طراحی نرم افزار پخش بار به روش نیوتن رافسون به زبان Builder C++

طراحی نرم افزار پخش بار به روش نیوتن رافسون به زبان Builder   C++

مقدمه :

بی شک صنعت برق مهمترین و حساسترین صنایع در هر کشور محسوب می‌شود. بطوریکه عملکرد نادرست تولید کننده‌ها و سیستم‌های قدرت موجب فلج شدن ساختار صنعتی ، اقتصادی ، اجتماعی و حتی سپاسی در آن جامعه خواهد شد. از زمانیکه برق کشف و تجهیزات برقی اختراع شدند. تکنولوژی با سرعت تساعدی در جهت پیشرفت شتاب گرفت. بطوریکه می‌توان گفت در حدود دویست سال اخیر نود درصد از پیشرفت جامع بشری به وقوع پیوست. و شاید روزی یا هفته‌ای نباشد که دانشمندان سراسر جهان مطلب جدیدی در یکی از گراشیهای علم برق کشف و عنوان نکنند. و انسان قرن بیست و یکم بخش قابل توجه‌ای از آسایش رفاه خود را مدیون حرکت الکترونها می‌باشد. و دانشمندان در این عرصه انسانهای سختکوش بودند که همه تلاش خود را برای افراد راحت طلب بکار بستند.

در آغاز شکل گیری شبکه‌های برقی ، مولدها ، برق را بصورت جریان مستقیم تولید می‌کردند و در مساحتهای محدود و کوچک از آنها بهره‌مند می‌شد. و این شبکه‌ها بصورت کوچک و محدود استفاده می‌شد. با افزایش تقاضا در زمینه استفاده از انرژی الکتریکی دیگر این  شبکه‌های کوچک پاسخگوی نیاز مصرف کننده‌ها نبود و می‌بایست سیستم‌های برقرسانی مساحت بیشتری را تحت پوشش خود قرار می‌دادند. از طرفی برای تولید نیز محدودیتهایی موجود بود که اجازه تولید انرژی الکتریکی را در هر نقطه دلخواه به مهندسین برق نمی‌داد. زیرا که نیروگاه‌ها می‌بایست در محلهایی احداث می‌شد که انرژی بطور طبیعی یافت می‌شد. انرژیهای طبیعی مثل : آب ، باد ، ذغال سنگ وغیره بنابراین نیروگاه‌ها را می‌بایست در جاهایی احداث می‌کردند که یا در آنجا آب و یا باد و یا ذغال سنگ و دیگر انرژیهای سوختی موجود بود. بدین ترتیب نظریه انتقال انرژی الکتریکی از محل تولید انرژی تا محل مصرف پیش آمد. این انتقال نیز توسط برق جریان مستقیم امکان‌پذیر نبود. زیرا ولتاژ در طول خط انتقال افت می کرد و در محل مصرف دیگر عملاً ولتاژی باقی نمی‌ماند. بنابراین مهندسین صنعت برق تصمیم گرفتند که انرژی الکتریکی را بطور AC تولید کنند تا قابلیت انتقال داشته باشد. و این عمل را نیز توسط ترانسفورماتورها انجام دادند. ترانسفورماتورها می‌توانستند ولتاژ را تا اندازه قابل ملاحظه‌ای بالا برده و امکان انتقال را فراهم آورند. مزیت دیگری که ترانسفورماتورها به سیستم‌های قدرت بخشیدند. این بود که با بالا بردن سطح ولتاژ ، به همان نسبت نیز جریان را پائین می آوردند ، بدین ترتیب سطح مقطع هادیهای خطوط انتقال کمتر می‌شد و بطور کلی می‌توانستیم کلیه تجهیزات را به وسیله جریان پائین سایز نماییم. و این امر نیز از دیدگاه اقتصادی بسیار قابل توجه می‌نمود.

بدین ترتیب شبکه‌های قدرت AC شکل گرفت و خطوط انتقال و پستهای متعددی نیز برای انتقال انرژی الکتریکی در نظر گرفته شد. و برای تأمین پیوسته انرژی این شبکه‌ها به یکدیگر متصل شدند و تا امروه نیز در حال گسترش و توسعه می‌باشند. هرچه سیستمهای قدر الکتریکی بزرگتر می‌شد بحث بهره‌برداری و پایداری سیستم نیز پیچیده‌تر نشان می‌داد. و در این راستا مراکز کنترل و بهره بردار از سیستم‌های قدرت می‌بایست در هر لحظه از ولتاژها و توانهای تمامی پست‌ها و توانهای جاری شده در خطوط انتقال آگاهی می‌یافتند. تا بتوانند انرژی را بطور استاندارد و سالم تا محل مصرف انتقال و سپس توزیع کنند. این امر مستلزم حل معادلاتی بود که تعداد مجهولات از تعداد معلومات بیشتر بود. حل معادلاتی که مجهولات بیشتری از معلومات آن دارد نیز فقط در فضای ریاضیاتی با محاسبات عدد امکان‌پذیر است که در تکرارهای مکرر قابل دستیابی است. در صنعت برق تعیین ولتاژها و زوایای ولتاژها و توانهای اکتیو و راکتیو در پستها و نیروگاهها را با عنوان پخش بار (load flow) مطرح می‌شود.

پخش بار در سیستمهای قدرت دارای روشهای متنوعی می‌باشد که عبارتند از : روش نیوتن 0 رافسون ، روش گوس – سایدل ، روش Decaupled load flow و روش Fast decaupled load flow که هر یک دارای مزیت‌های خاص خود می‌باشد. روش نیوتن- رافسون یک روش دقیق با تکرارهای کم می‌باشد که جوابها زود همگرا می‌شود ، اما دارای محاسبات مشکلی است. روش گوس – سایدل دقت کمتری نسبت به نیوتن رافسون دارد و تعداد و تکرارها نیز بیشتر است اما محاسبات ساده‌تری دارد. روش Decaupled load flow یک روش تقریبی در محاسبات پخش بار است و دارای سرعت بالایی می‌باشد ، و زمانی که نیاز به پیدا کردن توان اکتیو انتقالی خط مطرح است مورد استفاده می‌باشد. روش Fast decaupled load flow نیز یک روش تقریبی است که از سرعت بالایی نیست به نیوتن رافسون و گوس سایدل برخوردار می‌باشد. و از روش Decaupled load flow نیز دقیق‌تر می‌باشد. اما مورد بحث این پایان‌نامه روش نیوتن – رافسون است که در ادامه به آن می‌پردازیم.

فهرست                                                                             صفحه

مقدمه

فصل اول – شرحی بر پخش بار .

 1- پخش بار

2- شین مرجع یا شناور

3- شین بار

4- شین ولتاژ کنترل شده

5- شین نیروگاهی

6- شین انتقال

فصل دوم – محاسبات ریاضی نرم افزار

1- حل معادلات جبری غیر خطی به روش نیوتن-رافسون

2- روشی برای وارون کردن ماتریس ژاکوبین

فصل سوم – معادلات حل پخش بار به روش نیوتن-رافسون

1- حل پخش بار به روش نیوتن – رافسون

فصل چهارم – تعیین الگوریتم کلی برنامه

1- الگوریتم کلی برنامه

2- الگوریتم دریافت اطلاعات در ورودی

3- الگوریتم محاسبه ماتریس ژاکوبین

4- الگوریتم مربوط به وارون ژاکوبین

5- الگوریتم مربطو به محاسبه

6- الگوریتم مربوط به محاسبه ماتریس

7-الگوریتم مربوط به ضرب وارون ژاکوبین در ماتریس

8- الگوریتم مربوط به محاسبه

9- الگوریتم تست شرط

10- الگوریتم مربوط به چاپ جوابهای مسئله در خروجی

فصل پنجم – مروری بر دستورات برنامه نویسی C++

1- انواع داده

2- متغیرها

33- تعریف متغیر

4- مقدار دادن به متغیر

5- عملگرها

6- عملگرهای محاسباتی

7- عملگرهای رابطه‌ای

8- عملگرهای منطقی

9- عملگر Sizcof

10- ساختار تکرار for

11- ساختارتکرار While

12- ساختار تکرار do … While

13- ساختار تصمیم if

14- تابع Printf ( )

15- تابع Scanf ( )

16- تابع getch ( )

17- اشاره‌گرها

18- متغیرهای پویا

19- تخصیص حافظه پویا

20- برگرداندن حافظه به سیستم

21- توابع

22- تابع چگونه کار می‌کند

فصل ششم – تشریح و نحوی عملکرد برنامه

فصل هفتم – نرم افزار