توضیحات

آموزش پخش بار نیوتن رافسون (درسنامه و کد متلب به همراه توضیح خط به خط)

هدف از پخش بار، برآورد شرایط کاری یک شبکه قدرت در حالت پایدار و پیدا کردن ولتاژ شین های مختلف و زاویه این ولتاژها می باشد.  با کمک این ولتاژها می توان شارش توان های اکتیو و راکتیو در خطوط مختلف را برای یک شرایط بارگذاری مشخص بدست آورد. تقریبا در همه موضوعات مربوط به توسعه، بهره برداری و مدیریت شبکه های قدرت از قبیل کاهش تلفات، کنترل ولتاژ، برنامه ریزی توان راکتیو، خازن گذاری ، تحلیل امنیت و … پخش بار جزء اولویت های اصلی می باشد. روش های مختلفی برای حل مسئه پخش بار ابداع شده اند که از معروف ترین آنها می توان به روش پخش بار نیوتن رافسون ، پخش بار پسرو پیشرو ، و پخش بار گوس سایدل اشاره کرد.

بر اساس ساختار شبکه و نوع نیاز کاربران باید روش پخش بار متناسب با آن اتخاذ شود. پخش بار بار گوس سایدل فقط برای شبکه های حلقوی قابل اجراست و برای شبکه های شعاعی همگرا نمی شود. در طرف دیگر پخش بار پسرو پیشرو فقط برای شبکه های شعاعی قابل استفاده می باشد ولی سرعت همگرایی بالایی داد. اما پخش بار نیوتن رافسون قابلیت حل هر دو شبکه شعاعی و حلقوی را دارد.

بدین سبب گروه آموزشی ما بر آن شد که آموزشی کامل برای پخش بار نیوتن رافسون آماده نماید. از آنجا که بیشتر پخش بارهای موجود به صورت کد هستند و آموزشی برای کد مربوطه و نحوه به دست آموردن این کد مشخص بیان نشده است، در این آموزش ابتدا روند اصولی و ریاضی برای روش نیوتن رافسون در حل معادلات چند متغیره و سپس به صورت اختصاصی برای معادلات پخش بار مورد بررسی قرار می گیرد. سپس با استفاده از روند ذکر شده معادلات لازم برای پخش بار و نحوه تشکیل آنها بر پایه مباحث موجود در دروس مدارهای الکتریکی و بررسی سیستم های قدرت بیان می گردد.

پس از مشخص شدن معادلات لازم برای پخش بار و با توجه به تنوع باس های موجود در سیستم های قدرت اعم از باس های مرجع (اسلگ)، باس های کنترل ولتاژ و باس های بار، روش حل مجموعه معادلات تشکیل شده به صورت گام به گام توضیح داده می شود. سپس این روند به صورت کد نویسی در نرم افزار متلب (MATLAB) اجرا می گردد. مراحل کدنویسی به صورت خط به خط و با تشریح متغیرها و شرط های موجود برای حل معادلات از ابتدا تا انتها توضیح داده شده است. در انتها نیز این کد مربوطه بر روی دو شبکه متفاوت یکی از نوع انتقال و حلقوی (IEEE-14bus) و دیگری از نوع توزیع و شعاعی (IEEE-33bus) پیاده سازی شده است و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفته است.

آنچه که در این محصول آماده شده است و در بسته آموزشی وجود دارد، به صورت زیر است:

– آموزش کامل روش نیوتن رافسون، تشکیل معادلات پخش بار، روند حل معادلات پخش بار به روش نیوتن رافسون و روند کدویسی مرحله به مرحله (۲۲ صفحه PDF)

– کد تشکیل ماتریس های اطلاعات ورودی شبکه اعم از اطلاعات خطوط و باس ها و تشکیل ماتریس ادمیتانس شبکه (فایل متلب)

– کد پخش بار به روش نیوتن رافسون (فایل متلب)

– قایل توضیحی برای کد پخش بار به روش نیوتن رافسون (فایل PDF)

–  اطلاعات خطوط و باس های شبکه های IEEE-14 bus و  IEEE-33 bus  (فایل متلب)

– نمایش نتایج با جزییات ولتاژ و شارش توان در خطوط شبکه ها (فایل متلب)

در زیر قسمتی از نتایج برای شبکه های مخنلف مشاهده می نمایید :

نتایج پخش بار برای شبکه حلقوی

نتایج پخش بار برای شبکه توزیع شعاعی

همانطور که گفته شد این روش پخش بار قادر به انجام پخش بار برای شبکه های شعاعی نیز می باشد. برای نمونه پروفایل ولتاژ حاصل از پخش بار به روش نیوتن رافسون برای شبکه ۳۳ باسه IEEE در شکل زیر آمده است:

فیلم معرفی آموزش