امروزه شبکه قدرت دچار تجدیدساختار کاملی شده است. به دلیل ملاحظات فنی، اقتصادی و زیستمحیطی، این تجدید ساختار منجر به مفهوم جدیدی به نام شبکه هوشمند خواهد شد. در [1]، اتوماسیون توزیع پیشرفته (ADA) به عنوان “قلب سیستم تحویل توان هوشمند” توصیف شده است. به طور کلی، اتوماسیون توزیع پیشرفته مفهومی است که باعث خواهد شد سیستم توزیع کاملا کنترلپذیر و منعطف شود. در اتوماسیون توزیع پیشرفته همه تجهیزات کنترلی و عملیات کنترل به صورت خودکار هستند تا عملکرد بهینه سیستم حاصل شود. در راهبردهای پیشرفته کنترلی، فناوریهای جدید و طرحهای مخابراتی، سیستم توزیع پیشرفته باعث قابلیت اطمینان بالا، حداقل شدن تلفات، بهرهبرداری بهینه از اموال سیستم توزیع، و به کارگیری مقادیر زیادی از انرژی تجدیدپذیر در سیستمهای توزیعِ موجود خواهد شد.
برای دستیابی به مفهوم اتوماسیون توزیع پیشرفته، لازم است تا بسیاری از تجهیزات سیستم توزیع هوشمند شوند. این تجهیزات میتواند شامل تجهیزات مدیریت کیفیت توان و تجهیزات مانیتورینگ و یا تجهیزات کنترل ولتاژ و توان راکتیو باشد. لذا، مفهوم اتوماسیون توزیع پیشرفته، در بخشی از آن، به صورت یک پایگاه هوشمند بزرگ توزیع گسترش خواهد یافت که در آن وظایف عملکردی سیستم توزیع قابل دستیابی خواهد بود. در نتیجه، نیاز به تکنیکهای کنترلی پیشرفته است تا بتوان از هوشمندی شبکه توزیع در سیستم استفاده کرد تا عملکرد سیستم به صورت بهینه انجام گیرد.
در طی دهههای اخیر، کنترل Var به عنوان یکی از وظایف عملکردی مهم سیستم توزیع مشخص شده است. کنترل موثر Var باعث کاهش تلفات شده و پروفیل ولتاژ را بهبود میدهد، در نتیجه کیفیت توان تحویلی و قابلیت اطمینان کلی سیستم افزایش مییابد. در حقیقت، نفوذ رو به رشد تولید پراکنده (DG) در سیستمهای توزیع در سالهای اخیر نیاز به طرحهای موثر برای عملیات توان راکتیو را حیاتیتر میکند. در واقع، حضور تولید پراکنده در فیدرهای توزیع، پروفیل ولتاژ آن را به شدت تغییر میدهد و لذا توانمندیهای حسگری ولتاژ بانکهای خازنی را متوقف میکند، که اساسا بستگی به کاهش پروفیل ولتاژ فیدر دارد. علاوه بر آن، هماهنگی موثر بین خازنهای فیدر و تولیدات پراکنده میتواند اجازه مشارکت تولیدات پراکنده بیشتری را در سیستم دهد. بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه کنترل Var در رابطه با برنامهریزی [planning] توان راکتیو بوده است. مساله یافتن اندازه و مکان بهینه خازن به طور گسترده در نوشتجات [2]-[4] مطالعه شده است.
از طرف دیگر، عملکرد تجهیزات کنترل توان راکتیو خیلی مورد توجه قرار نگرفته است. یک کار معمول در بهرهبرداری این بوده است که بانکهای خازنی بر اساس سیگنالهای محلی مثل زمانی از روز یا دامنه جریان عمل کنند تا خازنها در حالت بار بیشینه متصل شده و در بار کمینه جدا شوند.
در حال حاضر، نیاز به اتخاذ طرحهای موثری برای کنترل توان راکتیو است تا با داشتن یک سیستم توزیع قابلاطمینانتر و موثرتر اهداف شبکه هوشمند برآورده شود.
برای کنترل بهینه توان راکتیو در حضور تولید پراکنده، در نوشتجات مختلف راهکارهای مختلفی گزارش شده است. ایجاد طرح کنترل توان راکتیو به عنوان یک مساله بهینهسازی متمرکز در کارهای مختلف ارائه شده است [5]-[8]. در این تکنیکها، یک نقطه مرکزی وضعیت تجهیزات کنترلکننده توان راکتیو را پایش کرده، یک پیشبینی بار برای یک افق مشخص تدارک دیده، مساله بهینهسازی توان راکتیو را براساس شرایط پیشبینیشده حل کرده و در نهایت تنظیمات بهینه برای تجهیزات کنترلکننده توان راکتیو را تعیین میکند. مشکلات این طرح عبارتند از اینکه، اولا، برای سیستمهای بزرگ روش متمرکز بسیار بغرنج خواهد بود. ثانیا، با دانستن اینکه این روش مبتنی بر پیشبینی بار است، به خصوص در حضور تولیدات پراکنده تجدیدپذیر با توان خروجی متغیر، هیچ تضمینی برای صحت پاسخ وجود ندارد.
یک روش نوظهور دیگر این است که مسئله در حالت غیرمتمرکز حل شود. در [9]، یک دیسپاچینگ غیرمتمرکز چندعامله توان راکتیو DG برای پشتیبانی از ولتاژ سیستم ارائه شده بود. مشکل آن روش این است که فرض میکند یک نقطه مدیریت موجود است که پیشنهاداتی را از تولیدات پراکنده دریافت میکند و پاسخ کلی بهینه را محاسبه میکند، که کم و بیش یک روش متمرکز برای حل مساله است. در کاری دیگر [10]، یک روش غیرمتمرکز برای کنترل توان راکتیو خروجی DG ارائه شده است تا افزایش ولتاژ ناشی از اتصال DG را تسکین دهد. این روش کنترلی قابل کاربرد در کنترل دیگر تجهیزات کنترل توان راکتیو سیستم، مثل خازنها، نیست. در این مقاله، ما طرح متمرکز کنترل بهینه توان راکتیو را ارائه میکنیم. این طرح، بانکهای خازنی سوئیچشده و شاید دیگر تجهیزات کنترل توان راکتیو را به صورت زمان واقعی کنترل میکند. این روش بر شرایط بارگذاری موجود مبتنی است تا در عین حفظ پروفیل ولتاژ در محدوده مجاز تعریف شده برای فیدر، تلفات سیستم را حداقل کند. طرح ارائه شده بر هماهنگی بین RTU واقع در هر DG و در هر خازن شنت فیدر استوار است تا یک سیستم چند عامله (مالتیایجنت) ایجاد کند.
ساختار این مقاله به صورت ذیل است: بخش III تکنیک تخمین پروفیل ولتاژ بر اساس قرائتهای RTU واقع در باسهای DG و باسهای دارای خازن را تشریح میکند. پس از آن، تخمین تغییر پروفیل ولتاژ در اثر تزریق توان راکتیو در باس خازن، در بخش IV بحث شده است. بر اساس نتایج بخشهای III و IV، ساختار سیستم ارائه شده برای کنترل توان در بخش V ارائه شده است. الگوریتم کنترل توان راکتیو در بخش VI برای موردی بیان شده است که تک خازنها حضور دارند و این بحث در بخش VII تعمیم داده شد هاست. مطالعات شبیهسازی در بخش VIII صورت گرفته است که تکنیک ارائه شده را اعتبار میبخشد. نتایج مقاله نیز در بخش IX بیان شده است.