مکان­یابی بهینه خازن در ترانسفورماتورهای توزیع به منظور کاهش تلفات توان در سیستم­های شعاعی

مکان­یابی بهینه خازن در ترانسفورماتورهای توزیع به منظور کاهش تلفات توان در سیستم­های شعاعی

Optimal Capacitor Placement to Distribution Transformers for Power Loss Reduction in Radial Distribution Systems

Abstract—Deploying shunt capacitor banks in distribution systems
can effectively reduce the power loss and provide additional
benefits for system operation. In practice the power loss on distribution
transformers can account for a considerable portion of
the overall loss. This paper proposes a method for optimal placement
of capacitor banks to the distribution transformers to reduce
power loss. The capacitor bank locations are considered at
the low-side of transformers. The net present value (NPV) criterion
is adopted to evaluate the cost benefit of the capacitor installation
project. First an explicit formula for directly calculating the power
loss of radial distribution systems is derived. Then the optimal
capacitor bank placement is formulated as a mixed-integer programming
(MIP) model maximizing the NPV of the project subject
to certain constraints. The model is suitable for being solved by
commercial MIP packages and the operational control of the capacitor
banks to maximize the power loss reduction can be simply
achieved by local automatic switching according to VAR measurements.
The proposed method has been practically applied in the
Macau distribution system and the simulation results show that
the proposed method is computationally efficient and a considerable
positiveNPV can be obtained from the optimal capacitor bank
placement..

مکان­یابی بهینه خازن در ترانسفورماتورهای توزیع به منظور کاهش تلفات توان در سیستم­های شعاعی

چکیده

استفاده از بانک­های خازنی موازی در سیستم­های توزیع می­تواند تلفات توان را بطور چشم­گیری کاهش دهد و مزایای دیگری را هم برای عملکرد سیستم به همراه داشته باشد. در عمل، ممکن است بخش قابل توجهی از کل تلفات مربوط به تلفات توان ناشی از ترانسفورماتورهای توزیع باشد. این مقاله، روشی برای مکان­یابی بهینه بانک­های خازنی در ترانسفورماتورهای توزیع به منظور کاهش تلفات توان ارائه می­دهد. مکان­­های بانک خازنی در سمت فشار ضعیف (ولتاژ کم) ترانسفورماتورها در نظر گرفته می­شود. از معیار ارزش خالص کنونی[1] (NPV)برای ارزیابی سود مالی تحقیق­ی نصب خازن استفاده می­شود. نخست، یک فرمول روشن برای محاسبه­ی سرراست تلفات توان سیستم­های توزیع شعاعی بدست می­آوریم. سپس، مکان­یابی بهینه بانک خازنی را بصورت یک مدل برنامه­نویسی مخلوط عدد صحیح[2] (MIP) که مقدار NPV را تحت قیود خاصی ماکزیمم می­کند فرمول­بندی می­کنیم. حل این مدل توسط بسته­های MIP تجاری مناسب است، و کنترل عملیاتی بانک­های خازنی برای بیشینه کردن کاهش تلفات توان را می­توان به سادگی با تغییر خودکار کلیدزنی محلی با توجه به اندازه­گیری­های VARانجام داد. روش پیشنهادی بطور عملی در سیستم توزیع ماکائو پیاده­سازی شد و نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که روش پیشنهادی از نظر محاسباتی موثر است، و یک NPVمثبت قابل توجهی را می­توان از مکان­یابی بهینه بانک خازن بدست آورد.