التخطيط التلقائي لشبكة توزيع الجهد الكهربائي المتوسط

يتم تقديم طريقة تخطيط آلية عملية جديدة لشبكة توزيع الجهد المتوسط مع مراعاة استكمال الحمل المميز وتقسيم مصدر الطاقة لحل مشاكل حجم الشبكة الكهربائية الكبير وانخفاض نسبة استخدام المعدات؛ بسبب عدم مراعاة تكملة خصائص الحمل في شبكة التوزيع تخطيط.

ديناميكية التخطيط التلقائي لشبكة توزيع الجهد الكهربائي المتوسط

يتم تنفيذ تخطيط شبكة التوزيع على أساس التنبؤ بالحمل واختيار موقع المحطة الفرعية والسعة، والتي لها تأثير مباشر وهام على اقتصاديات وموثوقية إنشاء وتشغيل شبكة التوزيع الكهربائية، بحيث يتطلب تخطيط شبكة التوزيع مجموعة من المعلومات الجغرافية لتحديد التخطيط المكاني للخط واختيار كائن جهة الاتصال وتقسيم الحمل وغيرها من القضايا.

كما طوّر الباحثون نموذج تخطيط شامل لتخطيط الخط وإعدادات التبديل وحصلوا على مخطط إعداد الخط الرئيسي والمفتاح الاقتصادي الأمثل في ظل وضع الأسلاك المحدد، كما تم تحسين بنية شبكة التوزيع بناءً على فكرة تعظيم قدرة إمداد الطاقة، ومع ذلك تستند المستندات المذكورة أعلاه إلى طوبولوجيا بسيطة، والتي لا تعكس الموقع الجغرافي لكل جهاز في شبكة التوزيع والعناصر الجغرافية الفعلية والقيود بين الأجهزة.

لذلك يتم استخدام خوارزمية تحسين سرب الجسيمات الثنائية المحسنة للحصول على مجموعة الحلول لإعادة تكوين شبكة التوزيع، ويتم تعديل إحداثيات الجسيمات غير الصالحة في العملية التكرارية بشكل عشوائي لتحسين كفاءة البحث، ومع ذلك هناك العديد من كائنات التخطيط لتخطيط شبكة التوزيع، لذلك من الصعب مراعاة المساحة وجميع كائنات التخطيط.

كما تختار معظم دراسات تخطيط الشبكة الحالية بعض كائنات التخطيط في تخطيط الشبكة للبحث والمناقشة وتضع اعتبارات مماثلة لأجزاء أخرى، والتي يصعب استخدامها للتخطيط الفعلي الكامل للشبكة، بحيث يتم اقتراح مخططات تخطيط الشبكة هذه بشكل أساسي من خلال تجارب المخططين، والتي من المحتمل أن تسبب مشاكل مثل التنفيذ الذاتي والضعيف.

ومع تعميم تقنية صنع القرار بمساعدة الكمبيوتر، استكشف بعض الباحثين مشكلة التخطيط التلقائي، ودرسوا أيضاً تخطيط الخط الرئيسي والخط الفرعي وتحسين بنية الاتصال، كما واقترحوا حلاً يعتمد على خوارزمية الكشف عن مجريات الأمور وخوارزمية الذكاء الاصطناعي، من بينها قام الباحثون أولاً ببناء نموذج تحسين يتضمن الخط الرئيسي وخط الجذع وفقاً لخوارزمية مستعمرة النمل، ثم استخدموا خوارزمية التلدين المحاكاة لمنع التقارب المبكر لنموذج التحسين.

تخطيط شبكة التوزيع الكهربائية المعياري

أولاً تم تقديم نظام تخطيط نمذجة شبكة التوزيع الكهربائية، وثانياً تم توضيح مفاهيم كتلة التغذية ووحدة إمداد الطاقة، وأخيراً يتم إنشاء خطوات الحل لتخطيط تخطيط الشبكة لشبكة توزيع الجهد المتوسط ​​مع الأخذ في الاعتبار التقسيم المعياري.

نظام التخطيط المعياري لشبكة التوزيع

في الماضي، كان تخطيط شبكات التوزيع يتم في الغالب على أساس عالمي، بحيث تم تنفيذ نطاق التخطيط على أجزاء، وكان انتقال الشبكة صعباً نسبياً في عملية التخطيط، لذلك لم تؤخذ الفروق بين المناطق في الاعتبار، ولم يكن التخطيط دقيقاً، ومن أجل تقليل الحاجة إلى التخطيط وحل الأبعاد وتحسين مستوى التخطيط وسهولة انتقال الشبكة.

لذلك تم استخدام التخطيط المعياري على نطاق واسع في تخطيط شبكة التوزيع في السنوات الأخيرة، كما أنه لم يعد التخطيط المعياري يخطط لمنطقة بأكملها، ولكنه يقسم منطقة التخطيط إلى عدة وحدات تخطيط مناسبة للتمييز بين الأهداف الإنمائية لكل وحدة تخطيط، بحيث ينقسم نظام التخطيط المعياري إلى مستويين للتخطيط، وهما شبكة الطاقة ووحدة إمداد الطاقة من أعلى إلى أسفل، كما يظهر الرسم التخطيطي لشبكة إمداد الطاقة في الشكل التالي (1).

تعريف الحاجز المغذي ووحدة إمداد الطاقة

في نطاق إمداد الطاقة لمحطة فرعية، ومع الأخذ في الاعتبار العوامل المختلفة مثل الطريق والنهر وتوزيع مساحة التحميل والخصائص التكميلية، لا يتجاوز الحمل الأقصى مساحة المنطقة السكنية مع حمل منفذ (10) كيلو فولت (مجموعة المخطط) تحت بعض الأسلاك القياسية.

كما أنه يجب وضع الخطوط داخل كتلة التغذية على طول الشارع، ويجب تجنب مشكلة تقاطع مصدر الطاقة قدر الإمكان، بالإضافة الى أنه يجب أن تكون القيمة القصوى للحمل الإجمالي لكتلة التغذية أقل من مجموع الحمل الأقصى لكل خلية طاقة مستخدمة.

خطوات حل تخطيط الشبكة على أساس التقسيم المعياري

بالنظر إلى التقسيم المعياري لإطار تخطيط شبكة شبكة توزيع الجهد المتوسط؛ فإنه من الضروري حل المشكلتين المتعلقتين بتقسيم كتلة التغذية ووحدة إمداد الطاقة والتخطيط التلقائي للخطوط في وحدة إمداد الطاقة، أما خطوات الحل المقترحة لهذا الغرض؛ فهي موضحة في الشكل التالي (3).

في طريقة تقسيم وحدة الإمداد بالطاقة، أولاً وفقاً لخوارزمية تقسيم كتلة التغذية؛ فإنه يتم تحديد مخطط تقسيم كتلة التغذية، حيث تكون فهارس تقييم تقسيم كتلة التغذية المتعددة أفضل في كل محطة فرعية، وعلى هذا الأساس يتم الجمع بين مخططات التقسيم للمحطات الفرعية المعنية.

وعلاوة على ذلك، يتم تشكيل مجموعة أولية من قسم وحدة إمداد الطاقة، وبعد ذلك ووفقاً لوضع الأسلاك والقيود المقيدة جغرافياً ومبدأ التقسيم الأمثل لدرجة تقييم درجة حدود الكتلة؛ فإنه يتم تحديد عدد معين من المجموعات المرشحة لخطط تقسيم وحدة إمداد الطاقة من التحديدات الأولية.

وبالنسبة لكل مخطط تقسيم وحدة طاقة في المجموعة المرشحة، تم القيام بإنشاء نموذج رياضي لخطة الشبكة بهدف جمع استثمار الخط مع تكلفة التشغيل وتكلفة فقدان انقطاع التيار الكهربائي والحصول على تخطيط الخط الرئيسي المثالي وخط الجذع وخط الفرع حسب وضع الأسلاك الكهربائية، وعلى هذا الأساس تتم مقارنة الوظيفة الموضوعية لكل مخطط في المجموعة المرشحة لنظام تقسيم وحدة إمداد الطاقة.

طريقة تقسيم إمداد الطاقة مع مراعاة تكملة خصائص الحمل

بالنظر إلى قسم وحدة إمداد الطاقة بخصائص الحمل التكميلية، يجب حل مشكلتين تقنيتين، أحدهما هو مؤشر التقييم لقياس الفرق بين كتلة التغذية ووحدة إمداد الطاقة، والآخر هو خوارزمية تقسيم الكتلة باستخدام مؤشر التقييم جنباً إلى جنب مع ميزة تقسيم نطاق إمداد الطاقة.

مزايا مراعاة خصائص الحمولة

في تخطيط إطار شبكة التوزيع، تكون طريقة التخطيط باستخدام المعدل المتزامن واسعة للغاية، لذلك إذا كان المعدل المتزامن مرتفعاً جداً؛ فسيتم توقع أن يكون الحمل الأقصى للشبكة بأكملها كبيراً، مما سيؤدي إلى إهدار الموارد والخطوط أثناء التخطيط.

مزايا مراعاة خصائص الحمل التكميلية

كما هو مذكور أعلاه، تتوافق كتلة التغذية مع نطاق إمداد الطاقة لوحدة تغذية (10) كيلو فولت، لذلك إذا تم تقسيم الحمولة ذات الخصائص التكميلية إلى كتلة تغذية؛ فيمكن تقليل الفرق من الذروة إلى الوادي للحمل الذي يوفره المغذي وتحسينه بشكل فعال، وفي المقابل سيتم تحسين متوسط كفاءة استخدام الأصول السنوية.

وأخيراً اقترحت هذه الدراسة تخطيطاً آلياً عملياً لشبكة التوزيع مع مراعاة استكمال خصائص الحمل وتقسيم الوحدة، بحيث تم تحسين تعريف كتلة التغذية ووحدة إمداد الطاقة باستخدام تكملة خصائص الحمل، كما تم إنشاء الإطار الفني للتخطيط العملي لشبكة توزيع الجهد المتوسط على أساس التقسيم المعياري، كذلك تم اقتراح مؤشرات كتلة التغذية وقسم وحدة إمداد الطاقة واقتراح طريقة تقسيم كتلة التغذية.