وبلاگ

:
مسائل مربوط به تولید، بهره برداری و كنترل در یك شبكه قدرت، كه امروز به عنوان یكی از بزرگترین سیستم های موجود دنیا مطرح است، بدون شك بسیار گسترده، پیچیده و در عین حال جالب است. یكی از مسائل حائز اهمیت در بهره برداری اقتصادی از شبكه های قدرت، مسئله در مدار قرار گرفتن واحدهای تولیدی است. هماهنگی و تطابق بین بار مصرفی و تولید، یكی از خصوصیات مهم شبكه های
قدرت پیشرفته است. برای اقتصادی بودن عملكرد سیستم و كنترل موثر بر آن، لازم است كه در یك طیف زمانی، میزان تولید با میزان مصرف هماهنگی داشته باشد.
در صنعت برق طراحی و بهره برداری بهینه و موثر اقتصادی همواره مورد نظر بوده است. تا سال 1973 میلادی و قبل از تحریم نفتی كه منجر به افزایش سرسام آور قیمت نفت گردید، شركت های تولید برق در ایالات متحده امریكا حدود 20 درصد از كل درآمد خود را صرف هزینه سوخت می كردند. تا سال 1980 میلادی این رقم به حدود 40 درصد رسید. در دوره پنج ساله متعاقب 1973 میلادی هزینه سوخت، نرخ رشد سالیانه ای معادل 25 درصد داشته است. ارقام فوق نمایشگر اهمیت استفاده مؤثر از مواد سوختی است كه غالبا به صورت غیر قابل تجدید مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش پیوسته قیمت مواد سوختی و نیز تورم سالانه باعث شده است كه همواره بهره برداری اقتصادی از سیستم های تولید انرژی الكتریكی مورد توجه و مطالعه قرار گرفته باشد.
معمولا مصرف كل یك سیستم قدرت در حال كار از ظرفیت نصب شده و قابل بهره برداری آن كمتر است. این تفاوت حتی در سیستم های قدرتی كه با كمبود تولید برق در ساعات اوج مصرف مواجه اند، در قسمت عمده ای از ساعات شبانه روز به چشم می خورد. لذا امكان انتخاب بهینه واحدهای تولید كننده برای تامین مصرف برق در هر فاصله زمانی چند دقیقه ای كه میزان مصرف تقریبا ثابت می ماند، به عنوان یك مساله توزیع بهینه بار مطرح می شود.
در مطالعه و بررسی مسائل مربوط به بهره برداری از سیستم های قدرت، پارامترهای زیادی مورد توجه قرار دارند. در بهره برداری اقتصادی یكی از مهم ترین این پارامترها مجموعه مشخصات ورودی و خروجی واحدهای تولید انرژی است. به عنوان مثال هر واحد حرارتی

 شامل یك دیگ بخار، توربین و ژنراتور می باشد. خروجی الكتریكی این مجموعه در عین اتصال به سیستم قدرت، شبكه برق محلی نیروگاه را نیز تغذیه می نماید. در تعریف مشخصات یك واحد، از واژه ورودی ناخالص در مقابل خروجی خالص صحبت می كنیم. ورودی ناخالص، ورودی كلی به واحد، بر حسب دلار بر ساعت، مقدار سوخت بر ساعت یا هر مشخصه دیگر است و خروجی خالص واحد، شامل انرژی الكتریكی حاصله از ژنراتور می باشد.

در توزیع بهینه بار می توان به ملاك های مختلفی توجه نمود. معمولا كمینه شدن هزینه سوخت به عنوان عمده ترین هزینه قابل كنترل تولید، یكی از اهداف اصلی موردنظر است. همچنین تامین انرژی الكتریكی مورد تقاضا با قابلیت اعتماد بالا و مطمئن كه با شاخص های گوناگونی مانند ظرفیت ذخیره گردان و غیره سنجیده می شود ، می تواند به صورت یك تابع هدف دیگر و یا به شكل قیود دیگری به مسئله اضافه گردد. بنابراین به طور اختصار مساله توزیع بهینه بار را می توان به صورت یك مساله كمینه سازی هزینه تولید كه تحت شرایط برقراری قیود مختلف، در نظر گرفت. در این نوع مسئله فرض بر این است كه بار مصرفی كل سیستم معلوم است و هدف تعیین سهم بهینه تولید واحدهای روشن برای تامین این بار می باشد. با توجه به اینكه واحدهای حرارتی بسته به نوع سوخت و ساختمان فیزیكی آنها زمان قابل توجهی برای راه اندازی و اتصال به شبكه نیاز دارند و این زمان برای بعضی از نیروگاهها به یك ساعت و یا بیشتر می رسد، لازم است از یك تا چند شبانه روز قبل برنامه ریزی و پیش بینی لازم برای روشن بودن واحدهای مناسب و راه اندازی آنها قبل از زمان تولید موردنظر صورت پذیرد. به این برنامه ریزی كوتاه مدت اصطلاحا تعیین واحد می گوییم.
با توسعه نگرشهای زیست محیطی و راهبردهای صرفه جویانه در بهره برداری از منابع انرژی های تجدید ناپذیر استفاده از انرژی نو و تجدید پذیر ازجمله انرژی باد در مقایسه با آنها بسیار كارآمد بوده بطوریكه در بسیاری از كشورهای جهان روبه فزونی گذاشته است. با توجه به اینكه سیستم های ذخیره كننده انرژی معمولا به صورت محلی بوده و به بار نزدیك اند از این رو سیستم های ذخیره كننده انرژی می توانند به منظور مدیریت بار و پرشدگی خطوط مورد استفاده قرار گیرند. سیستم های ذخیره كننده انرژی، در واقع به عنوان مكمل و واسطی بین انرژی باد و سایر انرژی های تجدید پذیر در سیستم قدرت می باشند. با توجه به اینكه انرژی باد یك منبع غیر قابل كنترل و وابسته به وضعیت باد در منطقه است و چون سیستم های ذخیره كننده انرژی، منابعی قابل كنترل اند، با استفاده از این منابع در كنار انرژی باد می توان باد را به یك منبع قابل كنترل تبدیل نمود و با توجه به هزینه تولید پایین انرژی های تجدید %
قیمت : شش هزار تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       

****         serderehi@gmail.com

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

1-1- سیستم PH
فرآیند PH به طور گسترده ای در صنعت وجود دارد و کنترل PH در بسیاری از زمینه های مختلف مهندسی شیمی و مهندسی بیوتکنولوژی نقش کلیدی دارد که درجه سختی کنترل PH در فرآیندهای مختلف متفاوت است. برای مثال فرآیند خنثی سازی آب تمیز نسبتا خطی است و یک کنترل کننده PI کلاسیک می تواند عملکرد قابل قبولی داشته باشد، در حالی که تصفیه پسآب صنعتی یکی از فرآیندهای کنترلی سخت است. به همین علت بخش بزرگی از روش های کنترل PH بر فرایند تصفیه پسآب آزموده شده اند. که به طور مفصل در فصل دوم به مشخصات این سیستم پرداخته ایم.
2-1- کنترل مقاوم به روش QFT
QFT یک روش طراحی و یکی از روش های کنترل مقاوم است که مبتنی بر تئوری فیدبک بوده و برای دستیابی به خصوصیات مطلوب سیستم با وجود نامعینی و اغتشاش در فرآیند تأکید دارد. در عمل پارامترهای سیستم و در نتیجه ضرائب تابع تبدیل ثابت نبوده و در بازه ای نامعین قرار دارند. در پروسه خطی سازی معادلات سیستم، بخشی از مشخصات سیستم نادیده گرفته می شوند و چون در اکثر این روش ها خطی سازی حول نقطه کاری انجام می پذیرد، همیشه این مسئله وجود دارد که تا چه اندازه انحراف از نقطه کار خطی سازی

 شده معتبر است. بنابراین جبران ساز طراحی شده براساس این روش ها به دلیل عدم وجود مقاومت در عمل پاسخگوی سیستم نبوده و اکثر این طراحی ها به صورت تئوری انجام می گیرد.

دینامیک سیستم های واقعی معمولا دستخوش تغییرات بوده و یا مدل آنها حاوی ابهام می باشد. هدف کنترل مقاوم کنترل چنین فرایندهایی است که نمی توان دینامیک حاکم بر آنها را به وسیله یک مدل مشخص و دقیق بیان نمود. ایده کنترل فرایندهای نامعین توسط یک ساختار کنترلی ثابت در روش های مختلف کنترل مقاوم، توسط ساختار کنترلی متغیر در کنترل تطبیقی مطرح می باشد.
کنترل های تطبیقی، هوشمند، و مقاوم یک زمینه اشتراک کلی دارند و آن فرض وجود نامعینی در سیستم است. هر سه نوع کنترلرها مدعی ارائه کنترلی خوب و مناسب هستند و هرکدان نقاط ضعف و قوتی نسبت به همدیگر دارند. در کنترل مقاوم تغییرات سیستم را به صورت نامعینی جمع کرده و به سیستم مربوطه یک سیستم نامعین می گوییم. اولین تفاوت کنترل مقاوم با دیگر استراتژی های کنترلی یعنی تطبیقی و هوشمند، این است که در کنترل مقاوم کران های نامعینی باید معلوم باشند. البته در بسیاری از موارد، در عمل این کران ها مشخص هستند ولی ممکن است کران نامعینی وسیع باشد، که برای کنترل مقاوم مشکل ساز خواهد بود. کنترل مقاوم در صورت وجود جواب مدعی ارائه یک جبرانساز منحصر بفرد با ساختار ثابت و خطی می باشد.
در صورتی که کنترل کننده های تطبیقی و هوشمند، کنترلرهای با ساختار متغیر، غیرخطی و اکثرا با محاسبات زمان طولانی می باشند. در نتیجه کنترلر مقاوم بسیار ساده تر و ارزانتر از دو روش دیگر است. حسن دیگر کنترلر مقاوم این است که بر مبنای ریاضیات قوی بوده که این امر در کنترلر تطبیقی و هوشمند کمتر مشاهده می شود. مزیت دیگر کنترل مقاوم نزدیکی آن به کنترل کلاسیک است که در نتیجه می توان از ایده های کنترل کلاسیک در آن سود جست. تئوری فیدبک کمی به عنوان یکی از روش های قدرتمند کنترل مقاوم در طی سه دهه، برای کنترل سیستم های خطی و غیرخطی، تغییرپذیر و تغییرناپذیر با زمان، زمان پیوسته یا زمان گسسته، که هریک حاوی عدم قطعیت کراندار باشند، توسعه یافته است. همچنان که قبلا ذکر شد اساس QFT بر آن است که فیدبک جهت مهار نامعینی پارامترهای فرآیند و اغتشاش به کار گرفته شود.
البته مطابق تئوری فیدبک، چنانچه تغییرات ناشی از عدم قطعیت فرآیند از محدوده عملکرد مجاز فراتر نرود، نیازی به فیدبک نبوده و کنترل پیشخور کافی است. به طور کلی هدف کنترل قرار دادن معیارهای کارائی سیستم در تلرانس های معین می باشد. با انتخاب فیدبک می توان عدم قطعیت سیستم را به میزان مورد نیاز تلرانس های کارائی فشرده نمود. اولین طراحی کمی براساس ایده های فوق با تحلیل یک فرآیند نامعین LTI/SISO توسط پرفسور هورویتز در سال 1959 انجام گرفت، و پس از آن تاکنون تعمیم و گسترش یافته است. تکنیک QFT در سیستم های LTI/SISO تک حلقه، پایه سازنده ای برای بقیه تکنیک های آن است و طبق ادعای پروفسور هورویتز، اگر QFT نتواند یک مسأله نامعینی را حل کند هیچ روش دیگری قادر به ارائه یک پاسخ LTI تک حلقه (فیدبک خروجی) نخواهد بود.
در فصل دوم این نوشته به تشریح فرآیند PH و ساختار شیمیایی آن پرداخته و با یک روش شناسایی به شناسایی سیستم در حوزه فرکانس پرداخته ایم.
در فصل سوم به تشریح کامل روش QFT پرداخته ایم و امکانات لازم برای اعمال این روش را بررسی کردیم.
در فصل چهارم روش QFT به سیستم PH اعمال گردید و طراحی های لازم جهت کنترل سیستم اعمال گردید.

:
سیستم های مخابرات بی سیم داخل ساختمان دارای اهمیت فوق العاده ای هستند. علاوه بر مخابرات صحبت که در چنین محیط هایی بسیار مورد احتیاج است، به علت گسترش روزافزون شبکه های اطلاعاتی کامپیوتری و کامپیوترهای همراه قابل حمل متصل به شبکه های محلی یا جهانی اهمیت چنین سیستم هایی هر روز بیش از گذشته احساس می شود. به علاوه وجود چنین شبکه هایی می تواند حتی برای شبکه های کامپیوتری ثابت نیز بسیار مفید واقع شود زیرا نیاز به سیم کشی ندارد. چنین شبکه هایی در قسمت فیزیکی می توانند به صورت رادیویی یا نوری طراحی شوند. مخابرات نوری داخل ساختمان دارای محاسن و معایب مخصوص به خود است. با توجه به پهنای باند بالای نوری، این سیستم ها بالقوه قادر به پشتیبانی از تعداد زیادی کاربران با نرخ ارسال های بسیار بالا هستند. به علاوه چون نور از اجسام عبور نمی کند، چنین سیستم هایی دارای امنیت بالا در برابر استراق سمع هستند. همچنین تداخل خودی و چند کاربره نیز نمی تواند از دیوارها عبور کند و در یک ساختار سلولی مناسب به خوبی محدود می شود. از طرف دیگر همین خاصیت نور باعث ایجاد محدودیت هایی در این سیستم ها نسبت به سیستم های رادیویی می شود. به عنوان مثال موانع لحظه ای که در یک محیط شلوغ وجود دارند می توانند برای لحظاتی باعث قطع کامل ارتباط گردند. به علاوه هر اتاق یا محوطه به تجهیزات مجزای ارتباطی نیاز دارند و با توجه به آنکه پهنای باند نوری در اکثر موارد بسیار وسیع تر از نیاز کاربران است عملا نمی توان از پهنای باند بالای نوری استفاده بهینه نمود. به علاوه در ساختمان های دارای موانع متعدد امکان ایجاد نقاط کور زیاد است. اما مهمترین مشکل سیستم های رادیویی را می توان در پهنای باند نسبتا پایین آن دانست. همان طور که گفتیم مشخصه سیستم های مخابرات داخل ساختمان تعداد کاربران زیاد با نرخ اطلاعات بالا در یک محیط کوچک است. به طوری که سیستم های مخابرات رادیویی سلولی با پهنای باندهای اختصاص یافته فعلی، توانایی پشتیبانی از نیازهای فزاینده مخابرات داخل ساختمان را نخواهد داشت. راه حل معمول، سلول بندی مناسب (سلول های کوچک و تراکم بالا) برای استفاده مجدد از پهنای

 باند موجود است که خود می تواند باعث پیچیدگی زیاد در لایه های فیزیکی و کنترل شبکه شود.

فصل اول: کلیات
1-1) هدف
سیستم های مخابرات بی سیم داخل ساختمان دارای اهمیت فوق العاده ای هستند. علاوه بر مخابرات صحبت که در چنین محیط هایی بسیار مورد احتیاج است، به علت گسترش روزافزون شبکه های اطلاعاتی کامپیوتری و کامپیوترهای همراه قابل حمل متصل به شبکه های محلی یا جهانی اهمیت چنین سیستم هایی هر روز بیش از گذشته احساس می شود. به علاوه وجود چنین شبکه هایی می تواند حتی برای شبکه های کامپیوتری ثابت نیز بسیار مفید واقع شود زیرا نیاز به سیم کشی ندارد. چنین شبکه هایی در قسمت فیزیکی می توانند به صورت رادیویی یا نوری طراحی شوند. مخابرات نوری داخل ساختمان دارای محاسن و معایب مخصوص به خود است. با توجه به پهنای باند بالای نوری، این سیستم ها بالقوه قادر به پشتیبانی از تعداد زیادی کاربران با نرخ ارسال های بسیار بالا هستند. به علاوه چون نور از اجسام عبور نمی کند، چنین سیستم هایی دارای امنیت بالا در برابر استراق سمع هستند. همچنین تداخل خودی و چند کاربره نیز نمی تواند از دیوارها عبور کند و در یک ساختار سلولی مناسب به خوبی محدود می شود. از طرف دیگر همین خاصیت نور باعث ایجاد محدودیت هایی در این سیستم ها نسبت به سیستم های رادیویی می شود. به عنوان مثال موانع لحظه ای که در یک محیط شلوغ وجود دارند می توانند برای لحظاتی باعث قطع کامل ارتباط گردند. به علاوه هر اتاق یا محوطه به تجهیزات مجزای ارتباطی نیاز دارد و با توجه به آنکه پهنای باند نوری در اکثر موارد بسیار وسیع تر از نیاز کاربران است عملا نمی توان از پهنای باند بالای نوری استفاده بهینه نمود. به علاوه در ساختمان های دارای موانع متعدد امکان ایجاد نقاط کور زیاد است. اما مهمترین مشکل سیستم های رادیویی را می توان در پهنای باند نسبتا پایین آن دنست. همان طور که گفتیم مشخصه سیستم های مخابرات داخل ساختمان تعداد کاربران زیاد با نرخ اطلاعات بالا در یک محیط کوچک است. به طوری که سیستم های مخابرات رادیویی سلولی با پهنای باندهای اختصاص یافته فعلی، توانای پشتیبانی از نیازهای فزاینده مخابرات داخل ساختمان را نخواهد داشت. راه حل معمول، سلول بندی مناسب (سلول های کوچک و تراکم بالا) برای استفاده مجدد از پهنای باند موجود است که خود می تواند باعث پیچیدگی زیاد در لایه های فیزیکی و کنترل شبکه شود. نکته دیگری که می توان در مورد سیستم های رادیویی ذکر کرد این است که این سیستم ها در مقایسه با سیستم های نوری با قوانین بیشتری از نظر استفاده فرکانسی محدود هستند زیرا امواج رادیویی در همه جهات پراکنده می شوند و بر دیگر سیستم ها تاثیر می گذارند و به علاوه به علت شفافیت دیوار نسبت به امواج رادیویی این سیستم ها از محیط خارج ایزوله نیستند. به منظور حل مشکلات سیستم های مخابرات سیار رادیویی در سیستم های جدید پهنای باندهای وسیع تری در نظر گرفته شده است که در این پایان نامه نیز بر روی این سیستم ها تمرکز کرده و عملکرد آنها را مقایسه می کنیم. این سیستم ها را با نام سیستم های باند بسیار وسیع (UWB) می شناسیم. اصطلاح wideband به طور رایج برای سیستم هایی به کار می رود که پهنای باند مدوله شده بسیار بالایی دارند، بنابراین به نرخ ارسال داده بسیار بالایی می توانند دست یابند. اما منظور ما در اینجا از wide band استفاده از سیگنال های طیف گسترده شده ای است که به خودی خود و حتی بدون مدولاسیون داده، پهنای باند فوق العاده زیادی دارند و می توانند به کارایی بسیار بالا در مخابرات داخل ساختمان از جمله تعداد کاربران با نرخ ارسال زیاد دست یابند. به عبارت دیگر مهمترین مشکل سیستم های مخابراتی رادیویی عرفی یعنی پهنای باند در این سیستم ها مرتفع گردیده است. بنا به تعریف هر سیگنالی که پهنای باند 10dB آن حداقل 25% فرکانس مرکزیش باشد سیگنال UWB گفته می شود یا به عبارت دیگر کل پهنای باند آن – محدوده فرکانسی اشغالی بین نقاطی که 10dB پایین تر از نقطه ماکزیمم طیف هستند – بیشتر از 0/5 گیگاهرتز باشد.
مفهوم UWB توسط مارکونی در حدود سال 1927 معرفی شد. در آن زمان فرستنده های Spark Gap  سیگنال های پالسی تداخلی با پهنای باند بسیار زیاد به وجود می آوردند که مخابرات جهانی به دلیل استفاده این فرستنده ها از طیف بسیار وسیع، استفاده از آنها را به نفع فرستنده های باند باریک و رادیویی که در تخصیص باندها به نحو خوبی عمل می کردند، ممنوع کرد. سازمان نظامی آمریکا در دهه 1960 با تصمیم گیری براساس پالس در مخابرات امن خود جرقه ای دوباره به این سیستم ها زد و در نهایت در اوایل دهه 1990 این مفهوم به صورت گسترده ای مطرح شد. همزمان با آن تکنولوژی ساخت آنها نیز پیشرفت قابل ملاحظه ای کرد که در نتیجه آن سیستم های UWB به صورت تجاری درآمدند. همانطور که می دانیم بر طبق قضیه شانون، ظرفیت به صورت خطی با پهنای باند رشد پیدا کرده و در مقابل به صورت لگاریتمی با کاهش سیگنال به نویز افت پیدا می کند. این رابطه بیان می کند که ظرفیت رادیویی با افزایش پهنای باند وسیعتر از افزایش سیگنال به نویز رشد پیدا می کند. بنابراین برای WPANها که تنها به ارسال در مسافت های کوتاه می پردازند و تلفات مسیر کم و تقریبا ثابتی دارند، ظرفیت بالاتر با افزایش پهنای باند اشغالی می تواند به دست آید. بنابراین بسیاری از کمپانی ها مثل Xtereme Spectrum و Time Domain اظهار کردند که باید به آنها برای ارسال دلخواه بر روی یک پهنای باند بسیار وسیع با یک توان تشعشعی که محدوده آن توسط FCC تعیین می گردد اجازه داده شود. این نظریه که سرویس های بی سیم با توان پایین می توانند در کنار سایر سرویس ها کار کنند عاملی برای قبول این خواسته و پذیرش سیستم UWB توسط FCC شد و در فوریه 2002، اولین اجازه شروع به کار این سیستم ها تحت قواعد بخش پانزده FCC با اندکی محدودیت صادر گردید.

در طول یك روز ما نوسانات قابل توجهی را در میزان برق مصرفی بین ساعات اوج مصرف و ساعات كم مصرف شاهد هستیم كه این مصرف كم برق در نیمه شب و اوایل صبح نسبت به سایر ساعات شبانه روزمشهود است. اگر تولید كافی برای برآورده كردن نیازهای اوج مصرف مطابق با كل روز حفظ شود در آن صورت ممكن است كه بعضی واحدها در زمانی كه مصرف برق كم است تولیدشان نزدیك به محدوده تولید مینیمم باشد در حالیكه با برنامه ریزی دقیق می توان بعضی ازاین واحدها را خاموش نگه داشته و به مراتب هزینه ها كم شود حال مسئله ای كه اپراتور با آن روبروست اینست كه مشخص شود كدام واحدها باید روشن یا خاموش شده و به چه مدت؟ برنامه ریزی های متعددی برای حل این مسئله وجود دارد چون تقاضای برق در طول روز از ساعتی به ساعتی دیگر متغیر است لذا بهتر است كه از

 ایده آل ترین و مناسبترین برنامه ریزی عملی براساس معیارهای اقتصادی استفاده شود به عبارت دیگر معیار مهم در عملیات سیستم برقی اینست كه نیاز برقی با كمترین هزینه سوخت و با بكارگیری مناسبترین و بهترین نیروگاهها رفع شود علاوه بر این برای اینكه برق با كیفیت عالی و بطور ایمن واقتصادی به دست مشتریان برسد یكی از بهترین انتخاب های موجود، حل مسئله ورود و خروج نیروگاه های حرارتی است در مورد تاریخچه این مسئله نیز باید گفته شود كه تا سال 1973 میلادی و قبل از تحریم نفتی كه منجر به افزایش سرسام آور قیمت نفت گردید، شركتهای تولید برق درایالات متحده آمریكا حدود 20 درصد از كل درآمد خود را صرف هزینه سوخت می كردند تا سال 1980 این رقم به حدود 40 درصد رسید. در دوره  پنج ساله متعاقب 1973 میلادی هزینه سوخت، نرخ رشد سالیانه ای معادل 25 درصد داشته است. ارقام فوق نمایشگر اهمیت استفاده موثر از مواد سوختی است كه غالبا بصورت غیر قابل تجدید مورد استفاده

قرار می گیرند. بنابراین بدیهی است كه اگر در بهره برداری از سیستمهای قدرت بتوان حتی درصد كوچكی صرفه جویی كرد به تنهایی مقدار قابل توجهی ازهزینه بهره برداری و نیز مصرف سوخت كاسته خواهد شد افزایش پیوسته قیمت مواد سوختی و نیز تورم سالانه باعث شده است كه همواره بهره برداری اقتصادی از سیستمهای تولید انرژی الكتریكی مورد توجه ومطالعه قرار گیرد. پس هدف كلی از
حل مسئله فوق الذكر به حداقل رساندن هزینه عملیاتی كل سیستم است. این تحقیق روشهای مختلفی را كه تا كنون برای حل این مسئله بكار گرفته شده و سیر تكاملی روشهای مختلف را بطور مختصر توضیح داده و همچنین این مسئله را با استفاده از یكی از شیوه های الگوریتم ژنتیك و یك سری تغییرات برروی آن حل می كند.

1-1- تعریف و اهمیت مسئله

این تحقیق به بهینه سازی شاخصهای قابلیت اعتماد سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی- از دیدگاه کیفیت توان- با حضور منابع تولید پراکنده اختصاص دارد. امروزه در کنار تجهیز سیستم ها، قابلیت اعتماد آنها به طور جدی مطرح بوده و جزء لاینفک عملکرد آنهاست. در ارزیابی قابلیت اعتماد میزان توانایی سیستم در ارائه عملکرد صحیح محوله محک زده میشود، بنابراین میتواند به مجرائی جهت بهبود آن سیستم تبدیل گردد. این بحث در سیستم های قدرت نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به وسعت سیستم قدرت و نحوه ارتباط بخشهای تولید، انتقال و توزیع با یکدیگر، رده های سلسله مراتبی HLI و HLII و HLIII مطرح گردیده و سیستمهای توزیع در رده HLIII مورد بررسی دقیق قرار میگیرند. شبکه توزیع گستردهترین بخش سیستم قدرت است که نقاط مصرف را به منابع انرژی الکتریکی ارتباط داده و از نظر جغرافیایی مساحت بسیار زیادی را تحت پوشش قرار میدهد. بنابراین هر بهینه سازی به ظاهر کم اهمیتی چون در ابعاد وسیع 

اعمال میگردد، می تواند صرفه جویی زیادی در هزینه ها را به دنبال داشته باشد. مورد دیگر جایگاه ارزیابی قابلیت اعتماد در سیستمهای توزیع به حجم وسیع اتفاقات و خرابیهای بوجود آمده مستقل از گستردگی مداری آن مربوط میگردد. بر این اساس ارزیابی قابلیت اعتماد شبکههای توزیع از اهمیت و اولویت ویژهای برخوردار خواهد بود. از سوی دیگر در شبکه های توزیع امروزی، به خصوص با روند رو به رشد خصوصی سازی و رقابتی شدن بازار برق، هدف اولیه شرکتهای توزیع پایین آوردن هزینه های مربوط به بهره برداری، نگهداری و ساخت شبکه خود و همزمان بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه، کیفیت برق و رضایت بیشتر مشترکین میباشد. یکی از روشها برای پاسخ گویی به رشد بار و نیز تامین سطح مشخصی از قابلیت اطمینان، استفاده از منابع تولید پراکنده میباشد. تولید پراکنده معمولاً به واحدهای تولیدی با ظرفیت کمتر از 10 مگاوات گفته میشود که به طور مستقیم به شبکههای توزیع یا سرویس مشترکین متصلند. تکنولوژیهای مختلفی از جمله توربینهای گازی کوچک، پیلهای سوختی، توربینهای بادی، سلولهای خورشیدی و…. در واحدهای تولید پراکنده مورد استفاده قرار میگیرد.

قابلیت اعتماد در سیستمهای قدرت گستره زیادی داشته و تاکنون فعالیتهای تحقیقاتی در این خصوص بیشتر به دو بخش تولید و انتقال معطوف بوده و به بخش توزیع توجه کمتری شده است. شاید یکی از دلایل این کار مقیاس بسیار بالایی از خرابی باشد که می تواند از این بخشها منشاء گیرد. اما تعداد خرابیها در سیستم – بسیار گسترده – توزیع نیز قابل توجه بوده و قرار دادن آن در درجه های پایین اولویت می تواند موجب تحمیل هزینه های سنگینی شده و نمیتواند استدلال عملی دقیقی داشته باشد.
بحث قابلیت اعتماد شبکه های توزیع زمینه های فراوانی جهت تحقیقات داشته و بکارگیری علوم مختلف از جمله ریاضیات پیشرفته و علوم کامپیوتر به تنوع و کارائی روش های مربوطه میافزاید. به همین دلیل مطالب، مقالات و کنفرانسهای علمی ارائه شده در این ارتباط پیشرفت روزافزونی را نشان میدهد، اما در عین حال در اکثر مطالعات انجام شده کمتر به ارزیابی همزمان شاخصهای قابلیت اطمینان و مباحث کیفیت توان پرداخته شده است.
لذا در این پایان نامه، شاخصهای قابلیت اطمینان سیستمهای توزیع بر اساس قطعیهای ناشی از فلش ولتاژ در نظر گرفته شده اند. از  دلایل این امر و رویکرد به مسائل کیفیت توان میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- حساسیت بیشتر تجهیزات الکتریکی کنونی در مقایسه با تجهیزات مورد استفاده در گذشته.
2- افزایش استفاده از تجهیزاتی که موجب کاهش کیفیت برق میگردند.
3- افزایش آگاهی مشترکین و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی از مقوله کیفیت برق و آگاهی از تاثیر کیفیت برق بر عملکرد مناسب و عمر مفید تجهیزات.
4- تاثیر متقابل تجهیزاتی که باعث عدم کیفیت برق در یک شبکه به هم پیوسته میشوند.
روشهای متعددی در خصوص مدل سازی و ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مطرح و ارائه شده است و تحقیقات و مطالعات در این زمینه همچنان ادامه دارد. به طور کلی روشهای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع را میتوان به دو دسته ی عمده ی تحلیلی و شبیه سازی تقسیم نمود. در روشهای تحلیلی که کاربرد فراوانی در مطالعات مهندسی قابلیت اطمینان سیستمهای توزیع دارند، فیدر و تجهیزات مربوطه در قالب ریاضی به صورت اجزای سری یا موازی مدل میشوند و شاخصهای مربوطه در زمان نسبتاً کوتاهی محاسبه میشوند.