2-2- ارتباط بین قابلیت­اطمینان، امنیت، پایداری و تفاوت های مفهومی…………………………… 10
2-3- زیر شاخه های ارزیابی امنیت سیستم قدرت………………………………………………………………. 11
2-4- جنبه­های مختلف امنیت……………………………………………………………………………………………….. 12
2-4-1- ارزیابی امنیت­ استاتیكی……………………………………………………………………………………………. 13
2-4-2- ارزیابی امنیت دینامیکی……………………………………………………………………………………………. 14
2-4-3- ارتباط بین امنیت های استاتیکی و دینامیکی………………………………………………………… 15
2-5- معیارهای ارزیابی امنیت………………………………………………………………………………………………… 16
2-5-1- معیار قطعی……………………………………………………………………………………………………………….. 16
2-5-2- معیار احتمالاتی یا براساس ریسک…………………………………………………………………………… 17
2-6- مقایسه معیاراحتمالاتی و معیار قطعی…………………………………………………………………………. 19
2-7- استفاده از معیارهای احتمالاتی در برنامه یزی و بهره‌برداری……………………………………… 22
2-8- تصمیمات در بازه­ های مختلف بهره‌برداری…………………………………………………………………… 22
2-9- حالات بهره‌برداری یک سیستم قدرت و روش‌های کنترل…………………………………………. 23
2-10- ارزیابی ریسک سیستم قدرت براساس حوادث پی در پی……………………………………….. 24
2-11- برنامه‌ریزی مجدد تولید ……………………………………………………………………………………………… 25
 
فصل سوم: ارزیابی امنیت براساس ریسک
3-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………. 30
3-2- شاخص‌های ریسک سیستم قدرت……………………………………………………………………………….. 30
3-2-1- شاخص‌های ریسک فیزیکی………………………………………………………………………………………. 30
3-2-1-1- مدل‌سازی احتمالاتی وقوع خطا………………………………………………………………………… 31
3-2-1-2- تابع شدت عواقب………………………………………………………………………………………………… 31
3-3- اطلاعات شبکه و فرضیات مسئله………………………………………………………………………………… 35
3-4- نتایج عددی (مقایسه شاخص‌های ریسک در نقاط کار مختلف در شبکه24 شین)….. 35
3-3-1- تحلیل نتایج……………………………………………………………………………………………………………….. 38
 فصل چهارم: برنامه­ریزی مجدد تولید با استفاده از معیار قطعی و معیار براساس ریسک
4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………. 40
4-2- برنامه­ریزی مجدد توان اکتیو جهت بهبود امنیت………………………………………………………… 41
4-3- روش پیشنهادی جهت برنامه­ریزی مجدد تولید…………………………………………………………… 41
4-3-1- فرمول­بندی مسئله برنامه­ریزی مجدد تولید…………………………………………………………….. 43
4-3-2- الگوریتم روش پیشنهادی………………………………………………………………………………………….. 44
4-4- روش حل………………………………………………………………………………………………………………………… 46
4-4-1- الگوریتم بهینه‌سازی گروهی پرندگان………………………………………………………………………. 46
4-5-  بررسی قیود دینامیکی در مساله برنامه­ریزی مجدد تولید…………………………………………. 49
فصل پنجم: نتایج عددی و تست روش پیشنهادی روی شبکه 24 شینه IEEE
5-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………. 52
5-2- نرم افزار psat………………………………………………………………………………………………………………….. 52
5-3- بدست آوردن هزینه کل تولید واحدها…………………………………………………………………………. 54
5-3-1- استفاده از واحد معادل……………………………………………………………………………………………… 54
5-3-2- استفاده از برنامه توزیع اقتصادی بار بروی واحدهای هر باس………………………………… 55
5-4- الگوریتم اصلاح تولید واحدها و ولتاژ باس‌ها با pso…………………………………………………….. 56
5-4-1- بررسی قیود دینامیکی در مساله برنامه‌ریزی مجدد تولید……………………………………… 58
5-5- مقایسه نتایج…………………………………………………………………………………………………………………… 61
فصل ششم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد
6-1- پیشنهادات جهت ادامه کار این پایان‌نامه……………………………………………………………………… 64
منابع و ماخذ……………………………………………………………………………………………………………………………… 66
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………… 70

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                  صفحه
شکل2-1- رده بندی عملیات ارزیابی امنیت سیستم قدرت………………………………………………… 12
شکل2-2- جنبه های مختلف امنیت سیستم قدرت……………………………………………………………. 15
شکل 2-3- حالات بهره‌برداری از سیستم قدرت…………………………………………………………………… 23
شکل 3-1- تابع شدت عواقب افت ولتاژ………………………………………………………………………………… 32
شکل 3-2- تابع شدت عواقب اضافه بار…………………………………………………………………………………. 33
شکل 3-3- تابع شدت عواقب ناپایداری ولتاژ………………………………………………………………………… 34

شکل 4-1- مراحل برنامه‌ریزی مجدد تولید براساس ریسک………………………………………………… 42
شکل 4-2- الگوریتم روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………….. 45
شکل5-1- دیاگرام تک خطی شبکه 24 باسه IEEE طراحی شده در نرم افزار psat………… 53
شکل5-2- الگوریتم اصلاح تولید واحدها و ولتاژ باس‌ها با استفاده از pso………………………….. 58
شکل5-3- نمودار میله‌ای توان تولیدی واحدها با استفاده از روش پیشنهادی……………………. 59
شکل5-4- نمودار میله‌ای ولتاژ شین ها بعد از تنظیم با استفاده از روش پیشنهادی………… 60
شکل5-5- نمودار میله‌ای زاویه بار ژنراتورها بعد از تنظیم با استفاده از روش پیشنهادی…. 60

فهرست جدول‌ها
 
عنوان                                                                                                                صفحه
جدول 2-1- تصمیمات مرتبط با امنبت سیستم قدرت……………………………………………………….. 22
جدول 2-2- تابع هدف و قیود مساله برنامه‌ریزی مجدد تولید در مراجع مختلف………………. 27
جدول 3-1- نتایج عددی محاسبه شاخص‌های ریسک برای حالت (الف)…………………………. 36
جدول 3-2- تعریف حالت (ب) جهت ایجاد نقاط کار جدید در شبکه 24 شینه IEEE……. 37
جدول 3-3- نتایج عددی محاسبه شاخص‌های ریسک برای حالت (ب)……………………………. 37
جدول 5-1- مقدار تولید هر واحد به مگاوات با استفاده از روش پیشنهادی………………………. 59
جدول 5-2- مقایسه نتایج……………………………………………………………………………………………………….. 61

چکیده
جهت ارزیابی امنیت سیستم قدرت می‌توان از دو معیار ارزیابی قطعی و ارزیابی براساس ریسک استفاده کرد. استفاده از هر کدام از این معیارها منجر به نتایجی در رابطه سطح امنیت سیستم قدرت می‌گردد. در این پایان‌نامه امنیت استاتیکی با معیار احتمالاتی و امنیت دینامیکی با معیار قطعی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. جهت ارزیابی امنیت براساس ریسک لازم است شاخص‌های مختلف ریسک محاسبه گردد که در این مطالعه شاخص‌های ریسک امنیت فیزیکی محاسبه و بررسی شده و از آن در تصمیمات بهره‌بردار استفاده شده است. در اکثر مقالات امنیت به عنوان یک قید در تصمیمات بهره‌برداری در نظر گرفته می‌شود اما در این پایان‌نامه برای اولین بار، شاخص ریسک امنیت استاتیکی به عنوان تابع هدف و شاخص ریسک امنیت دینامیکی به عنوان قید مساله برنامه‌ریزی مجدد تولید مورد محاسبه قرار گرفته است. متغیر حالت بهره‌برداری، میزان توان اکتیو تولیدی نیروگاه‌ها و ولتاژ مرجع ژنراتورها بوده و از الگوریتم pso به دلیل کارایی بالای آن جهت رسیدن به نقطه بهینه تولید استفاده شده است. تابع هدف پیشنهادی شامل حداقل سازی همزمان هزینه تولید و شاخص ریسک امنیت و قیود مساله شامل قیود پخش بار، قید محدوده مجاز ولتاژ، قید حداقل و حداکثر توان اکتیو و راکتیو تولیدی ژنراتورها و قید دینامیکی شامل در محدوده مجاز بودن زاویه بار ژنراتورها می‌باشد. روش پیشنهادی بر روی شبکه 24 شین IEEE  تست شده که نتایج نسبت به روش‌های پیشین بهبود پیدا کرده است.
 
فصل اول
مقدمه
مقدمه
هدف نهائی یک سیستم قدرت آن است که مصرف کنندگان را با انرژی الکتریکی تغذیه نماید، انرژی‌رسانی و مخصوصا د‏ر حیطه انرژی الکتریکی د‏ر طول تاریخ، مفاهیم متعدد‏ی به خود گرفته متضمن برآورد‏ه کردن خواسته‌های گوناگونی شده است. چنانکه د‏ر زمان اولین برق‌رسانی مفاهیمی چون کیفیت توان، پایداری شبکه، ضریب اطمینان سیستم، میزان تعهد شرکت‌های برق د‏ر تداوم برق‌رسانی به مشترکان و… وجود ‏نداشت. امروز انرژیی مطلوب است که مشخصات زیر را دارا باشد:
1- تا جائی که ممکن است ارزان قیمت به د‏ست مصرف کننده برسد.
2- برق‌د‏ار کردن مصرف کننده‌ها باید همراه با اطمینان د‏ادن به آن‌ها د‏ر مورد پیوستگی برق‌د‏ار ماندن باشد چون مصرف کنندگان تا یک حد منطقی انتظار تداوم انرژی الکتریکی را د‏ارند.
3- کیفیت توان یکی از مسائل مهمی است که امروزه با ورود ‏عناصر مختلف به شبکه (مهم‌تر و ‏تاثیر گذارتر از همه، عناصر الکترونیک قدرت) جای بحث و بررسی بیشتری دارد.
یک سیستم قدرت برای برآورده کردن اهداف فوق باید یک سیستم ایمن باشد.امنیت شبکه قدرت همانطور که اشاره شد متضمن دو مفهوم گسترده  انجام کارهای لازم برای رضایتمندی مصرف کننده از انرژی تحویل گرفته شده و قابلیت اطمینان شبکه قدرت است.در توصیف این مفهوم از منظر شبکه باید گفت خصوصیاتی باید در شبکه برق رسانی وجود داشته باشد تا یک سیستم با توجه به پارامترهای فوق ایمن ارزیابی گردد که از جمله این شرایط می توان به نکات زیر اشاره کرد.
در بخش تولید، باید امکان تولید انرژی به میزان کل تقاضا فراهم باشد.
در بخش انتقال و توزیع، ابزار و ادوات انتقال انرژی مورد نیاز است تا بتواند توان تولید کننده را نهایتا” به مصرف کننده برساند.

این مطلب را هم بخوانید :

از یک دید بالا دستی، کل مجموعه تولید، انتقال و توزیع باید بتواند در مقابل خطاهای غیر منتظره، در یک تعامل خوب با همدیگرپایدار خود را حفظ کرده و بدون وقفه به مصرف کننده گان برق رسانی کند.
ارزیابی امنیت شبکه یکی از مسائل مهم و مورد توجه در فاز برنامه ریزی، طراحی و بهره برداری از شبکه قدرت می باشد. اتفاقاتی که در شبکه قدرت رخ می دهند یا بر اثر عوامل طبیعی هستند مانند صاعقه ، سیل، بار برق و یخ و … یا بر اثر عوامل انسانی مثل سوئیچینگ یک خط یا خطای نیروی انسانی که منجر به خروج یک تجهیز می شود. بروز پیشامد ها می تواند اختشاش کوچک و بزرگ در پی داشته باشد.مثلا” زمان وقوع و گستردگی عواقب ناشی از دو اتفاق زیر بطور فاحش متفاوتند.
الف) تغییر رفتار مصرف، مصرف کننده گان بصورت تصادفی بر اثر وقوع حادثه ای غیر منتظره
ب) خارج شدن یک خط انتقال یا یک نیروگاه از مدار
معمولا” شبیه سازی عددی یک رویداد برای ارزیابی تاثیر آن واقعه روی شبکه قدرت استفاده می شود.ولی طبیعت غیر خطی و غیر قابل پیش بینی پدیده های طبیعی و و افزایش پیچیدگی در شبکه های قدرت، ارزیابی امنیت را در شبکه با مشکل مواجه می کند. هرتغییر کوچک در هر یک از بارهای شبکه باعث تغییر وضعیت در سیستم شده و مجموعه هر تغییر کوچک شبکه را به حاشیه های ناامنی نزدیک کرده یا از آن دور می گند. با این حال امنیت شبکه، فقط برای وقایع بزرگ که منجر به تغییر حالات گسترده در سیستم می شود، ارزیابی می گردد. البته عامل تغییرحالات وسیع، وقایع بزرگ هستند مثلا” عملکرد رله ها که اکثرا” موجب خروج خطوط وترانسفورماتورها می شوند، یکی از عوامل مهم در تغییر وضعیت شبکه قدرت است. پس از وقوع هر تغییر در شبکه تمامی اجزای شبکه نسبت به تغییر شرایط کاری ایجاد شده عکس العمل نشان داده و ممکن است به یک وضعیت کاری جدید برسند.بررسی عددی پاسخ هر جزء به تغییر اعمال شده و بررسی شرایط کاری هر عنصر، ارزیابی امنیت نامیده می شود.]2[
از طرفی پیشرفت اقتصادی در کشورهای مختلف جهان و همچنین گرایش جهانی به تجدید ­ساختار در صنعت برق باعث شده تا سیستم­های قدرت هرچه بیشتر نزدیک به حاشیه­های امنیت خود کار کنند. همچنین سیستم قدرت سیستمی است تحت استرس و با توجه به بحث تجدید ساختار و پیدایش  بازار برق، اتصال DG به شبکه، حضور خرده‌فروشان در بازار صنعت برق و غیره موجب شده که، بازیگران سیستم قدرت بیش از پیش در حال افزایش باشند.
از طرف دیگر عملكرد یك سیستم قدرت نیاز دارد كه تمام انواع محدودیت­های امنیتی، در تمامی شرایط كاركرد سیستم رعایت شود. این محدودیت­ها شامل محدودیت­های استاتیكی همچون حدود گرمایی مدار، محدودیت­های دینامیكی همچون حدود پایداری فرکانس،  پایداری ولتاژ، پایداری گذرا و سیگنال كوچك می­باشند. نقض كردن این محدودیت­ها می‌تواند عواقب شدیدی همچون خاموشی وسیع سیستم را در پی داشته باشد.
وقوع حادثه‌ای در سیستم ممکن است موجب انحراف از قیود تجهیزی دیگر گردد و آن نیز عملکرد سیستم حفاظتی مربوطه را به همراه داشته باشد. این امر موجب خروج زنجیره‌ای سایر تجهیزات تولید و انتقال شده که در نهایت خاموشی سراسری را به همراه دارد.]7[