میزان تلفات انرژی الکتریکی در شبکه قدرت ایران چهار برابر متوسط جهانی است و ارزش برقی که در خطوط انتقال دنیا به هدر میرود، سالانه حدود 61 میلیارد دلار برآورد میشود و به عبارتی هر سال در حدود 1225میلیارد کیلووات ساعت از انرژی الکتریکی مصرفی در دنیا معادل 8/8 درصد از انرژی الکتریکی مصرفی به دلیل تلفات به هدر میرود. میزان تلفات انرژی الکتریکی در شبکه انتقال و توزیع در مناطق وکشورهای مختلف بسیار متفاوت است که این امر متاثر از وجود اختلاف در سیاستهای ملی این کشورها در بخش صنعت برق است. براساس آمار رسمی موجود در پایگاه اطلاعاتی شرکت توانیر، در سال 1385 میزان 192196 گیگاوات ساعت برق در نیروگاههای کشور تولید شد که میزان تلفات انرژی در خطوط انتقال و توزیع ایران %20 از این مقدار میباشد. این در حالی است که بسیاری از کارشناسان میانگین تلفات برق در دنیا را شش الی هشت درصد بیان کردند، در حالی که در ایران این میزان بسیار بالاتر از حد معمول است و در برخی از نقاط کشور مانند خوزستان، میزان تلفات انرژی حدود %37 گزارش شده است. بنابراین میتوان گفت که تلفات انرژی الکتریکی در ایران چهار برابر دیگر نقاط جهان میباشد. همچنین براساس این آمار، %16/6 از میزان تلفات انرژی الکتریکی درشبکههای توزیع و %4 نیز مربوط به بخش انتقال است. به عبارتی هزینه این میزان تلفات انرژی برابر با هزینه ساخت یک نیروگاه 500 مگاواتی میباشد.[6] آمارها 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  نشان میدهند که میانگین تلفات شبکه توزیع برق ایران بین % 6/42 مربوط به استان سمنان ، تا % 34/23 مربوط به شهرستان اهواز ، متغیر است و این یعنی از انرژی ورودی به منطقه خوزستان فقط % 60 آن در اختیار مشترکان قرار گرفته و بقیه تلف میشود. این در حالی است که بر اساس این آمار رسمی تلفات در کرهجنوبی % 5/7 و در تایلند %11 بوده است. با در نظر گرفتن متوسط سالانه پیک مصرف برق در سال 86 که نزدیک به 32 هزار مگاوات است، در صورت وجود 20 درصد تلفات انرژی برق در کشور بیش از شش هزار مگاوات از آن در ساعات اوج مصرف به هدر میرود. همچنین با توجه به آمار تلفات انرژی در سیستمهای انتقال و توزیع، ارزش کل این تلفات را میتوان
 
بیش از 61 میلیارد دلار تخمین زد که این حالت به نوبه خود باعث افزایش هزینههای تولید و در نتیجه قیمت نهایی برق مصرفی میشود.[6] این شرایط به ویژه در لحظات پیک بار شبکه از اهمیت بیشتری برخوردار است، چرا که در این لحظات تلفات سیستم انتقال و توزیع در بالاترین حد خود قرار خواهد داشت. این تلفات ناچار سیاستهای فعلی را به توسعه روزافزون اما غیرمنطقی شبکه سوق میدهد که در واقع این امر، ضمن افزایش میزان تلفات و پیری تجهیزات شبکه، منجر به تولید مقادیر فراوان آلایندههای زیست محیطی و معایب حاصل از آن میشود. پس باید فکری اساسی و علمی برای جلوگیری از اتلاف سرمایههای کشور به جهت این میزان تلفات انرژی اندیشیده شود.
 
برای کاهش تلفات در شبکه های توزیع روشهای مختلفی وجود دارد که در تحقیقات اخیر انجام شده در کشور کانادا، نسبتسود به هزینه هریک از روشهایموجود بدست آمده است. نتیجه این تحقیقات در جدول (1-1) ارائه شده است.
 
جدول -1- 1 نسبتهای سود به هزینه در روشهای مختلف کاهش تلفات[6]
 

 
با اینکه سعی و تلاش کلیه مسئولین شبکههای برقرسانی در کاهش تلفات میباشد، اما درصد قابل توجهی از توان و انرﮊی تولیدی نیروگاهها در حدفاصل تولید تا مصرف به هدر میرود که حدود ٨٠ درصد
 
این تلفات سهم خطوط انتقال و توزیع نیرو میباشد.
 
گرچه محاسبه تلفاتتوان و انرﮊی ظاهراﹰ کار سادهای به نظر می رسد اما در عمل تغییرات مقاومت و
 
جریان عبوری از هادیها باعث میشود که حتی استفاده از رابطه ساده R.I 2 که برای محاسبه تلفات توان بکار گرفته میشود به راحتی عملی نباشد چون در این رابطه R و I هر دو متغیر بوده و مضافاﹰ به اینکه مقاومت R ضمن اینکه به درجهحرارت محیط وابسته میباشد، به مقدارI نیز ارتباط دارد یا به عبارت دیگر
 
حتی اگر درجهحرارت محیط ثابت در نظر گرفته شود باز هم نوساناتI تغییراتR را در پی خواهد داشت، که این وابستگی باعث پیچیدگی محاسبه تلفات توان در خطوط انتقال و توزیع نیرو میگردد. محاسبه تلفات انرﮊی ضمن اینکه مشکلات مشابه تلفات توان را دارا میباشد به تغییرات جریان در طول شبانهروز، هفته،… نیز وابسته میباشد که در نتیجه بر مشکلات محاسبات افزوده میگردد، لذا لازم است از طریق مدلسازیهای مختلف نسبت به رفع این کاستیها اقدام نمود. ]١[ 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 
۱-۲ تلفات توان
 
تلفات توان یا قدرت در یک خط انتقال یا توزیع نیرو که مقاومت هادیهای هر فاز آنR و جریان عبوری از آنها I باشد، از طریق رابطه ساده زیر بدست میآید:
 
(١-١)                                                                                                                     PL = 3 R.I 2
 
مسلماﹰ در صورتی که مقادیر جریان و مقاومت هادیها در دست باشند محاسبه تلفات توان کار سادهای است، اما در عمل تغییرات شرایط محیطی سبب میشوند تا مقاومت هادیها نیز دچار تغییر شوند، لذا پرسشی که در اینجا مطرح میگردد این است که:
 
مقاومت هادیها باید برای چه درجهحرارتی محاسبه گردد؟
 
در خطوط انتقال و توزیع نیرو که درجهحرارت هادیها تحت تأثیر درجه حرارت محیط، تابش مستقیم خورشید و جریان الکتریکی عبوری از آن، تغییر میکند، تا حدودی نمیتوان به سادگی به این پرسش پاسخ داد، چون اگر درجهحرارت محیط و افزایش درجه هادیها تحت تابش مستقی م خورشید در دست باشد، محاسبه تأثیرگذاری جریان عبوری از هادیها در مقدار مقاومت آنها قدری مشکل است، بنابراین لازم است قبل از ارائه مدلهای مناسب جهت محاسبه تلفات توان و انرﮊی در خطوط انتقال و توزیع نیرو این
 
عوامل و تاثیر آنها در تلفات انرﮊی مورد بحث و بررسی قرار گیرد. ]٢[
 

:
 
در سیستم توزیع معمول , پستهای فوق توزیع از طریق شبکه فشار متوسط20kV پستهای فشار متوسط واقع در سطح منطقه را تغذیه میکنند. این پستهابا تبدیل سـطح ولتـاژ فـشار متوسـط بـه فـشار ضـعیف ، انرژی بـرق را بـا سـطح ولتـاژ قابـل اسـتفاده در اختیـار مـصرفکننـدههـا قـرار مـیدهنـد. در برخـی از مناطق, اغلب در حواشی شهرها و مناطق روستایی مستقیماً از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده شده و در نقاط بار ترانسهای 20 / 0/4 kV تعبیه و مصرفکنندگان تغذیه میشوند.
 
انتخاب سطح ولتاژ برای یک خط به پارامترهای مختلفی وابسته است که از جمله آنها میتوان بـه طـول فیدر ، قدرت انتقالی ، هزینه احداث ، تلفات ، حریم و غیره اشاره نمود. در صورتی کـه از سـطح ولتـاژ بالاتری استفاده شود ظرفیت آزاد اضافی در خطوط ایجاد خواهد شد. که در اینـصورت هزینـه اضـافی برای احداث ظرفیت آزاد خط پرداخت می شود. از طرفی اگر این سطح ولتاژ نـسبت بـه طـول فیـدر و قدرت انتقالی آن پایین تر از حد استاندارد انتخاب شودتلفات و افـت ولتـاژ بیـشتر و حتـی بـیش از حـد مجاز خواهد بود. که ارزشآتی تلفات احتمالاً بیشتر 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  از هزینه احداث اضافی خواهد بود که باید صـرف احداث خط با سطح ولتاژ بالاتر میشد.
 
در طراحی سیستم توزیع پس از برآورد بار و تعیین مراکز چگـالی بـار ، عمـل جایـابی پـستهای 20kV
صورت میگیرد. پس از آن از طریق کابل زمینی یا خط هوایی فشارمتوسط این پستها تغذیه می شـوند.
 
که پس ازتبدیل یکباره سطح ولتاژ فشار متوسط به فشارضعیف انرژی برق دراختیار مصرف کننده گان قرار میگیرد.اما سوالی که اینجا مطرح میشود این است که اگرازیک سطح ولتاژ بین400V و 20 kV
 
استفاده شودچه اتفاقی میافتد. به عبارتی دیگر بـه جـای اینکـه از فیـدرهای 20kV بـا طـول نـسبتاً زیـاد استفاده شود از یک سطح ولتاژمیانی بین 400V و 20kV اسـتفاده کـرده و بـدین ترتیـب هزینـه شـبکه
 
20kV و همچنین طول آنرا کاهش داده و این سطح ولتاژ میانی تا نزدیکتـرین نقطـه بـه بارهـای انتهـایی منتقــل شــود در ایــن صــورت منــافع احتمــالی زیــادی خواهــد داشــت. زیــرا پــستهای زمینــی حــذف خواهندشدویاحداقل تعدادآن به نصف کاهش پیدا میکند. ازطرفی طول فیدرهای20kV نیـز کوتـاهتـر خواهندشد. از سوی دیگر چون ازشبکه هوایی فشارضعیف اغلب بـرای توزیـع اسـتفاده مـیشـود وایـن شبکه باشبکه توزیع فشارمیانی بطورمشترك برروی یک تیر احـداث خواهندشـد هزینـه احـداث شـبکه ولتاژمیانی کاهش می یابد. در مناطق خارج شهر یا مناطق روستایی و ویلایی که بارها در فواصـل نـسبتاً طولانی از یکدیگر قرار دارند. در سیستم توزیع فعلی همـانطور کـه در بـالا ذکـر شـد از خطـوط فـشار متوسط 20kV برای توزیع انرژی استفاده میشود.
 
هزینه احداث خط وپستهای 20kV زیاد وقابل توجه اسـت. مخصوصاًدرپـستهای هـوایی هزینـه تـرانس پست وابسته به سطح ولتاژ آن میباشد. درصورتیکه ازیک سطح ولتاژمیانی مناسب جهت توزیع انـرژی برق استفاده شودقطعاً هزینه احداث کاهش پیدا خواهدکردبا این فرض که خروجی پستهای فوق توزیع دارای چنین سطح ولتاژ میانی باشند. ازطرفی تلفات درخط, درصورتیکه ظرفیـت یاقـدرت توزیـع شـده بزرگ ویا فیدرطولانی باشد نسبت به شبکه فشار متوسط بیشترخواهد بود. در موارد خاص هزینه خط با سطح ولتاژ میانی علاوه بر تلفات بدلیل افزایش سطح مقطع هادی جهت داشتن ولتاژ مجاز دربارانتهـایی وهمچنین قدرت کششی قابل تحمل توسط تیرها وکنسولها هزینـه احـداث آن بیـشتراز هزینـه احـداث شبکـه فشارمتوسط می باشد. بنابراین لـزوم بررسی حالتهای مختلف ضـروریست. در سیستمهای توزیـع انرژی برق ایران مناطق توزیع انرژی را میتوان به دوقسمت تقسیم نمودکه عبارتند از :
 

• مناطق شهری

 
انرﮊی الکتریکی یکی از عمدهترین نیازهای بشری است و بهرهبرداری از آن سهولت قابل
 
توجهی در روند زندگی افراد پدید میآورد، از این رو یکی از بزرگترین صنایع در سطح جهان،
 
صنعت برق است که وظیفه برق رسانی را به عهده دارد.
 
سیستم قدرت دارای پیچیدگیهای بسیاری است و انرﮊی الکتریکی از آغاز تا سرانجام مسیر
 
پرپیچ و خمی را طی میکند.  در یک تقسیم بندی ساده سیستم قدرت دارای سه بخش تولید، انتقال
 
و توزیع است که هریک از این بخشها زیرمجموعههای خاص خود را دارا هستند.  از آنجائی که
 
جمعیت جهان رو به رشد است و تکنولوﮊی سیر تکاملی را در پیش گرفته است، لذا همواره با
 
افزایش تقاضای انرﮊی الکتریکی روبرو هستیم بنابراین یک سیستم قدرت با یک ساختار ثابت
 
نمیتواند رشد تقاضا را پاسخگو باشد، از این رو این صنعت نیز همگام با دیگر صنایع پیشرو،
 
مسیر تکاملی را طی میکند و هریک از زیرمجموعههای سیستم قدرت نیز در این مسیر گام بر
 
میدارند.  در این میان شبکه توزیع به دلایل متنوع مانند رویارویی مستقیم با مشترکین، منبع درآمد
 
 
شرکتهای برق و گستردگی تجهیزات، نظرها را بخود معطوف ساخته است و تمامی تلاش ها برای
 
 
برآوردن نیاز مشترکین این بخش انجام میشود.  طرحهای متنوع برای این بخش تعریف میشود که
 
 
هریک زیرمجموعه خاصی از این شبکه را تحت پوشش قرار میدهد.  آنچه در تمامی این طرحها
 
 
مشترک است، دستیابی به هدف با کمترین هزینه است و در تمامی آنها محدودیتهای اقتصادی
 
باعث شده است که طراح دنبال راهکاری با کمترین هزینه باشد.  برخی از پروﮊههای تعریف شده
 
  

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

در این بخش فیدرها را مد نظر دارد ، برخی پستها و بعضی نیز برای بهرهبرداری و سهولت آن
 
تعریف میشود و برخی پایه و بنیاد این بخشها می باشد.  آنچه در طراحی فیدرها مورد توجه قرار
 
 
میگیرد، مسیریابی، توزیع بار و نوع هادیها است که هریک از آنها قیود خاص خود را دارا هستند.
 
 
در بخش طراحی پستها، اندازه پستها، ناحیه سرویسدهی آنها و مکانشان مورد بحث و بررسی قرار
 
 
میگیرد.  برخی پروﮊهها نیز چون بازیابی بار و بازآرایی شبکه زیرمجموعه بهرهبرداری هستند و
 
 
برخی پروﮊه ها چون پیشبینی بار، اطلاعات پایه و بنیادین را برای بخشهای ذکر شده فراهم
 
میآورند.  هر یک از طرحهای ارائه شده دارای اهمیت قابل توجهی بوده و نمیتوان وزن خاصی
 
 
برای هرکدام قائل شد چرا که هریک وابسته بهم بوده و تمامی آنها یک هدف یعنی تامین برق
 
مورد نیاز مشترکین با کمترین هزینه را دنبال میکنند.
 
آنچه دراین پایان نامه مورد بحث و بررسی واقع میشود، تعیین مکان بهینه پستهای فوقتوزیع
 
 

• به همراه ظرفیت و ناحیه سرویسدهی هرکدام است. مساله برنامهریزی برای سیستمهای توزیع ، مبحث پیچیدهای است که معمولا به دو زیرمساله تقسیم میشود که بصورت دو مبحث جایابی بهینه پستهای فوقتوزیع و مبحث بهینهسازی فیدرهای پائیندستی دستهبندی میشود که ابتدا مساله مربوط به مکان پست حل شده سپس با توجه به نتایج بدست آمده از مرحله اول به مساله بهینه سازی فیدرها پرداخته میشود. سیستم توزیع دارای ساختاری است که بطور پیوسته در حال تغییر

• توسعه بوده بطوری که تعداد مشترکین افزایش مییابد و الگوی مصرف مراکز بار در اثر عوامل متعدد عوض میشود. با توجه به رشد جمعیت وتوسعه صنعت و به تبع آن رشد بار، در بعضی مواقع پستهای موجود جوابگوی مصرف موجود یا مصرف در آینده نزدیک را نمیباشد که این گونه موارد در شهرهای در حال توسعه به تعدد دیده میشود، در چنین شرایطی باید پستهای موجود را توسعه داد یا پستهای جدیدی را جایابی و نصب کرد. مساله مکانیابی پستهای فوقتوزیع یکی از موارد مهم در برنامهریزی سیستمهای توزیع میباشد که اثر چشمگیری بر هزینههای بهرهبرداری از سیستم و مقدار سرمایه گذاریهای لازم دارد. در چنین مطالعاتی فرد برنامهریز معمولا با انتخابهای مختلفی روبرو میشود و عوامل زیادی را باید در نظر بگیرد تا طرحی را که ارائه میکند، بیانگر بهترین حالت ممکن باشد، به ویژه اینکه در سالهای اخیر مواردی مانند

 
رشد سریع بار، کمبود زمین مناسب در مناطق شهری طراحان را در شرایط سختی قرار داده است.
 
 
قیود عمدهای که در این مساله باید در نظر گرفته شود عبارتند از:
 

• محل پست نزدیک به مراکز بار باشد تا حداقل تلفات و هزینه احداث خطوط حاصل شود

• مکان پستهای موجود ودر حال بهرهبرداری

• دسترسی به خطوط بالادستی و پاییندستی

• وجود فضای کافی برای توسعه احتمالی در آینده

 
 
امروزه انرﮊی الکتریکی نقش عمدهای در زمینههای مختلف جوامـع بـشری ایفـا مـیکنـد و جـزﺀ
 
 
لاینفک زندگی است. بدیهی است که مانند سایر خـدمات اندیـسها و معیارهـایی جهـت ارزیـابی
 
کیفیت برق تولید شده مورد توجه قرار گیرد. اما ارزیابی میزان کیفیت برق از دید افراد مختلـف و
 
 
 
 
مناسب را به قابلیت اطمینان سیستم برقرسانی نسبت میدهنـد و بـا ارائـه آمـار و ارقـام قابلیـت
 
اطمینان یک فیدر را مثلاﹰ ٩٩% ارزیابی میکنند سازندگان تجهیـزات الکتریکـی بـرق بـا کیفیـت را
 
 
ولتاﮊی میدانند که در آن تجهیزات الکتریکی به درسـتی و بـا رانـدمان مطلـوب کـار مـیکننـد و
 
بنابراین از دید سازندگان آن تجهیزات، مشخصات مطلوب ولتاﮊ شبکه بکلی متفاوت خواهد بـود.
 
اما آنچه که مسلم است آنست که موضوع کیفیت برق، نهایتـاﹰ بـه مـشترکین و مـصرف کننـدگان
 
مربوط میشود و بنابراین، تعریف مصرفکنندگان اهمیت بیشتری دارد.
 
بروز هر گونه اشکال یا اغتشاش در ولتاﮊ، جریان یا فرکانس سیستم قدرت کـه باعـث خرابـی یـا
 
 
 
میگردد.
 
واضح است که این تعریف نیز از دید مشترکین مختلـف، معـانی متفـاوتی خواهـد داشـت. بـرای 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 
مشترکی که از برق برای گرم کردن بخاری استفاده میکند، وجود هارمونیکها در ولتاﮊ یا انحراف
 
 
فرکانس از مقدار نامی هیچ اهمیتی ندارد، در حـالی کـه تغییـر انـدکی در فرکـانس شـبکه، بـرای
 
 
 
گرفته است،میتواند به طور کلی مخرب باشد.
 
 
 
اثر وقوع این پدیده و اضافه ولتاﮊ و جریان ناشی از آن، موجب داغ شدن و خرابی
 
ترانسفورماتورهای اندازه گیری و ترانسفورماتور های قدرت می گردد که میتوانند بر حسب
 
شرایط اولیه، ولتاﮊ و فرکانس تحریک و مقادیر مختلف پارامترهای مدار (کاپاسیتانس وشکل
 
منحنی مغناطیسی)، مقادیر متفاوتی پیدا کنند، بنابراین بایستی محدودیت هایی بر پارامترهای
 
سیستم اعمال کرد تا از وقوع چنین پدیده ناخواسته جلوگیری نمود.
 
با توجه به اهمیت شناسایی پدیده فرورزونانس از سایر حالتهای گذرا دراین پایان نامه تلاش شد
 
تا سیستمی هوشمند جهت تشخیص این پدیده از سایر حالتهای گذرای کلیدزنی ارائه گردد. در
 
طراحی این سیستم هوشمند اولاﹰ از جدیدترین روش های تجزیه و تحلیل و پردازش سیگنالهای
 
الکتریکی برای پردازش دادهها استفاده گردید. ثانیاﹰ از طبقهبندی کنندههای پیشرفته با توانایی بالا
 
 
در دستهبندی دادهها بهره گرفته شد.  به منظور مقایسه نتایج حاصل از فرورزونانس با سایر
 
سیگنالهای گذرای شبکه توزیع، تعدادی از حالتهای گذرا نظیر کلیدزنی بار، کلیدزنی خازنی و
 
کلید زنی ترانسفورماتور توسط نرم افزار EMTP بر روی یک فیدر توزیع واقعی شبیه سازی شد.
 
 
در فصل دوم به مروری بر کارهای انجام شده در زمینه پـردازش سـیگنال در سیـستمهای قـدرت
 
 
پرداخته، در فصل سوم به معرفی پدیده فرورزونانس خـواهیم پرداخـت. در فـصل چهـارم مبـانی
 
 
علمی روشهای پیشنهادی، در فصل پنجم نحوه جمع آوری اطلاعات و سیگنالها بررسی مـی شـود
 
 
و درفصل ششم نحوه پیاده سازی روشهای پیشنهادی بررسی مـی شـود و نهایتـا نتیجـه گیـری و
 
پیشنهادات پایان بخش مطالب خواهند بود.