لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 10
محاسبه شاخصهای اساسی قابلیت اطمینان ظرفیت تولیدی سیستمهای قدرت با استفاده از کامپیوتر
چکیده:
صنعت برق یکی از صنایع زیر بنایی هرکشور بوده و کلیه فعالیتهای اجتماعی از جمله فعالیتهای تولیدی، کشاورزی، بهداشتی و ... و حتی سطح زندگی مردم، به این صنعت وابستگی کامل دارد. به خاطر خصوصیات ویژه این صنعت، ایجاد یک مرکز تولید انرژی الکتریکی مستلزم هزینه خیلی سنگین در زمان طولانی (حتی در کشورهای پیشرفته) می باشد. لذا برنامه ریزی و پیش‌بینی قدرت مورد نیاز در آینده، با توجه به رشد سریع بار در ابعاد مختلف، دارای اهمیت حیاتی است. در این برنامه‌ریزی تعیین ظرفیت تولیدی کافی جهت تضمین مقدار انرژی الکتریکی مورد تقاضادر سیستمهای قدرت از اهمیت خاص برخوردار است. رنامه ریزیهای تعیین مقدار ظرفیت تولیدی به دو صورت انجام می‌گیرد.
الف: تعیین ظرفیت تولیدی سیستمهای قدرت به صورت ایستا در برنامه‌ریزهای بلند مدت.
ب: تعیین ظرفیت تولیدی سیستمهای قدرت به صورت پویا در زمان بهره‌براری، که در واقع همان ظرفیت حقیقی سیستم بوده و تامین کننده بار تقاضای سیستم می‌باشد.
بدیهی است این دو روش مستقل از هم نبوده و در مراحل برنامه‌ریزی باید هر دو را در مدنظر قرار داد. در این مقاله نحوه تعیین قابلیت اطمینان مقدار ظرفیت ایستای سیستمهای قدرت، با فرض اینکه سای قسمتهای این سیستمها مانند شبکه خطوط انتقال، ترانسفورماتورها و ... به صورت ایده‌آل کار می‌کنند. مورد بررسی قرار گرفته است.
برای بررسی قـابلیت اطمینـان ظرفیت تولیدی سیستمهـای قدرت از مدلهـای فضـای حالت (State Space) استفاده گردیده و با معرفی برنامه کامپیوتری (Reliability Indexces Calculating Program RICP) شاخصهای تعیین کننده قابلیت اطمینان تولیدی سیستمهای قدرت بصورت ایستا محاسبه شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده می‌توان مقدار نصب شده در آینده و مقدار قدرتی را که لازم است برنامه ریزی شود، تا اقدامات مقتضی جهت بنا نمودن نیروگاههای جدید صورت گیرد، تعیین نمود.
شرح مقاله:
یکی از پارامترهای اساسی در واحدهای تولیدی، که در محاسبات ظرفیت لیستا به کار می‌رود عبارت است از احتمال خارج شدن اجباری یک واحد تولیدی از مدار در یک فاصله زمانی در آینده. این احتمال معمولاً به غیر قابل دسترس بودن (Unavailability "U") معروف است و با نرخ اجباری واحد تولیدی (Forced Outage Rate "For" of Unit) اندازه گرفته می‌شود.
/
در این رابطه m برابر زمان متوسط فعال (تا از کار افتادن) و r زمان متوسط غیرفعال (تا انجام تعمیرات) است. حال اگر نرخ از کار افتادن قابل انتظار را با / و نرخ تعمیرات قابل انتظار را با / و حد فاصل متوسط از کار افتادن ها را با T و نیز فرکانس دوره را با f نشان دهیم، نرخ اجباری واحد تولیدی برابر
(2) /
خواهد بود. بدیهی است که قابلیت دسترسی (Availability "A") را می‌توان بصورت زیر نوشت:
(3) /
واحدهای تولید بار پایه را می‌توان بوسیله مدل دو حالته نشان داد که یا در حالت فعال هستند یا غیر فعال. بمنظور بررسی قابلیت اطمینان کل واحدهای تولیدی سیستم، می‌توان از روش فضای حالت استفاده نمود. در این روش حالتهای ممکن واحدهای سیستم و انتقالات (Transition) ممکن بین آنها مشخص می‌گردد. هر حالت از سیستم نشانگر این است که آیا سیستم مورد نظر در حالت بهره برداری بخصوص خود (مانند در حالت کار، در حالت از کار افتادن کلی، در حالت از کار افتادن نسبی، ...) است یا خیر. برای روشن‌تر کردن فضای حالت از نمودار فضای حالت استفاده می‌شود. یکی از مزایای روش فضای حالت این است که می‌توان در اکثر مواقع از مدل مارکوف (Markov) جهت نشان دادن تمام مراحلی که در سیستم در جریان است، استفاده نمود.
اگر سیستم قدرت دارای n واحد و هر واحد دارای m حالت باشد تعداد حالتهای ممکن سیستم برابر mn خواهد بود. بعلت عدم دسترسی به داده‌های واقعی در رابطه با واحدهای تولید شبکه سرتاسری ایران، برای آزمایش روش ارائه شده و برنامه کامپیوتری RICP، از داده‌های استاندارد IEEE استفاده گردیده است.
در این داده‌ها سیستمی متشکل از 4 واحد تولیدی با مشخصات داده شده در جدول (1) در نظر گرفته شده است. در این جدول زمان متوسط فعال بودن هر واحد (Mean Time To Failure) MTTF و زمان متوسط غیر فعال بوده هر واحد با (Mean Time To Repair) MTTR نشان داده شده است. هر واحد تولیدی می‌تواند در یکی از حالات فعال (Up state) و یا غیر فعال (down state) باشد. حالات مختلف ممکن برای کل سیستم بصورت جدول (2) محاسبه گردیده است.
/
جدول (1)ـ داده‌های سیستم
/
جدول (2)ـ حالات ممکن در سیستم
جهت روشن شدن هر چه بیشتر فضای حالت در جدول (2)، می‌توان نمودار انتقال حالات سیستم (State transition diagram) را بصورت شکل (1) نشان داد.
/
شکل (1)ـ نمودار انتقال حالات
شکل (1) تمام خالات ممکن سیستم را نمایش داده و انتقالات ممکن بین حالات را نیز، در صورت موجود بودن، نسبت بهم نشان می‌دهد. برای مثال از حالت 4 (که در آن واحد 3 در حالت غیرفعال و واحدهای 1 و 2 و 4 در حالت فعال هست) به حالتهای 1 و 9 و 7 انتقال وجود دارد ولی بین حالت 4 و حالت 5 یا 10 انتقالی وجود ندارد.
برای انتقال از حالت 4 به حالت 1 بایستی واحد 3 با نرخ تعمیراتی /، تعمیر گردد. در صورتی که سیستم در حالت 4 باشد، با غیر فعال شدن واحد 2 با نرخ / سیستم به حالت 9، با غیر فعال شدن واحد (1) با نرخ / سیستم به حالت 7، و با غیر فعال شدن واحد 4 با نرخ / سیستم به حالت 11 خواهد رفت.
با فرض ثابت بودن نرخ انتقالات، فضای حالت ارائه شده در این مقاله از نوع فرآیند همگن مارکوف (Homogeneous Markov Proccess) خواهد بود. جهت بدست آوردن احتمال Pi(t) از معادله زیر استفاده می‌شود.
(4) /
بطوریکه عناصر بردار / بصورت / و / و ... بوده و بردار / شامل عناصر P1(t) و P2(t) و .... است. A ماتریس شدت انتقال (Transition Intensity Matrix) بوده و دارای عناصر / است وقتی / باشد و / است وقتی i = j باشد. بدیهی است که مجموع عناصر هر ردیف در ماتریس / برابر صفر خواهد بود. اگر هدف محاسبه احتمالات Pi(t) مورد نظر، برای حالت ماندگار (Steady State) باشد می‌توان از معادله خطی زیر استفاده کرد
(5) /
که در این حالت / بردار احتمالات حالت ماندگار با عناصر P1، P2 و ... و / بردار صفر است. جهت حل این معادله به یک معادله اضافی نیز نیاز خواهد بود و آن نیز با استفاده از این واقعیت که مجموع احتمالات تمام حالات برابر یک است، بدست می‌آید. احتمالات شرایط
(6) /
ماندگار حالات، با حل معادلات (5) و (6) به دست می‌آید. در این مقاله جهت حل این معادلات از روش حذفی گوس (Gauss-Elimination) استفاده گردیده است. مقادیر انتقالات بین حالات / مطابق جدول 3 بعنوان داده به کامپیوتر داده می‌شود و خروجی کامپیوتر برابر احتمالات هر یک از حالات خواهد بود. که در جدول (4) نشان داده شده است.
فرکانس مربوط به حالت (fi)i عبارت است از تعداد دفعاتی که سیستم در هر واحد زمان در حالت i باقی بماند.
دانلود مقاله کامل درباره محاسبه شاخصهای اساسی قابلیت اطمینان ظرفیت تولیدی سیستمهای قدرت با استفاده از کامپیوتر
