ارزیابی احتمالاتی جریان اتصال کوتاه در شبکه های قدرت دارای منابع تولید پراکنده مبتنی بر روش نمونه برداری قطعی

افزایش نفوذ منابع تولید پراکنده به ویژه منابع تجدیدپذیر بادی و خورشیدی موجب افزایش عدم قطعیت در بهره برداری و برنامه ریزی شبکه های قدرت شده است. یکی از چالش های مهم در این شبکه ها تحلیل دقیق جریان اتصال کوتاه به منظور طراحی تجهیزات حفاظتی، تنظیم سامانه های حفاظتی و ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه است. روش های متداول تحلیل اتصال کوتاه معمولا بر اساس مقادیر ثابت پارامترهای شبکه انجام می شوند و اثر همزمان عدم قطعیت تولید منابع تجدیدپذیر و تغییرات بار مصرفی را در نظر نمی گیرند. از سوی دیگر اگرچه روش مونت کارلو توانایی مناسبی در تحلیل احتمالاتی سیستم های قدرت دارد، اما دستیابی به دقت آماری مطلوب در این روش نیازمند تعداد زیادی نمونه برداری بوده و موجب افزایش هزینه محاسباتی می شود. در این مقاله یک چارچوب احتمالاتی مبتنی بر روش مونت کارلو قطعی برای تحلیل جریان اتصال کوتاه در شبکه های قدرت دارای منابع تولید پراکنده ارائه شده است. در روش پیشنهادی، فضای عدم قطعیت شامل توان تولیدی منابع بادی، خورشیدی و تغییرات بار به صورت قطعی نمونه برداری شده و اثر این پارامترها بر جریان اتصال کوتاه با استفاده از مدل معادل تونن و استاندارد بین المللی محاسبات اتصال کوتاه ارزیابی می شود. همچنین اثر مشارکت منابع تولید پراکنده در جریان خطا با استفاده از ضریب مشارکت جریان خطای معادل مدل سازی شده است. به منظور ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی نتایج حاصل از روش مونت کارلو قطعی با روش مرجع مونت کارلو با تعداد ۱۰۰۰۰ نمونه تصادفی مقایسه شده است. شبیه سازی ها بر روی سیستم استاندارد ۱۴ شینه انجام شده و نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی با استفاده از تنها ۲۰۲۸ نقطه نمونه برداری قطعی قادر است ویژگی های آماری جریان اتصال کوتاه شامل مقدار میانگین، انحراف معیار، تابع چگالی احتمال و تابع احتمال تجمعی را با دقت مشابه روش مرجع بازسازی کند. همچنین تحلیل حساسیت نشان می دهد که افزایش سطح نفوذ منابع تولید پراکنده موجب افزایش جریان اتصال کوتاه شده در حالی که افزایش امپدانس معادل تونن شبکه باعث کاهش سطح جریان خطا می شود. نتایج این پژوهش نشان می دهد که روش پیشنهادی می تواند به عنوان یک ابزار کارآمد برای تحلیل احتمالاتی جریان اتصال کوتاه در شبکه های قدرت مدرن مورد استفاده قرار گیرد. کاهش تعداد ارزیابی های محاسباتی در کنار حفظ دقت آماری، مهم ترین مزیت روش ارائه شده نسبت به روش های نمونه برداری تصادفی متداول است و می تواند در مطالعات برنامه ریزی حفاظت و بهره برداری شبکه های دارای سهم بالای منابع تجدیدپذیر کاربرد داشته باشد.

کلیدواژه ها:

منابع تولید پراکنده ، تحلیل جریان اتصال کوتاه ، تحلیل احتمالاتی ، روش مونت کارلو قطعی ، انرژی های تجدیدپذیر ، مدل سازی عدم قطعیت ، شبکه های قدرت