وبلاگ

:
اهمیت انرژی الکتریکی در جوامع امروزی بر کسی پوشیده نیست. به همان اندازه که سلول های اندام یک موجود زنده نیاز به خون دارد اندام جوامع صنعتی نیز محتاج به جریان الکتریکی می باشد. طراحی و توسعه سیستم های توزیع انرژی الکتریکی از آن جهت ضروری به نظر می رسد که رشد مصرف انرژی باید همواره توسط سیستم به صورت فنی و اقتصادی تأمین گردد. از این رو طراحان سیستم توزیع باید مطمئن شوند که ظرفیت پست و شبکه توزیع برای تغذیه بارهای پیش بینی شده تا افق طراحی، مناسب و کافی است.
با توجه به افزایش بهای انرژی، تجهیزات و دستمزدها، به کارگیری روش های پیشرفته طراحی و توسعه سیستم های توزیع امری ضروری است. تاکنون روش های متعددی برای مکان یابی پست های توزیع ارائه شده است که هرکدام کم و کاستی های مربوط به خود را دارد. تمامی این طرح ها کاهش هزینه و تلفات را در نظر دارند که در فصل های آتی مورد بررسی قرار می گیرند. در این پایان نامه برای تعیین مکان، ظرفیت و حوزه سرویس دهی بهینه پست های توزیع از روش بهینه سازی الگوریتم اجتماع ذرات بهبودیافته استفاده شده است. مکان و حوزه سرویس دهی پست ها بر این مبنا تعیین شده اند. بهینه سازی به منظور یافتن ساختاری است که هزینه احداث آن کمینه باشد و محدودیت های عملی در مناطق شهری منظور شده باشد. اهداف پایان نامه در زیر آمده است:
– توسعه یک روش ابتکاری جدید بر مبنای بهینه سازی اجتماع ذرات باینری برای حل مسأله طراحی سیستم های توزیع

– فرمول بندی جامع و کامل مسأله جایابی ترانسفورماتورهای توزیع به عنوان یک مسأله بهینه سازی ریاضی و ابتکاری با قیدهای مربوط

– ارائه یک روش جدید با بهره گرفتن از کدبندی باینری الگوریتم PSO و افزایش انعطاف پذیری و سرعت برنامه
– توسعه و اجراء الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات PSO با بهره گرفتن از نرم افزار مطلب و اعمال آن به چند تابع مطالعه نمونه
– پیاده سازی و حل مسأله تعیین؛ اندازه و تعداد بهینه ترانسفورماتورهای توزیع با بهره گرفتن از الگوریتم اجتماع ذرات باینری در نرم افزار Matlab
– ارتباط نرم افزار Matlab و Excel جهت تبادل داده های ورودی و خروجی برنامه وجود دارد.
– استفاده از ضریب اصلاح فاصله برای فائق آمدن بر محدودیت های جغرافیایی موجود در شبکه توزیع
– نمایش خروجی برنامه به صورت گرافیکی در محیط Matlab
در فصل اول طراحی شبکه های توزیع و عوامل موثر در آن بحث خواهد شد. فصل دوم به معرفی روش های مختلفی که در طراحی شبکه های توزیع به کار رفته می پردازد و ی بر کارهای انجام شده در این زمینه خواهد داشت. فصل سوم ی اجمالی بر بهینه سازی و به طور جامع و کامل الگوریتم PSO تشریح گردیده است. فصل چهارم روش پیشنهادی برای مدل سازی مسأله جایابی پست های توزیع را انجام می دهد. در فصل پنجم با انجام آزمایش های گوناگونی بر روی یک مثال پایه ای، کارآیی روش پیشنهادی به نمایش گذاشته خواهد شد و در فصل ششم به نتیجه گیری و پیشنهادات پرداخته می شود.

: اخیراً آنتن های هوشمند برای افزایش كارایی سیستمهای رادیویی بی سیم بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این سیستمهای آنتن شامل تكنیكهای گسترده ای است كه موجب تقویت سیگنال دریافتی، تضعیف همه سیگنالهای تداخلی و افزایش ظرفیت به صورت عمده می شود. یک آنتن هوشمند متشكل از آرایه آنتن است كه با پردازش سیگنال در حوزه زمان و مكان همراه می شود. به عبارت دیگر، چنین سیستمی می تواند به صورت اتوماتیک جهت الگوی تشعشعی را در پاسخ به محیط سیگنال تغییر دهد. این مسئله به طرز شگفت انگیزی مشخصه سیستم بی سیم را بهبود می بخشد. در این پایان نامه بر آنتنهای هوشمند از نوع آرایه های فازی وفقی متمركز می شویم. آنتن های آرایه تطبیقی در حال حاضر پیشرفته ترین سیستم آنتن هوشمند محسوب می شوند با بهره گرفتن از الگوریتم پردازش سیگنال جدید، این آنتنها پرتو خود را در هر لحظه، با توجه به موقعیت سیگنال مورد نظر و سیگنال تداخلی، به گونه ای تنظیم می كنند كه عملكرد سیستم بهینه بماند. نحوه شكل گیری پرتو همواره به گونه ایست كه كاربرها با گلبرگ اصلی و تداخل ها با صفرهای نمونه دنبال می شوند بدین ترتیب، دریافت سیگنال حداكثر بوده و تداخل هان به حداقل می رسند. به عنوان مثال رادارهای آرایه فازی از جدیدترین و پیشرفته ترین نوع رادارهای نظامی و صنعتی می باشد. اساسی ترین تفاوت رادارهای phase array با رادارهای متداول نسل گذشته نحوه اسكن پترن تشعشعی می باشد. در این نوع رادارها با بهره گرفتن از بخش Beam former امكان اسكن پترن تشعشعی در هر جهت به صورت الكترونیكی به وجود می آید. اصطلاح Beam forming یا Digital Beam Forming به یک روند پردازش اتلاق می شود كه سیگنالهای آنتن را دریافت و با پردازش بر نمونه برداریهای انجام شده از امواج الكترومغناطیسی در هر المان آرایه ای یک دسته از بیم ها را كه در فضا به صورت متفاوت جهت دار شده اند پراكنده می كند. در اجرای این پروژه فاز مطالعاتی بر اساس شبیه سازی الگوریتم وقتی جهت چرخش بیم بانسبت سیگنال به نویز ثابت می باشد و در نهایت به صورت روش های پیشنهادی ریاضی و محاسباتی جهت طراحی و اجراء ارائه می باشد.

– هدف
اهداف مورد نظر در پروژه حاضر را می توان به چهار دسته كلی تقسیم نمود.
الف: بهبود كیفیت توان در شبكه توزیع اطراف نواحی صنعتی هارمونیک زا:
باید اشاره نمود كه در كنار عوامل سنتی كاهنده كیفیت توان (مثل صاعقه، كلیدزنی – قطع و وصل بانك های خازنی و غیره) پدیده های دیگری نیز از قبیل كمبود (فلش ) ولتاژ (sag)، بیشبود ولتاژ (swell)، موج ضربه ای (Impulse)، هارمونیک ها (Harmonics)، مطرح می باشند . این پدیده ها نه تنها برروی مشتركین بلكه برروی تجهیزات شركت های توزیع نیروی برق نیز می توانند اثرات سوئی مانند عملكرد نامطلوب سیستم های كنترل راه دور (remote)، افزایش دمای كابلها، افزایش تلفات فوكو ، عملكرد نامطلوب تجهیزات حفاظتی، خطا در قرائت كنتورها و… ایجاد کنند.
ب: جبرانسازی توان راكتیو جهت افزایش ظرفیت خط انتقال:
باید متذكر شد كه مصرف توان راكتیو در شبكه اجتناب ناپذیر است. انتقال انرژی راكتیو، انتقال جریان الكتریكی است و انتقالش نیازمند به كابل با سطح مقطع بزرگتر، دكل های فشار قوی و در نتیجه هزینه های مازاد است. همچنین افزایش تلفات الكتریكی و كاهش راندمان شبكه را نیز به همراه دارد.
در مواردی مانند كاربرد عناصر الكترونیک قدرت و متعادل سازی بارهای نامتعادل، حتی انتقال انرژی راكتیو هم كارساز نبوده و باید انرژی در محل تولید گردد.
ج: بهینه سازی هزینه انرژی و برگشت سریع سرمایه با جبرانسازی توان راكتیو:
این بحث در اثر توجه شركتهای برق به عدم تساوی مصرف كننده ها، از دید توان اكتیو و راكتیو، آغاز گردید. بعنوان مثال ، یک مصرف كننده كه 10kw برق را برای لامپ روشنایی مصرف می كند با یک مصرف كننده صنعتی که 10kw برای جوشكاری مصرف می كند از دید شركت برق یكسان نیستند ولی هر دو هزینه برق پرداخت كنند. در حالی كه دستگاه جوشكاری مشكلات متعددی نظیر نوسانات ولتاژ، صدمه به لوازم برقی و… را همراه دارد.

در اینجا بود كه موضوعی بنام كیفیت مصرف برق مطرح شد كه در آن هزینه پرداختی مصرف كنندگان فقط به توان اكتیو و راكتیو آنها 

بستگی ندارد و به نحوه مصرف برق نیز بستگی دارد.

از طرف دیگر مصرف كنندگان برق نیز باتوجه به اینكه دستگاه های برقی روز به روز حساستر می شوند، نیاز به برق سالمتر و با كیفیت بهتر دارند كه در دهه اخیر مصرف كنندگان نیز مدعی خرید برق با كیفیت مورد نظر خود هستند و این موضوع بحث كیفیت توان را جدی تر نموده است.
د: افزایش تولید و بهره وری در كارخانجات فولاد:
با مجزا نمودن تغذیه بار كوره ها از شبكه سراسری كه عمدتاً توان راكتیو می باشد و لذا اجتناب از ایجاد پست فشار قوی جدید مختص این كارخانجات، به مراه استفاده موثر از ظرفیت كابلهای تغذیه ترانس كوره جهت انتقال حداكثر توان راكتیو تا حد تحمل حرارتی و لذا كاهش زمان ذوب و نیز كاهش مصرف الكترود كوره، كارخانجات صنعتی را وادار به استفاده از لوازم الكترونیک قدرت نوین نموده است.
وسایل ساخته شده به این منظور (جلوگیری از اختلالات كیفیت توان ) در سالهای اخیر مبتنی بر تكنولوژی الكترونیک قدرت بوده و مبدلهای منبع ولتاژ و كنترلهای خاص با توانایی حذف و مجزا ساختن اغتشاشات، بكار گرفته شده اند.
– مراحل انجام پروژه:
در راستای انجام پروژه بنیادی حاضر مراحل زیر برای آن در نظر گرفته شده است.
مرحله اول: در این مرحله به مطالعه شبكه های هارمونیک زای صنعتی و خصوصیات آنها و مشكلات ایجاد شده توسط آنها پرداخته خواهد شد.
مرحله دوم: با توجه به مطالعات مرحله قبل و جمع آوری اطلاعات مربوطه، طراحی بهینه جبرانساز SVC برای فولاد اهواز انجام خواهد شد. همچنین به اختصار تجهیز STATCOM و كارایی آن در مقابل اغتشاشات هارمونیک و فلیكر مطالعه می شود.
مرحله سوم: در این مرحله پاسخ تجهیزات STATCOM و SVC در برابر اغتشاشات فلیكر و اعوجاج هارمونیكی مدلسازی و مقایسه شده و كارائی SVC اجرا شده در عمل بررسی می گردد.
مرحله چهارم: با استناد بر مطالعات فصول قبل و با مقایسه سایر پارامترها، با بهره گرفتن از سایل اندازه گی خاص، كارائی سیستم SVC در عمل اثبات می شود.

: در شبکه های توزیع امروزی، بخصوص با روند رو به رشد خصوصی سازی و رقابتی شدن بازار برق، هدف اولیه شرکتهای توزیع پایین آوردن هزینه های مربوط به بهره برداری، نگهداری، ساخت شبکه خود و همزمان بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه و مشترکین می باشد. یکی از موثرترین روشها برای پاسخگویی به رشد بار و نیز تامین سطح مشخصی از قابلیت اطمینان استفاده از تولیدات پراکنده است. در طی چند دهه اخیر بخاطر بالا بودن بازده بهره برداری و تشویق سرمایه گذاران، صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی از لحاظ مدیریت و مالکیت گردیده است به طوری که برای ایجاد فضای رقابتی مناسب بخشهای مختلف آن از جمله تولید، انتقال و توزیع از هم مستقل گردیده اند. این تغیر و تحولات از یک طرف و عواملی همچون آلودگی محیط زیست، مشکلات احداث خطوط انتقال جدید و پیشرفت فناوری در زمینه اقتصادی نمودن ساخت واحدهای تولیدی در مقیاس کوچک در مقایسه با واحدهای تولیدی بزرگ از طرف دیگر باعث افزایش استفاده از تولیدات پراکنده که به طور عمده به شبکه های توزیع متصل شده و نیازی به خطوط انتقال ندارند، گردیده است. تولیدات پراکنده به تولیداتی اطلاق می شود که قابلیت وصل شدن به شبکه توزیع را داشته باشند. تحقیقات انجام شده توسط مراکز تحقیقاتی همچون EPRI بیانگر استفاده ب یش از 25% انرژ ی الکتریکی تولیدی توسط تولیدات پراکنده تا سال 2010 می باشد. تولیدات پراکنده دارای انواع مختلفی می باشد که بسته به نوع آن ظرفیت نامی و نیز قیمت آن متفاوت است. توربینهای گازی کوچک با ظرفیت 500 کیلووات تا 20 مگاوات و بازده حدود 25 تا 40 درصد و پیلهای سوختی با ظرفیت حدود 50 کیلووات 3 مگاوات و بازده حدود 45 تا 55 درصد به تدریج در شبکه های توزیع و مصارف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند. سایر تولیدات پراکنده مثل میکروتوربینها، سلولهای خورشیدی و فتوولتائیکها و توربینهای بادی و… هم در حال گسترش هستند. در شبکه های توزیع شعاعی هنگام طراحی، امکان اتصال یک ژنراتور یا یک مولد در سمت بار در نظر گرفته نشده است. یعنی کل شبکه بعد از پست فوق توزیع یا همان فیدر به عنوان یک مدار غیر فعال در نظر گرفته شده است. لذا نصب تولیدات پراکنده در سمت بار یا در طول فی در تاثیر قابل توجهی بر توان عبوری، ولتاژ نقاط مختلف و… خواهد داشت. این تاثیرات می تواند در جهت بهبود وضعیت شبکه یا عکس آن باشد. به همین دلیل لازم است قبل ازنصب تولیدات پراکنده تاثیر آن بر روی پروفیل ولتاژ، جریان خطوط، جریان اتصال کوتاه، میزان هارمونیک تزریقی، قابلیت اطمینان و… بررسی گردد. نصب تولیدات پراکنده، ولتاژ نقاط مختلف را تحت تاثیر قرار می دهد لذا باید حداکثر توان قابل تزریق توسط واحد تولید پراکنده در یک باس به نحوی تعیین گردد که ولتاژ همه نقاط در محدوده مجاز باشند. نصب تولیدات پراکنده می تواند در باس محل نصب و یا در ابتدای فیدر باعث ایجاد اضافه لتاژ های غیرمجاز شود. لذا باید در هنگام تعیین اندازه تولیدات پراکنده این عامل به عنوان یکی از عاملهای محدودکننده در نظر گرفته شود. بر این اساس با توجه به اینکه جایابی مناسب نیروگاه های تولید پراکنده سبب تاثیر بر شاخصهای عملکردی سیستم توزیع می گردد، لذا در این پروژه اثر جایابی و تغییر قرار گیری این نیروگاه ها در باسهای مختلف با در نظر گرفتن میزان کاهش تلفات و تغییر رگولاسیون ولتاژ بررسی می گردد. عدم جایابی بهینه ممکن است به تنهایی سبب بهبود این شاخص ها نگردد حتی گاهی سبب بدتر شدن وضعیت نیز می گردد. در فصل اول این پایان نامه، به معرفی انواع تولیدات پراکنده و مزایای استفاده از آنها در شبکه توزیع می پردازیم. معرفی کشورهای استفاده کننده از تولیدات پراکنده و حداکثر توان تولی د شده توسط آنها و اندازه های مرسوم مورد استفاده در انواع فناوریهای موجود و معرفی تکنولوژی اتصال از جمله مباحث موجود در این فصل است. در فصل دوم، تاثیر نیروگاه های پراکنده روی رگولاسیون ولتاژ شبکه توزیع با توجه به پروفیل ولتاژ آن قبل و بعد از قرارگیری نیروگاه تولید پراکنده با بهره گرفتن از یک سیستم تست بررسی شده است و همچنین قرارگیری همزمان این منابع و رگولاتورهای ولتاژ و خازن در همان سیستم تست در حالتهای مختلف و نحوه تاثیر گذار ی آن روی پروفیل ولتاژ در این فصل بررسی شده است. در فصل سوم، تاثیر نیروگاه های تولید پراکنده روی کاهش تلفات شبکه توزیع در سه حالت بار متفاوت را بررسی می کنیم و برای درک بشتر موضوع به مدل سازی سیستم برای تحلیل تلفات توان بر پایه احتمال با بکارگیری یک روش گسسته می پردازیم. بدین منظور از یک فیدر توزیع شعاعی به عنوان سیستم تست استفاده گردیده است. در فصل چهارم، الگوریتمهای ارائه شده تاکنون جهت جایابی بهینه نیروگاه های تولید پراکنده بررسی می گردد و مزایا و معایب و روش اجرای آنها شرح داده می شود. در فصل پنجم، الگوریتم پیشنهادی برای جایابی با بهره گرفتن از ماتریس ادمیتانس و توان های باس ها معرفی می گردد. در انتها به شبیه سازی این الگوریتم و بررسی صحت نتایج حاصل با اجرای برنامه پخش بار روی یک سیستم تست 6 باس IEEE با قرارگیری نیروگاه پراکنده در باس های مختلف می پردازیم.

ظرفیت شبکۀ مخابراتی موجود به دلیل محدودیت سوییچ های PSTN به پایان رسیده است. مالکیت نرم افزارها در اختیار تولید کنندگان این سیستم ها است و درخواست برای هر نوع سرویس جدیدی با هزینه زیاد ارتقا نرم افزار و سخت افزار همراه خواهد بود. شبکه نسل آینده NGN با همگرایی خدمات صوتی و داده ای باعث دگرگونی شگرفی در شبکه ها شده است. مودم، فکس و تلفن همراه به وسیله دروازه هایی به شبکه IP متصل می شوند.
شبکه IP به سرعت در حال همه گیر شدن می باشد. هم ارزانتر و هم از سرویسهای قدیمی در کنار سرویس های جدید پشتیبانی می کند. بنابراین جاگزینی بخشی از شبکه PSTN با شبکه IP خصوصی و عمومی موجب ایجاد دروازه هایی برای مهیا کردن ارتباط صدا و فکس و داده بر روی شبکه IP شد. خیلی از بنگاه های اقتصادی شبکه خود را به فرم IP-PBX ارتقا دادند.
مسیر IP بایستی از کیفیت سرویس بالایی برخوردار باشد. تأخیر و تلف و Jitter در بسته موجب آموزش مجدد در مودم می شود. تأخیر باید کمتر از 150ms و تلف بسته کمتر از 1 درصد و Jitter کمتر از 100ms باشد.
از اگوست 2000 تلاش فراوانی جهت انتشار استاندارد مودم بر روی شبکه IP جهت حمل ترافیک مودم های باند صوتی سری V آغاز و در نهایت موجب انتشار استاندارد ITU-T V.150.1 گردید. برخی از پروتکل ها مانند H.323 نیز برای تعامل با MOIP دستخوش تغییراتی شدند.
این پروتکل بر روی سخت افزار دروازه و در مرکز مخابرات قرار می گیرد و ارتباط دو مودم را برقرار می کند. این دو مودم هیچ احساسی از تغییر شرایط ارتباطی نسبت به حالت ابتدایی ارتباط از طریق خط تلفن نخواهند داشت.

این پروژه در واقع به پیاده سازی قسمتی از پروتکل V.150 خواهد پرداخت که ارتباط بین دروازه و شبکه تلفنی را بر قرار می کند. در 

آنسوی شبکه تلفنی، مودم استانداردی قرار دارد که درخواست تماس با یک مودم دیگر دارد. عملیاتی که در این دروازه صورت می گیرد باید به گونه ای باشد که هیچ کدام از دو مودم تصوری از تغییر شرایط نسبت به حالت استاندارد نداشته و ارتباط پایدار بین دو مودم تضمین شود.

در شکل 3 نمایی از دروازه که واسط بین PSTN و IP می باشد، آورده شده است.
در استاندارد MOIP دو گونه دروازه به نام های U-MR و V-MR معتبر است. در نوع U-MR باید مجموعه مشخصی از مدولاسیون های سری V توسط دروازه پشتیبانی شود. در V-MR مدولاسیون با مذاکره با مودم تعیین می شود. این پروتکل تصحیح خطا را نیز پشتیبانی می کند. ضمنا برای فشرده سازی نیز دارای سناریوهای MR1 تا MR4 می باشد. مثلا در MR1 عمل فشرده سازی تنها در مودم ها انجام می شود. در حالی که در MR4 عمل فشرده سازی در هر دو جهت توسط یک دروازه انجام می شود. در پروتکل V.150 سه حالت کاری صوتی و استفاده از کد کننده صوتی و حالت MR وجود دارد. گذر به این حالت ها توسط پروتکل SSE صورت می پذیرد.
در این پروژه بلوک هایی از پروتکل نظیر کاربرد MOIP و SPRT با کد C برنامه نویسی می شود. در قسمت SPRT نیز پیغام های کنترلی وجود دارد که برنامه تولید و آشکار سازی آنها نوشته شده است. در قسمت کاربردی پروتکل نیز روش تشخیص ارتباط و روش رسیدگی به سیگنال Break و مذاکرات فشرده سازی بررسی و برنامه مربوط به هر یک تهیه شده است.