مقاله کامل بازیابی بار توسط سیستم های خبره + 38 اسلاید

چكيده:
اغلب روشهاي بازيابي در شبكه‌هاي توزيع انرژي كه تاكنون ارائه شده‌اند، براين پايه استوارند كه عيب فقط پيدا و از شبكه جدا شده است، ولي عملاً چنين كاري در شبكه‌هاي فاقد سيستمهاي اتوماسيون، قابليت اطمينان شبكه را به‌شدت كاهش ميدهد. يكي از مشكلات بهره‌بردارهاي شبكه‌هاي توزيع هنگام وقوع عيب‌يافتن محل ميباشد. به‌همين خاطر به كمك يك سيستم خبره مبتني بر تجربيات بهره‌بردارهاي شبكه و با استفـاده از منطق فازي، روشي براي يافتن بهترين پست جهت شروع تست فيدر، بازيابي بارها و جداكردن عيب در حداقل زمان ارائه شده است. در اين روش اهداف ومحدوديتهاي نظير: بازيابي حداكثر بار در حداقل زمان، حداقل سويچينگ، اهميت بارها و رعايت محدوديتهاي الكتريكي شبكه مورد توجه بوده است. روش مذكور برروي يك فيدر نمونه از شبكه تهران تست شده و نتايج آن در انتها ارائه شده است.
مقدمه:
بروز عيب در شبكه‌هاي شعاعي باعث از دست‌رفتن بارها روي فيدر مربوطه مي‌شود. تازمانيكه اين عيب پيدا و از شبكه جدا نشده است، بازيابي بارهاي شبكه غيرممكن ميباشد. به‌خاطر انشعابهاي زياد روي فيدرها براي يافتن محل عيب تستهاي شديداً به انتخاب محل اولين تست بستگي دارد، بنابراين هرگاه بتوانيم محل خوبي براي شروع عمليات پيدا كنيم ميتوانيم تعداد تستها را كاهش دهيم. از سوي ديگر بدليل اينكه بحث وقوع عيب يك بحث احتمال است لذا نمي‌توان بصورت قطعي روي اين مسئله بحث كرد چرا كه در اينصورت احتمال دارد زمان بي‌برقي بارهاي خارج از سرويس افزايش يابد، بنابراين نيازمنديم كه دو مسئله بازيابي بار و محل شروع تست را بصورت همزمان در نظر بگيريم. اغلب روشهاي بازيابي بار در شبكه‌هاي توزيع انرژي كه تاكنون ارائه شده‌اند، براين پايه استوارند كه عيب قبلاً پيدا و از شبكه جدا شده است، ولي عملاً چنين كاري در شبكه‌هاي فاقد سيستمهاي اتوماسيون، قابليت اطمينان شبكه را به شدت كاهش ميدهد به‌همين خاطر در ادامه بحث بكمك يك سيستم خبره مبتني بر تجريبات بهره‌بردارهاي شبكه و با استفـاده از منطق فازي، روشي براي يافتن بهترين پست جهت شروع تست فيدر، بازيابي بارها و جداكردن عيب در حداقل زمان ارائه شده است.
انتخاب نقطه شروع:
جهت شروع عليات تست، بهره‌بردارها از يك سري قوانين تجربي استفـاده مي‌كنند كه خلاصه آنها را ميتوان به‌صورت زير بيان نمود:
1)       پستهاي با تعداد فيدرهاي ورودي و خروجي بيشتر در الويت قرار دارند، زيرا با تست از اين محل بعد از جدا كردن شاخه معيوب ميتوان تعداد شاخه‌هاي زيادي را از عيب جدا و بار آنها را بازيابي نمود.
2)       در صورتيكه اطلاعاتي از سابقه فيدر نداشته ‌باشيم بهتر است نقطه شروع تست نزديك به مركز بار منطقه بي‌برق باشد. در اين صورت با يك تست ميتوانيم در اكثر شرايط نيمي از بارها را با احتمال صددرصد بازيابي نمايم و در ضمن تعدا سوئچينگ كاهش مي‌يابد.
3)       بهره‌بردار با استفـاده از تجربه خود ميداند چه قسمتهاي از شبكه بيشتر معيوب ميشود، به‌عبارتي نرخ خرابي متوسط قسمتهاي مختلف شبكه را ميتوان براساس نحوه كارآنها و يا اطلاعات كارخانه بدست آورد. بهتر است تست ازنزديك نقاطي از شبكه كه نرخ خرابي بالاي دارند شروع شود.
4)       با توجه به بروز برخي عوامل خارجي همچون باد و باران اضافه جريان، عمليات راهسازي، … ميتوان حدس زد كه چه قسمتهاي از شبكه احتمالاً خراب شده باشد.
5)       هريك از شاخه‌هاي پست مورد نظر در صورت امكان طوري باشند كه حداقل با يک نقطه مانور در ارتباط باشد، اهميت اين شرط در انتخابهاي اول زياد است.

شرطهاي ذكر شده هر كدام با يك درجه اهميت مخصوص، اساس نتيجه‌گيريها مي‌باشند. همچنان كه مشاهده ميشود ذات اين بحثها گفتاري بوده و بهتر است از منطق فازي جهت استنتاجهايي خود استفـاده نمايم. بدين منظور سه متغير فازي كه در برگيرنده شرايط بالا همراه با يك سري پارامترهاي ديگر را به صورت زير تعريف مي‌كنيم:
X: ميزان نزديكي پست انتخاب شده به مركز بارها در نقطه بي‌برق.
Y: ميزان نزديكي پست انتخاب شده به منطقه‌اي از شبكه كه احتمال خراب بودنش زياد است.
Z: تعداد شاخه‌هاي با ارزش پست.
و آنها را بصورت زير تعريف ميكنيم:
اگر پست انتخاب شده بامركز بار كمتر از 1 پست فاصله داشته باشد، به مركز بار خيلي نزديك هستيم.
اگر پست انتخاب شده با مركزبار بين 1 تا 5 پست فاصله داشته باشد، به مركز بار نزديك هستيم.
اگر پست انتخاب شده با مركز بار بيشتر از 5 پست فاصله داشته باشد، از مركز بار دور هستيم.
اگر پست انتخاب شده با نقطه احتمالاً معيوب كمتر از 1 پست فاصله داشته باشد، به عيب خيلي نزديك هستيم.
اگر پست انتخاب شده با نقطه احتمالاً معيوب بين 1 تا 5 پست فاصله داشته باشد، به عيب نزديك هستيم.
اگر پست انتخاب شده با نقطه احتمالاً معيوب بيشتر از 5 پست فاصله داشته باشد، از عيب دور هستيم.
اگر تعداد شاخه‌هاي پست انتخاب شده بيشتر از 3 شاخه باشد تعداد شاخه‌هاي پست زياد است.
اگر تعداد شاخه‌هاي پست انتخاب شده 3 شاخه باشد تعداد شاخه‌هاي پست متوسط است.
اگر تعداد شاخه‌هاي پست انتخاب شده كمتر از 3 شاخه باشد تعداد شاخه‌هاي پست كم است.
بنابراين توابع عضويت اين متغيرها را به‌صورت شكل (1) در نظر مي‌گيريم.

شكل (1): توابع عضويت متغيرهاي فازي در حالت كلي
با مشخص شدن اين متغيرها، بكمك تجربيات بهره‌بردارها جدول قوانين استنتاج را بصورت زير تعريف مي‌كنيم (جدول 1) بدين ترتيب با معلوم بودن متغيرهاي فازي، بهترين پست جهت شروع تستها را با توجه به تجربيات گذشته ميتوان انتخاب نمود.

جدول (1): جدول قوانين استنتاج فازي

پارامترهاي مؤثر بر متغيرها:
همچنان كه در تعريف متغيرهاي فازي مشاهده گرديد، مفاهيمي همچون احتمال خرابي نقاط مختلف شبكه، مركزبار، در دسترس بودن فيدرمانور استفـاده شده كه براي تعيين آنها نياز به اطلاعاتي از گذشته شبكه ميباشد. بدين علت از يك بانك اطلاعاتي استفـاده شده كه شامل اطلاعات ساختاري شبكه، آمار خطاهاي كه درگذشته رخ داده‌اند، ظرفيت نامي تجهيزات، شرايط محيطي در گذشته و حال، نرخ خرابي متوسط تجهيزات، احتمال خرابي تجهيزات در شرايط آب وهواي مختلف واهميت بارها ميباشد. بكمك اين بانك اطلاعاتي پارامترهاي ذكرشده كه در ادامه تعريف مي‌شوند را محاسبه ميكنيم.
           احتمال خرابي قسمتي از شبكه
به كمك بانك اطلاعاتي و با مشخص‌كردن وضعيت كنوني آب وهوايي، محيط اطراف و ميزان جريان فيدر ميتوانيم احتمال خرابي نقاط مختلف را مشخص كنيم. در اين نتيجه‌گيريها نرخ خرابي متوسط و احتمال خرابي نقاط مختلف همزمان در نظر گرفته مي‌شود. مثلاً در شرايط طوفاني احتمال خرابي قسمتهاي از شبكه كه بصورت هوايي هستند بيشتر از قسمتهاي كه بصورت زيرزميني هستند، مي‌باشد و در بين اين قسمتهاي هوايي، نقاطي كه نرخ خرابي متوسط سالانه آنها بيشتر است انتخاب خواهند شد.
           مركز بار در ناحيه بي‌برق
جهت تعيين مركز بار سه نكته در نظر گرفته شده است: توان نامي پستها، اهميت بارها پست، توان فعلي بارها پست. به‌منظور بازيابي سريعتر بارهاي با اهميت زياد لازم است كه تست از نزديكي اين پستها شروع شود. جهت اين كار مي‌توان چنين فرض كرد كه مركزبار به اين پستها نزديكتر است. به‌همين دليل ضريبي وابسته به ميزان اهميت بار را درنظر مي‌گيريم. و باضرب اين ضريب در توان بار پست ميتوان مسئله اهميت بار را در نيتجه‌گيريها وارد نمود. توجه بايد كرد كه به‌خاطر عدم نياز به‌راههاي پيچيده به همين راه حل ساده اكتفاء شده است ولي تعيين اثر واقعي اهميت بار بحث پيچيده‌اي است.
مسئله ديگر تعيين ميزان بار واقعي پستها ميباشد، براي اين كار از يك روش فازي استفـاده شده است. لازم بذكر است كه ميزان كل بار قطع شده با تقريب خوبي از طريق پست فوق توزيع معلوم ميشود. بدين‌ترتيب مركز بارها در منطقه بي‌برق روي فيدر را ميتوان مشخص كرد اين مركز بار روي يكي از پستهاي منطقه قرار خواهد داشت.
           در دسترس بودن فيدر مانور
در بحث بازيابي بار وجود كليد مانور جهت انجام مانور كافي نيست، بلكه فيدر مانور بايد توانايي تامين‌بار را نيز داشته باشد. براي تعيين توانايي فيدر مانور در تغذيه بارهاي بي‌برق، بايد جريان نامي فيدر وجريان فعلي آن مشخص شود، ميتوان جريان نامي را از طريق بانك اطلاعاتي و جريان فعلي آنرا از طريق پست فوق توزيع، بدست آورد. بنابراين ميزان ظرفيت آزاد فيدر محاسبه ميشود.اگر اين ظرفيت خيلي پايين باشد از آن فيدر استفـاده نخواهد شد و فيدر در دسترس نمي‌باشد.

بازيابي بارها:
بعداز انتخاب بهترين پست براي شروع تست و انجام تستها، مسير عيب مشخص و توسط سيكسيونر مربوطه از شبكه جدا مي‌شود. عمليات بازيابي بار(مانور) در منطقه سالم براساس هدفهاي همچون بازيابي حداكثر بار در حداقل زمان، شبكه انجام ميگيرد. تاكنون روشهاي هوشمند زيادي براي بازيابي بار در شبكه ايزوله شده از عيب ارائه شده است و ميتوان اغلب آنها را با كمي تغيير بكاربرد. روشي كه در اينجا استفـاده شده، روش اتصال گره ميباشد .
با انجام مانور شبكه جديدي بدست مي‌آيد كه حجم بارهاي بي‌برق در آن كاهش يافته است، باتكرار مراحل انتخاب پست، تست، جداسازي شاخه معيوب و انجام مانور ميتوان به مرحله‌اي رسيد كه عيب كاملاً از شبكه جدا و تمام بارهاي قابل بازيابي، بازيابي شده باشند. عمليات ذكرشده بالا بصورت فلوچارت شكل (2) خلاصه شده است. گاهاً بعد از اتمام عمليات بازيابي و جايابي عيب، با تغييراتي جزيي در ساختار جديد شبكه آن را بصورت بهينه تبديل مي‌كنند. اين تغيير ساختار اغلب بدون ايجاد بي‌برقي انجام ميگيرد.
شبكه نمونه:
فيدر نمونه محموديه از شبكه شمالشرق تهران شامل بيست پست و پنج نقطه مانور انتخاب شده است. دياگرام تك خطي فيدر بصورت شكل‌‌(3) ميباشد
اطلاعات موجود بعد از وقوع عيب عبارتند از:
ميزان بار قطع شده 100‌آمپر، هوا طوفاني، بار شبكه در حالت نرمال، نرخ خرابي كابلها
و خطوط هوايي و ساير تجهيزات بدون خطا فرض شده‌اند.
اهميت بار پست 6 بالا بوده و ضريب اهميت 3 فرض شده است. به‌خاطر عدم وجود اطلاعات كافي در مورد بار پستها، بار پستها را مساوي فرض كرده‌ايم (هركدام 5 آمپر).
ميزان بار قابل تأمين فيدرهاي مانور و ضرايب اطمينان دسترسي به فيدر و بار قابل انتقال فيدر مانور در آرايشهاي مختلف از شبكه قابل محاسبه است. در جدول (2) ميزان بار قابل تأمين فيدرهاي مانور نشان داده شده است. بدين‌ترتيب جدول ارزش پستها باتوجه به جداول‌(1) و
منطق فازي قابل محاسبه ميباشد (جدول (3)). به‌دليل كم بودن ارزش ساير پستها آنها را حذف كرده‌ايم.

جدول (2): بار قابل تأمين فيدرهاي مانور

جدول (3): ارزش انتخاب پستها
بنابراين پست 6 را انتخاب مي‌كنيم، با انجام تست مشخص خواهد شد كه عيب روي شاخه مرتبط با پست 7 ميباشد. يا بازكردن سيكسيونر مربوطه قسمت معيوب جدا ميشود، قسمت بدون عيب را با درنظرگرفتن اهداف و محدوديتها، بازيابي مي‌نمايم. بديهي است بهترين نقطه مانور همان پست 63 كيلوولت ميباشد.
شبكه معيوب جديد بصورت شكل (4) خواهد بود.

شكل (2): فلوچارت عمليات جايابي عيب و بازيابابي بار

شكل (3): دياگرام تك خطي فيدر محموديه

شكل (4): دياگرام تك‌خطي فيدر بعد از اولين تست
و ارزش پستها در اين حالت بصورت جدول (4) ميباشد.

جدول (4): ارزش انتخاب پستها
بنابراين پست 7 را انتخاب مي‌كنيم، با انجام دوباره تست مشخص خواهد شد كه عيب روي شاخه مرتبط با پست 9 ميباشد. با بازكردن سيكسيونر مربوطه قسمت معيوب جدا ميشود، بارهاي قسمت بدون عيب را با درنظرگرفتن اهداف و محدوديتها بازيابي مي‌نمايم. بديهي‌است كه تنها بكمك سيكسيونر پست 6 و از طريق فيدر محموديه ميتوانيم مانور انجام دهيم.
در شبكه بي‌برق باقي مانده دو پست موجود در شرايط يكساني قرار دارند، ولي مشخص است كه با يك تست از پست 9 ميتوان محل دقيق عيب را مشخص كرد. با انتخاب اين پست و انجام تست فاصله دو پست 7 و 9 را از مدار خارج و شبكه باقيمانده را با توجه به جريان قابل انتقال فيدر F5 (جدول 5) ميتوانيم بازيابي نمايم.

جدول (5): بار قابل انتقال فيدرهاي مانور
بدين‌ترتيب اگر مدت زمان هرتست و سوئچينگ را بطور متوسط 25 دقيقه فرض كنيم، زمان بازيابي بارها بصورت زير خواهدشد:
80% از بارها در مدت 25 دقيقه
90% از بارها در مدت 50 دقيقه
100% از بارها در مدت 75 دقيقه
تعداد كليدزني‌ها زير بار (باولتاژ) مجموعاً 3 عدد ميباشد. نتايج پخش‌بار بعداز هر مانور نشان ميدهد كه محدوديتهاي الكتريكي درشبكه مراعات شده است. بدليل
ساده بودن عمليات نيازي به تغيير ساختار شبكه حاصل نداريم.
نتيجه‌گيري و پيشنهادات:
با بكارگيري روش همزمان جايابي عيب و بازيابي بار در شبكه‌هاي توزيع فاقد سيستمهاي اتوماسيون ميتوان زمان بازيابي بارها را بطورقابل توجهي كاهش داد.
استفـاده از يك منطق قوي و اصلاح شده درباره انتخاب اولين پست براي شروع تست ميتواند زمان يافتن محل عيب و درنتيجه اتمام بي‌برقي را كاهش و قابليت اطمينان شبكه را افزايش دهد. منطق بكاررفته در اين مقاله يك‌ روش اوليه و ساده است كه ميتوان با اضافه‌كردن برخي پارامترهاي ديگر، سرعت و كارايي آن را افزايش داد.
اما برای تکمیل این سیستم از روش دیگری استفاده می نماییم
اما بخاطر وجود كليد هاي كنترل از دور در شبكه توزيع اكثر كشورهاي پيشرفته در روشهاي باز يابي بار ارائه شده به مسئله موقعيت اكيپهاي انجام مانور و چگونگي هدايت آنها كه بطور مستقيم در زمان بازيابي بار در شبكه هاي فاقد اين امكانات مؤثر است اشاره اي نشده است . آنچه در اینجا ارائه مي شودروشي است جديد كه در آن علاوه بر در نظر گرفتن اهدافي چون بازيابي حداكثر بار در حداقل زمان كاهش تعداد كليدزني ايجاد شبكه اي شعاعي با پروفيل ولتاژ وجريان مناسب به موقعيت و تعداد اكيپهاي انجام مانور و چگونگي انتخاب كليدهاي مقسم بار كه وظيفه جلو گيري از ايجاد حلقه در شبكه را بر عهده دارند توجهي خاص شده است روش ارائه شده مبتني بر تجربيات بهره بردارهاي شبكه توزيع شمال شرق تهران و برخي روشهاي ابتكاري بوده و براي استنتاجهاي لازم از منطق فازي استفاده شده است .
وقوع عيب در يك فيدر از شبكه شعاعي باعث ايجاد بي برق در كل يا قسمتي از آن فيدر (بسته به نحوه كار برد سيستمهاي حفاظتي ) خواهد شد در يك شبكه توزيع فاقد سيستمهاي كنترل از راه دور براي تشخيص محل دقيق عيب نيازمند برخي تستها برروي فيدر مي باشيم كه توسط اكيپهاي سيار انجام مي گيرد . بعد از انجام هر تست مي توان قسمتي از بارهاي منطقه بي برق را از عيب ايزوله

فایل : 30 صفحه

فرمت : Word