SUPERVISOR
Gholamreza Yousefi,Akbar Ebrahimi
غلامرضا یوسفی (استاد مشاور) اکبر ابراهیمی (استاد راهنما)
STUDENT
Sayed Hossein Mousavi
سیدحسین موسوی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
Economical concerns, technological advancements and changing of political attitude throughout the world cause to convert the electricity from a monopole structure to a deregulated and restructured industry. Regarding to this matter, competitive environment for supplying the system loads come into exist among the power suppliers. Transmission system has a great importance in the contracts of power exchanging through the market. The mentioned conditions enhance the importance of diagnosing real path of power. Financial regulations perform the agreements between system operators and the first question arises in this area is that which suppliers provide required power for a certain load and which transmission lines are included in the feeding path? Determining the contribution of system loads and generators in the power flowing through the lines, the contribution of these elements in system losses, electricity pricing and transmission cost allocation are common studies in economic operation of power systems. Feasible solutions to these problems and calculations can be achieved by solving the power tracing problem. The power tracing problem has been solved so far by many analytical and simulatio methods, including: the Bialek method, the Graph Theory based methods, methods based on Incidence and matrix and Admittance matrix, the Complex Power Flow Tracing method, the method of Distribution Factor and Modified Topological Generation and Load Distribution Factor method, and so on. These methods are generally based on the not provable proportional sharing principle and are not accurate. The proposed method offered in this thesis is based on the exact principals of the circuit theory and superposition principle and accurate load flow calculations and real operation of the power system. By the proposed method, connections between various buses are determined first. This is established by a connection matrix indicating the named components connecting various system buses determined by AC power flow calculations and labeling the system lines. According to the discrete Markov’s chain it is amenable to achieve the stable relation of system buses by multiplying the connection matrix by itself several times based on Boolean algebra rules till the multiplication is ineffective. The resulting matrix is called path matrix. Then domains, transmission line types, real path of power transmission and the contribution of system operators in power flowing through the system are determined by converting the system loads model and using the path matrix and super position principle. One of the advantages of the proposed method is the capability of determining the contribution of system operators in transmission losses, beside the power tracing problem simultaneously, by the same algorithm. Several other newer methods of complex power tracing, distribution factor, modification of generation system topology which are also considered for simulation in the case studies. The aforementioned methods in addition to the proposed algorithm are performed on a test system and the results are analyzed and compared. Numerical results show that the proposed method which is based on provable circuit theory rules is more accurate and it could be applied in the competitive environment of power market for operational, planning and economic analysis. Keywords: Power Tracing, Loss Allocation, Path Matrix, Superposition Principle, Contribution
شرایط اقتصادی، پیشرفت تکنولوژی و تغییر در نگرشهای سیاسی در بسیاری از کشورهای دنیا، صنعت برق را از انحصار خارج و به یک بازار رقابتی تحت عنوان صنعت برق تجدید ساختار و مقررات زدایی شده مبدل نموده است. این بازار باعث رقابت بین تولیدکنندگان برای تأمین انرژی مورد نیاز مصرفکنندگان شده است. در این ساختار جدید، سیستم انتقال در ایجاد قراردادهای تبادل توان از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین در رقابت آزاد سیستم قدرت، شناسایی مسیرهای واقعی توان دارای اهمیت ویژهای است. روشهای حل مساله ردیابی توان، مسیرهای توان عبوری در خطوط انتقال را مشخص میکنند. در بازارهای رقابتی، قوانین مالی از توافق بین کاربران سیستم قدرت پیروی میکند و اولین سوالی که مطرح میشود این است که کدام واحد تولیدی، انرژی مورد نیاز یک مصرف کننده را تامین میکند؟ و این انرژی مصرفی از مسیر کدام یک از خطوط انتقال انرژی عبور میکند. تعیین میزان مشارکت بارها و ژنراتورها در فلوی عبوری خطوط انتقال و نیز میزان مشارکت آنها در تلفات شبکه، قیمتگذاری توان انتقالی و تخصیص هزینههای انتقال با حل مساله ردیابی توان میسر میگردد. مساله ردیابی توان تاکنون از روشهای متعددی حل شده است که از جمله میتوان به روشهای بیالک، کرشن، تئوری گراف، ماتریس تلاقی، ماتریس ادمیتانس، پخش توان مختلط، فاکتور توزیع و روش اصلاح توپولوژی تولید و ضریب توزیع بار اشاره کرد. روشهای مذکور بر اساس اصل تسهیم تناسبی استوار است که قابل اثبات نبوده و با عملکرد واقعی سیستم قدرت دقیقا معادل نمیباشد. روش پیشنهادی در این تحقیق بر مبنای محاسبات پخش بار، اصل جمعآثار و روابط حاکم بر سیستم قدرت ارائه شده است. بنابراین انتظار میرود نتایج دقیقتر و قابل استنادی برای مساله ردیابی توان در اختیار بگذارد. در این تحقیق روش جدیدی جهت ردیابی توان بر اساس عملکرد واقعی سیستم ارائه میگردد. در این روش ابتدا ماتریس اتصال شبکه مورد مطالعه، شناسایی و تشکیل میگردد. ماتریس اتصال ارتباط مستقیم هر باس با باسهای دیگر را بیان میکند و برای تشکیل آن ابتدا نیاز به حل مساله پخش بار متناوب و نام گذاری خطوط شبکه است. مطابق با یک فرایند مارکوف گسسته میتوان ارتباط کامل حالت پایدار بین باسها را از ضرب ماتریس اتصال در خودش بر اساس قوانین جبر بولین تا ثابت شدن آن بدست آورد. ماتریس حاصل را ماتریس مسیر مینامیم. در روش پیشنهادی با تبدیل مدل بار و سپس با استفاده از ماتریس مسیر و اصل جمع آثار، حوزهها، نوع خطوط انتقال، مسیرهای واقعی انتقال توان ژنراتورها، سهم کاربران در فلوی خطوط و تلفات تعیین میگردد. یکی از مزایای روش پیشنهادی، تعیین سهم کاربران در تلفات خطوط همزمان با حل مساله ردیابی توان و بدون نیاز به الگوریتم جداگانه است. در این پایاننامه همچنین، روشهای ردیابی پخش توان مختلط، روش فاکتور توزیع و روش اصلاح توپولوژی تولید و ضریب توزیع بار، که همگی بر مبنای فرض غیر قابل اثبات تسهیم تناسبی استوار است، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج ردیابی توان به روشهای مذکور و روش پیشنهادی بر روی یک شبکه آزمون شبیه سازی، تحلیل و در نهایت در دو بخش ردیابی توان اکتیو و راکتیو با هم مقایسه گردیدند. نتایج عددی بدست آمده از بررسی روش پیشنهادی بر روی شبکه آزمون و مقایسه با روشهای مذکور نشان میدهد که روش پیشنهادی با استفاده از روابط مداری قابل اثبات روش دقیقتری است و میتواند به عنوان یک روش مؤثر در ردیابی توان و تخصیص تلفات در بازارهای رقابتی برق مورد استفاده قرار میگیربد. کلمات کلیدی: 1- تخصیص توان 2- ردیابی توان 3- سهم ژنراتور 4- سهم بار 5- تخصیص تلفات