تأثیر استراتژی مدیریت خودکار خروج و خودترمیمی بر قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع هوشمند تحت نفوذ منابع انرژی گسترده

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق - دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

قابلیت خودترمیمی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های شبکه‌های توزیع هوشمند موجب افزایش قابلیت اطمینان و تاب‌آوری در برابر وقوع اغتشاش در شبکه می‌شود. با توجه به لزوم مطالعه چالش‌های پیش روی مدیریت خروج در شبکه‌های توزیع هوشمند و توسعه راه‌کارهای پیشنهادی در این حوزه، در این مقاله به بررسی تأثیر قابلیت خودترمیمی و مدیریت خودکار خروج بر قابلیت اطمینان شبکه توزیع هوشمند پرداخته شده است. برای این منظور با تشریح فضای مسئله و ارائه مدل کنترلی و بهره‌برداری از شبکه در دو مد عادی و خودترمیمی، الگوریتم جدیدی برای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع هوشمند پیشنهادشده است. در الگوریتم پیشنهادی از روش مونت‌کارلو برای ایجاد سناریوهای خروج تجهیزات استفاده‌شده است. در هر سناریوی خروج، وضعیت کلیدهای قابل‌کنترل برای ایجاد ساختار چند ریزشبکه، اجرای برنامه قطع مستقیم بار و بهره‌برداری از منابع حرارتی و ذخیره‌ساز انرژی، در چارچوب یک مسئله بهینه‌سازی تعیین می‌شود. از قابلیت‌های مدل پیشنهادی در نظر گرفتن عدم‌قطعیت منابع بادی و محدودیت‌های بهره‌برداری از شبکه توزیع ازجمله قیود ولتاژ و قیود حرارتی خطوط می‌باشد. نتایج حاصل از اجرای الگوریتم پیشنهادی بر روی شبکه اصلاح‌شده IEEE RBTS، حاکی از بهبود شاخص‌های قابلیت اطمینان شبکه با اتخاذ استراتژی مدیریت خودکار خروج در شبکه‌های توزیع هوشمند، می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Impact of the Automation Outage Management Strategy and Self-healing on Reliability of Smart Distribution Networks Under the Penetration of Distributed Energy Resources

نویسندگان [English]

  • M. Zadsar
  • M. Haghifam
Faulty of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Self-healing as one of the most important features of smart distribution networks that increases network reliability and resiliency. Considering the necessity of studying the challenges facing outage management in smart distribution networks and developing the proposed solutions in this field, this paper investigate the impact of self-healing and automatic outage management on smart distribution networks on network reliability. In this paper, a new algorithm is proposed to evaluate the reliability of smart distribution networks by describing the problem scope and providing a control and operation model in both normal and self-healing modes. In the proposed algorithm, the Monte Carlo method is used to simulate equipment outage scenarios. In each outage scenario, in the optimization problem framework, the status of the controllable switch  to create the structure of the multi microgrid, direct load control program and the scheduling of thermal sources and energy storage in the fault period are determined. The capabilities of the proposed model are to consider the wind resources uncertainties and the distribution network operational constraint such as voltage constraints and line thermal constraints. The results of the implementation of the proposed algorithm on the modified IEEE RBTS network will improve the reliability of the network by adopting outage management strategies in smart distribution networks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Self-healing
  • microgrid
  • Smart distribution network
  • reliability
  • Automation outage management
  • renewable resources
[1] H. Farhangi, "The path of the smart grid," IEEE power and energy magazine, vol. 8, 2010.
[2] A. Pahwa, "Role of distribution automation in restoration of distribution systems after emergencies," in Transmission and Distribution Conference and Exposition, 2001 IEEE/PES, pp. 1204-1205, 2001.
[3] M. G. Simões, R. Roche, E. Kyriakides, A. Miraoui, B. Blunier, K. McBee, et al., "Smart-grid technologies and progress in Europe and the USA," in Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 383-390, 2011.
[4] R. Romero, J. F. Franco, F. B. Leão, M. J. Rider, and E. S. de Souza, "A new mathematical model for the restoration problem in balanced radial distribution systems," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 31, pp. 1259-1268, 2016.
[5] T. Ding, Y. Lin, G. Li, and Z. Bie, "A new model for resilient distribution systems by microgrids formation," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 32, pp. 4145 - 4147,2017.
[6] C. Yuan, M. S. Illindala, and A. S. Khalsa, "Modified Viterbi algorithm based distribution system restoration strategy for grid resiliency," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 32, pp. 310-319, 2017.
[7] M. Al-Muhaini and G. T. Heydt, "Evaluating future power distribution system reliability including distributed generation," IEEE transactions on power delivery, vol. 28, pp. 2264-2272, 2013.
[8] C. Chen, W. Wu, B. Zhang, and C. Singh, "An analytical adequacy evaluation method for distribution networks considering protection strategies and distributed generators," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, pp. 1392-1400, 2015.
[9] S. Conti, R. Nicolosi, and S. Rizzo, "Generalized systematic approach to assess distribution system reliability with renewable distributed generators and microgrids," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 27, pp. 261-270, 2012.
[10] Y. Atwa, E. El-Saadany, M. Salama, R. Seethapathy, M. Assam, and S. Conti, "Adequacy evaluation of distribution system including wind/solar DG during different modes of operation," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, pp. 1945-1952, 2011.
[11] K. Zou, A. P. Agalgaonkar, K. M. Muttaqi, and S. Perera, "An analytical approach for reliability evaluation of distribution systems containing dispatchable and nondispatchable renewable DG units," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 5, pp. 2657-2665, 2014.
[12] H. Bai, S. Miao, P. Zhang, and Z. Bai, "Reliability evaluation of a distribution network with microgrid based on a combined power generation system," Energies, vol. 8, pp. 1216-1241, 2015.
[13] مجید نیری‌پور، سعید حسوند و حسین فلاح‌زاده ابرقوئی، «برنامه‌ریزی توسعه ظرفیت با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان سیستم به‌منظور تبدیل شبکه توزیع موجود به ریزشبکه»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 47، شماره 2، صفحه 774-761، 1396.
[14] مهدی تورانی، محمدرضا آقاابراهیمی و حمیدرضا نجفی، «برنامه‌ریزی محدوده پارکینگ خودروهای الکتریکی و شارژ و دشارژ آن به‌منظور بهبود قابلیت‌اطمینان در شبکه‌های هوشمند»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 47، شماره 2، صفحه 422-413، 1396.
[15] V. C. Gungor, D. Sahin, T. Kocak, S. Ergut, C. Buccella, C. Cecati, et al., "Smart grid technologies: Communication technologies and standards," IEEE transactions on Industrial informatics, vol. 7, pp. 529-539, 2011.
[16] R. N. Allan, Reliability evaluation of power systems: Springer Science & Business Media, 2013.
[17] M. Zadsar, M. Haghifam, and M. Bandei, "Reliability evaluation of the power distribution network under penetration of wind power considering the uncertainty of wind," in Electrical Power Distribution Networks Conference (EPDC), 2015 20th Conference on, pp. 259-266, 2015.
[18] A. Mehrtash, P. Wang, and L. Goel, "Reliability evaluation of power systems considering restructuring and renewable generators," Power Systems, IEEE Transactions on, vol. 27, pp. 243-250, 2012.
[19] M. Zadsar, M. R. Haghifam, and S. M. M. Larimi, "Approach for self-healing resilient operation of active distribution network with microgrid," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 11, pp. 4633-4643,2017.
[20] J. A. Bondy and U. S. R. Murty, Graph theory with applications vol. 290: Citeseer, 1976.
[21] M. R. Bussieck and S. Vigerske, "MINLP solver software," Wiley encyclopedia of operations research and management science, 2010.
[22] R. N. Allan, R. Billinton, I. Sjarief, L. Goel, and K. So, "A reliability test system for educational purposes-basic distribution system data and results," IEEE Transactions on Power systems, vol. 6, pp. 813-820, 1991.
[23] M. Zadsar, M. Haghifam, and M. Ghadamyari, "Decentralized model based on game theory for energy management in smart distribution system under penetration of independent micro-grids," in Electrical Engineering (ICEE), 2017 Iranian Conference on, pp. 1015-1020, 2017.