چکیده:
اغلب روشهای بازیابی در شبکه های توزیع انرژی که تاکنون ارائه شده‌اند، براین پایه استوارند که عیب فقط پیدا و از شبکه جدا شده است، ولی عملاً چنین کاری در شبکه‌های فاقد سیستم های اتوماسیون، قابلیت اطمینان شبکه را به‌شدت کاهش میدهد. یکی از مشکلات بهره‌بردارهای شبکه‌های توزیع هنگام وقوع عیب‌یافتن محل میباشد. به‌همین خاطر به کمک یک سیستم خبره مبتنی بر تجربیات بهره‌بردارهای شبکه و با استفاده از منطق فازی، روشی برای یافتن بهترین پست جهت شروع تست فیدر، بازیابی بارها و جداکردن عیب در حداقل زمان ارائه شده است. در این روش اهداف ومحدودیتهای نظیر: بازیابی حداکثر بار در حداقل زمان، حداقل سویچینگ، اهمیت بارها و رعایت محدودیتهای الکتریکی شبکه مورد توجه بوده است. روش مذکور برروی یک فیدر نمونه از شبکه تهران تست شده و نتایج آن در انتها ارائه شده است.
مقدمه:
بروز عیب در شبکه های شعاعی باعث از دست‌رفتن بارها روی فیدر مربوطه میشود. تازمانیکه این عیب پیدا و از شبکه جدا نشده است، بازیابی بارهای شبکه غیرممکن میباشد. به‌خاطر انشعابهای زیاد روی فیدرها برای یافتن محل عیب تستهای شدیداً به انتخاب محل اولین تست بستگی دارد، بنابراین هرگاه بتوانیم محل خوبی برای شروع عملیات پیدا کنیم میتوانیم تعداد تستها را کاهش دهیم. از سوی دیگر بدلیل اینکه بحث وقوع عیب یک بحث احتمال است لذا نمی‌توان بصورت قطعی روی این مسئله بحث کرد چرا که در اینصورت احتمال دارد زمان بی‌برقی بارهای خارج از سرویس افزایش یابد، بنابراین نیازمندیم که دو مسئله بازیابی بار و محل شروع تست را بصورت همزمان در نظر بگیریم. اغلب روشهای بازیابی بار در شبکه های توزیع انرژی که تاکنون ارائه شده‌اند، براین پایه استوارند که عیب قبلاً پیدا و از شبکه جدا شده است، ولی عملاً چنین کاری در شبکه‌های فاقد سیستمهای اتوماسیون، قابلیت اطمینان شبکه را به شدت کاهش میدهد به‌همین خاطر در ادامه بحث بکمک یک سیستم خبره مبتنی بر تجریبات بهره‌بردارهای شبکه و با استفاده از منطق فازی، روشی برای یافتن بهترین پست جهت شروع تست فیدر، بازیابی بارها و جداکردن عیب در حداقل زمان ارائه شده است.
انتخاب نقطه شروع:
جهت شروع علیات تست، بهره‌بردارها از یک سری قوانین تجربی استفاده می‌کنند که خلاصه آنها را میتوان به‌صورت زیر بیان نمود:
1) پستهای با تعداد فیدرهای ورودی و خروجی بیشتر در الویت قرار دارند، زیرا با تست از این محل بعد از جدا کردن شاخه معیوب میتوان تعداد شاخه‌های زیادی را از عیب جدا و بار آنها را بازیابی نمود.
2) در صورتیکه اطلاعاتی از سابقه فیدر نداشته باشیم بهتر است نقطه شروع تست نزدیک به مرکز بار منطقه بی‌برق باشد. در این صورت با یک تست میتوانیم در اکثر شرایط نیمی از بارها را با احتمال صددرصد بازیابی نمایم و در ضمن تعدا سوئچینگ کاهش می‌یابد.
3) بهره‌بردار با استفاده از تجربه خود میداند چه قسمتهای از شبکه بیشتر معیوب میشود، به‌عبارتی نرخ خرابی متوسط قسمتهای مختلف شبکه را میتوان براساس نحوه کارآنها و یا اطلاعات کارخانه بدست آورد. بهتر است تست ازنزدیک نقاطی از شبکه که نرخ خرابی بالای دارند شروع شود.
4) با توجه به بروز برخی عوامل خارجی همچون باد و باران اضافه جریان، عملیات راهسازی، ... میتوان حدس زد که چه قسمتهای از شبکه احتمالاً خراب شده باشد.
5) هریک از شاخه‌های پست مورد نظر در صورت امکان طوری باشند که حداقل با یک نقطه مانور در ارتباط باشد، اهمیت این شرط در انتخابهای اول زیاد است.
شرطهای ذکر شده هر کدام با یک درجه اهمیت مخصوص، اساس نتیجه‌گیریها می‌باشند. همچنان که مشاهده میشود ذات این بحثها گفتاری بوده و بهتر است از منطق فازی جهت استنتاجهایی خود استفاده نمایم. بدین منظور سه متغیر فازی که در برگیرنده شرایط بالا همراه با یک سری پارامترهای دیگر را به صورت زیر تعریف میکنیم:
X: میزان نزدیکی پست انتخاب شده به مرکز بارها در نقطه بی‌برق.
Y: میزان نزدیکی پست انتخاب شده به منطقه‌ای از شبکه که احتمال خراب بودنش زیاد است.
Z: تعداد شاخه‌های با ارزش پست.
و آنها را بصورت زیر تعریف میکنیم:
اگر پست انتخاب شده بامرکز بار کمتر از 1 پست فاصله داشته باشد، به مرکز بار خیلی نزدیک هستیم.
اگر پست انتخاب شده با مرکزبار بین 1 تا 5 پست فاصله داشته باشد، به مرکز بار نزدیک هستیم.
اگر پست انتخاب شده با مرکز بار بیشتر از 5 پست فاصله داشته باشد، از مرکز بار دور هستیم.
اگر پست انتخاب شده با نقطه احتمالاً معیوب کمتر از 1 پست فاصله داشته باشد، به عیب خیلی نزدیک هستیم.
اگر پست انتخاب شده با نقطه احتمالاً معیوب بین 1 تا 5 پست فاصله داشته باشد، به عیب نزدیک هستیم.
اگر پست انتخاب شده با نقطه احتمالاً معیوب بیشتر از 5 پست فاصله داشته باشد، از عیب دور هستیم.
اگر تعداد شاخه‌های پست انتخاب شده بیشتر از 3 شاخه باشد تعداد شاخه‌های پست زیاد است.
اگر تعداد شاخه‌های پست انتخاب شده 3 شاخه باشد تعداد شاخه‌های پست متوسط است.
اگر تعداد شاخه‌های پست انتخاب شده کمتر از 3 شاخه باشد تعداد شاخه‌های پست کم است.
بنابراین توابع عضویت این متغیرها را به‌صورت شکل (1) در نظر می‌گیریم.
(تصاویر و جداول در فایل اصلی موجود است)
با مشخص شدن این متغیرها، بکمک تجربیات بهره‌بردارها جدول قوانین استنتاج را بصورت زیر تعریف میکنیم (جدول 1) بدین ترتیب با معلوم بودن متغیرهای فازی، بهترین پست جهت شروع تستها را با توجه به تجربیات گذشته میتوان انتخاب نمود.
پارامترهای مؤثر بر متغیرها:
همچنان که در تعریف متغیرهای فازی مشاهده گردید، مفاهیمی همچون احتمال خرابی نقاط مختلف شبکه، مرکزبار، در دسترس بودن فیدرمانور استفاده شده که برای تعیین آنها نیاز به اطلاعاتی از گذشته شبکه میباشد. بدین علت از یک بانک اطلاعاتی استفاده شده که شامل اطلاعات ساختاری شبکه، آمار خطاهای که درگذشته رخ داده‌اند، ظرفیت نامی تجهیزات، شرایط محیطی در گذشته و حال، نرخ خرابی متوسط تجهیزات، احتمال خرابی تجهیزات در شرایط آب وهوای مختلف واهمیت بارها میباشد. بکمک این بانک اطلاعاتی پارامترهای ذکرشده که در ادامه تعریف می‌شوند را محاسبه میکنیم.
· احتمال خرابی قسمتی از شبکه
به کمک بانک اطلاعاتی و با مشخص‌کردن وضعیت کنونی آب وهوایی، محیط اطراف و میزان جریان فیدر میتوانیم احتمال خرابی نقاط مختلف را مشخص کنیم. در این نتیجه‌گیریها نرخ خرابی متوسط و احتمال خرابی نقاط مختلف همزمان در نظر گرفته میشود. مثلاً در شرایط طوفانی احتمال خرابی قسمتهای از شبکه که بصورت هوایی هستند بیشتر از قسمتهای که بصورت زیرزمینی هستند، میباشد و در بین این قسمتهای هوایی، نقاطی که نرخ خرابی متوسط سالانه آنها بیشتر است انتخاب خواهند شد.
· مرکز بار در ناحیه بی‌برق
جهت تعیین مرکز بار سه نکته در نظر گرفته شده است: توان نامی پستها، اهمیت بارها پست، توان فعلی بارها پست. به‌منظور بازیابی سریعتر بارهای با اهمیت زیاد لازم است که تست از نزدیکی این پستها شروع شود. جهت این کار میتوان چنین فرض کرد که مرکزبار به این پستها نزدیکتر است. به‌همین دلیل ضریبی وابسته به میزان اهمیت بار را درنظر می‌گیریم. و باضرب این ضریب در توان بار پست میتوان مسئله اهمیت بار را در نیتجه‌گیریها وارد نمود. توجه باید کرد که به‌خاطر عدم نیاز به‌راههای پیچیده به همین راه حل ساده اکتفاء شده است ولی تعیین اثر واقعی اهمیت بار بحث پیچیده‌ای است.
مسئله دیگر تعیین میزان بار واقعی پستها میباشد، برای این کار از یک روش فازی استفاده شده است. لازم بذکر است که میزان کل بار قطع شده با تقریب خوبی از طریق پست فوق توزیع معلوم میشود. بدین‌ترتیب مرکز بارها در منطقه بی‌برق روی فیدر را میتوان مشخص کرد این مرکز بار روی یکی از پستهای منطقه قرار خواهد داشت.
· در دسترس بودن فیدر مانور
در بحث بازیابی بار وجود کلید مانور جهت انجام مانور کافی نیست، بلکه فیدر مانور باید توانایی تامین‌بار را نیز داشته باشد. برای تعیین توانایی فیدر مانور در تغذیه بارهای بی‌برق، باید جریان نامی فیدر وجریان فعلی آن مشخص شود، میتوان جریان نامی را از طریق بانک اطلاعاتی و جریان فعلی آنرا از طریق پست فوق توزیع، بدست آورد. بنابراین میزان ظرفیت آزاد فیدر محاسبه میشود.اگر این ظرفیت خیلی پایین باشد از آن فیدر استفاده نخواهد شد و فیدر در دسترس نمی‌باشد.
بازیابی بارها:
بعداز انتخاب بهترین پست برای شروع تست و انجام تستها، مسیر عیب مشخص و توسط سیکسیونر مربوطه از شبکه جدا میشود. عملیات بازیابی بار(مانور) در منطقه سالم براساس هدفهای همچون بازیابی حداکثر بار در حداقل زمان، شبکه انجام میگیرد. تاکنون روشهای هوشمند زیادی برای بازیابی بار در شبکه ایزوله شده از عیب ارائه شده است و میتوان اغلب آنها را با کمی تغییر بکاربرد. روشی که در اینجا استفاده شده، روش اتصال گره میباشد .
با انجام مانور شبکه جدیدی بدست می‌آید که حجم بارهای بی‌برق در آن کاهش یافته است، باتکرار مراحل انتخاب پست، تست، جداسازی شاخه معیوب و انجام مانور میتوان به مرحله‌ای رسید که عیب کاملاً از شبکه جدا و تمام بارهای قابل بازیابی، بازیابی شده باشند. عملیات ذکرشده بالا بصورت فلوچارت شکل (2) خلاصه شده است. گاهاً بعد از اتمام عملیات بازیابی و جایابی عیب، با تغییراتی جزیی در ساختار جدید شبکه آن را بصورت بهینه تبدیل می‌کنند. این تغییر ساختار اغلب بدون ایجاد بی‌برقی انجام میگیرد.
شبکه نمونه:
فیدر نمونه محمودیه از شبکه شمالشرق تهران شامل بیست پست و پنج نقطه مانور انتخاب شده است. دیاگرام تک خطی فیدر بصورت شکل(3) میباشد
اطلاعات موجود بعد از وقوع عیب عبارتند از:
میزان بار قطع شده 100آمپر، هوا طوفانی، بار شبکه در حالت نرمال، نرخ خرابی کابلها
و خطوط هوایی و سایر تجهیزات بدون خطا فرض شده‌اند.
اهمیت بار پست 6 بالا بوده و ضریب اهمیت 3 فرض شده است. به‌خاطر عدم وجود اطلاعات کافی در مورد بار پستها، بار پستها را مساوی فرض کرده‌ایم (هرکدام 5 آمپر).
میزان بار قابل تأمین فیدرهای مانور و ضرایب اطمینان دسترسی به فیدر و بار قابل انتقال فیدر مانور در آرایشهای مختلف از شبکه قابل محاسبه است. در جدول (2) میزان بار قابل تأمین فیدرهای مانور نشان داده شده است. بدین‌ترتیب جدول ارزش پستها باتوجه به جداول(1) و منطق فازی قابل محاسبه میباشد (جدول (3)). به‌دلیل کم بودن ارزش سایر پستها آنها را حذف کرده‌ایم.