¬های سرمایه¬گذاری و بهره¬برداری می¬گردد.

هدف از این پروژه، تعیین مکان و تعداد بهینه سکسیونرها در شبکه ی توزیع برق می باشد. به طوریکه با کمترین هزینه ی مربوط به نصب و نگهداری سکسیونر، بیشترین سود به واسطه ی کاهش انرژی توزیع نشده، حاصل شود. برای حل این مسئله، یک تابع هدف شامل هزینه های ناشی از نصب، نگهداری سکسیونرها و همچنین انرژی توزیع نشده در شبکه ی توزیع برق، در نظر گرفته شده و مسئله با استفاده از الگوریتم بهینه ساز ژنتیک و به وسیله ی نرم افزار matlab حل شده است. در محاسبه ی انرژی توزیع نشده(ens)، داده هایی مانند نرخ خرابی(?)، زمان سوئیچینگ(ts)، زمان تعمیر(tr) و همچنین بار پست های توزیع مورد نیاز است. که این داده ها دارای عدم قطعیت بوده و از دقت محاسبات می کاهند. بنابراین از تئوری اعداد فازی به منظور مدل سازی عدم قطعیت در محاسبات مسئله، استفاده شده است. همچنین از این طریق تجربیات بهره بردار به صورت داده های زبانی در مسئله ی جایابی سکسیونرها دخالت داده شده است. در ادامه به منظور مطالعه ی عددی مسئله، جایابی برای یک فیدر نمونه ی واقعی مربوط به شبکه ی توزیع برق، با در نظر گرفتن نرخ تورم، بهره و هزینه ی خرید و نصب سکسیونر انجام و نتایج حاصله ارائه گردیده است.

چکیده ندارد.