اتصال کوتاه، میبایست به عوامل بسیار زیادی از جمله مزایا و معایب و بخصوص دسترس پذیری و قابلیتها توجه نمود. با توجه به قابلیتهای فراوان، دسترس پذیری یکی از آخرین نسخهها نرم افزار Digsilent برای انجام پروژه انتخاب گشت. همان طور که قب?ً ذکر شد، با توجه به ابزارهای ریاضی فراوان MATLAB، بخش هماهنگی بهینه با نرم افزار MATLAB برنامهنویسی گردید.

-۳-۳-۴ مدلسازی تولیدات پراکنده

منبع تولید پراکنده (DG) از نوع ژنراتور سنکرون با اتصال مستقیم فرض شده است و فرض شده است که سایر انواع DG در تولید توان مشارکت ندارند. تکنولوژی DG انتخابی نوع سنکرون با ظرفیتهای مشخص شده است که در ضریب قدرت ۰,۹ پسفاز کار میکند و مقدار راکتانس گذرا بر اساس ظرفیت آن ۰,۱۵ پریونیت است. DG در عمل از طریق یک ترانسفورماتور به شبکه متصل شده است که این ترانسفورماتور دارای قدرتی برابر با اندازه DG و راکتانس ۰,۰۵ بر مبنای ظرفیت آن میباشد.

با قرار دادن مدل DG در شبکه، نرمافزار با در نظر گرفتن ژنراتور سنکرون با امپدانس معین، سهم جریان اتصال کوتاه DG را در نظر میگیرد. ژنراتورهای سنکرون بهطور مستقیم به شبکه توزیع متصل میگردند و میتوانند در هر زمان مطابق با حداکثر ظرفیت خود به شبکه جریان تزریق نمایند. تکنولوژی این ژنراتورها بسیار جا افتاده است و راندمان آنها بسیار بهبود یافته است.

البته بررسی مشارکت سایر اتصا?ت و انواع منابع تولید پراکنده از جمله DG با اتصال اینورتری و انواع مختلف DG از جمله ژنراتورهای القایی، ژنراتورهای بادی و غیره می تواند در این زمینه بسیار مفید باشد که این موضوع در پیشنهادات پروژه اشاره گردیده است.

-۴-۴ شبیهسازی سیستم توزیع نمونه

تمام مراحل مورد نیاز با استفاده از نرمافزارهای MATLAB و DIgSILENT شبیهسازی شده و بر روی شبکه توزیع نشان داده شده پیادهسازی شده است. برای انجام این مطالعات، از نرمافزار DIgSILENT برای شبیهسازی شبکه نمونه و انجام محاسبات پخش بار و اتصال کوتاه و از نرمافزار MATLAB برای شبیهسازی، پیادهسازی الگوریتمها و حل معاد?ت ریاضی استفاده شده است. در ابتدا شبکه توزیع انتخاب شده در نرم افزار DigSILENT پیاده سازی گردید. در شکل

۲-۴، شکل شبکه توزیع نمونه پیادهسازی شده نشان داده شده است.

۵۵

شکل -۲-۴ دیاگرام شبکه ۳۰ باسه اص?ح شده IEEE در نرمافزار Digsilent

-۱-۴-۴ هماهنگی بهینه با MATLAB

همانطور که در بخش ۱-۳ ذکر گردید، مسأله هماهنگی بهینه به صورت مسأله بهینهسازی مقید زیر قابل بیان میباشد:
(۱-۴)
min?Wi ‘Ti k
که قیود این مسأله عبارتند از:

– قیود هماهنگی ( ( Tn k ?Ti k ? ?T
– قیود کرانها بر روی تنظیمات رله: ( ( TDSi min ?TDSi ?TDSi max و ( ( Ip i min ? Ip i ? Ipi max ورودیها یا پارامترهای قابل تنظیم این مسأله نیز عبارتند از ضریب تنظیم جریان (PSM) یا بطور
معادل IPickup و

ضریب تنظیم زمانی (TSM) و مشخصه عملکرد رلهها.
به منظور انجام هماهنگی بهینه، محدوده مناسب برای ورودی ها تنظیم شده و مقدار بهینه ورودیها به منظور بهینه سازی تابع هدف و اعمال تمامی قیود بدست آمده است.

۵۶

انتخاب مشخصات رله

همانطور که در فصل دوم بیان شد، تمام رلهها یکسان و دارای توابع مشخصه تقریب زده شده با رابطه زیر انتخاب گردیدند۴۷] تا :[۴۹
(۲-۴)

۰.۱۴ ×TDSi
?
Tik

[(Iik / Ipi )0.02 ?1

که در آن Iik جریان اتصال کوتاه عبور کننده از روی رله می باشد. این مشخصه با مشخصه نرمال معکوس رله SPCS 2D26 ساخت شرکت A.B.B. پیادهسازی می شود.

تحلیل برون خط شبکه به منظور بدستآوردن اط?عات مورد نیاز برای هماهنگی رلهها

به منظور هماهنگی حفاظتی رله های جریان زیاد، نیاز است که شبکه مورد نظر به صورت برون خطی تحلیل گردد تا پارامتر ها و محدودیتهای مسأله بهینهسازی مرتبط بدست آیند. اط?عات مورد نیاز برای انجام الگوریتمهای هماهنگی بهینه که میبایست توسط تحلیل برون خط بدست آیند، عبارتند از:

اط?عات جریان پیکاپ رله ها : Ip از روی جریانهای عبوری از رلهها، توسط مطالعه پخش بار بدست میآید.

اط?عات جریان اتصال کوتاه گذرنده از رله به ازای اتصال کوتاه close-in (در جلوی رله) و اتصال کوتاه در محل رله اصلی (رلهای که رله جاری پشتیبان آن میباشد) ).

-۵-۴ پیادهسازی هماهنگی بهینه

-۱-۵-۴ انتخاب الگوریتم هماهنگی بهینه
از بین الگوریتمهای مختلف بهینهسازی، الگوریتمهای خطی و غیر خطی مختلفی که در نرمافزار MATLAB بودند تست شدند (سیمپلکس، سیمپلکس دوگان، ژنتیک و غیره). با توجه به اینکه هدف این بود که تا حد امکان از به دام افتادن در مقادیر بهینه محلی اجتناب گردد، با توجه به نتایج مرجع [۱۵] در مورد بهینهسازی ژنتیک، از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. از آنجا که ابزارهای مناسبی در MATLAB برای پیادهسازی الگوریتم ژنتیک وجود دارند، نیازی به برنامهنویسی مستقیم ژنتیک وجود ندارد و تنها تعریف پارامترهای الگوریتم ژنتیک، توابع بهینهسازی و قیود ?زم میباشند.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منبع تحقیق درمورد قابلیت اطمینان

-۲-۵-۴ پیادهسازی

به منظور پیادهسازی برنامه هماهنگی بهینه در MATLAB از بهینهساز ژنتیک استفاده گشت. از آنجا که ابزارهای مناسبی در MATLAB برای پیادهسازی الگوریتم ژنتیک وجود دارند، نیازی به برنامهنویسی مستقیم ژنتیک وجود ندارد و تنها تعریف توابع بهینهسازی و قیود مورد نیاز بود. این

۵۷

توابع بر اساس توابع بهینهسازی (معادله (۶-۲ و قیود (معاد?ت (۶-۲ پیادهسازی گشتند. در ضمن قیود کران تنظیمات (معاد?ت ۸-۲ و (۹-۲ نیز اعمال شدند.

بطور نمونه، قیود هماهنگی بین زوج رلههای اصلی / پشتیبان ۱ و۱۹ در زیر ارائه گشتهاند:
c(1,[1 2 3])=[1 19 t_op(x(1),Ip(1),Isc(1,1),mp)-t_op(x(19),Ip(19),Isc(19,1),mp)+0.3];

که در واقع پیادهسازی رابطه هماهنگی یک زوج رله اصلی پشتیبان می باشد:

Tn k ?Ti k ? ?T

که در آن داریم:

t_op تابع محاسبه زمان عملکرد رلهها
x(1) و x(19) به ترتیب TDS رلههای ۱و ۱۹
Ip(1) و Ip(19) به ترتیب جریان های pickup رلههای ۱ و ۱۹
Isc(1,1) جریان اتصال کوتاه در محل رله ۱ (رله اصلی) به ازای خطا در محل رله ۱ (رله اصلی) Isc(19,1) جریان اتصال کوتاه در محل رله ۱۹ (رله پشتیبان) به ازای خطا در محل رله ۱ (رله

اصلی)
?T ? 0.3 بوده و بنابراین ۰,۳ انتهای فرمول، فاصله ایدهآل بین زمان عملکرد رله پشتیبان و زمان عملکرد رله اصلی به ازای خطا در محل رله اصلی می باشد.
قیود هماهنگی شامل قیود زوجهای اصلی / پشتیبان سیستم میباشند. برای هر زوج اصلی /

پشتیبان، یک قید مشابه قید فوق آماده گردید و مجموعه این قیود به عنوان قیود هماهنگی در بهینهسازی مورد استفاده قرار گرفتند.

قیود کرانهای تنظیمات TSM (یا (TDS و (Ip) PSM نیز در مسأله وارد شدند. رلههای معمول با مشخصه انتخاب شده دارای محدوده تنظیمات TSM از ۰ تا ۱ میباشند. همچنین محدوده مناسب برای Ip نیز مطابق با بر اساس نتایج پخش بار شبکه انتخاب شد. ذکر این نکته ضروری است که با توجه به اینکه تنظیمات PSM گسسته است، بنابراین یک تابع مناسب برای گسسته سازی تنظیمات رله ها بکار گرفته شد. سپس بهینهسازی با توجه به تنظیمات گسسته PSM
صورت گرفت. نتایج بهینهسازی در بخش بعدی ارائه شدهاند.

-۶-۴ تنظیم پارامترهای بهینهسازی

به منظور بهینهسازی، پارامترهای الگوریتم ژنتیک تنظیم گشتند. مهمترین پارامتر های تنظیم شده در جدول ۱-۴ ارائه شده اند.

۵۸

جدول -۱-۴ پارامترهای مهم بهینهسازی ژنتیک

پارامتر
مقدار
ضریب Cross-Over
۰,۹
اندازه جمعیت
۲۰
تعداد نسل
۵۰
معیار توقف نسل
۵ نسل بدون تغییر
سایر پارامترهای الگوریتم ژنتیک به صورت پیش فرض انتخاب شدند. با این وجود، از آنجا که ممکن است بین نسخههای مختلف بهینهساز ژنتیک (gatool) MATLAB پارامترهای پیش فرض تغییر یابند، در این قسمت، کل پارامترها در جدول ۲-۴ ارائه شده است:

جدول -۲-۴ پارامترهای بهینهساز ژنتیک

مقدار

پارامتر

Population

Double

Population type

Vector

۲۰

Population size

Uniform

Creation function

[]

Initial population

[]

Initial scores

[۰ ; ۱ ]

Initial range

Fitness Scaling

Rank

Scaling function

Selection

Rank

Selection function

Reproduction

۲

Elite count

۰.۹

Crossover fraction

Mutation

Gaussian

Mutation function

۱.۰

Scale

۱.۰

Shrink

Crossover

Scattered

Crossover function

Migration

Forward

Direction

۰.۲

Fraction

۲۰

Interval

Algorithm Setting

۱۰

Initial penalty

۱۰۰

Penalty factor

۵۹

None
Hybrd function

Stopping Criteria
۱۰۰
Generations
Inf
Time limit
۵
Stall generations
۲۰
Stall time limit
۱e-003
Function tolerance
۱e-3
Nonlinear constraint tolerance

Vectorize
Off
Fitness function is vectorized

-۷-۴ نتایج هماهنگی بهینه

بر اساس این پارامترها، بهینهساز اجرا شد. زمان یافته شده بر اساس بهینهسازی ژنتیک، ۳۵,۰۳

ثانیه میباشد. با توجه به پیچیدگی سیستم (وجود ۴۳ رله و ساختار حلقوی بسیار پیچیده و بخصوص وجود قیود بسیار فراوان) زمان مزبور برای سیستم پیچیده فوق قابل قبول به نظر میرسد.

در جدول ۳-۴، حداقل مقادیر CTI بدست آمده در این تحقیق ارائه شده است. البته ذکر این نکته حائز اهمیت است که با انجام آزمایشهایی مشخص گردید که با بکارگیری رله های بسیار معکوس و بینهایت معکوس می توان به نتایج زمانی بهتری نیز دست یافت.

جدول -۳-۴ نتیجه هماهنگی بهینه (حداقل حاشیه هماهنگی)

Numerical Relays

Relay

Relay

CTI

Operating

Current

Unit

(sec)

Time (sec)

(Amp)

———
۰.۹۱۱۶

۷۰۹۳

R1

۰.۲۶۹۱
۱.۱۸۰۸

۶۰۸

R24,1

همانطور که مشخص است، حداقل مقدار CTI تقریباً برابر ۰,۲۷ میباشد که برای نوع رله انتخاب شده بهترین زمان بدست آمده در حالت گرد کردن رله ها میباشد. بنابراین تنظیمات بهینه یافته شده قابل قبول میباشد. در ضمن، این مقدار حاشیه هماهنگی با مقدار حاشیه هماهنگی بدست آمده در مقاله مرجع که برابر ۰,۲۸۵ میباشد، قابل مقایسه است.

توجه به این نکته بسیار مهم است که مقادیر جریان پیکاپ رلهها بر اساس CT های رلهها گرد شده اند و

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید