وبلاگ

1-1- تعریف و اهمیت مسئله

این تحقیق به بهینه سازی شاخصهای قابلیت اعتماد سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی- از دیدگاه کیفیت توان- با حضور منابع تولید پراکنده اختصاص دارد. امروزه در کنار تجهیز سیستم ها، قابلیت اعتماد آنها به طور جدی مطرح بوده و جزء لاینفک عملکرد آنهاست. در ارزیابی قابلیت اعتماد میزان توانایی سیستم در ارائه عملکرد صحیح محوله محک زده میشود، بنابراین میتواند به مجرائی جهت بهبود آن سیستم تبدیل گردد. این بحث در سیستم های قدرت نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به وسعت سیستم قدرت و نحوه ارتباط بخشهای تولید، انتقال و توزیع با یکدیگر، رده های سلسله مراتبی HLI و HLII و HLIII مطرح گردیده و سیستمهای توزیع در رده HLIII مورد بررسی دقیق قرار میگیرند. شبکه توزیع گستردهترین بخش سیستم قدرت است که نقاط مصرف را به منابع انرژی الکتریکی ارتباط داده و از نظر جغرافیایی مساحت بسیار زیادی را تحت پوشش قرار میدهد. بنابراین هر بهینه سازی به ظاهر کم اهمیتی چون در ابعاد وسیع اعمال میگردد، می تواند صرفه جویی زیادی در هزینه ها را به دنبال داشته باشد. مورد دیگر جایگاه ارزیابی قابلیت اعتماد در سیستمهای توزیع به حجم وسیع اتفاقات و خرابیهای بوجود آمده مستقل از گستردگی مداری آن مربوط میگردد. بر این اساس ارزیابی قابلیت اعتماد شبکههای توزیع از اهمیت و اولویت ویژهای برخوردار خواهد بود. از سوی دیگر در شبکه های توزیع امروزی، به خصوص با روند رو به رشد خصوصی سازی و رقابتی شدن بازار برق، هدف اولیه شرکتهای توزیع پایین آوردن هزینه های مربوط به بهره برداری، نگهداری و ساخت شبکه خود و همزمان بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه، کیفیت برق و رضایت بیشتر مشترکین میباشد. یکی از روشها برای پاسخ گویی به رشد بار و نیز تامین سطح مشخصی از قابلیت اطمینان، استفاده از منابع تولید پراکنده میباشد. تولید پراکنده معمولاً به واحدهای تولیدی با ظرفیت کمتر از 10 مگاوات گفته میشود که به طور مستقیم به شبکههای توزیع یا سرویس مشترکین متصلند. تکنولوژیهای مختلفی از

 جمله توربینهای گازی کوچک، پیلهای سوختی، توربینهای بادی، سلولهای خورشیدی و…. در واحدهای تولید پراکنده مورد استفاده قرار میگیرد.

قابلیت اعتماد در سیستمهای قدرت گستره زیادی داشته و تاکنون فعالیتهای تحقیقاتی در این خصوص بیشتر به دو بخش تولید و انتقال معطوف بوده و به بخش توزیع توجه کمتری شده است. شاید یکی از دلایل این کار مقیاس بسیار بالایی از خرابی باشد که می تواند از این بخشها منشاء گیرد. اما تعداد خرابیها در سیستم – بسیار گسترده – توزیع نیز قابل توجه بوده و قرار دادن آن در درجه های پایین اولویت می تواند موجب تحمیل هزینه های سنگینی شده و نمیتواند استدلال عملی دقیقی داشته باشد.
بحث قابلیت اعتماد شبکه های توزیع زمینه های فراوانی جهت تحقیقات داشته و بکارگیری علوم مختلف از جمله ریاضیات پیشرفته و علوم کامپیوتر به تنوع و کارائی روش های مربوطه میافزاید. به همین دلیل مطالب، مقالات و کنفرانسهای علمی ارائه شده در این ارتباط پیشرفت روزافزونی را نشان میدهد، اما در عین حال در اکثر مطالعات انجام شده کمتر به ارزیابی همزمان شاخصهای قابلیت اطمینان و مباحث کیفیت توان پرداخته شده است.
لذا در این پایان نامه، شاخصهای قابلیت اطمینان سیستمهای توزیع بر اساس قطعیهای ناشی از فلش ولتاژ در نظر گرفته شده اند. از  دلایل این امر و رویکرد به مسائل کیفیت توان میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- حساسیت بیشتر تجهیزات الکتریکی کنونی در مقایسه با تجهیزات مورد استفاده در گذشته.
2- افزایش استفاده از تجهیزاتی که موجب کاهش کیفیت برق میگردند.
3- افزایش آگاهی مشترکین و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی از مقوله کیفیت برق و آگاهی از تاثیر کیفیت برق بر عملکرد مناسب و عمر مفید تجهیزات.
4- تاثیر متقابل تجهیزاتی که باعث عدم کیفیت برق در یک شبکه به هم پیوسته میشوند.
روشهای متعددی در خصوص مدل سازی و ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مطرح و ارائه شده است و تحقیقات و مطالعات در این زمینه همچنان ادامه دارد. به طور کلی روشهای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع را میتوان به دو دسته ی عمده ی تحلیلی و شبیه سازی تقسیم نمود. در روشهای تحلیلی که کاربرد فراوانی در مطالعات مهندسی قابلیت اطمینان سیستمهای توزیع دارند، فیدر و تجهیزات مربوطه در قالب ریاضی به صورت اجزای سری یا موازی مدل میشوند و شاخصهای مربوطه در زمان نسبتاً کوتاهی محاسبه میشوند.

:
در این سمینار استاندارد IEEE802.16 را كه بیشتر و به طور متداول به Wimax (دسترسی میكرویوو برای ارتباط دو وسیله با هم به صورت جهانی) معروف شده است تشریح می كنیم. این استاندارد سالها در دست ساخت بود و ساخت آن در ژوئن 2004 به پایان رسید. در این سمینار تلاش خواهد شد كه یك دید مختصر و كلی فنی استاندارد 802.16 را از میان مشخصات آن داده و سپس توسط یك سری مباحثی مانند اینكه چگونه این تكنولوژی می تواند نقش انتقال سه گانه داده، صدا و تصویر را با هم ایفا كند ادامه داده می شود. Wimax در ارتباطات از راه دور تغییراتی را خواهد داد به طوریكه این تغییرات شبكه در سرتاسر جهان امروزی مشهود می باشد.

از زمانیكه تلفن شروع به كار كرده است تأمین كنند گان سرویس ازرقابت توسط تكیه بر سرمایه گذاری گزاف برای گسترش یك شبكه تلفن دوری گزیده اند. هزینه گسترش سیمهای مسی، ساختمان سوئیچها و اتصال سوئیچهای ایجاد شده یك محدودیت غیر قابل عبور برای داخل شدن برا ی دیگر رقیبان به این عرصه نیز می باشد. در بیشتر جهان، هزینه بالای این زیرساخت سرویس دهی تلفن را محدود كرده است. Wimax یك ارتباط نقطه به نقطه (مشترك به مشترك ) را با محدوده 50km (30mile به همراه ظرفیت 72mbps پیشنهاد داده است. این تكنولوژ ی یك ارتباط NLOS (مسیر غیر خط مستقیم) با محدوده 4mile را نیز پیشنهاد داده و همینطور، این مدل در یك توزیع نقطه به چند نقطه در هر پهنای باندی برای تقریباً هر تعداد مشتركی كه به تراكم مشترك و ساختار شبكه وابسته است می تواند توزیع شود. شكل 1-1 این امكانات محرك را نشان داده است.

(*) شبكه های ارتباط راه دور نیازمند به یك دسترسی به شكل تناوبی می باشند:
فهمیدن كار اصلی یك شبكه تلفن سوئیچ شده عمومی (PSTN) به بهترین نحو، دانستن 3 جزء اصلی آن است: دسترسی، سوئیچینگ و انتقال. هركدام از این اجزاء تاریخچه بالای صد سال PSTN را نشان می دهد. دسترسی، به چگونگی دسترسی مشترك به شبكه، اشاره دارد، سوئیچینگ به چگونگی تلفن كردن در داخل شبكه، كه سوئیج شده یا مسیردهی شده است، اشاره دارد و انتقال هم در مورد چگونگی انتقال صدا در سرتاسر شبكه توضیح می دهد.
(*) سوئیچینگ:
PSTN یك شبكه ستاره ای است. در این شبكه هر مشتركی به مشترك دیگر از طریق كوچكترین واحد، (اگر هاب های زیادی نباشد، این واحد كوچك به اتاقهایی (offices) شبیه است) متصل می شود. در این اتاقها سوئیچها قرار دارند. به صورت خیلی ساده اتاقهای محلی، با سرویس محلی ارتباط دارند و اتاقها به صورت جفت برای سرویس دهی به فواصل دور (master, slave) كار می كنند. اتاقهای محلی بهتر است كه اتاقهای مركزی (central office) (Co) نامیده شوند، این اتاقها از 5 دسته سوئیچ استفاده می كنند و هنگامیكه اتاقها به صورت جفت كار می كنند از 4 دسته سوئیچ استفاده م ی كنند. یك شهر بزرگ ممكن است چندین Co داشته باشند. برای مثال شهر دِنور (Denver) (با جمعیت 2 میلیونی) تقریبا 40، co دارد. Co ها در یک شهر بزرگ اغلب بیشتر توده یك شهر را در بر می گیرد و به صورت ساختمانهای آجری بزرگ بدون پنجره قابل شناسایی هستند.

در طراحی سیستم های کنترل فیدبک حالت و رؤیتگر، قطب های حلقه بسته در مکان های مطلوب جایابی می شوند. همچنین، با انتخاب مناسب بهره رؤیتگر قطب های آن انتخاب می گردند. سرعت پاسخ و دینامیک خطای تخمین، با انتخاب قطب های حلقه بسته تعیین می شود. اما انتخاب مناسب و بهینه این قطب ها برای سیستم های صنعتی و فرآیندهای واقعی دشوار است. بنابراین، در این بخش سیستم های

 کنترل بهینه خطی ارائه می گردد. گرچه با فیدبک حالت می توان سیستم ناپایدار را پایدار کرد و قطب ها را در هر نقطه صفحه s قرار داد، ولی به دلایلی بررسی بیشتر و مطالعه سیستم های کنترل بهینه خطی ضروری به نظر می رسد.

نخست آنکه، تعیین مکان قطب های حلقه بسته در توصیف رفتار مطلوب مورد نظر طراح بسیار مهم و امری دشوار است. انتخاب موقعیت قطب های حلقه بسته دور از مبدا، سریع تر شدن پاسخ دینامیکی سیستم را به همراه دارد. اما با سریع تر کردن پاسخ (دورتر کردن قطب های حلقه بسته سیستم از مبدا) سیگنال های کنترل بزرگ شده و عموما محرک های سیستم قادر به اجرای فرامین کنترلی نخواهند بود. اگر قطب های حلقه بسته به گونه ای جایابی گردند که باعث تجاوز سیگنال های کنترل از حدهای فیزیکی شوند یا به عبارت دیگر اشباع گردند، رفتار دینامیکی حلقه بسته مشابه رفتار پیش بینی شده با تحلیل خطی نبوده و حتی ممکن است که رفتار حلقه بسته سیستم واقعی ناپایدار گردد. دلیل دیگری که برای محدود کردن سرعت پاسخ وجود دارد، مسئله نویز است که معمولا با سیستم های بهره بالا همراه است. با انتخاب بهینه قطب های حلقه بسته، می توان به سرعت دلخواه حلقه بسته و اندازه قابل قبول سیگنال کنترلی دست یافت.
همچنین، در سیستم های چند ورودی و چند خروجی روش جایابی قطب با فیدبک حالت، ماتریس بهره فیدبک حالت خاصی را تعیین نمی کند. در واقع، این ماتریس نا یکتا است. در اینجا این سؤال مطرح خواهد شد که از کدام بهره برای جایابی قطب استفاده گردد و از چه الگوریتمی برای تعیین بهره های فیدبک می توان استفاده کرد؟ از کنترل بهینه، می توان برای تعیین ماتریس فیدبک حالت در سیستم های چند متغیره استفاده کرد.