Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadamin Latifi,Gholamreza Yousefi
محمدامین لطیفی (استاد راهنما) غلامرضا یوسفی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Milad Boruni
میلاد بورونی کوپائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1397

TITLE

Coordinated Transmission System and Reactive Power Sources Expansion Planning Considering Reliability Constraints
With load growth and new-generation sources installations in power systems, supplying demand in long-term needs electric power transmission networks reinforcement or expansion planning. Since a power system is ex- posed to many random events such as unscheduled outage of equipment, expansion planning should be done to satisfy the reliability requirements. One of the most important aspects of reliability that needs to be considered in expansion planning is “security”, i.e., the ability of a power system to withstand any contingency. To ensure the security of the power system, it is necessary to consider the active and reactive power supply requirements, simultaneously. In this thesis, static security constrained transmission expansion planning (SC-TEP) problem with the aim of minimizing the investment and operation costs in the target year is studied, while N-1 security constraints in transmission network are taken into account. In these studies, capacity and location of power plants, as well as the forecasted load (as a load duration curve) are assumed to be known in the target year. In the first step, the SC-TEP problem is modeled based on DC power flow equations as a mixed integer linear programming (MILP) problem. Then, based on AC power flow equations, SC-TEP problem is modeled in order to consider the active and reactive power supply requirements simultaneously in maintaining the security of the power system. The reactive power planning (RPP) model is also inserted into SC-TEP problem. In order to achieve the global optimum solution, AC power flow equations convexification is employed, by which, the proposed coordinated transmission system and reactive power sources expansion planning problem is expressed as a mixed integer second order cone programming (MISOCP) problem. Considering contingencies on all existing and candidate transmission equipment at all load levels increases Keywords Transmission expansion planning, Reactive power planning, N-1 security criterion, Mixed integer second order cone programming, Bi-level optimization
با رشد روزافزون بار و توسعه منابع تولید جدید در سطح سیستم قدرت، تأمین تقاضای مصرف‌کنندگان در بلندمدت، نیازمند برنامه‌ریزی برای تقویت و یا گسترش شبکه انتقال انرژی الکتریکی است. از آنجا که سیستم قدرت در معرض حوادث اتفاقی بسیاری مانند خروج برنامه‌ریزی نشده تجهیزات است، برنامه‌ریزی باید به نحوی انجام پذیرد که الزامات قابلیت اطمینان برآورده شود. یکی از جنبه‌های مهم قابلیت اطمینان که لازم است در برنامه‌ریزی موذد توجه قرار بگیرد، بحث امنیت سیستم قدرت، به معنی توانایی آن در مقابله با پیشامدها، است. برای حصول اطمینان از امنیت سیستم قدرت لازم که الزامات مربوط به توان اکتیو و راکتیو به صورت توأم مدنظر قرار بگیرند. در این پایان‌نامه، با درنظرگرفتن معیار امنیت N-1 بر روی تجهیزات انتقال، مسأله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال استاتیک مقید به امنیت با هدف کمینه‌سازی هزینه سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری در سال هدف برنامه‌ریزی، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در این مطالعات فرض می‌شود ظرفیت و مکان نیروگاه‌ها و نیز بار مورد تقاضا در سیستم قدرت به صورت منحنی تداومی بار پلکانی، در سال هدف تعیین شده‌است. از آنجا که در مسأله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال مرسوم از الزامات توان راکتیو صرف‌نظر می‌شود؛ در ابتدا مسأله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال مقید به امنیت مبتنی بر معادلات پخش‌توان مستقیم به صورت مسأله برنامه‌ریزی خطی آمیخته با عدد صحیح مدل می‌شود. در ادامه برای درنظرگرفتن توأم الزامات توان اکتیو و راکتیو در حفظ امنیت سیستم قدرت، مسأله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال مقید به امنیت مبتنی بر معادلات پخش‌توان متناوب مدل می‌شود. در مدل‌سازی این مسأله، مسأله برنامه‌ریزی توان راکتیو نیز به صورت توأم با ان درنظرگرفته می‌شود. به منظور تضمین دست‌یابی به پاسخ بهینه سراسری، با استفاده از تکنیک محدب‌سازی معادلات پخش‌توان متناوب، مسأله برنامه‌ریزی به شکل برنامه‌ریزی مخروطی درجه‌دوم آمیخته با عدد صحیح مدل می‌شود. درنظرگرفتن وقوع پیشامد بر روی تمام تجهیزات انتقال موجود و کاندید در تمام سطوح بار، افزایش تعداد متغیرها و قیدهای مسأله برنامه‌‌ریزی را به دنبال دارد. لذا ابعاد مسأله بهینه‌سازی به صورت چشمگیر افزایش می‌یابد که منجر به افزایش بسیار زیاد زمان حل مسأله شده و حتی ممکن است سبب غیرممکن‌شدن حل مسأله شود. در این پایان‌نامه روشی بر مبنای تکرار برای حل مسأله برنامه‌ریزی با هدف دست‌یابی به پاسخ بهینه سراسری و به طور هم‌زمان کاهش زمان حل مسأله پیشنهاد می‌شود. در این روش، از بین تمام پیشامدهایی که باید در مسأله برنامه‌ریزی درنظرگرفته شود، صرفاً تعدادی محدود از آن‌ها که در تکرارهای متوالی به مجموعه پیشامدها اضافه می‌شوند، در مسأله برنامه‌ریزی لحاظ می‌شوند؛ به نحوی که درنظرگرفتن پیشامدهای منتخب در هر سطح بار، درنظرگرفتن کل مجموعه پیشامدها را کفایت کند. در هر تکرار، پیشامد منتخب در هر سطح بار از حل مسأله تشخیص شدیدترین پیشامد به‌دست می‌آید. این مسأله، مسأله بهینه‌سازی دوسطحی است. در سطح اول این مسأله، پیشامدی که در صورت بروز منجر به بیشترین نقض در قیدها می‌شود، مقید به سطح دوم یافته می‌شود. سطح دوم مسأله، عکس العمل بهره‌بردار را در صورت وقوع پیشامد انتخاب‌شده در سطح اول مدل می‌کند، که هدف آن کمینه‌سازی نقض قیدها با درنظرگرفتن قیدهای بهره‌برداری سیستم قدرت است. به سبب محدب‌بودن مسأله سطح دوم، با استفاده از تکنیک دوگانی، این مسأله دوسطحی به مسأله‌ بهینه‌سازی تک‌سطحی قابل تبدیل است. مدل‌سازی‌های انجا‌م‌شده، بر روی شبکه‌های آزمون استاندارد Garver، IEEE 24-Bus و IEEE 118-Bus در نرم‌افزار بهینه‌سازی GAMS پیاده‌سازی می‌شوند. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده توانمندی روش پیشنهادی برای حل مسأله برنامه‌ریزی در زمان قابل قبول است. همچنین نتایج نشان ‌می‌دهد که می‌توان با مدل پیشنهادی برای مسأله برنامه‌ریزی توأم توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو مقید به امنیت، ‌به طرح توسعه بهینه اقتصادی با درنظرگرفتن الزامات امنیت سیستم انتقال دست یافت. کلمات کلیدی برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال، برنامه‌ریزی توان راکتیو، معیار امنیت N-1، برنامه ریزی مخروطی درجه‌دوم آمیخته با عدد صحیح، بهینه‌سازی دوسطحی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی