مدلسازی پخش بار منابع تولید پراکنده در نرم افزارهای مختلف

به گزارش "برق نيوز" ورود منابع تولید پراکنده به شبکه‌های توزیع آن‌ها را از حالت یک سو تغذیه به دو یا چند سو تغذیه تبدیل می‌کند. این تغییر حالت تغذیه شبکه، پخش بار آنرا تا حدود زیادی تغییر می‌دهد و سادگی حل آن‌ها تا حدود زیادی از بین خواهد رفت. در حالت کلی می توان تاثیرات منابع تولید پراکنده بصورت زیر بیان کرد:

تغذیه چند سویه شبکه
پروش‌های جدید و مختص پخش بار شبکه‌های توزیع از قبیل پسرو/پیشرو و روش‌های مستقیم ذاتا بر پایه این حقیقت که شبکه از یک جهت (پست توزیع) تغذیه شده و شارش جریان از ابتدای فیدر به سمت انتهای آن می باشد، پایه ریزی شده اند. با ورود منابع تولید پراکنده به این شبکه ها جهت تغذیه شبکه تغییر خواهد کرد و شبکه از فرم تک تغذیه ای به چند تغذیه ای تبدیل خواهد شد. این مسئله جهت شارش جریان ها را تغییر خواهد داد و نمی توان با قطعیت جهت جریان را در شاخه‌های مختلف تعیین کرد. از اینرو کاربرد چنین روش‌هایی نیازمند بازنگری می باشد. در واقع ورود منابع تولید پراکنده، ماهیت شبکه های توزیع را به سمت شبکه های انتقال سوق خواهد داد. از اینرو پخش بار‌های مختص شبکه‌های توزیع را با مشکل مواجه خواهد کرد

تنوع باس‌ها
سادگی شبکه های توزیع سنتی و اینکه آن‌ها بجز شین مرجع (شین پست) تنها شامل شین هایی با ویژگی-های PQ می باشند. حل آن‌ها را بسیار ساده تر کرده است. بعبارت دیگر در حالت سنتی، چون توان های اکتیو و راکتیو هر شین مشخص است می توان آن‌ها را بعنوان شین های PQ در نظر گرفت. اما با ورود منابع تولید پراکنده و با توجه به ویژگی های هر کدام از این منابع نوع مدلسازی باس های مربوط به آن‌ها تغییر خواهد کرد. در واقع در این حالت باس‌های مربوطه باید بعنوان PQ و یا PV باس مدل شوند در نتیجه مسئله جدیدی در پخش بار این شبکه ها که مدلسازی باس های PV می باشد مطرح خواهد شد.
۳.۴ تنوع مدل‌های منابع تولید پراکنده
منابع تولید پراکنده دارای تنوع و گستردگی زیادی بوده همچنین نوع اتصال آن‌ها به شبکه نیز متنوع می-باشد. از اینرو هنگام پیاده سازی آن‌ها در معادلات پخش بار باید از مدل های مختلف و متناسب با آن‌ها استفاده کرد. از این رو گستردگی مدل‌های آن‌ها یکی دیگر از مسائل جدیدی است که باید در معادلات پخش بار مورد توجه قرار گیرد.

بررسی نرم افزار‌های متداول تحلیل شبکه‌های توزیع
ساختار غیر خطی معادلات پخش بار و نیاز به الگوریتم های تکرار از یک طرف، گستردگی و تنوع زیاد شبکه-های توزیع از طرف دیگر باعث شده که استفاده و توسعه نرم افزار‌هایی جهت تحلیل شبکه های توزیع بصورت گرافیکی افزایش یابد. از اینرو امروزه نرم افزار‌های مختلفی برای آنالیز شبکه های توزیع ارائه شده است. البته اکثر این نرم افزار‌ها بصورت یک پک کلی هستند که شامل نرم افزار‌های تحلیل شبکه های انتقال، توزیع و صنعتی می باشند. استفاده از یک نرم افزار برای حل یک شبکه توزیع شامل گام‌های زیر می باشد:


جمع آوری اطلاعات:
این گام معمولا زمان برترین گام استفاده از یک نرم افزار می‌باشد. شماتیک شبکه به همراه امپدانس‌های خطوط شبکه باید بر اساس دستورالعملی که شرکت تهیه کننده نرم افزار ارائه نموده است، تهیه شده و بعنوان ورودی به برنامه اعمال شود. پارامتر‌های ترانسفورماتور‌ها و هادی ها باید از دیتا شیت‌های مربوط استخراج شود. اطلاعات مربوط به قسمت های مختلف شبکه باید از بهره بردار مربوطه کسب شود. همه مقادیر پارامتر‌های خطوط، ترانسفورماتورها، بار‌ها باید به یک مبنای پریونیت مناسب تبدیل شوند.

مدلسازی:
اطلاعات جمع آوری شده از گام قبلی در این گام برای بدست آوردن مدل مطلوب شبکه به کار می رود. بعضی از برنامه های پخش بار قدیمی نیازمند این هستند که کاربر این اطلاعات را بر اساس یک فرمت از پیش تعریف شده دقیق در یک فایل وارد کنند. اما با کمک نرم افزار‌های جدید کاربر شبکه را به صورت شماتیک رسم می کند و دیگر نیازی به وارد کردن اطلاعات بر اساس پیش فرض-های قبلی نیست. در این حالت نرم افزار بر اساس روشی که استفاده می کند، مدل مطلوب شبکه را می-سازد.

تنظیم پارامتر‌ها و شرایط اولیه:
بعد از دو گام اول کاربر باید شرایط بارگذاری شبکه، تپ چنجر ترانسفورماتور‌ها و تنظیمات سایر ادوات کنترلی شبکه را برای نرم افزار مشخص کند. علاوه بر این پارامتر‌های دیگر شبکه که به نوعی مربوط به شرایط و تنظیمات اولیه شبکه است باید در این مرحله تنظیم شود.

اجرای برنامه:
این گام یکی از ساده‌ترین مراحل استفاده از نرم افزار است. مگر اینکه روش پخش بار استفاده شده توسط نرم افزار موردنظر همگرا نشود؛ که در این صورت شبکه موردنظر باید از نظر مدل و شرایط بارگذاری چک شود تا احیاناً خطا‌های احتمالی برطرف شود. البته با توجه به گستردگی شبکه-های توزیع و شرایط بارگذاری مختلف پیدا کردن خطا کار ساده ای نخواهد بود. از طرف دیگر راه ساده‌ای برای تشخیص اینکه در چه پارامتری خطا رخ داده است وجود ندارد. معمولا زمانی که المان‌ها و توپولوژی شبکه با کمک یک رابط گرافیکی مناسب که خود محدوده پارامتر‌ها را مشخص می کند وارد شوند احتمال خطا کمتر خواهد شد. اگر واگر شدن محاسبات ناشی از بارگذاری زیاد شبکه باشد معمولا ولتاژ‌های شبکه بطور غیر قابل قبولی پایین تر از حد معمول بدست خواهند آمد.

تحلیل نتایج:
بعد از همگرا شدن برنامه و بدست آمدن نتایج، آن‌ها را از نظر اینکه منطقی هستند یا نه؟ باید چک کرد. نتایج دور از انتظار باید به دقت چک شود چرا که آن‌ها می توانند نشانه بروز خطا در محاسبات باشند. بعد از اینکه از درست بودن نتایج اطمینان حاصل شد می توان برنامه را برای تحلیل سایر شرایط بارگذاری و توپولوژی شبکه مختلف شبکه بکار گرفت.
در اکثر نرم افزار‌ها با توجه به عدم تکامل روش‌های پخش بار پسرو/پیشرو و مستقیم از روش نیوتن-رفسون استفاده شده است. البته در برخی از آن‌ها روش‌های جدیدی که در سال‌های اخیر مطرح شده، نیز استفاده می شود که در هنگام بررسی آن‌ها ذکر خواهد شد.

WindMil
این نرم افزار محصول MilSoft بوده و برای حداکثر کارائی در تحلیل و مدل کردن شبکه های الکتریکی شعاعی و حلقوی ارائه شده است. WindMil برای استفاده‌های مهندسی امروزی، طراحی و آنالیز شبکه‌های توزیع بصورت فیدری، پستی و یا کل شبکه ارائه شده است. این نرم افزار شامل یک نمایشگر گرافیکی، ابزار ویرایش و نمودار تک خطی با قابلیت GIS که با یک ابزار LandBase پیاده سازی می‌شود.

PSS/ADEPT
این نرم افزار برای طراحی، برنامه ریزی و تحلیل شبکه های توزیع توسط شرکت Power Technologies Inc. (PTI) ارائه شده است. این نرم افزار بر روی نرم افزار PSS/Engines این شرکت که برای تحلیل شبکه‌های قدرت است بنا شده است. نمودار تک خطی همراه با ویژگی‌های پیشرفته‌ای از قبیل گراف‌های شارش و بارگذاری خطوط بصورت آنلاین از ویژگی‌های منحصربفرد این نرم افزار است.

CYMDIST
این نرم افزار توسط شرکت CYME برای کمک به مهندسین در زمینه مطالعات طراحی، بهره برداری و بهینه سازی شبکه های شعاعی و حلقوی با وجود چندین منبع تولید ارائه شده است. با کمک یک ارتباط گرافیکی موثر کاربرد می‌تواند فیدر‌ها را بصورت گرافیکی ترسیم کند یا اینکه از نرم افزار‌های دیگر وارد کند. نتایج هم می‌تواند بطور مستقیم روی نمودار‌های تک خطی دیده شود. دستورالعمل‌ها و خودآموز خوب طراحی شده آن به کاربر کمک می‌کند که به راحتی با آن کار کند.

Technical ۲۰۰۰
این نرم افزار محصول شرکت EDSA بوده و جدیدترین الگوریتم‌ها همراه با تکنولوژی برنامه ریزی شی گرا را برای کمک به مهندسین جهت اجرای مطالعات پخش بار متعادل، سه فاز و تک فاز بر روی تقریبا هر شبکه‌ای با هر ساختاری بکار می‌گیرد. این نرم افزار و ماژول‌های کمکی آن توانایی‌های زیادی را برای تحلیل شبکه‌های توزیع شامل تحلیل راه اندازی موتور، عملکد موتور، اندازه و بهینه سازی، کیفیت توان (یعنی تحلیل هارمونیکی) و تحلیل پخش بار DC ایجاد کرده اند. البته این توانایی بستگی به پک خریداری شده دارد.


DIgSILENT
نرم افزار شناخته شده DIgSILENT که بیشتر برای تحلیل شبکه‌های انتقال مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای تحلیل شبکه‌های توزیع نیز بکار می‌رود. این نرم افزار یک ابزار تحلیل کامل سیستم‌های قدرت می باشد که قابلیت‌های مدلسازی قابل انعطاف و قابل اطمینان را با جدیدترین الگوریتم‌های حل و مدیریت منحصربفرد پایگاه داده‌ها ترکیب می‌کند. این نرم افزار اکثر منابع پراکنده از قبیل ماشین‌های القایی، میکروتوربین‌ها و توربین‌های بادی و ... رادارد. این نرم افزار همچنین شبکه‌های سه فاز/ چهار سیمه را نیز مدل می‌کند و واسط GIS و SCADA دارد.

NEPLAN
این نرم افزار یک نرم افزار کاربرپسند و بصورت کامل برای تحلیل شبکه‌های قدرت از قبیل انتقال، توزیع و شبکه‌های صنعتی توسعه داده شده است. این نرم افزار توسط شرکت BCP با کمک شرکت ABB و موسسه صنعتی فدرال سؤیس طراحی شده است. این نرم افزار برای تحلیل، برنامه ریزی، بهینه-سازی و مدیریت شبکه های قدرت در همه سطوح ولتاژ‌های صنعتی و مصرفی با هر تعداد شین استفاده می‌شود.