استفاده از روش معكوس اجزاي اصلي (IPCA) براي تخمين دامنه ولتاژ هارمونيكي در شبكه توزيع با داده هاي محدود

Harmonic Voltage Estimation of Distribution Networks Using Inverse IPCA

چكيده: كاهش كيفيت توان به چالش فيمابين مشتركين و تامين‌كنندگان انرژي تبديل شده است. اين امر در سازمان‌هاي تجديد ساختار يافته و مبتني بر قوانين بازار برق ظهور بيشتري دارد. بنا براين بسياري از شركت‌هاي تامين كننده انرژي الكتريكي لزوماً به سمت استفاده از سيستم‌هاي پايش پرهزينه براي ارزيابي كيفيت خدمات‌رساني خود كشيده مي‌شوند. محدوديت‌هاي مالي توجيه اقتصادي نصب، بهره‌برداري و نگهداري از تجهيزات مونيتورينگ مورد نياز براي شبكه‌هاي توزيع را به چالش مي‌كشد. لذا حركت به سمت روش‌هاي هوشمند كه با تخمين مناسب شرايط سيستم اهداف فني و مالي را به يك نقطه بهينه برسانند مورد توجه قرار مي‌گيرند. در اين مقاله روش موثري براي تخمين دامنه ولتاژ (هارمونيك اصلي و ساير هارمونيك‌ها) شبكه‌هاي توزيع برپايه روش تحليل اجزاي اصلي (PCA) ارايه شده‌است. در اين روش با دراختيار داشتن اطلاعات زمان گذشته خصيصه‌هاي پنهان ميان متغيرهاي ولتاژ شبكه در قالب روابط خطي ميان آنها كشف مي‌شود. در قدم بعدي با استفاده از الگوهاي فوق و داده‌هاي زمان واقعي از ولتاژ شبكه با معرفي ايده جديد معكوس تحليل اجزاي اصلي (IPCA) نسبت به تخمين دامنه ولتاژ نقاط مورد نياز شبكه با دقت مناسب اقدام شده‌است. الگوريتم پيشنهادي در يك شبكه توزيع صنعتي بعنوان شبكه نمونه تست و پياده شده است. نتايج نشان از دقت بالا بين مقادير تخمين و مقادير اندازه‌گيري شده دارد.

Abstract: This paper presents a new methodology to estimate harmonic distortion in a distribution system, based on measurements of a limited number of given buses. The algorithm utilizes Principal Component Analysis (PCA). First the PCA of buses is detected off-line from their historical data. Next, the interrelations between the voltages are developed using Inverse PCA method. Finally, through incorporation of a certain finite set of real-time data measurements, the voltages of all network buses in real-time are estimated with a desired degree of accuracy via the Inverse PCA method (IPCA). The algorithm is applied to an existing industrial distribution network as a test case. This case study shows good agreement between proposed methods with on site measurements.