انواع روش‌های پخش بار :

یکی از ابزارهای بسیار کاربردی برای تحلیل سیستم‌های قدرت، پخش بار یا همان (Load Flow) می‌باشد. خروجی یک برنامه پخش بار اندازه و فاز ولتاژ باس‌ها شبکه و میزان تولید توان اکتیو و راکتیو باس‌های دارای ژنراتور است. توسط این مقادیر  می‌توان سایر کمیات سیستم مانند جریان خطوط شبکه و همچین تلفات را بدست آورد. تحلیل سیستم‌های قدرت برای اهداف متفاوتی انجام می‌گیرد. از جمله این اهدف می‌توان به برنامه‌ریزی عملکرد سیستم‌های قدرت (Power System Scheduling) و برنامه‌ریزی توسعه سیستم‌های قدرت (Power System Planning)  اشاره کرد. به طور کلی شبکه‌های الکتریکی با توجه به سطح ولتاژ کاریشان به دسته‌های متفاوت تقسیم می‌گردند:

• سطح توزیع فشار ضعیف که تا ولتاژ ۴۰۰ ولت را شامل می‌گردد.
• سطح توزیع فشار متوسط که تا ولتاژ ۲۰ کیلوولت را شامل می‌گردد.
• سطح فوق توزیع که ولتاژهای بین ۶۳ تا ۱۳۲ کیلوولت را شامل می‌گردد.
• سطح انتقال که ولتاژهای بین ۲۳۰ تا ۴۰۰ کیلوولت را شامل می‌گردد.

در این میان شبکه‌های انتقال به صورت عمده به روش حلقوی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. در مقابل شبکه‌های توزیع به صورت شعاعی بهره‌برداری می‌گردند. در شبکه‌های شعاعی، اگر شبکه را از دید کلی نگاه کنیم، به مانند درخت هستند. یعنی هیچ حلقه‌ای در این شبکه‌ها دیده نمی‌شود. در مقابل شبکه‌های حلقوی می‌توانند دارای حلقه‌های مداری (Loop) در ساختار خود باشند که در بهره‌برداری از شبکه‌های انتقال مزایایی دارد. به منظور انجام مطالعات سیستم بر روی هر کدام از این شبکه‎ها روش‌های پخش بار متفاوتی وجود دارد. البته لازم به ذکر است که برخی از روش‌ها نیز برای هر دو نوع از شبکه‌ها جوابگو هستند. هر کدام از این روش‌ها روند خاص خود را دارند که در سرعت انجام پخش بار و همچنین دقت آن تاثیر دارد. به طور کلی روش‌های پخش بار را می‌توان به صورت زیر نام برد:

1. پخش بار نیوتن رافسون (آموزش و دانلود این روش)

2. پخش بار گوس سایدل

3. پخش بار پیشرو پسرو (آموزش و دانلود این روش)
   

4. پخش بار به روش ریاضی (استفاده از روش‌های ریاضی-تحلیلی ساختارمند)

در میان انواع روش‌های پخش بار، روش نیوتن رافسون از سرعت و دقت همگرایی خوبی برخوردار است. علاوه بر این این روش جوابگوی پخش بار برای هر دو نوع شبکه‌های انتقال و شعاعی هست که مزیت خوبی برای محققان به شمار می‌رود. به این صورت که می‌توانند با آموختن این روش  نیاز خود برای پژوهش پیرامون هر دو نوع شبکه‌ها برآورده سازند. روش گوس سایدل برای پخش بار شبکه‌های حلقوی کارکرد خوبی دارد ولی در مقابل در شبکه‌های شعاعی همگرایی مناسبی ندارد. روش پخش بار پیشرو پسرو نیز برای پخش بار شبکه‌های شعاعی همگرایی و سرعت مناسبی دارد ولی این روش برای شبکه‌های حلقوی نمی‌تواند کاربرد داشته باشد. هر سه روش ذکر شده تا اینجا را می‌توان در نرم‌افزار متلب (MATLAB) کدنویسی کرد.

آنچه که تا اینجا ذکر شد این مورد را مشخص می‌کند که برای انجام مطالعات سیستم‌های قدرت بایستی در انتخاب روش پخش بار دقت کرد. در کنار سه روش نخست ذکر شده، روش چهارمی نیز وجود دارد که با روش‌های دیگر کمی تفاوت دارد. اگر در روند ساختاری سه روش نخست دقت کنیم درمی‌یابیم که این روش‌ها از روند مبتنی بر تکرار برای یافتن جواب مساله پخش بار استفاده می‌کنند. یعنی با تخمین یک حدس اولیه و تکرار حل مساله رفته رفته به جواب نهایی نزدیک می‌گردند. ولی در روش چهارم که از نرم‌افزار‌های تخصصی استفاده می‌گردد، شبکه قدرت به صورت یک مدل ریاضی مناسب برای نرم‌افزار کدنویسی می‌گردد. سپس این مدل با استفاده از روش‌های ساختارمند ریاضی حل می‌گردد. این روش با اینکه در نگاه اول کمی گنگ به نظر می‌رسد ولی در صورت یادگیری این روش خواهید دید که می‌توان به صورت ساده‌تر و حجم کدنویسی کمتری به جواب نهایی دست یافت. از جمله نرم‌افزارهای قدرتمند برای این روش می‌توان به نرم‌افزار (General Algebraic Modeling System) یا همان GAMS یا گمز اشاره کرد. پخش بار در نرم‌افزار GAMS بسیار راحت‌تر از سایر روش‌ها انجام می‌گردد. این نرم‌افزار در ابتدا برای رشته مهندسی صنایع توسعه یافت. سپس با توجه قدرت آن در حل مسایل ریاضی کاربرد آن در سایر رشته‌های از جمله رشته برق قدرت و مطالعات سیستمی توسعه داده شد. به طوریکه می‌توان با مدلسازی شبکه از نوع شعاعی یا حلقوی در این نرم‌افزار و نوشتن چند دستور ساده به جواب پخش بار رسید. به دلیل اینکه این نرم‌افزار از روش‌های ریاضی-تحلیلی ساختارمند استفاده می‌کند، می‌توان اندازه شبکه و ادوات متصل به شبکه مانند منابع تجدیدپذیر، منابع تولید پراکنده (DG)، ادوات فکتس (FACTS) و سایر ادوات را به صورت گسترده تعریف و مدلسازی کرد تا پخش بار برای این شبکه‌ها انجام گیرد. علاوه بر این می‌توان مصالعات برنامه‌ریزی عملکرد و توسعه سیستم‌های قدرت را نیز با پخش بار ادغام و به پاسخ مجهول‌های مساله مدلسازی‌شده کلی رسید. آموزش این روش نیز به مانند سایر روش‌های موجود در الکاران در دست آماده‌سازی است تا مهندسین عزیز بتوانند راحت‌تر از پیش به اهداف مطالعاتی خود برسند.