مدیریت تراکم انتقال مبتنی بر ظرفیت دینامیکی خطوط انتقال

STUDENT

DEGREE

YEAR

Dynamic rating is the real thermal capacity of a transmission line that is determined with regard to weather conditions, structure of the line's conductor and it's geographical position. Studying the cause of congestion in a transmission system with the advantages and disadvantages of methods that are used to prevent or to eliminate the congestion of transmission system demonestrates the importance of using dynamic thermal rating of transmission lines. In this thesis, applications of dynamic thermal rating of transmission lines in transmission congestion management are studied. Congestion management is the method applied for preventing or eliminating the congestion form the transmission system in deregulated electricity market. Preventive methods are those that are used for long time period before real time in order to allocate the transmission capacity between market players. The main issue in these methods is the calculation of Available Transfer Capability betwen two buses or areas that want to exchange the electrical power. In this thesis, Available Transfer Capability is calculated based on quasi dynamic rating instead of static ratings. Determination of Quasi dynamic rating is based on forecasting the weather conditions. From the calculation results, the effect of using quasi dynamic rating in improvement of Available Transfer Capability is observed. It is shown that using of quasi dynamic rating has a very important effect in ATC calculations. The methods which are used to remove the congestion in real time are fast. There are two levels in these methods. First is the distinction and second is the elimination of congestion. Distinction of congestion is based on thermal rating and line's loading. In this thesis, it is shown that using dynamic line's rating is very important in accurate distinction of congestion. Rescheduling of generators is used in this thesis in order to remove the congestion in real time by solving an optimization problem. The number of generation units that would take part in real time congestion management is discussed in many references but using of dynamic rating in real time congestion management and congestion removal time has not been discussed until now. In this thesis, constraints of optimization problem are modified as the way that dynamic thermal ratings of transmission lines and congestion removal time can be considered in solving of real time congestion management problem. It is shown that using dynamic thermal rating has a very important effect in reducing the costs of congestion management and increasing the system's security margin. For example it can prevent a system's blackout. In this thesis, congestion removal time is determined with regard to definition of short term and emergency ratings of transmission lines. It is shown that considering congestion removal time can change the amount of generator's rescheduling. Furthermore, number of participating generators may change when we consider congestion removal time. In this thesis, a program is developed for calculation of dynamic rating in MATLAB, but system modeling and calculation is performed by DigSILENT package. Data transfer between the two softwares is possible through a link which is created by using DigSILENT programming language. IEEE 6-bus and 30-bus test systems have been used and modified as test systems. Keywords: Static Rating, Dynamic Rating, Congestion, Management, Rescheduling.

ظرفیت حرارتی دینامیکی، ظرفیت حرارتی واقعی یک خط انتقال است که با توجه به شرایط آب و هوایی، ساختمان هادی خط و نیز موقعیت جغرافیایی آن، تعیین می¬شود. اهمیت استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال، با توجه به دلایل ایجاد تراکم در سیستم انتقال و نیز روش‌های مختلف پیش¬گیری از وقوع تراکم در سیستم، با بررسی مزایا و معایب این روش¬ها، از لحاظ فنی، اقتصادی و اجتماعی مشخص می¬شود. در این پایان‌نامه، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال¬، در مسأله¬ی مدیریت تراکم سیستم انتقال، مورد بررسی قرار می‌گیرد. مدیریت تراکم در محیط تجدید ساختار یافته، به¬معنای بکارگیری روش¬هایی با هدف پیش¬گیری از وقوع تراکم و همچنین روش¬های رفع تراکم، در صورت وقوع تراکم می¬باشد. روش¬های پیش¬گیری از وقوع تراکم، روش¬هایی هستند که در باز¬ه¬های زمانی بلند مدت و پیش از رسیدن به زمان بهره¬برداری، با هدف تخصیص ظرفیت انتقال به متقاضیان استفاده از این ظرفیت، بکار می¬روند. مسأله¬ی اصلی در این روش¬ها، محاسبه¬ی ظرفیت انتقال در دسترس، بین دو ناحیه و یا دو شین از شبکه است که متقاضی تبادل توان هستند. در این پایان¬نامه، این ظرفیت انتقال در دسترس، بر خلاف روش¬های کنونی که با توجه به ظرفیت¬های حرارتی استاتیکی به محاسبه¬ی این ظرفیت می¬پردازند، با توجه به پیش¬بینی شرایط آب و هوایی برای یک بازه¬ی زمانی مورد نظر، محاسبه می¬شود. نتایج انجام محاسبات نشان می¬دهد که استفاده از ظرفیت شبه¬دینامیکی حاصل از پیش¬بینی شرایط آب و هوایی، قابلیت انتقال در دسترس را به میزان چشمگیری افزایش می¬دهد. روش¬های مربوط به رفع تراکم در زمان بهره‌برداری، روش-های سریعی هستند که در هنگام وقوع تراکم در سیستم، به حل مسأله¬ی تراکم می¬پردازند. اساس کار این روش¬ها، تشخیص و سپس رفع تراکم است. وقوع تراکم در سیستم، با توجه به ظرفیت حرارتی خطوط سیستم و میزان بار خط، تشخیص داده می¬شود. در این پایان¬نامه، نشان داده می¬شود که چنانچه از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط استفاده شود، می¬توان وقوع تراکم در سیستم را به¬درستی تشخیص داد. در این پایان¬نامه، روش تغییر الگوی تولید برای رفع تراکم بکارگرفته می¬شود که در این روش، با حل یک مسأله¬ی بهینه¬سازی، میزان تغییر تولید ژنراتورها به منظور رفع تراکم از سیستم، تعیین می¬شود. تعیین تعداد واحدهای مشارکت کننده در مسئله-ی مدیریت تراکم با اهداف مختلف، در مراجع مختلف مورد بحث واقع شده است ولی تاکنون، مسأله¬ی بکارگیری ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط و همچنین ملاحظات عملی مربوط قابلیت واحدهای تولیدی در کاهش و یا افزایش توان تولیدی در زمان معین، در حل مسأله¬ی مدیریت تراکم، مورد توجه قرار نگرفته است. در این پایان¬نامه، قیود مسأله¬ی بهینه¬سازی به¬گونه¬ای اصلاح می¬شوند که ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط به¬همراه زمان رفع تراکم، وارد مسأله¬ شوند. نتایج انجام محاسبات، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی در کاهش هزینه¬های مدیریت تراکم و نیز جلوگیری از فروپاشی شبکه را نشان خواهند داد. در این پایان¬نامه، با توجه به تعریف ظرفیت‌های کوتاه مدت و اضطراری، زمان رفع تراکم از سیستم، تعیین می¬شود و تاثیر لحاظ این پارامتر مهم، در نتایج حل مسأله با روش¬های مختلف انتخاب واحدهای¬ مشارکت¬کننده در مدیریت تراکم، نشان می¬دهد که تعداد واحدهای مشارکت¬کننده و میزان تغییر تولید واحدها می¬تواند بسیار متفاوت باشد نسبت به وقتی که زمان رفع تراکم، در حل مسأله لحاظ نمی¬شود. دراین پایان-نامه، محاسبات مربوط به ظرفیت حرارتی دینامیکی در محیط نرم¬افزار MATLAB انجام شده و از طرفی، مدلسازی و محاسبات سیستم، در محیط نرم¬افزار DigSILENT انجام گرفته است. امکان تبادل اطلاعات بین این دو نرم¬افزار، از طریق ایجاد یک واسط نرم-افزاری با استفاده از زبان برنامه¬نویسی DPL، مهیا شده ¬است. مسأله¬ی بهینه¬سازی، با استفاده از جعبه ابزار بهینه¬سازی نرم¬افزار MATLAB، حل شده و سیستم¬های 6 و 30 باسه¬ی تغییر یافته¬ی IEEE، به¬عنوان سیستم¬های تست، بکار رفته است. کلمات کلیدی: ظرفیت حرارتی استاتیکی، ظرفیت حرارتی دینامیکی ، مدیریت تراکم، تغییر الگوی تولید.