پایان نامه کاربرد فناوریهای نوین در شبکه های توزیع

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم و تحقیقات آذربایجان غربی

گروه مهندسی برق قدرت

 

پایان نامه جهت اخذ درجه  کارشناسی ارشد

 

عنوان

کاربرد فناوریهای نوین در شبکه های توزیع

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

تیر ماه 1392

 

 
 
چکیده
باتوجه به رشد و توسعه روز افزون شبکه های توزیع و وابستگی انسان به صنعت برق در تمام لایه های زندگی حفظ پایداری و و بهبود شبکه های توزیع امری ضروری است لذا جهت نیل به این هدف مطالعه مجدد وضعیت شبکه های توزیع منجمله مرور وضعیت قبلی و کنونی، نقد و بررسی آنها، ذکر نقاط ضعف و قوت ارائه مدل سازی و مدل ریاضی مناسب شبکه توزیع معادلات حاکم بر سیستم – مدل سازی سیستم پس از کاربرد تکنولوژی های نو بررسی و تحلیل نتایج شبیه سازی با بهره گرفتن از نرم افزارهای مهندسی در توزیع برق و مقایسه نتایج و ارائه پیشنهادات برای ادامه کارهای آینده بوده که در این پایان نامه هدف اصلی بررسی نتایج شبیه سازی شبکه توزیع مرسوم و کنونی با تحلیل شبکه واقعی دانشگاه پردیس نازلو به صورت پایلوت با یک شبکه مجهز به فن آوریهای نوین و تاثیر آن در بهبود بهره برداری و حفظ پایداری شبکه مطالعه شده و راهکارهایی برای ادامه بهبود روند کنونی  و پیشنهاداتی برای آینده در نحوه توسعه و بهره برداری ازشبکه های توزیع ارائه می شود .
 
 
واژه های کلیدی
شبکه های توزیع – نقاط ضعف وقوت- مدل ریاضی و معادلات حاکم- تجهیزات توزیع–فناوریهای نوین- شبکه های توزیع هوشمند
 
 
مقدمه
باتوجه به اینکه بخش توزیع صنعت برق در ارتباط مستقیم با سمت تقاضای انرژی الکتریکی قرار گرفته است لذا اهمیت آن قابل تعمق و چشمگیر است، توجه به شبکه های توزیع برق و تزریق روح مهندسی به فعالیتهای آن در دو دهه گذشته شتاب فراوانی بخود گرفته است امروزه با مطالعات و بررسی ها و در مقابله با مسائل و مشکلات متعدد بوجود آمده در بخش توزیع صنعت برق و توسعه روز افزون تجهیزات مدرن و پیشرفته با هدف ارائه خدمات عالی به مشترکین بخصوص در کشورهای پیشرفته صنعتی با تولید انواع واجسام ادوات و تجهیزات اندازه گیری، حفاظتی و کنترلی و بکارگیری آنها در شبکه های بزرگ درهم تنیده توزیع با هدف رساندن انرژی الکتریکی با ارزان ترین بهاء و بهترین کیفیت و پایدارترین وضعیت و در شرایط ایمنی مطلوب به مصرف کنندگان اقدام چشمگیری صورت پذیرفته است چراکه تحلیل و بررسی مجدد شبکه طراحی و بکارگیری تجهیزات مدرن با کیفیت و استانداردهای بین المللی و در واقع کارکرد درست سیستم شبکه توزیع برق مستلزم دقت و توجه به نکات بسیار زیاد و بانگاهی نوین و بکارگیری تجهیزات مدرن و پیشرفته در بخش های شبکه های توزیع زمینی و هوایی آن را از حوزه های دیگر متمایز می کند .
البته در دنیای امروز و بالاخص در کشورهای پیشرفته صنعتی بخش توزیع نیرو با بهره گیری از تکنولوژی های نوین الکتریکی و ارتباطی با ایجاد بسترهای خاص مخابراتی و پیاده سازی اتوماسیون شبکه ایجاد شبکه های هوشمند توزیع که خود شبکه های بهم پیوسته دو سریه ای را تشکیل داده و درآن انتقال و تحلیل اطلاعات نقش بنیادی در فرایند توزیع انرژی را ایفاد می کنند .
بطوریکه میدانیم توزیع هوشمند نیرو سامانه های مبتنی بر ترکیب فناوری اطلاعات و ارتباطات با توانمندهای پردازش رایانه ها و سیستم های الکتریکی می باشند بدیهی است ارتقا سیستم های کنونی سخت افزاری غیر هوشمند به شبکه های دو سویه و چند سویه توزیع شده کار آمد و اقتصادی که در آن بهره وری سرمایه گذاری های انجام شده در صنعت توزیع برق بطور چشمگیری بالا میرود و لذا اهداف اصلی بکارگیری فناوریهای نوین و هوشمند سازی شبکه میباشد .
بالارفتن ضریب اطمینان و پایداری شبکه از اهداف دیگر بکارگیری فناوریهای نوین است، بطور خلاصه نیازمندی های زیر لزوم تغییرات بنیادی در بازنگری به وضعیت فعلی شبکه های توزیع کشور و کاربرد فناوریهای نوین موجود در دنیا و کشورهای پیشرفته صنعتی را بایستی از منظر دیگر و بانگاهی نو به شناسایی وضعیت موجود، تعیین نقاط ضعف وقوت شبکه و مقایسه آن شبکه های مجهز به فناوریهای نوین و عواید مثبت حاصله از آن در شبکه باعث گردیده است تا شبکه توزیع کشور را مورد نقد و بررسی قرار دهیم تا از قبل آن با شناسایی نقاط ضعف وقوت به یک تحلیل منطقی دست یافته و با مقایسه شبکه موجود با شبکه های مدرن پیشرفته و هوشمند و با امکان سنجی نیل به رسیدن به شبکه های هوشمند و تمامی سیستم در راستای ایجاد بستر و ساختار مناسب و کاهش فاصله از دنیای پیشرفته صنعتی بعبارتی از غافله عقب نمانیم .
 
 
 
رئوس مطالب                                                                                                                                                                                                                          صفحات
1-فصل اول : طرح کلیات مسئله بشرح ذیل……………………………………………………………… 3
1-1 باز کردن مسئله و مرور کارهای قبلی و نقد آنها  ………………………………………………………………  4
2- 1ذکر نقاط ضعف وقوت آنها……………………………………………………………… 5
3- 1ارائه راهکارهای مناسب برای حل مسئله……………………………………………………………… 6
4- 1اشکال و توضیحات آنها……………………………………………………………… 7
2-فصل دوم : ارائه مدل سازیهای ریاضی، معادلات حاکم بر سیستم-معرفی ادوات Facts  در شبکه های توزیع تحت
 عنوان Custom Power –معرفی نرم افزار شبیه ساز شبکه های توزیع(Digsilent14.0.520.2)……………………………………………………………… 11
2-1 ارائه مباحث  مدل ریاضی مناسب……………………………………………………………… 11
2-1-1 مبحث روش های تقریبی آنالیز……………………………………………………………… 11
2-2- ارائه مباحث مدل سازی شبکه های توزیع و معادلات حاکم……………………………………………………………… 12
2-2-1-مبحث امپدانس سری در خطوط هوایی و زمینی……………………………………………………………… 19
2-2-2-مبحث ادمیتانس موازی در خطوط هوایی و زمینی……………………………………………………………… 25
2-2-3-مبحث مدل های خط در شبکه های توزیع……………………………………………………………… 30
2-2-4- مبحث مدل های بار……………………………………………………………… 35
2-2-5-آنالیز فیدر های توزیع……………………………………………………………… 42
2-2-6- مبحث بکارگیری ادوات FACTS در سیستمهای توزیع  تحت مفهوم جدید CUSTOM  POWER……………………………………………………………… 54
2-2–7بررسی نقش کیفیت طراحی مهندسی در ارتقاء بهره وری سیستم شبکه توزیع……………………………………………………………… 63
2-2-8-بررسی حفاظت شبکه های توزیع درحضور منابع تولید پراکنده با در نظر گرفتن اتوماسیون توزیع……………………………………………………………… 77
2-2-9-بررسی نقش شبکه های هوشمند توزیع (Smart Grid)……………………………………………………………… 84
3- فصل سوم:
3-1-بررسی وضعیت موجود شبکه توزیع مجموعه پردیس دانشگاه نازلو……………………………………………………………… 90
3-2-بررسی نقاط ضعف و آسیب پذیر شبکه و علل عمده بروز اتصالات گذرا و پایدار……………………………………………………………… 91
3-3-طراحی مهندسی شبکه توزیع موجود مجموعه پردیس دانشگاه نازلو بصورت پایلوت با بهره گرفتن از نرم افزار
 Electrical Autocad……………………………………………………………… 92
3-4-شبیه سازی شبکه توزیع موجود مجموعه پردیس دانشگاه نازلو بصورت پایلوت در وضعیت فعلی با بهره گرفتن از
 نرم افزار Digsilent14……………………………………………………………… 92
3-5-شبیه سازی شبکه توزیع موجود مجموعه پردیس دانشگاه نازلو بصورت پایلوت با بکارگیری تکنولوژی های
 نوین با بهره گرفتن از نرم افزار Digsilent14……………………………………………………………… 93
3-6- بررسی نتایج شبیه سازی و مقایسه نتایج……………………………………………………………… 102
3-7- تحلیل نتایج شبیه سازی و مقایسه آنها قبل و بعد از کاربرد فناوریهای نوین مانند اداوات FACTS  و غیره………………………………………………………………. 105
4- فصل چهارم : نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات برای ادامه کارهای آینده……………………………………………………………… 106
4-1-نتیجه گیری……………………………………………………………… 107
4-2-ارائه پیشنهادات برای بهبود وضعیت شبکه های توزیع در آینده……………………………………………………………… 108
5-فصل پنجم :مراجع……………………………………………………………… 111
6-فصل ششم :ضمائم……………………………………………………………… 114
 
 
1-فصل اول : طرح کلیات مسئله بشرح ذیل
1-1 باز کردن مسئله و مرور کارهای قبلی و نقد آنها :
بدون تردید می توان گفت که انرژی الکتریکی یکی از با ارزش ترین وپاکترین انرژی صنعت برق و یکی از مهمترین صنایع موجود است که در زندگی روزمره جامعه انسان نقش دارند . صنعت برق شامل سه بخش تولید، انتقال و توزیع بوده که بعنوان حلقه های ساختار بهم پیوسته ای که وظیفه تولید انتقال و توزیع انرژی الکتریکی را برعهده داشته از تکنولوژی پیشرفته و سرمایه بری هنگفتی برخوردار می باشند . باتوجه به اینکه 35 %درصد از سرمایه گذاری های صنعت برق به بخش توزیع مربوط است و عدم طراحی صحیح هدایت سیستم بدون برنامه ریزی و تعیین اهداف بدون کنترل پروژه ها و بهره برداری نامناسب از شبکه های موجود، نداشتن برنامه مدرن و زمانبندی شده در سرویس و نگهداری شبکه، عدم ظرفیت سازی بموقع در شبکه، تجدید و تجهیز نکردن تاسیسات فرسوده و قدیمی با تجهیزات با کیفیت و استانداردهای بالای بین المللی هم موجبات اعمال ضرر به سرمایه ملی، اتلاف انرژی و عدم رضایت و بدبینی مشترکین را بدنبال داشته است . بنابراین لزوم آموزش و انتقال دانش فنی، نوآوری، رعایت نکات فنی و استانداردها، نظارت، کنترل و ارزیابی در سیستم های توزیع شدیداً احساس می شود .
بررسی مطالعاتی مستندات شبکه های توزیع برق در زمان گذشته که تنها می توان تجهیزاتی مانند دیژنگتورهای کم روغن با مکانیزم قطع و وصل دستی موتوردار و بدون موتور و با مکانیزم محفظه قطع کنتاکتها در داخل روغن، سکسیونرهای ساده و قابل قطع زیربار بدون موتور و فرمان دستی (هندل)، رله های الکترومکانیکی، کابلهای روغنی سنگین وزن با متعلقات مربوطه مشتمل بر (مفصل های چدنی بزرگ و سرکابلهای داخلی و خارجی قطور و بزرگ)، یراق آلات و اتصالات بزرگ و سنگین وزن در خطوط هوایی، تابلوهای فشار متوسط و فشار ضعیف حجیم با تجهیزات مربوطه که سرویس و نگهداری آنها نیز بمراتب سخت هستند نشان میدهد که گرایش به طراحی و کاربرد تجهیزات دارای تکنولوژی های امروزی در دژنگتورهای کوچک فرمان پذیر از راه دور با محفظه قطع گازی و خلاء، رله های دیجیتالی، کابلهای خشک سبک مونوفاز، انواع مفصل ها و سرکابلهای بسیار سبک و بسیار راجت و سریع در اجرا، یراق آلات سبک کامپوزیتی در مقره ها، برقگیرها، فیوز کات آوتها، تابلوهای کمپکت بسیار کوچک با کارائی بسیار زیاد حفاظتی و غیره به مهندسی تر شدن سیستم از شتاب روز افزونی برخوردار بوده است و این پدیده ناشی از عوامل گسترده و پیچیده شدن شبکه های توزیع برق میل به کاهش تلفات الکتریکی، گرایش به صرفه جویی اقتصادی، ایمنی کار و حفاظت شبکه، ضرورت افزایش پایداری شبکه برق و کاهش خاموشی برق مشترکین، رعایت حقوق خصوصی افراد و حقوق عمومی جامعه، بهبود کیفیت توان و … بوده که با هدف دستیابی به بهره وری بیشتر در سیستم شبکه توزیع برق همراه بوده است
باتوجه به اینکه مرحله طراحی شبکه توزیع فاز اول پروژه های برقی را تشکیل میدهد لذا می توان گفت که بین قابلیت های شبکه توزیع برق بعد از احداث در مرحله بهره برداری و کیفیت طراحی مهندسی رابطه همبستگی معنی داری وجود دارد به عبارت دیگر می توان گفت که میزان بهره وری شبکه توزیع برق به مقدار قابل توجهی به رعایت کیفیت اصول مهندسی در طراحی آن سیستم بستگی دارد علاوه بر آن کیفیت مطلوب طراحی مهندسی شبکه های توزیع برق به تامین انتظارات اجتماعی محیط سازمانی شرکت های توزیع برق نیز کمک می نماید و اما در این میان بدلیل اینکه شرکت های توزیع در اصل وارث یک شبکه نیمه فرسوده و قدیمی می باشد لذا مطالعه و آسیب شناسی مهندسی شبکه از دید بهره برداری ضرورت به باز سازی و تجهیز تاسیسات شبکه و مدرنیزه کردن آن از ضروریات اجتناب ناپذیر می باشد بنابراین ابتدا بایستی نقاط ضعف و قوت شبکه توزیع را شناخت و نقاط ضعف را به نقاط قوت تبدیل کرد .
 
1-2 نقاط ضعف و قوت شبکه های توزیع
در چهل سال اخیر کتاب ها و مقاله های فراوانی در شبیه سازی و تحلیل کامپیوتری شبکه های قدرت نوشته شده است بسیاری از این دستاوردها برای شبکه های قدرت پیوسته و ژنراتور سنکردن می باشد، سهم شبکه های توزیع در این زمینه ناچیز بوده و تنها به اجزای مهم تر آن پرداخته شده است از جمله نقاط ضعف شبکه های توزیع در دهه های قبل نداشتن نقشه های مناسب طراحی و نبودن محاسبات مختلف پارامترهای فنی بوده است بی شک طرحها بصورت سنتی و با اصطلاح (Over Desien) با طراحی سایز بالا منظور می شد و در این رابطه نرم افزار بخصوص و شبیه سازی خاص صورت نمی گرفت بنا بر این مهندسین توزیع ابزارهای محدودی برای تحلیل شبکه در شرایط پایدار (پخش بار) و اتصال کوتاه در اختیار دارند، بدون وجود این گونه ابزارها مهندسین توزیع برای تحلیل و درک مناسب تر شبکه در تاریکی قرار می گیرد و این از ارکان نقاط ضعف در شبکه های توزیع بود قهراً کارهای فراوانی باید انجام شود تا روشنایی در این زمینه فراگیر شود .
اما در رابطه با قوت گرفتن در سال های اخیر به شبیه سازی و مدل سازی کامپیوتری شبکه های توزیع توجه بیشتری شده است برنامه های کامپیوتری موجود به مهندس توزیع امکان می دهد تا از کارکرد شبکه در شرایط گوناگون، اطلاعاتی بدست آورد با این ابزارها پخش بار برای بارهای حاضر و توسعه آینده و استفاده از تکنولوژی های نوین براحتی صورت می پذیرد، بدین ترتیب مهندس توزیع می تواند جایابی بهینه خازن را برای کمینه کردن تلفات انجام دهد، سناریوهای مختلف کلیدزنی برای شرایط عادی و اضطراری را می توان شبیه سازی نمود و مطالعات اتصال کوتاه، داده های لازم برای دست یابی بر هماهنگی حفاظتی فیوزها، ریکلوزرها و مجموعه رله، دیژنگتورها و بسیاری از تجهیزات و فناوریهای نوین را برای بکارگیری آنها در جهت بهبود وضعیت شبکه فراهم می آورد .
1-3 ارائه راهکارهای مناسب برای حل مسئله :
باتوجه به مطالب گفته شده پس مشکل در چیست ؟ مسلماً در دسترس قرار گرفتن برنامه های کامپیوتری تجاری، این امکان را نیز مهیا می کند که کاربر با داده های نادرست به نتایج غیر قابل قبولی نیز دست یابد، بدون درک مناسبی از مدل سازی و بطور کلی احساس مناسب از ویژگی های کاری شبکه های توزیع، ایرادهای جدی در طراحی و فرایندهای بهره برداری روی خواهد داد، کاربرباید بطورکامل با مدل ها و روش های شبیه سازی برنامه آشنا باشد .
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  73
قیمت :  40 هزار تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود
پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com[add_to_cart id=159373]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com