پروژه قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع. doc

اختصاصی از فی گوو پروژه قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع. doc دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

نوع فایل: word

قابل ویرایش 70 صفحه

چکیده:

به منظور سنجش کیفیت عملکرد یک سیستم از نقطه نظر پیوستگی در سرویس‌دهی به مشتریکن از معیاری بنام قابلیت اطمینان استفاده می‌شود. یک سیستم قدرت هم، از نقطه نظر قابلیت اطمینان در هر سه بخش خود یعنی تولید، انتقال و توزیع قابل دسترسی می‌باشد.

در دهه‌های گذشته به مسأله قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع در مقایسه با سیستم‌های تولید و انتقال کمتر توجه شده است. عمده‌ترین دلیل این مسأله این است که سیستم‌های تولید و انتقال خود به تنهایی، بزرگ، پرهزینه و گسترده بوده و اختلال در کار آن آثار منفی گسترده و فراگیری بر خود آنها و محیط اطرافشان وارد می‌کند. به همین دلیل تأکید عمده بر مراقبت و بررسی مسائل این دو بخش از سیستمهای قدرت بوده است. در حالی که یک سیستم توزیع در مقایسه با سیستم‌های تولید و انتقال کم هزینه‌تر بوده و بروز وقفه در عملکرد آن پیامدهای محلی و کوچکی دارد.

اما از سوی دیگر بررسی آمار وقفه‌ها و قطعی‌های مشترکین نشان می‌دهد که بروز خطا در شبکه‌های توزیع بیشتر از خطاهای سیستم‌های تولید و انتقال باعث ایجاد این وقفه‌ها می‌گردد.

داده‌های جدول زیر مقادیر معمول قطعی مشترکین ناشی از بروز خطا در هر سه بخش یک سیستم قدرت خاص در مدت زمان یکسان را نشان می‌دهد.

مشاهده می‌کنیم که شبکه‌های 11kv و 6/6kv باعث وقوع 7/60% از کل عدم دسترسی مشترکین به انرژی الکتریکی می‌گردند. بنابراین لزوم اجرای طرحهایی جهت ارزیابی و بهبود قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع برای تأمین مطلوب انرژی الکتریکی مصرف‌کنندگان بیش از پیش مشخص می‌گردد.

لزوم ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع از جنبه‌های دیگری هم قابل توجه می‌باشد:

1- گرچه یک شبکه توزیع و طرحهایی پایداری داده شده برای آن نسبتاً ساده به نظر می‌رسند اما به لحاظ گستردگی این بخش، سهم عمده‌ای از کل سرمایه‌گذاری را به خود اختصاص می‌دهد. در نتیجه هر بهینه‌سازی و صرفه‌جویی به ظاهر کم اهمیت در این سیستم‌ها به علت گستردگی و وسعت آن صرفه‌جویی زیادی به دنبال خواهد داشت.

2- لازم است یک تعادل معقول بین قابلیت اطمینان بخشهای تشکیل‌دهنده یک سیستم قدرت یعنی تولید، انتقال و توزیع برقرار باشد.

3- برای تأمین رشد آتی بار و جوابگویی به تقاضای روزافزون مصرف انرژی الکتریکی، طراحان و مجریان طرحهای توسعه شبکه‌های توزیع با توجه به وضعیت شبکه و با هدف و بهینه‌سازی اقتصادی، ترکیبهای مختلفی از تجهیزات و خطوط را طراحی، شبیه‌سازی و اجرا می‌کنند. شناخت و بکارگیری روشهای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم‌های توزیع می‌تواند زمینه‌های لازم را برای انجام مطالعات اساسی و دستیابی به اهداف فوق فراهم آورد. با بکارگیری معیارهای مناسب قابلیت اطمینان می‌توان طراحی و توسعه شبکه را بطور بهینه هم از نظر اقتصادی و هم از نظر کیفیت سرویس‌دهی انجام داد. با مطالعات قابلیت اطمینان می‌توان به تخمین یا پیش‌بینی نرخ حوادث محتمل در شبکه، فرکانس خاموشی، میزان بار قطع شده، مدت خاموشی و اثرات آن پرداخت.

بنا به دلایل بالا مسأله ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع امروزه بطور جدی مورد توجه قرار گرفته و مطالعات زیادی در این زمینه صورت می‌گیرد و روشهای مختلفی برای این منظور ارائه می‌شود که با در نظر گرفتن نوع و مشخصات سیستم و دقت موردنیاز در محاسبات، یکی از این روشها برای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه انتخاب می‌شود.

در این پایان‌نامه در دو فصل به بررسی قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع پرداخته شده است.

در فصل اول مبانی نظریه قابلیت اطمینان کلاسیک مورد بررسی قرار می‌گیرد و روشها و روابط لازم برای محاسبات قابلیت اطمینان در انواع سیستم‌های سری، موازی و ... بیان می‌شود مفهوم نرخهای خرابی و زمانهای تعمیر عناصر، توزیع‌های احتمال کاربردی، دیاگرام فضای حالت قابلیت اطمینان، احتمالات حالت ماندگار و فرآیند مارکوف به طور مفصل مطرح می‌گردد. در پایان روابط تقریبی مفید برای ارزیابی قابلیت اطمینان ارائه می‌شود.

در مفاصل دوم مفاهیم قابلیت اطمینان در سیستم‌های قدرت ارائه شده، آنگاه به مطالعه در ارتباط با شبکه توزیع پرداخته می‌شود که شامل بخشهای زیر است:

1. اهداف مطالعات قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع
2. معرفی انواع سیستمهای توزیع
3. معیارهای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم توزیع
4. معرفی و شرح روشهای محاسبه قابلیت اطمینان سیستم توزیع

مقدمه:

مطالعه درباره قابلیت اطمینان بخش مهمی از فرایند طراحی مهندسی است که در آن عملکرد آینده یک سیستم مورد بررسی و قضاوت قرار می‌گیرد. از آنجا که پیش‌بینی آینده نمی‌تواند با قطعیت کامل همراه باشد طبیعی است در انجام محاسبات قابلیت اطمینان، روشهایی بکار می‌روند که امکان مدلسازی عدم قطعیت را فراهم می‌آورند. کمیت‌های ریاضی باید تعارف دقیقی داشته و توسط اعداد بیان کردنی باشند اما همین کمیتها معمولاً از مفاهیم ذهنی سرچشمه می‌گیرند که نمی‌توان تمام جنبه‌های آنها را به عدد درآورد. نیاز به قابلیت اطمینان عاملی است که کم و بیش همه ما را وادار به صرف وقت، انرژی و پول می‌کند. بطورکلی قابلیت اطمینان بیشتر معادل با هزینه بالاتر است. اما با یک هزینه معین قابلیت اطمینان سیستم را به چه سطحی می‌توان رسانید؟!

با انجام محاسبات قابلیت اطمینان می‌توان به موارد بالا پاسخ داد. به علاوه امکان مقایسه طرحهای مختلف و انتخاب مناسبترین آنها فراهم می‌گردد. پیشرفتهای اولیه در تکنیکهای محاسبه قابلیت اطمینان با تحقیقات مربوطه به صنایع فضایی و نظامی همراه بود. این تکنیکها سپس در صنایع هسته‌ای، کارخانه‌های با تولید مداوم نظیر کارخانه‌های ساخت مواد شیمیایی و فولاد، که با بروز خطا ضررهای زیادی متحمل می‌شوند و بالاخره در صنعت برق که موظف است نیاز مصرف‌کنندگان را در هر زمان برآورده سازد، جای خود را بسرعت باز کردند. باید بخاطر داشت اظهارنظر در مورد عملکرد مناسب یک سیستم مسأله پیچیده‌ای است و حتما باید با قضاوت مهندسی، که عمیقاً ریشه در تجربه دارد انجام پذیرد. بنابراین مجاسبه قابلیت اطمینان ابزاری در دست مهندس طراح می‌باشد نه جایگزین او. در زمانی هم که هنوز ارزیابی قابلیت اطمینان به صورت یک روال مستقل هویت پیدا نکرده بود مهندسان با استفاده از تجربه خود و با عنایت به مفهوم ذهنی قابلیت اطمینان، طراحی‌های برجسته‌ای انجام می‌دادند. انجام محاسبات قابلیت اطمینان بدون توجه به واقعیت فیزیکی، بیشتر به یک بازی ریاضی شبیه است تا یک کار جدی مهندسی.

نکته دیگر آنکه یک طرح با وجود داشتن قابلیت اطمینان بالا فقط وقتی در عالم واقعیت به همان میزان اعتبار خواهد داشت که با یک کنترل کیفیت خوب در مرحله ساخت، به قابلیت اطمینان ذاتی آن اجازه بروز داده شود. بنابراین قابلیت اطمینان و کنترل کیفیت کاملاً بهم وابسته‌اند. در ادامه مفاهیم اصلی تئوری قابلیت اطمینان بیان خواهد شد. سپس روشهای محاسبه قابلیت اطمینان تعریف شده در سیستم‌های گوناگون، مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا بدین ترتیب زمینه برای مطالعه قابلیت اطمینان

در شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی که موضوع فصل دوم است فراهم گردد.

فهرست مطالب:

فصل اول:

مبانی نظریه و قابلیت اطمینان

1-1مقدمه

1-2مفاهیم اصلی قابلیت اطمینان

1-3تفکیک های محاسبه قابلیت اطمینان سیستم ها

1-3-1 سیستم سری

1-3-2 سیستم موازی

1-3-3 سیستم سری-موازی

‏1-3-4- سیستم ‏k‏ از ‏n

1-3-5 سیستم کمکی آماده باش

1-3-6 سیستم پیچیده

1-3-7 روش های بررسی قابلیت اطمینان سیستم های پیچیده

1-3-8 تکنیک های ارزیابی و توزیع های احتمال

1-3-9 دیاگرام فضای حالت قابلیت اطمینان

1-3-10 احتمالات حالت ماندگار

1-3-11 فرآیند مارکوف

1-4 روابط تقریبی برای محاسبه قابلیت اطمینان

فصل دوم:

2-1 مقدمه

2-2 اهداف مطالعات قابلیت اطمینان در سیستم های توزیع

2-3 مروری بر انواع تجهیزات شبکه توزیع

2-4 معیار های ارزیابی قابلیت سیستم های توزیع

2-5-1 روش فضای حالت

2-5-2 روش شبکه

2-5-3 روش کات ست مینیمال

2-5-4 روش تخمین

2-5-5 روش مونت کارلو

2-5-6 روش تحلیلی مبتنی بر RELRAD

2-6 ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع با روش کات ست مینیمال

2-6-1 اثرات تجهیزات حفاظتی

2-6-2 اثر انتقال بار

2-6-3 اثرات تعمیر و نگهداری

2-6-4 اثرات خرابی های موقت و گذرا

2-6-5 اثرات تغییرات آب و هوا

2-6-6 مدلسازی سوئیچینگ در محاسبات قابلیت اطمینان

2-6-7 از دست دادن پیوستگی به طور کامل و جزئی

2-6-8 خطا در مسیر های تغذیه اضطراری

فهرست جداول:

جدول 1-1 حالات موفقیت یک سیستم 2 از 3

جدول 1-2 کات ست های مینیمال

فهرست شکل ها:

شکل 1-1

شکل 1-2 سیستم سری دو عضوی

شکل 1-3 سیستم موازی دو عضوی

شکل 1-4 یک سیستم سری و موازی

شکل 1-5 سیستم کمکی آماده باش

شکل 1-6 سیستم پل

شکل 1-7 کات ست های مینیمال پل

شکل 1-8 تای ست های سیستم پل

شکل 1-9 دیاگرام فضای حالت سیستم تک عضوی

شکل 1-10 دیاگرام فضای حالت سیستم دو قطعه با قطعات متفاوت

شکل 1-11 دیاگرام فضای حالت سیستم دو قطعه ای یکسان

شکل 2-1 دیاگرام تک مدار یک سیستم توزیع نوعی

شکل 2-2 فیدر اولیه شعاعی با کلید های مانور و سکسیونرها

شکل 2-3

شکل 2-4 یک شبکه شعاعی ساده

منابع و مأخذ:

1. حاتمی ع . «کاربرد مجمعه های فازی در ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع الکتریکی» پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس ، تهران 1377 ، با راهنمایی دکتر محمود رضا حقی فام.
2. حقی فام م .، حاتمی ع .، ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های توزیع و محاسبه هزینه های خروج بر اساس مجمعه های فازی ؛ نشریه دانشکده فنی ، جلد 33 ، شماره 3 ، آذر 78
3. R.Billinton and R.N.Allan,Reliability Evaluation of Engineering systems : concepts and Techniques, Plenum press, New York, 1983
4. R.Billinton and R.N.Allan,Reliability Evaluation of power systems, Plenum press, New York and London, 3rd edition 1994
5. R.Billinton and G.lian, “A New Technique for Active minimal cut set selection used in substation Reliability Evaluation”.Microelectron.Reliab., vol 35, No5, pp.797-805.1995.