تماس و مشورت با مدرس دوره : 09120821418

چکیده

ظرفیت حرارتی دینامیکی، ظرفیت حرارتی واقعی یک خط انتقال است که با توجه به شرایط آب و هوایی، ساختمان هادی خط و نیز موقعیت جغرافیایی آن، تعیین می‌شود. اهمیت استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال، با توجه به دلایل ایجاد تراکم در سیستم انتقال و نیز روش‌های مختلف پیش‌گیری از وقوع تراکم در سیستم، با بررسی مزایا و معایب این روش‌ها، از لحاظ فنی، اقتصادی و اجتماعی مشخص می‌شود. در این پایان‌نامه، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال‌، در مسأله‌ی مدیریت تراکم سیستم انتقال، مورد بررسی قرار می‌گیرد. مدیریت تراکم در محیط تجدید ساختار یافته، به‌معنای بکارگیری روش‌هایی با هدف پیش‌گیری از وقوع تراکم و همچنین روش‌های رفع تراکم، در صورت وقوع تراکم می‌باشد. روش‌های پیش‌گیری از وقوع تراکم، روش‌هایی هستند که در باز‌ه‌های زمانی بلند مدت و پیش از رسیدن به زمان بهره‌برداری، با هدف تخصیص ظرفیت انتقال به متقاضیان استفاده از این ظرفیت، بکار می‌روند. مسأله‌ی اصلی در این روش‌ها، محاسبه‌ی ظرفیت انتقال در دسترس، بین دو ناحیه و یا دو شین از شبکه است که متقاضی تبادل توان هستند. در این پایان‌نامه، این ظرفیت انتقال در دسترس، بر خلاف روش‌های کنونی که با توجه به ظرفیت‌های حرارتی استاتیکی به محاسبه‌ی این ظرفیت می‌پردازند، با توجه به پیش‌بینی شرایط آب و هوایی برای یک بازه‌ی زمانی مورد نظر، محاسبه می‌شود. نتایج انجام محاسبات نشان می‌دهد که استفاده از ظرفیت شبه‌دینامیکی حاصل از پیش‌بینی شرایط آب و هوایی، قابلیت انتقال در دسترس را به میزان چشمگیری افزایش می‌دهد. روش‌های مربوط به رفع تراکم در زمان بهره‌برداری، روش-های سریعی هستند که در هنگام وقوع تراکم در سیستم، به حل مسأله‌ی تراکم می‌پردازند. اساس کار این روش‌ها، تشخیص و سپس رفع تراکم است. وقوع تراکم در سیستم، با توجه به ظرفیت حرارتی خطوط سیستم و میزان بار خط، تشخیص داده می‌شود. در این پایان‌نامه، نشان داده می‌شود که چنانچه از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط استفاده شود، می‌توان وقوع تراکم در سیستم را به‌درستی تشخیص داد. در این پایان‌نامه، روش تغییر الگوی تولید برای رفع تراکم بکارگرفته می‌شود که در این روش، با حل یک مسأله‌ی بهینه‌سازی، میزان تغییر تولید ژنراتورها به منظور رفع تراکم از سیستم، تعیین می‌شود. تعیین تعداد واحدهای مشارکت کننده در مسئله-ی مدیریت تراکم با اهداف مختلف، در مراجع مختلف مورد بحث واقع شده است ولی تاکنون، مسأله‌ی بکارگیری ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط و همچنین ملاحظات عملی مربوط قابلیت واحدهای تولیدی در کاهش و یا افزایش توان تولیدی در زمان معین، در حل مسأله‌ی مدیریت تراکم، مورد توجه قرار نگرفته است. در این پایان‌نامه، قیود مسأله‌ی بهینه‌سازی به‌گونه‌ای اصلاح می‌شوند که ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط به‌همراه زمان رفع تراکم، وارد مسأله‌ شوند. نتایج انجام محاسبات، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی در کاهش هزینه‌های مدیریت تراکم و نیز جلوگیری از فروپاشی شبکه را نشان خواهند داد. در این پایان‌نامه، با توجه به تعریف ظرفیت‌های کوتاه مدت و اضطراری، زمان رفع تراکم از سیستم، تعیین می‌شود و تاثیر لحاظ این پارامتر مهم، در نتایج حل مسأله با روش‌های مختلف انتخاب واحدهای‌ مشارکت‌کننده در مدیریت تراکم، نشان می‌دهد که تعداد واحدهای مشارکت‌کننده و میزان تغییر تولید واحدها می‌تواند بسیار متفاوت باشد نسبت به وقتی که زمان رفع تراکم، در حل مسأله لحاظ نمی‌شود. دراین پایان-نامه، محاسبات مربوط به ظرفیت حرارتی دینامیکی در محیط نرم‌افزار MATLAB انجام شده و از طرفی، مدلسازی و محاسبات سیستم، در محیط نرم‌افزار DigSILENT انجام گرفته است. امکان تبادل اطلاعات بین این دو نرم‌افزار، از طریق ایجاد یک واسط نرم-افزاری با استفاده از زبان برنامه‌نویسی DPL، مهیا شده ‌است. مسأله‌ی بهینه‌سازی، با استفاده از جعبه ابزار بهینه‌سازی نرم‌افزار MATLAB، حل شده و سیستم‌های 6 و 30 باسه‌ی تغییر یافته‌ی IEEE، به‌عنوان سیستم‌های تست، بکار رفته است.


پيشگفتار

در دو دههي اخير، ظرفيت انتقال توان خطوط انتقال، بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. رشد توليد و مصرف در سيستم قدرت نسبت به احداث خطوط انتقال جديد، سرعت بهمراتب بيشتري دارد. بهعنوان مثال برطبق آمار سال 2003، سيستم قدرت آمريكا با رشد بار تقريباً دو درصدي در هر سال مواجه بوده و همچنين پيش بيني شده بود كه رشد توليد در 20 سال آتي در حدود سي درصد باشد، در حالي كه رشد ظرفيت انتقال، تنها پانزده درصد تخمين زده شده بود [1]. از طرفي ظرفيت انتقال توان خطوط موجود بر اثر قيود مختلفي چون قيود حرارتي (جريان خطوط)، قيود ولتاژ و قيودپايداري، محدود ميشود. لذا در نتيجهي اين عدم هماهنگي بين رشد توليد، مصرف و ظرفيت انتقال، سيستم انتقال به سمت متراكم شدن پيش ميرود. بطور كلي مسألهي تراكم خطوط انتقال، يكي از عوامل مهم در بحران انرژي بهشمار ميآيد كه نتايج گوناگوني در پي دارد. تراكم خطوط، حاشيه امنيت سيستم را در مواجه با حوادث احتمالي كاهش ميدهد و همچنين قطعي بارها در هنگام بروز حوادث، بيشتر ميشود كه اين امر خود منجر به افزايش پرداخت هزينهي خسارات ميگردد. همچنين در سالهاي اخير با تجديدساختار و ايجاد بازارهاي رقابتي در صنعت برق، ظرفيت خطوط انتقال بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است چراكه در بازارهاي انرژي الكتريكي تراكم خطوط انتقال ميتواند منجر به افزايش قيمت برق گردد كه توسط مصرفكنندگان پرداخت ميشود. همچنين بهعلت تراكم خطوط ممكن است از برخي واحدهاي توليدي با مشخصات مطلوب نتوان بهرهبرداري لازم را بعمل آورد و يا انجام برخي از معاملات بازار به علت تراكم خطوط، امكان پذير نباشد كه اين موضوع مطلوب بازيگرانبازار نيست. در اين فصل به بررسي خطوط انتقال، پيامدهاي ناشي از تراكم خطوط و دلايل اصلي رشد كند خطوط انتقال پرداخته شده و در نهايت محدوديتهاي گوناگون ظرفيت خطوط انتقال و روشهاي گوناگون افزايش ظرفيت انتقال بررسي شدهاست. مزايا و معايب هر روش تشريح و در نهايت سيستم مانيتورينگ لحظهاي ظرفيت حرارتي خطوط انتقال معرفي شدهاست.

1 -2- خطوط انتقال سيستم قدرت

خطوط انتقال انرژي الكتريكي، وظيفهي انتقال انرژي الكتريكي از توليدكنندگان به مصرفكنندگان را دارند.

توان الكتريكي از طريق خطوط هوايي و كابلها از نيروگاهها به مصرفكنندگان منتقل ميشود. خطوط هوايي براي فواصل طولاني و در فضاهاي باز استفاده ميشوند درحاليكه كابلها براي انتقال توان بهصورت زيرزميني يا زيرآبي، استفاده مي شوند. براي ظرفيت انتقال توان يكسان، كابلها 10 تا 15 برابر گرانتر از خطوط هوايي هستند بنابر اين كابلها تنها در مكانهاي خاص كه نتوان از خطوط هوايي استفاده كرد، بكار ميروند [2]. سرعت احداث خطوط انتقال و يا به عبارتي رشد خطوط انتقال به دلايل مختلفي كه لزوماً تكنيكي نيستند، بهكندي صورت ميگيرد. به عنوان مثال در سال 1990 در كاليفرنيا، مطالعاتي صورت گرفت و بنابر آن مطالعات، قرار شد 1700 كيلومتر خط انتقال بين سال هاي 1991 تا 2000 احداث شود، در پايان سال 2000 عمليات ساخت يكي از اين خطوط، حتي آغاز هم نشده بود [3]. در آمريكا و نيز در بسياري از كشورهاي پيشرفتهي دنيا، ساخت يك خط جديد در حدود 5 سال بطول مي- انجامد و همچنين فرآيند اخذ مجوز نيز فرآيندي زمانبر است و در بسياري از موارد نيز به علت قوانين ايالتي در ايالات مختلف، اين مجوز داده نميشود. اين در حالي است كه نيروگاههاي جديد در ظرف چند ماه ساخته ميشوند [3]. در ادامه، دلايل اصلي رشد كند خطوط انتقال و سپس پيامدهاي ناشي از آن بيان و در نهايت محدوديتهاي گوناگون ظرفيت خطوط انتقال بررسي مي شود.


1 -3- دلايل اصلي رشد كند خطوط انتقال

دو دليل اصلي كه موجب رشد كند خطوط انتقال شده است عبارتند از [1]:

1)    اخذ مجوز براي احداث خط جديد بسيار مشكل و در بسياري موارد امكاننا پذير است چراكه احداث خط يك خط جديد ميتواند موجب بروز مشكلاتي گردد از جمله:

•    كاهش قيمت زمينهاي مناطق اطراف خط انتقال بهعلت نماي ايجاد شده توسط تجهيزات خطانتقال.

•    تأثيرات ١EMF بر سلامتي انسان: قرار گرفتن در معرض ميدانهاي الكترومغناطيس (EMF) با شدت پائين به مدت طولاني به عنوان يك عامل بالقوه خطرناك براي سيستم هاي بيولوژيك شناخته شده اند.

•    تأثير مخرب روي سيستمهاي زيست محيطي.

•    تأثيرات محيطي ساخت و نگهداري خطوط انتقال.

2)    سرمايهگذاران راغب نيستند در اين بخش سرمايهگذاري كنند و كمبود سرمايهگذاري در اين بخش وجود دارد چراكه ممكن است موقعيت سرمايهگذاري در ديگر پروژهها، با نرخ بازگشت سرمايه بيشتري، وجود داشته باشد.

علاوه بر اين، در كشورهاي مختلف، دلايل متعددي ميتواند مانع سرمايهگذاري در اين بخش باشد. بهعنوان مثال، نابساماني در بازارهاي انرژي و عدم قطعيتهايي كه از سوي قانونگذار ايجاد ميگردد و همچنين تغيير قوانين، اخيراً از موانع عمده در سرمايهگذاري براي احداث خطوط جديد در آمريكاي شمالي بوده است. يكي از اشكالاتي كه وجود دارد اين است كه در آمريكا، پرداخت به مالكان خطوط انتقال، بر اساس ميزان سرمايهگذاري كه انجام دادهاند و با يك نرخ ثابت، بازگشت سرمايه انجام ميشود. اين در حالي است كه چنانچه درآمد حاصل از انتقال توان از هر خط، به مالكان آن پرداخت شود، انگيزهي بيشتري براي سرمايهگذاري در زمينهي ساخت خطوط جديد، ايجاد ميشود. نرخ مجاز بازگشت سرمايه، كه به صاحبان خطوط پرداخت ميگردد، آنقدر كم است كه هيچ انگيزه اي به-منظور ساخت خطوط جديد، براي آنها ايجاد نميكند [3]. لذا در نتيجهي اين عدم هماهنگي بين رشد توليد و مصرف و ظرفيت انتقال، سيستم انتقال به سمت متراكم شدن پيش ميرود. متراكم شدن خطوط انتقال پيامدهاي گوناگوني دارد كه در ادامه به آنها اشاره ميشود.


عنوان صفحه
چکیده.1
فصل اول: مقدمه
1-1- پیشگفتار 2
1-2- خطوط انتقال سیستم قدرت 3
1-3- دلایل اصلی رشد کند خطوط انتقال 3
1-4- پیامدهای متراکم شدن خطوط انتقال 4
1-5- محدودیت¬های ظرفیت خطوط انتقال سیستم قدرت 5
1-5-1- قیود حرارتی سیستم انتقال 5
1-5-2- قیود ولتاژ سیستم انتقال 6
1-5-3- قیود امنیتی سیستم انتقال 6
1-6- ظرفیت¬های دینامیکی و استاتیکی خطوط انتقال 7
1-7- افزایش ظرفیت خطوط انتقال موجود 8
1-7-1- بررسی امکان¬پذیری افزایش ظرفیت خط 8
1-7-2- روش¬های افزایش ظرفیت خطوط موجود 9
1-8- روند ارائه¬ی مطالب 11
2- فصل دوم: مانیتورینگ ظرفیت حرارتی دینامیکی
2-1- مقدمه 13
2-2- مفاهیم پایه¬ای ظرفیت حرارتی خط 14
2-3- مانیتورینگ ظرفیت حرارتی دینامیکی 15
2-4- مزایای استفاده از تکنولوژی مانیتورینگ ظرفیت حرارتی دینامیکی خط 16
2-5- پیش¬بینی ظرفیت حرارتی خطوط 19
2-6- مشکل مانیتورینگ ظرفیت حرارتی خط 19
2-7- نکات قابل توجه برای بکارگیری ظرفیت¬های لحظه¬ای 19
2-8- انواع استراتژی¬های تعیین ظرفیت حرارتی خط 20
2-8-1- استراتژی تعیین ظرفیت استاتیکی 20
2-8-2- استراتژی تعیین ظرفیت دینامیکی 21
2-8-3- استراتژی تعیین ظرفیت شبه دینامیکی 21
2-9- تقسیم¬بندی روش¬های تعیین ظرفیت حرارتی دینامیکی خط 21
2-9-1- بر پایه شرایط آب و هوایی (غیرمستقیم) 21
2-9-2- برپایه¬ی شکم دادگی (مستقیم) 22
2-10- پارامترهای تعیین کننده¬ی ظرفیت خط 22
2-10-1- اندازه¬گیری شرایط آب و هوایی 22
2-10-2- مانیتور وضعیت هادی 24
2-11- مزایا و معایب روش¬های تعیین ظرفیت دینامیکی خط 27
2-12- نتایج تعیین ظرفیت¬های دینامیکی خیلی خوشبینانه 28
2-13- خلاصه 28
3- فصل سوم: محاسبه¬ی ظرفیت حرارتی دینامیکی
3-1- مقدمه 29
3-2- نگاه کلی 30
3-3- تعاریف 30
3-4- واحدها و تعاریف آنها 31
3-5- روش کلی محاسبه ظرفیت حرارتی خط 33
3-6- محاسبه¬ی پارامترهای معادله¬ی توازن گرما 34
3-6-1- محاسبه¬ی تلفات گرمایی به¬صورت همرفتی 34
3-6-2- محاسبه¬ی تلفات گرمایی به¬صورت انتقال تابشی گرما 37
3-6-3- محاسبه¬ی گرمای وارد شده به هادی در اثر تابش خورشید 37
3-6-4- محاسبه¬ی مقاومت الکتریکی هادی 40
3-7- محاسبات ظرفیت حرارتی دینامیکی هادی 40
3-7-1- محاسبات حالت دائمی 40
3-7-2- محاسبات گذرا 43
3-8- داده¬های ورودی 45
3-8-1- باد و دمای محیط 45
3-8-2- ارتفاع از سطح دریا 47
3-8-3- قابلیت جذب (α) و نشر (ε) 47
3-8-4- میزان گرمای خورشید 47
3-8-5- حداکثر دمای مجاز هادی 47
3-8-6- تقریب ثابت زمانی حرارتی هادی 48
3-8-7- گام زمانی 48
3-9- محاسبات نمونه 49
3-9-1- داده¬های ورودی 49
3-9-2- نتایج محاسبات 50
3-10- زمان اجرای برنامه 52
3-11- حساسیت ظرفیت خط نسبت به پارامترهای جوی 52
3-12- ابزار بکارگیری ظرفیت حرارتی دینامیکی 53
3-13- خلاصه 54
4- فصل چهارم: قابلیت انتقال در دسترس
4-1- مقدمه 55
4-2- تعریف قابلیت انتقال در دسترس (ATC) 56
4-3- قابلیت انتقال (TC) 56
4-3-1- تفاوت قابلیت انتقال با ظرفیت انتقال 56
4-3-2- قابلیت انتقال بین دو ناحیه 57
4-3-3- محدودیت¬های قابلیت انتقال 57
4-3-4- تعریف قابلیت انتقال کل(TTC) 58
4-3-5- تعیین قابلیت انتقال کل 59–
4-4- حاشیه¬های قابلیت انتقال 60
4-4-1- تعریف TRM 61
4-4-2- تعریف CBM 61
4-5- محاسبه¬ی ATC 61
4-5-1- فاکتورهای توزیع انتقال توان 62
4-5-2- پخش بار تداومی(CPF) 67
4-5-3- تکنیک¬های حل مسأله پخش¬بار بهینه 68
4-6- فرمول بندی مسأله¬ی TTC و مقایسه روش¬های مختلف 69
4-7- روش¬های محاسبه¬ی TRM 71
4-8- روش¬های محاسبه و تخصیص CBM 71
4-9- مقایسه¬ی روش¬های مختلف محاسبه¬ی TRM و CBM 72
4-10- روش کلی تعیین TTC و TRM 72
4-11- الگوریتم محاسبه¬ی ATC با روش RPF 73
4-12- خلاصه 74
5- فصل پنجم: مدیریت تراکم انتقال در محیط بازار برق
5-1- مقدمه 75
5-2- مفاهیم پایه¬ای مدیریت تراکم 77
5-2-1- تعریف تراکم 77
5-2-2- دلایل وقوع تراکم 78
5-2-3- مدل ناحیه¬ای شبکه 78
5-2-4- فلوهای موازی- ارتباط بین فلوی فیزیکی و تبادلات تجاری 79
5-2-5- ظرفیت انتقال بین نواحی 80
5-3- روش¬های مدیریت تراکم (CMM) 80
5-3-1- روش¬های مدیریت تراکم در بازار روز بعد 81
5-3-2- روش¬های مدیریت تراکم در زمان- واقعی (روش¬های رفع تراکم) 90
5-4- فرمول¬بندی مسأله¬ی مدیریت تراکم در زمان- واقعی با روش تغییر الگوی تولید 94
5-5- خلاصه 97
6- فصل ششم: مدیریت تراکم بر اساس استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی
6-1- مقدمه 98
6-2- محاسبه ATC با استفاده از ظرفیت حرارتی شبه¬دینامیکی 99
6-2-1- محاسبه¬ی ATC با روش PTDF با لحاظ ظرفیت حرارتی شبه¬دینامیکی 99
6-2-2- محاسبه¬ی ATC با روش RPF با لحاظ ظرفیت حرارتی شبه¬دینامیکی 100
6-3- استفاده از ظرفیت حرارتی در نزدیکی زمان- واقعی برای بهبود ATC 101
6-4- مدیریت تراکم در زمان- واقعی با بکارگیری ظرفیت حرارتی دینامیکی 104
6-5- زمان رفع تراکم 106
6-6- فرمول¬بندی مسأله با لحاظ ظرفیت حرارتی و زمان رفع تراکم 108
6-7- خلاصه 109
7- فصل هفتم: نتایج عددی
7-1- مقدمه 110
7-2- معرفی واسط نرم افزاری 111
7-2-1- طراحی برنامه واسط نرم¬افزارهای MATLAB وDigSILENT با استفاده از زبان DPL 111
7-2-2- برنامه واسط نرم¬افزارهای MATLAB وDigSILENT 111
7-3- تاثیرظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال در محاسبات سیستم 112
7-3-1- سیستم مورد مطالعه 114
7-3-2- نتایج انجام محاسبات 114
7-4- محاسبه¬ی ATC با استفاده از ظرفیت¬های شبه¬دینامیکی 116
7-4-1- نتایج محاسبه ATC با استفاده از روش PTDF 116
7-4-2- نتایج محاسبه ATC با استفاده از روش دقیق RPF 119
7-5- محاسبه¬ی ATC با استفاده از ظرفیت¬های استاتیکی بهبود یافته 120
7-6- مدیریت تراکم در زمان- واقعی 122
7-7- مدیریت تراکم در زمان- واقعی با استفاده از ظرفیت¬های حرارتی استاتیکی 122
7-8- مدیریت تراکم در زمان- واقعی با استفاده از ظرفیت¬های حرارتی دینامیکی 125
7-8-1- استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی به¬منظور تشخیص وقوع تراکم در سیستم 126
7-8-2- استفاده از ظرفیت دینامیکی به¬منظور کاهش هزینه¬های مدیریت تراکم 127
7-8-3- تاثیر استفاده از ظرفیت دینامیکی در جلوگیری از فروپاشی شبکه و خاموشی¬های بزرگ 129
7-9- مدیریت تراکم در زمان-واقعی با لحاظ زمان رفع تراکم 132
7-10- تاثیر لحاظ زمان رفع تراکم در تعیین تعداد واحدهای مشارکت کننده 136
7-11- خلاصه 138
8- فصل هشتم: نتیجه¬گیری
8-1- نتیجه¬گیری 139
8-2- پیشنهادات 141
پیوست شماره 1 .142
پیوست شماره 2 . . . .143
پیوست شماره 3. . . . .144
مراجع . . . .146

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

پایان نامه های موجود در سایت فقط در صورت دریافت پکیج آموزش دیگساینلت قابل دریافت است.
برای دریافت این پایان نامه و تمامی پایان نامه های سایت، پکیج آموزش دیگساینلت را خریداری بفرمایید. پس از خریداری پکیج آموزشی لینک دانلود پایان نامه ها فعال خواهد شد.
شماره های تماس :
05142241253
09120821418

دریافت پکیج آموزش

————————————————————————————————————————————–