مدل سازي مناسب بار در ارزيابي قابليت اطمينان شبكه هاي هوشمند توزيع انرژي الكتريكي با ديدگاه افزايش سرعت و حفظ دقت محاسبات

Appropriate load modeling for evaluating the reliability of smart distribution systems in order to decrease the computing time concerning the accuracy of calculations

در اين مقاله، مدل­سازي مناسب بار و ارائه روش نوين براي كاهش حالات بار در ارزيابي قابليت اطمينان شبكه­ هاي هوشمند توزيع انرژي الكتريكي به­ كمك روش­هاي تحليلي ارائه مي­ گردد. از آن­جايي كه در يك شبكه توزيع هوشمند، عدم قطعيت­ هاي متعددي وجود دارد، زمان­بر بودن و حجم بالاي محاسبات در ارزيابي شاخص­ هاي قابليت اطمينان يك چالش و موضوع مهم و اساسي مي­باشد، از اينرو در شرايطي كه بتوان حجم محاسبات را كاهش و سرعت را افزايش داد، مي ­توان استفاده از روش­هاي تحليلي ارزيابي قابليت اطمينان در قالب مسائل بهينه سازي و ... كه نياز به تكرار زياد دارند را عملياتي نمود. با اين وجود، بايد توجه داشت كه در عين افزايش سرعت محاسبات و كاهش پيچيدگي­ هاي ارزيابي قابليت اطمينان، بايد دقت محاسبات نيز در سطح مطلوبي حفظ شود. در روش پيشنهادي، سه سناريوي كاهش سطوح بار و ماتريس حالت مربوطه بر اساس تجميع زماني بدون پيش­ فرض، تجميع زماني با پيش فرض مشابه بازه ­هاي زماني تعريف شده تعرفه­ گذاري شركت­ هاي توزيع و تجميع مقداري معرفي گرديده است. ارائه مدل رياضي براي روش كاهش سطوح ماتريس حالت بار يكي از نوآوري­ ها و مزاياي روش پيشنهادي مي­ باشد. روش پيشنهادي بر روي شبكه 33 شين IEEE و فيدر واقعي از شركت توزيع نيروي برق استان اصفهان (فيدر خيابان اميركبير كاشان) پياده ­سازي شد. نتايج به­ دست آمده دلالت بر كارآيي روش پيشنهادي دارد. نتايج نشان مي­ دهد با انتخاب سناريوي مناسب كاهش درجه بار (سناريوي تجميع زماني بدون پيش فرض يا تجميع مقداري) مي­ توان با كمتر از يك درصد خطا در محاسبات، سرعت روش ارزيابي قابليت اطمينان را در حدود 90 درصد افزايش داد. يكي از مزاياي ديگر اين مقاله، انجام آناليز حساسيت شاخص انرژي توزيع ­نشده مورد انتظار بر حسب تعداد سطوح بار كاهش­ يافته در سناريوهاي مختلف و تغيير مشخصه­ هاي بار مانند واريانس بار اشاره نمود. نتايج آناليز حساسيت انجام شده نشان مي­ دهد در شرايطي كه تغييرات بار همراه با عدم قطعيت بالاتر و ماهيت اتفاقي بيشتري باشد، نياز به استفاده موثر و هوشمندانه از روش پيشنهادي براي كاهش هوشمندانه سطوح بار افزايش مي­ يابد.

This paper presents a novel appropriate load modeling for decreasing the load levels and evaluating the reliability of smart distribution system including various distributed generations by using the analytical method. Because of several uncertainties in a smart distribution system, the computing time and complexity of calculations in evaluating the reliability indices are the major challenges. Hence by decreasing the computing time of reliability evaluation methods, it is possible to solve the large optimization problems according to the accelerated methods. During the decrement of computing time, it is necessary to achieve a reasonable accuracy. In the proposed method, three scenarios for reliability-based load modeling are presented. The time-based aggregation without any default, time-based aggregation according to several assumptions, and amplitude-based aggregation are the three presented scenarios. Providing the mathematical modeling for implementation of the discussed scenarios is one of the contributions of this article. The proposed method has been applied to the IEEE 33-Bus Test Distribution System and an actual distribution system from Esfahan Province Electrical Distribution Company (EPEDC). The obtained results illustrated the effectiveness of the proposed method. The results show that, by choosing an appropriate load level reduction scenario (time-based or amplitude-based aggregation scenarios), the 90% of the required time for reliability calculations can be saved, while less than 1% error has occurred. Performing the sensitivity analyses in order to determine the more important parameters in the proposed load level reduction methodology is another advantage of this article. The sensitivity analyses results imply that due to increment in load variance of the distribution system in presence of other uncertain parts, the more comprehensive and smart studies are needed.