under High Voltage Electric Field
استاد راهنما:
دكتر داوود دومیری گنجی
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: آشنایی با کاربردهای الکتروهیدرودینامیک…………………………………15

فصل دوم:  پایه های نظری الکتروهیدرودینامیک……………………………………….34   

2-1  مقدمه………………………………………………………………………………..35

 2-2  بار الکتریکی…………………………………………………………………………35

2-3   گشتاور دو قطبی……………………………………………………………………35

2-4  پلاریزاسیون……………………………………………………………………………36

2-4-1  انواع پلاریزاسیون…………………………………………………………………..38

2-5 الکتروفورسیس و دی الکترو فورسیس……………………………………………….39

2-6 سیالات قطبی و غیر قطبی………………………………………………………….41

2-7  فرایند تولید بار در سیال دی الکتریک…………………………………………….41

2-7-1  علل داخلی تولید بار………………………………………………………………41

2-7-2  علل خارجی تولید بار…………………………………………………………….42

2-8  موبیلیته………………………………………………………………………………43

2-9 جریان های الکتریکی در سیالات دی الکتریک……………………………………..45

2-9-1 اصل بقاء بار………………………………………………………………………….45

2-9-2 جریان الکتریکی در سیالات غیر قطبی……………………………………………45

2-10 معادلات ماکسول……………………………………………………………………..48

فصل سوم: پیشینه پژوهش………………………………………………………………..50

فصل چهارم: نتایج تجربی…………………………………………………………………..65

4-1  رفتار تک قطره ……………………………………………………………………….. 66

4-2  اجزاء شبکه عصبی …………………………………………………………………..78

4-3 رفتار دو قطره …………………………………………………………………………..84

4-4 گسیختگی، جاذبه و دافعه قطرات ……………………………………………………90

4-5  اتصال کوتاه ……………………………………………………………………………98

فصل پنجم: نتایج عددی…………………………………………………………………..101

5-1  روش مبنا ذره ای…………………………………………………………………….103

5-1-1 روش شبکه گاز…………………………………………………………………….105

5-1-2 روش شبکه بولتزمن……………………………………………………………….106

5-1-3 تابع تعادلی گسسته شده…………………………………………………………108

5-1-4   گسسته کردن فضای فاز………………………………………………………….108

5-1-5 فرم گسسته معادله بولتزمن……………………………………………………….110

5-1-6 ارتباط با معادله ناویر استوکس…………………………………………………..111

5-1-7 الگوریتم حل…………………………………………………………………………..112

5-1-8  شرایط مرزی در شبکه بولتزمن…………………………………………………..112

5-1-9 مدلسازی جریان چند فازی…………………………………………………….. 116

5-1-10 مدلسازی ترم EHD………………………………………………………………

5-1-11 اعتبار سنجی و نتایج…………………………………………………………….121

5-2  روش بدون شبکه……………………………………………………………………130

5-2-1  نتایج روش بدون شبکه…………………………………………………………….134

فصل ششم: نتایج تحلیلی………………………………………………………………..144

6-1  معادلات حاکم…………………………………………………………………………146

6-1-1معادلات میدان الکتریکی…………………………………………………………….151

6-1-2  معادلات  خطوط جریان …………………………………………………………….151

6-2 حل معادله پتانسیل الکتریکی………………………………………………………..153

6-3 بارهای سطحی الکتریکی……………………………………………………………..160

6-4 ناپیوستگی تنشهای الکتریکی………………………………………………………..161

6-5 محاسبه جریان سیال و تنشهای هیدرودینامیکی……………………………………164

6-6  محاسبه فشار هیدرودینامیکی………………………………………………………..179

6-7  محاسبه تغییر شکل سطح قطره……………………………………………………….182

6-8  تغییر شکل گذرای سطح قطره………………………………………………………….189

6-9 قطره تحت ولتاژ نوسانی………………………………………………………………… 197

6-9-1  تغییر شکل پایدار قطره………………………………………………………………….222

6-9-2 تغییر شکل گذرای قطره………………………………………………………………… 228

6-10  قطره در حال سقوط…………………………………………………………………….. 236

6-11 بررسی توزیع حرارت………………………………………………………………………253

نتایج:……………………………………………………………………………………………….266

پیشنهادات:………………………………………………………………………………………..269

منابع:……………………………………………………………………………………………….270

چکیده:

در این پژوهش رفتار قطرات تحت میدان الکتریکی DC مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به افزایش رو به رشد این رشته تحقیقاتی، در ابتدا بطور مختصر کاربردهای الکتروهیدرودینامیک در فصل اول شرح داده شده است. لذا فصل اول این تحقیق به
 ارائه کاربردها اختصاص داده شده است. در فصل دوم مبانی فیزیکی الکتروهیدرودینامیک شرح داده شده تا مقدمه­ای باشد(هر چند کوتاه) بر روابط استفاده شده در فصول بعدی. در فصل سوم مروری شده است بر کارهای صورت گرفته در زمینه رفتار قطره تحت میدان. در فصل چهارم نتایج آزمایش تجربی آورده شده­اند. در فصل پنجم رفتار قطره بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها در فصل ششم به بررسی نتایج تحلیلی ( اثر میدان الکتریکی بر روی قطرات ) پرداخته شده است. نتایج تجربی نشان میدهد که دو قطره با بار متضاد میتوانند همدیگر را دفع کنند .­پراکندگی قطرات در میدان الکتریکی منجر به تشکیل زنجیره قطرات میشود. همچنین انتقال بارهای الکتریکی میتواند بطور یکسان صورت نگیرد و پدیده­های مختلفی را رقم بزند. افزایش میدان الکتریکی برای قطراتی که به شکل رندم پخش شده اند باعث تشکیل زنجیره­ای از قطرات میگردد. رفتار نوسانی ، حالت تیلورکن ، اندرکنش دو قطره (انعقاد و جدایش) در این کار نشان داده شده است.  نتایج عددی و تحلیلی تغییر شکل قطره را در دو حالت متفاوت (قابلیت پلاریزاسیون) نشان میدهند. در فصل عددی شبیه سازی توسط روش شبکه بولتزمن و در حالت دو فازی صورت گرفته است. حالت های مختلف Breakup به کمک روش عددی بدست می­آیند.سه نوع جدایش pinch-off ،shear و back-breakup  در حالتهای مختلف دیده شده و همچنین رفتار دو قطره نیز بررسی شده است. در بحث تحلیلی، رفتار قطره در حالت ناپایدار و در دو حالت AC,DC مورد ارزیابی قرارگرفته است. در این اثر علاوه بر رفتار قطره ساکن ، حرکت قطره در میدانهای AC,DC مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیلی فرکانس بحرانی را پیشبینی میکنند که میتواند راستای تغییر شکل قطره را تغییر دهد. همچنین نتایج تحلیلی مطابقت خوبی با  نتایج عددی دارند. تمامی نتایج تحلیلی در اعدادکپیلاری الکتریکی کمتر از یک بدست آمده است. اثر میدان الکتریکی بر روی قطره در حال سقوط منجر به تشکیل گردابه هایی در درون و بیرون قطره میشود که پخش حرارت توسط این ورتکسها توسط روش عددی ترکیبی المان و حجم محدود مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش عدد پکلت باعث کاهش اثر پخش حرارتی (ترم دیفیوز) شده و نقش جریان سیال در توزیع حرارت بیشتر میگردد.

فصل اول: آشنایی باکاربردهای الکتروهیدرودینامیک

یک میدان الکتریکی را در داخل سیال در نظر بگیرید.تاثیر متقابل این میدان الکتریکی با جریان سیال را الکترو هیدرودینامیک[1]
می­نامند.یکی از روش های ایجاد الکتروهیدرودینامیک،استفاده از جریان یونها است.اگر حرکت یونها را در میدان الکتریکی در نظر بگیریم،این یونها زمانی که از یک الکترود به سمت الکترود دیگر حرکت می­ کنند،درطول مسیر ذرّات سیال را بهمراه خود می­کشانند و باعث ایجاد جریان در داخل سیال می­شوند.برای تولید این یونها در سیال روش های مختلفی وجود دارد (از جمله ایجاد میدان متمرکز و شدید الکتریکی در داخل سیال).می­توان گفت این رشته تحقیقاتی با توجه به اندازه یونها در مقیاسهای کوچک پتانسیل کاربردی بیشتری دارد.در مقیاس­های کوچک می­توان میکروپمپ و در سایزهای بزرگ می­توان از مبدل­های حرارتی نام برد.از این رشته می­توان در پالایش هوا،فیلترهای یونی،جداسازی ذرّات معلّق و … استفاده نمود.این رشته ترکیبی از رشته­های شیمی،فیزیک،مکانیک و الکترومغناطیس می­باشد.مثلاً در شیمی،می­توان به بررسی فعل وانفعال یونها در سطح الکترودها پرداخت و یا در الکترومغناطیس بر روی نحوه ایجاد میدان موّثر بر سیال و در مکانیک بر روی جریان و حرکت سیال کارکرد.

از جمله کاربردهای این رشته می­توان فرایند نمک زدایی[2] را نام برد.جهت جمع آوری ذرّات نمک در محلول(آب دریا) و رقیق سازی آن سعی می­شود تا از بهم پیوستگی[3] قطرات آب ، افزایش حجم و جرم قطرات جهت جداسازی فازها استفاده نمود.برای این کار از میدان  الکتریکی­ استفاده می­ کنند.دی هیدراتورها[4] بر اساس سه نوع میدان الکترواستاتیک کار می­ کنند[1].

– جریان مستقیم(DC)

– جریان متناوب(AC)

– جریان ترکیبی(AC/DC)

جریان های DC  بسیار کارامد هستند ولی باعث خوردگی الکترودها می­شوند.در مواقعی که از نفت خام[1] استفاده می­شود باید از منابع تامین ولتاژ قوی تر (میدان های الکتریکی چند فرکانسی) استفاده نمود.روغن خام دارای ویسکوزیته و هدایت الکتریکی بالاست. جریان های DC در روغن های تصفیه شده استفاده می­شوند در حالی که جریان AC در اکثر موارد کاربرد دارد.همچنین ترکیب AC/DC  هم می ­تواند به عنوان میدان موثر استفاده شود.جریان AC در دی هیدراتورها جهت ایجاد میدان بین الکترود باردار و الکترود زمین استفاده می­شود(شکل 1-1).

همانطور که نشان داده شده، یک گرادیان AC ضعیف بین الکترود (+) و سطح مشترک روغن و آب و یک گرادیان AC قوی بین الکترود (+) و(-) تشکیل می­شود.روغن وارد شده به مخزن که در بالای سطح آب قرار دارد سریع منعقد می­شود و سپس شاهد بهم آمیختگی بیشترتوسط میدان AC قوی خواهیم بود و این در حالی است که روغن موجود در بالای الکترود(-) هیچ انعقادی ندارد چون اصولاً میدانی در آن جا وجود ندارد. امروزه از ترکیب AC/DC در فرایند جداسازی استفاده می­شود.در این نوع جداسازها ترکیبی از الکترودها بصورت موازی و عمودی و بصورت قطری در سراسر دریچه و کمی بالاتر از خط مرکزی قرار می­گیرند.در این وسایل از یک یا سه انتقال دهنده شامل دو قطبی­های معکوس جهت ایجاد میدان  DCبین الکترودهای مجاور استفاده می­شود. در بررسی نیروهای وارده به قطره آب،فرض کنید قطره­­ای در میان دو الکترود قرار دارد.پنج نیرو را برای این قطره می­توان در نظر گرفت.دو نوع از این نیروها وزن و هیدرولیک می­باشند.نیروی گرانش که برابر وزن قطره است و باعث حرکت به سمت پایین می­شود.نیروی درگ که از طرف سیال احاطه کننده قطره (روغن) باعث ایجاد (نیروی لیفت) می­شود.اگر قطره آب بزرگتر از قطر قطره استوکس[1] باشد،آنگاه وزن بر درگ غلبه کرده
و باعث جدایش آب از روغن میگردد. جهت بهبود روند جداسازی قطرات،میدان الکتریکی باید قابلیت ایجاد انعقاد قطرات را بالا برده و از این طریق باعث افزایش قطر قطرات نسبت به قطر استوکس گردد. 

سه نوع نیروی الکترواستاتیک را برای یک قطره می­توان متصوّر بود.

– نیروهای دو قطبی (Dipolar)

– نیروهای (Electrophoretic)

– نیروهای (Di-Electrophoretic)

نیروی دو قطبی نیروی بین مولکولهای آب است که متناسب با گرادیان میدان الکتریکی ،قطر قطره و فاصله بین قطرات است. نیروی

الکترو فورتیک می ­تواند جاذب یا دافع باشد.این نیروها در یک میدان ولتاژ یکنواخت و بین قطره باردار و الکترود شکل می­گیرند.این نیرو متناسب با قدرت میدان،قطر قطره وهدایت الکتریکی روغن می­باشد. نیروهای دی الکتروفورتیک در یک میدان غیر یکنواخت تولید می­شوند و نیروهای جاذب می­باشند.این نیروها باعث راندن قطره به سمتی می­شوند که گرادیان ولتاژ در آن قسمت بیشتر است.این نیرو متناسب با قطر قطره و هدایت الکتریکی آن است.

 این سه نیرو در اغلب دیسالترها دیده می­شوند ولی مقدار این نیروها می­توانند با توجه به تغییر میدان الکتریکی جهت رسیدن به انعقاد و جداسازی بهتر تغییر کنند.هنگامی که قطرات منعقد شوند،فاصله بین آنها بیشتر شده و این باعث کاهش نیروی دو قطبی
می­گردد.همچنین نیروی الکتروفورتیک مستقل از فاصله قطره می­باشد ولی به هدایت الکتریکی و ویسکوزیته روغن وابسته است. نیروی الکتروفورتیک زمان ثابتی دارد متناسب با نسبت ثابت دی الکتریک به هدایت

 

الکتریکی.در روغن­های با هدایت بالا میزان این نیرو شدیداً کاهش می­یابد.نیروی دو قطبی بین دو قطره در پایین دیسالترها (جایی که جزء آبی بیشتری وجود دارد،بالاتر است و قطرات در فضای کمتری نسبت به هم قراردارند. نیروهای دی الکتروفورتیک قطرات را بسمت نگهدارنده­های الکترود می­فرستند و باعث افزایش میزان قطرات و در نتیجه نیروی دو قطبی می­شوند. در جریان DC یکنواخت بین دو الکترود،نیروی الکتروفورتیک در جلو و عقب راندن قطره بین دو الکترود موّثر است.هنگامی که قطره بسمت الکترود تحریک شده نزدیک می­شود،بار همان الکترود را می­گیرد.در این هنگام نیروی الکتروفورتیک قطره را به سمت الکترود با بار مخالف می­راند. بنابراین این نیرو باعث ایجاد حرکت و تغییر مکان قطرات بین دو الکترود می­شود.در نتیجه این حرکت انعقاد موثر،تولید قطره با سایز بزرگ و جداسازی سریع را می­توان انتظار داشت.

در دیسالترها خواص فیزیکی نظیر،ویسکوزیته و دانسیته روغن و آب نیز موثرند.با بهره گرفتن از این مقادیر می­توان قطر شناوری را مشخص نمود.تمامی قطرات بزرگتر دارای وزن کافی جهت غلبه بر نیروی ویسکوز خواهند بود و روی سطح مشترک جمع می شوند. ویسکوزیته روغن با دما نسبت معکوس دارد.افزایش دما باعث کاهش ویسکوزیته و در نتیجه نشست قطرات می­شود ولی افزایش دما بر روی اختلاف دانسیته نیز تاثیر گذاشته و نرخ جدایش را تحت تاثیر قرار می­دهد.بنابر این بالانس بین نرخ روغن،اختلاف دانسیته و ویسکوزیته روغن جهت بهبود عملکرد ضروری به نظر می­رسد.این پارامترهای طراحی،متغیرهای اولیه در بررسی عملکرد می­باشند.دو پارامتر کلیدی دیگر که بر روی فرایند الکترواستاتیک و کارامدی آن تاثیر می­گذارند،کشش سطحی[1] و هدایت الکتریکی روغن
می­باشند.

کشش سطحی بالا انعقاد قطره را مشکل می­ کند در حالی که کشش سطحی پایین ،فرآیند انعقاد را آسانتر می­ کند ولی باعث می شود قطره منعقد شده راحت تر گسسته گردد و باعث ناپایداری آن می­شود.بار قطره بالا و یا افزودنی­های شیمیایی[2]،باعث کاهش
کشش سطحی و افزایش نرخ گسستگی[3] می­شوند.هدایت الکتریکی قطره نتیجه وجود مواد آلی و غیر آلی دارای قطب مغناطیسی و یا الکتریکی،ذرّات­ آب،ذرّات جامد هادی می­باشد.هر چه هدایت الکتریکی روغن بالا باشد،تاثیر معکوس بر روند نیروی الکترواستاتیک خواهد داشت.همانطور که نشان داده شده قطرات کوچکتر احتیاج به ولتاژ بالا جهت غلبه بر کشش سطحی دارند.اما اگر ولتاژ خیلی بالا باشد گسیختگی قطره را بدنبال دارد. دو ولتاژ جهت انجام کامل فرایند آب زدایی در نظر گرفته می­شود.اولین ولتاژ،ولتاژ آستانه­ای است.میدانی را در نظر بگیرید که در آن ولتاژ به آرامی افزایش می­یابد.در یک ولتاژ خاص جریان به شدّت افزایش می­یابد و این نشان دهنده شارژشدن الکتریکی آب است. به محض شارژ شدن نمودار نزول می­یابد که نشان از انعقاد قطره آب دارد.برای روغن خالص،چنین افزایش جریانی وجود ندارد و در واقع شیب جریان نسبت به ولتاژ ثابت و برابر هدایت الکتریکی روغن­ است. هنگامی که محدوده کاربرد ولتاژ زیر محدوده آستانه­ای است انرژی الکترواستاتیک کافی جهت انعقاد اولیه وجود ندارد.در ولتاژهای نزدیک به ولتاژ آستانه­ای قطر قطرات ماکزیمم می­شوند.در ولتاژ کمتر از ولتاژ آستانه­ای ،قطرات با قطر کمتر دارای انرژی لازم نیستند و پدیده جدایش آب و نمک به خوبی صورت نمی گیرد.برای آب زدایی کامل ،تمامی آب موجود باید به قطرات با قطر بزرگتر از استوکس منعقد شوند تا از روغنی که به سمت بالا حرکت می­ کند جدا شوند.انعقاد قطرات کوچکتر احتیاج به میدان قوی تر جهت ایجاد نیروی الکترواستاتیک لازم دارد.اما افزایش ولتاژ باعث افزایش نیروی الکترواستاتیک در قطرات بزرگتر هم می­شودکه گسیختگی را به همراه دارد. بنابراین ولتاژ به کار گرفته شده نباید از ولتاژ شکست بیشتر شود.به این ولتاژ،ولتاژ بحرانی گویند. افزایش ولتاژ بعد از این مرحله، باعث تشکیل قطرات کوچکتر و در نتیجه کاهش عملکرد آب زدایی خواهد گردید.

توانایی و قابلیت الکتریسیته در کنترل شکل و موقعیت قطرات بر روی سطوح جامد منجر به کاربرد این روش در زمینه ­های بیوالکترومکانیک[4] شده­است.یک قطره باردار می ­تواند به عنوان یک میکروراکتور استفاده شود.در حال حاضر کاربرد اصلی قطرات در میکروسیالها،قابلیت کنترل و انتقال آنها در این نوع وسایل می­باشد.در واقع این سیستمها از پدیده­های ناشی از باردار شدن قطره بر روی الکترود (و روغن به عنوان سیال پیرامون) استفاده می­نمایند.هنگامی که قطره نزدیک الکترود می­شود،دچار تغییر شکل شده و به حالت کشیده در می­آید.به دلیل این که قطره مورد نظر نسبت به محیط دی الکتریک اطراف هادی تر است ، لذا نسبت به روغن راحت تر پلاریزه می­شود[5] .بنابر این بارهای مخالف الکترود بر روی سطح مشترک روغن و آب وکنار الکترود جمع می­شوند.چون الکترود صفحه­ای است بارهای بیشتری در سطح مشترک روغن و آب کنار قطب قطره (که با الکترود تماس دارند جمع می­شوند).نیروی الکتریکی در اثر بارهای تجمع یافته افزایش می­یابد و این امر باعث کاهش فاصله الکترود و قطره می­ شود.بنابراین قطره در هنگام تماس با الکترود نوک تیز می­شود.این نوک تیز،سرانجام باعث تماس کامل قطره و الکترود شده و در تماس با الکترود بار الکترود را می­گیرد.به این پدیده باردار شدن قطره[6] (ECOD)گویند. سوالی که در این جا مطرح است این است که قطره چه میزان از بار الکترود را در یافت می­ کند.پژوهشهای اخیر تا حدودی توانسته ­اند پاسخ این سوال را بدهند[2].دیجیتال میکرو فلویدیک­ها [7] روش هایی هستند که بر اساس (ECOD) کار می­ کنند.مزیت (DMF) در این است که انتقال قطره سریع بوده و اثرات سطح ناچیز می­باشد.

جهت بررسی (DMF) تراشه­ای مطابق (شکل1-3) در نظر بگیرید.الکترودها بصورت آرایه­ای بر روی سطح  آب گریز[8]  قرار گرفته­اند.بطوریکه توسط یک سوییچ الکتریکی به منبع تغذیه ولتاژ بالا وصل هستند.با توجه به این که روغن اطراف سیلیکون است ،آب بصورت قطرات کروی بر روی سطوح آب گریز قرار می­گیرد که برای پروسه (ECOD) بسیار مناسب می­باشد.

تحریک قطره با دادن ولتاژ متوالی (a-b) به الکترودها انجام می­پذیرد.ترتیب ولتاژ بصورت [+:-:0] و سپس [0:+:-] است که می ­تواند معیاری برای زمان انتقال قطره باشد.هنگامی که یک ولتاژ به کار گرفته می­شود قطره به الکترود نزدیک می­شود و بار الکترود را
می­گیرد و سپس به سمت الکترود مخالف حرکت می­ کند.در زمانی که قطره به الکترود کناری می­رسد،ولتاژ جفت الکترود قبلی قطع شده و به جفت الکترود بعدی داده می­شود.لذا قطره شارژ شده مطابق میدان الکتریکی منتقل می­گردد. میکرو کنترلر ولتاژ پی در پی را جهت کنترل حرکت قطره می­ فرستد.یک منبع تغذیه چند کاناله قابل برنامه ریزی توسط رله­ها به اجزاء خود متصل میگردد.در بعضی از وسایل از الکترودهای نقطه­ای استفاده می­ شود.

تفلون به عنوان سطح آبگریز و الکترود مسی با مقطع دایروی استفاده می­شود.این الکترودها به سیستم میکروکنترلر متصل می­شوند.همانطور که در بحث حرکت تک قطره مطرح شد،می­توان انعقاد دو قطره را نیز به همین طریق کنترل کرد.در ابتدا دو قطره بطور مجزا توسط نازل[1] بر روی سطح قرار می­­گیرند و سپس یک جریانDC  به الکترودها تزریق می­شود.در حرکت مستقیم یک میدان الکتریکی بین سومین و ششمین الکترود ایجاد می­شود و به محض قطع ولتاژ بین سومین و ششمین الکترود،یک میدان بین ششمین و نهمین الکترود ایجاد می­گردد که باعث رانش قطره به سمت الکترود نهم می­گردد.( شکل1-4).بطور مشابه می­توان توسط نیروی کلمب یک حرکت دورانی نیز ایجاد نمود.بطوریکه ابتدا میدان الکتریکی بین الکترودهای ششم ونهم ایجاد می­شود و سپس هشتم ونهم(زمانی که قطره به الکترود نهم رسیده و ولتاژ بین الکترود ششم ونهم قطع شده­است).قطره­ای که توسط الکترود ششم شارژ شده بود،از الکترود نه به سمت الکترود هشت حرکت می­ کند.در طول انتقال قطره از الکترودی به الکترود دیگر،تماسی با سطح صورت نمی­گیرد و این امر از نمای جانبی مشخص است(شکل1-5).به دلیل اختلاف دانسیته کم ،قطره سعی دارد در مسیر کمان شکل که در اثر میدان ایجاد شده حرکت کند.بنابر این قطره در حین حرکت به سختی به الکترود می­چسبد و یا با آن تماس دارد.عدد باند[2] معرف میزان اثر کشش سطحی است().اگر این عدد بی بعد کوچک باشد،آنگاه کشش سطحی غالب بوده و می­توان یک قطره ساکن را کروی در نظر گرفت.(: اختلاف دانسیته دو فاز و : طول مشخصه می­باشد).

هنگامی که دو قطره با بار مخالف به یکدیگر نزدیک می­شوند به دلیل نیروی کلمب یک پل بین آنها تشکیل می­شود(شکل1-6).این پل نقش یک هادی را جهت انتقال بارها از یک قطره به قطره دیگر دارد.بعداز انتقال بار قطره خنثی می­شود(اگر دو قطره دارای یک میزان بار اما با علامت مخالف باشند).اما باید متذکر شد که این قطره در معرض پلاریزاسیون الکتریکی است لذا نیروی الکتریکی در صدد است تا این قطره را به دو قطره دیگرمجدّداً تجزیه نماید.از سوی دیگر،نیروی کشش سطحی تمایل دارد تا قطره کروی (ناشی از برخورد دو قطره)حفظ شود.بنابراین اگر نیروی الکتریکی ضعیف تر از نیروی کشش سطحی باشد ، قطره شکل کروی خود را حفظ می­ کند اما اگر نیروی الکتریکی بیشتر باشد قطره دوباره تجزیه شده و دو قطره در جهت مخالف حرکت می­ کنند. اهمیت نسبی تغییر شکل در اثر نیروی الکتریکی به بقاء شکل در اثر کشش سطحی توسط عدد بی بعد وبر[1] الکتریکی سنجیده می­شود.در این جاقطر انعقاد ناشی از برخورد دوقطره(بدون تغییر شکل) می­باشد.همیشه یک مقدار مرزی مشخص برای وبر الکتریکی وجود دارد که بین فرآیند یکپارچه شدن و جداشدن قطرات تمایز قائل می­شود.هنگامی که قطره انعقاد شده بار خالص صفر داشته باشد حرکت این قطره در میدان بسیار مشکل می­باشد. میزان بار جمع شده از طریق قطره از الکترود متناسب توان 1.59 از شعاع آن است.اگر قطره کاملا هادی باشد(شکل کروی) توان 2 در نظر گرفته می­شود.دانسیته بار سطحی [2] متناسب با میزان میدان الکتریکی است.در نتیجه می­توان از (ECOD)  در انتقال مولکولهای DNA از طریق قطرات بهره جست.

[1] Weber

[2] Surface charge density

[1] Micropipette

[2] Bond

[1] Interfacial tension

[2] surfactants

[3] Breakup

[4] Bio-EMS

[5] Polarized

[6] Electrical charging of drop (ECOD)

[7] Digital Micro Fluidics(DMF)

[8] Hydrophobic

[1] Stokes

[1] Crude oil

[1] Electro Hydrodynamic(EHD)

[2] Desalination

[3] Coalescence

[4] Dehydrator

دوستان و دشمنان را می شناسم من» (همان: 123)

در این شعر صورت زبانی «آب» در میانه سطر و با فاصله –عیناً- تکرار شده است.

«خانه‌ام «آتش» گرفته است. «آتشی» جانسوز.

هر طرف می‌سوزد این آتش،

پرده‌ها و فرش‌ها را، تارشان با پود» (همان، زمستان، 1388: 67).

در این شعر هم، شاعر صورت زبانی «آتش» را در یک سطر- و به طور جداگانه- تکرار کرده است.

 

ج: تکرار پایانی

1-یک صورت زبانی در پایان چند بیت یا چند سطر، بطور پیاپی- عیناً- تکرار می‌شود. چنین تکراری مانند «ردیف» در شعر کهن عمل می‌کند.

«با تو دیشب تا کجا «رفتم»

تا خدا و آنسوی صحرای خدا «رفتم»» (همان، از این اوستا: 195).

شاعر در این شعر، صورت زبانی «رفتم» را-همچون ردیف- در پایان دو سطر پیاپی- عیناً- تکرارکرده است.

«مگر دیگر فروغ ایزدی آذر مقدس «نیست»؟

مگر آن هفت انوشه خوابشان بس «نیست»؟

زمین گندید، آیا بر فراز آسمان کس «نیست»؟»

(اخوان ثالث، از این اوستا، 1379: 179).

در این شعر هم صورت زبانی «نیست» مانند ردیف در پایان سطرهای متوالی –عیناً- تکرار شده است.

2- یک صورت زبانی در پایان چند بیت یا سطر، با فاصله از یکدیگر- عیناً- تکرار می‌شود و به گونه‌ای نقش ردیف نیز می‌یابد.

«این درختان عقیم ریشه تان در خاک‌های هرزگی مستور،

یک جوانه ارجمند از هیچ جاتان رست «نتواند».

ای گروهی برگ چرکین تار چرکین پود،

یادگار خشکسالی‌های گردآلود،

هیچ بارانی شما را شست «نتواند»» (همان، از این اوستا: 192).

چنانکه دیدیم، اخوان صورت زبانی «نتواند» رادر پایان دو سطر- با فاصله از یکدیگر- عیناً تکرار کرده است.

 

«راستی آن را چه حالی «بود»

دوش یا دی پار یا پیرار

راست بود آن رستم دستان

یا که سایه دوک زالی «بود»؟» (همان: 162).

در این شعر هم، صورت زبانی «بود» – مانند ردیف- در پایان سطرهای نخست و چهارم شعر بالا عیناً تکرار شده است.

 

تکرار آغازین و پایانی

– بررسی ضرورت اضافه شدن مواد جدید به قانون فرزندخواندگی
فلسفه و هدف از تدوین همه قوانین در رابطه با کودکان در دنیا این بود که حقوق کودک براساس چارچوب‌هایی که مطابق کنوانسیون حقوق کودک است حفظ شود. منظور از حقوق کودک همان مصالح عالیه کودک، منافع مالی و مادی و منافع معنوی کودک است. یعنی هنگام تدوین قوانین و هرگونه اقدامی‌ابتدا منافع کودک مد نظر قرار گیرد.قانون خوب قانونی است که جامعیت و شمولیت داشته باشد. در واقع قانون برای آینده نوشته می‌شود. قانون حمایت از کودکان بی‌سرپرست و بدسرپرست مسیری طولانی را طی کرده بود. سازمان بهزیستی با این استدلال که «قانون حمایت از کودکان بی‌سرپرست مصوب ۱۳۵۳» برای مدت‌ها پیش است و با شرایط امروز سازگار نیست، در پی تدوین قانونی جدید برای ارایه به مجلس بود و بالاخره دولت در اسفند ۱۳۸۷ لایحه حمایت از کودکان بی‌سرپرست را به مجلس ارایه کرد.و مواد این قانون را از 17 ماده به 37 ماده افزایش داد. طراحان این لایحه مدعی بودند که با تصویب قانون جدید، نهاد فرزندخواندگی متحول خواهد شد. آنان بر این باور بودند که با قانون جدید، تعداد کودکانی که امکان واگذاری سرپرستی آنها وجود دارد، افزایش می‌یابد؛ دختران مجرد می‌توانند سرپرستی کودکی را بر عهده بگیرند؛ و مهم‌تر این که امکان واگذاری سرپرستی کودکان بدسرپرست را نیز فراهم می‌کرد.

از موارد اصلاح شده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سن فرزندخواندگی در قانون قدیم فرزندخواندگی از 12 سال به 16 سال افزایش می‌یابد که با توجه به تغییر عنوان قانون، نوجوانان نیز علاوه بر کودکان مشمول این قانون واقع می‌شوند.
در قانون قبلی کودکانی قابل واگذاری از سوی بهزیستی بودند که 3 سال از سرپرستی آنها در بهزیستی گذشته باشد. این زمان در قانون جدید به 2 سال کاهش می‌یابد‌؛ زیرا هر سال که می‌گذرد شانس فرزندخواندگی یک کودک با افزایش سن کاهش می‌یابد چون اکثر والدین‌، متقاضی و خواستار داشتن کودکان خردسال‌تر هستند.
در قانون سال1353، فرزندخوانده فقط به والدینی داده می‌شود که حداقل 5 سال از ازدواج آنها گذشته باشد و صاحب فرزند نشده باشند، اما در قانون جدید باز هم اولویت اول با این گروه است، اما در اولویت دوم خانواده‌هایی که یک فرزند داشته باشند و به عللی دیگر صاحب فرزند نمی‌شوند قرار می‌گیرند. در قانون جدید فرزندخواندگی گروه سومی‌که در اولویت بعدی دریافت فرزندخوانده هستند‌، زنان و دختران مجردی‌اند که از موقعیت و جایگاه مطلوب اقتصادی و اجتماعی برخوردارند، اما به هر علت ازدواج نکرده‌اند‌. در این مورد شناسنامه کودک به نام فامیل مادر برای کودک صادر می‌شود.
براساس قانون مصوب سال 1353 تنها کودکی که فاقد

 

پدر و مادر و جد پدری باشد یا 3 سال در مراکز بهزیستی نگهداری شده و والدین وی مراجعه نکرده باشند، می‌تواند به فرزند‌خواندگی سپرده شود؛ اما قانون اصلاحیه قانون حمایت از کودکان بی‌سرپرست، کودکانی را که والدین آنها صلاحیت نگهداری از فرزند را ندارند یا کودکی که جد پدری یا مادری آنها توانایی، علاقه و امکانات نگهداری از وی را ندارد نیز مشمول فرزند‌خواندگی قرار داده است و در عنوان این قانون اشاره شده قانون حمایت از کودکان و نوجوانان بی‌سرپرست و بدسرپرست.
در قالب کلی قانون فرزندخواندگی، پیش از اصلاح قانونی که 38 سال از اجرای آن می‌گذشت و مواد قانونی به روزشده‌ای نداشت، افرادی که اقدام به سرپرستی یکی از کودکان بهزیستی می‌کردند، با شرایط و

 
برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

چکیده :

ضد آتش کردن منسوجات و یا مقاوم نمودن منسوجات در مقابل آتش در کشورهای

پیشرفته از اهمیت خاصی برخوردار است و برای منسوجات مختلف استانداردهای

خاصی با مشخصه کاربردی آن معرفی شده که تولید کنندگان ملزم به رعایت آنها در

هنگام تولید کالا می باشند و به طور نمونه پرده های هتل ها و منسوجات بیمارستانی

از این نمونه ها می باشند .

به طور کلی الیاف  را از لحاظ اشتغال پذیری به دو دسته تقسیم بندی می کنند که به

الیاف قابل اشتغال و الیاف غیر قابل اشتغال تقسیم می شوند . الیاف قابل اشتغالی

می باشند که خود سوز می باشند به گونه ای که در مجاورت هوا خودسوز بوده در

 

صورت مشتغل شدن نمونه ای از این الیاف پنبه می باشند که LOIکمتر از 20 دارد .

این الیاف را می توان با عملیات تکمیلی مقاوم در برابر آتش نموند . پشم این لیف

خود سوز نبوده یعنی در صورت مشتغل شدن خاموش می شود که نشان از بالا بودن

LOI آن می باشد . نوع دیگر الیاف الیافی می باشند که به طور ذاتی ضد آتش می باشند

مانند آزبست و یا از انواع الیاف بشر ساخت نومکس و کولار را نام برد ، این الیاف بیشتر

در کاربرد های صنعتی مانند دستکش کار و لباس آتش نشانان ، روکش صندلی هواپیما و

… کاربرد دارند تولید این الیاف مشکل بوده و تکنولوژی تولید آن در دست شرکت های بزرگی

همچون دوپنت آمریکا قرار دارد .

امروزه با افزایش شهر نشینی و هم چنین استفاده از لوازم الکتریکی که امکان اشتغال را

افزایش داده و هم چنین خود نیز به عنوان ماده سوختنی احتمال آتش سوزی را افزایش

می دهند ، بنابراین لزوم استفاده از کالای نساجی که مقاوم در برابر آتش می باشد و همچنین

هشدار دهنده ما افزایش یافته است .

پخش بار سری زمانی
 
به کوشش
مرتضی خورشیدسوار
 
در این تحقیق به کاربرد مدل­های سری زمانی در سیستم قدرت پرداخته شده است. سری­های زمانی برای مدلسازی پارامترهای مختلف شبکه قدرت و در کاربردهای متنوع به کار گرفته می­شود. این مدل­ها قادرند همبستگی زمانی متغیرهای شبکه قدرت را در نظر بگیرند. با توجه به مدلسازی بارها و تولیدات سیستم قدرت به صورت مدل سری زمانی، روش پخش باری بر اساس مدل­های سری زمانی پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی از مدل­های سری زمانی به صورت مستقیم در حل مسئله پخش بار، برای یافتن متغیرهای حالت شبکه استفاده می­شود. خروجی این روش مدل­های سری زمانی چند متغیره برای مجهولات شبکه است.
در ادامه از پخش بار سری زمانی معرفی شده در این پایان­نامه در مسئله تجدید ساختار شبکه­های توزیع و برای یافتن بهترین ساختار شبکه با هدف کمینه کردن تلفات در سیستم قدرت استفاده می­شود.
در انتها نیز از مدل­های سری زمانی معرفی شده در سال­های اخیر جهت شبیه سازی پارامترهای گسسته در سیستم قدرت استفاده شده است. سری­های زمانی مرسوم ARMA جهت مدلسازی داده­های پیوسته کاربرد دارند. متغیرهایی چون توان خروجی واحدهای تولید پراکنده CHP و وضعیت بانک­های خازنی در سیستم قدرت ماهیت گسسته دارند. این مدل­ها می­توانند برخی توابع توزیع گسسته را برای متغیرهای مختلف در نظر بگیرند.
 
کلمات کلیدی: پخش بار، سری­های زمانی، متغیرهای همبسته، تجدید ساختار شبکه­های توزیع، مدلسازی پارامترهای گسسته
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                         صفحه
 
فصل اول: مقدمه
1-1- اهمیت مسئله 2
1-2- پخش بار احتمالی 3
1-3- مروری بر کارهای انجام شده 12
1-4- اهداف پایان نامه 24
1-5- ساختار پایان نامه 25
فصل دوم: سری های زمانی
2-1- مقدمه 27
2-2- مدلهای ARMA 27
2-2-1- فرآیندهای ایستا و ناایستا 27
2-2-2- فرآیندهای میانگین متحرک (MA) 29
2-2-3- فرآیندهای خودبازگشتی (AR) 29
2-2-4- فرآیندهایARMA 30
2-2-5- فرآیندهای ARIMA 30
2-2-6- فرآیندهای SARIMA 31
2-2-7- فرآیندهای Multivariate ARMA 31
2-3- ویژگی مدل سریهای زمانی 32
2-3-1- توابع خود همبستگی و خود همبستگی جزیی 32
2-3-2- تعیین ایستایی وناایستایی سری های زمانی با استفاده از تابع ACF 35
2-3-3- شناسایی الگو با استفاده از توابع ACF و PACF 36
2-3-4- شرط ایستایی و وارون پذیری با توجه به ضرایب مدل 37
2-3-5- آ‍زمونهای تشخیص الگو 38
فصل سوم: پخش بار سری زمانی
3-1- مقدمه 40
3-2- پخش بار احتمالی 41
3-3- معرفی روش پخش بار فرمولاسیون4 43
3-4- فرمول بندی روش پیشنهادی 47
3-5- شبیه سازی شبکه مورد مطالعه 51
3-5-1- مدلسازی سری زمانی توان خروجی توربین بادی 52
3-5-2- مدلسازی توان اکتیو و راکتیو تزریقی 55
3-5-3- نتایج شبیه سازی 56
فصل چهارم: استفاده از پخش بار سری زمانی برای تغییر ساختار شبکه با هدف مینیمم کردن تلفات
4-1- مقدمه 67
4-2- مسئله بازآرایی شبکه در سیستم های قدرت 68
4-3- معرفی الگوریتم BPSO 70
4-4- استفاده از مدل های سری زمانی در بازآرایی شبکه 71
4-5- نتایج شبیه سازی 73
4-5-1- شبکه مورد مطالعه 73
4-5-2- نتایج 74
4-5-3- بررسی درستی روش پیشنهادی 77
فصل پنجم: استفاده از سری زمانی DAR برای مدلسازی پارامترهای گسسته در سیستم قدرت
5-1- مقدمه 83
5-2- متغیرهای گسسته در سیستم قدرت 84
5-2-1- مدلسازی تپ ترانس 84
5-2-2- مدلسازی واحدهای تولید پراکنده CHP 85
5-3- فرآیندهای خودبازگشتی گسسته (DAR) 87
5-3-1- معرفی مدل 87
5-3-2- انتخاب درجه مدل 88
5-3-3- بررسی درستنمائی مدل انتخاب شده 90
5-3-4- تخمین پارامترهای مجهول در مدل 92
5-4- نتایج شبیه سازی 93
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1- نتیجه گیری 99
6-2- پیشنهادات 100
ضمیمه
7-1- اطلاعات شبکه 14 باسه IEEE 102
7-2- اطلاعات شبکه 69 باسه 104
منابع و مآخذ 108
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول­ها
 
 
عنوان و شماره                                 صفحه
 
جدول ‏1‑1: مقایسه کیفی روشهای مختلف تخمین نقطه ای ]25[ 9
جدول ‏3‑1: ضرائب مجهول و واریانس نویز تصادفی مدل سری زمانی توان خروجی توربین بادی 54
جدول ‏3‑2: واریانس مولفه نویز تصادفی برای توان های تزریقی ورودی 55
جدول ‏3‑3: ثوابت و واریانس مولفه نویز تصادفی مدل های سری زمانی خروجی 57
جدول ‏3‑4: ماتریس ضرایب AR در مدل سری زمانی چند متغیره خروجی 57
جدول ‏3‑5: ماتریس ضرایبMA برای مدل سری زمانی چند متغیره خروجی و تاخیر زمانی درجه اول 58
جدول ‏3‑6: ماتریس ضرایبMA برای مدل سری زمانی چند متغیره خروجی و تاخیر زمانی درجه دوازدهم 59
جدول ‏4‑1: وضعیت سوئیچ های شبکه در حالت های مختلف 74
جدول ‏4‑2: مقایسه وضعیت سوئیچ های شبکه در حالت های مختلف 78
جدول ‏4‑3: مقایسه زمان اجرای روش ها پخش بار در مسئله تجدید ساختار شبکه قدرت 81
جدول ‏5‑1: احتمال وقوع تولید در هر کدام از سطوح مشخص شده 94
جدول ‏5‑2: نتایج مربوط به ضرایب مجهول مدل و شاخص بایاس تصحیح شده AIC 95
جدول ‏5‑3: ثوابت انتخاب شده برای روش پارامتری بوتس تراپ 95
جدول ‏5‑4: نتایج حدود خطای مجاز و مقدار شاخص Tn تجربی به دست آمده از داده ها 96
جدول ‏5‑5: تابع چگالی برای داده های شبیه سازی شده از مدل اولیه 96
جدول ‏5‑6: ضرایب مدل سری زمانی برای داده های شبیه سازی شده از مدل اولیه 96
جدول ‏5‑7: تابع چگالی برای داده های شبیه سازی شده از مدل اولیه 97
جدول ‏5‑8: ضرایب مدل سری زمانی برای داده های شبیه سازی شده از مدل اولیه 97
جدول ‏7‑1: داده های مربوط به شبکه 14 شینه 102
جدول ‏7‑2: داده های مربوط به خطوط شبکه 14 شینه 102
جدول ‏7‑3: اطلاعات مربوط به بارها و خطوط در شبکه 69 باسه 104
 
 
 
 
 
فهرست شکل­ها
 
 
عنوان                                     صفحه
 
شکل ‏2‑1: ضرائب خودهمبستگی برای مدل……. 33
شکل ‏2‑2: ضرائب خودهمبستگی برای مدل……. 33
شکل ‏2‑3: ضرائب خودهمبستگی برای مدل……. 34
شکل ‏2‑4: ضرائب خودهمبستگی برای مدل……. 34
شکل ‏2‑5: کاهش مولفه ها به صورت کند 35
شکل ‏2‑6: کاهش مولفه ها به صورت نمائی سریع 36
شکل ‏2‑7: کاهش ناگهانی مولفه ها 36
شکل ‏3‑1: نمایش یک پخش بار قطعی در سیستم با ورودی های مشخص ]1[ 42
شکل ‏3‑2: نمایش یک پخش بار سری زمانی با ورودی های مدل سری زمانی ]1[ 43
شکل ‏3‑3: نمایش ضرائب خودهمبستگی توان خروجی مزرعه بادی 53
شکل ‏3‑4: نمایش ضرائب خودهمبستگی جزئی توان خروجی مزرعه بادی 54
شکل ‏3‑5: سری زمانی مربوط به زاویه باس شماره 3 با استفاده از برابری مقادیر نویز تصادفی 61
شکل ‏3‑6: سری زمانی مربوط به زاویه باس شماره 6 با استفاده از برابری مقادیر نویز تصادفی 61
شکل ‏3‑7: سری زمانی مربوط به دامنه ولتاژ باس شماره 10 با استفاده از برابری مقادیر نویز تصادفی 62
شکل ‏3‑8: سری زمانی مربوط به دامنه ولتاژ باس شماره 13 با استفاده از برابری مقادیر نویز تصادفی 62
شکل ‏3‑13: تابع توزیع احتمالی زاویه باس شماره 3 63
شکل ‏3‑14: تابع توزیع احتمالی زاویه باس شماره 6 63
شکل ‏3‑15: تابع توزیع احتمالی دامنه ولتاژ باس شماره 10 64
شکل ‏3‑16: تابع توزیع احتمالی دامنه ولتاژ باس شماره 13 64
شکل ‏4‑1: نمایش وضعیت تولید واحدهای CHP در 6 گروه به صورت ساعتی ]54[ 94
شکل ‏4‑2: تابع توزیع شاخص Tn برای آزمون درستنمایی مدل انتخاب شده 95
شکل ‏7‑1: نمایش تک خطی شبکه 14 باسه استاندارد IEEE 103
شکل ‏7‑2: شبکه 69 باسه ]52[ 107
 
 
 
 
 
 
فصل اول
مقدمه
 
 
 
 
 
 
 
 

1-    مقدمه
 
 

1-1- اهمیت مسئله
 
اولین و اصلی­ترین قدم در بهره­برداری، برنامه­ریزی و طراحی سیستم­های قدرت داشتن اطلاعات کافی از شرایط شبکه قدرت، شامل توان­های عبوری از خطوط و ولتاژ باس­ها در حالت دائمی است. داشتن چنین اطلاعاتی نیازمند انجام پخش بار در شبکه قدرت است. ضرورت انجام مطالعات پخش بار از دیر باز مورد توجه محققین بوده است، به طوری که همه ساله روش­ها و الگوهای جدیدی جهت بهبود روش­های موجود پخش بار ارائه می­گردد. روش­های مختلف پخش بار به صورت گسترده­ای برای مطالعات برنامه­ریزی و بهره­برداری در شبکه قدرت استفاده می­شود.
ابزار پخش بار با پاسخ به ورودی­های توان تزریقی ژنراتور، بار و توپولوژی شبکه، متغیرهای حالت شبکه و توان­های عبوری از خطوط را در خروجی محاسبه می­کند. در پخش بار قطعی[1] سیستم قدرت، مقادیر توان­­های تولیدی ژنراتورها و مصارف بارهای سیستم و همچنین توپولوژی شبکه به صورت کاملا مشخص در نظر گرفته می­شوند. بنابراین این روش نمی­تواند عدم قطعیت موجود در بار سیستم، نرخ خروج ژنراتورها از مدار و همچنین تغییرات توپولوژی شبکه را مدل نماید. در حالی که متغیرهای حالت سیستم به دلیل احتمالی بودن بارها، خطای پیش­بینی بار و تخمین غیر دقیق پارامترهای سیستم، دارای طبیعت متغیر است. روش پخش بار احتمالی[2]، راه حل موثری جهت ورودی­های غیر قطعی با دانستن مشخصات آماری آن­ها می­باشد.
با تحول در سیستم­های قدرت به دلیل نفوذ منابع انرژی پراکنده و عدم کنترل بر روی محرک­های طبیعی در برخی از این منابع، همانند توربین­های بادی و سیستم­های فوتوولتائیک[3]، یک پخش بار معمولی، متغیرهای حالت سیستم را در یک بازه زمانی محدود معین می­کند. با گسترش تولیدات پراکنده در شبکه قدرت، کاربرد سری زمانی تولید و مصرف در آنالیز پخش بار می­تواند مفید باشد، زیرا داده­های تولید و مصرف در یک دوره زمانی به دست می­آیند و می­توانند به صورت یک سری زمانی نوشته شوند ]1[.
در یک سیستم قدرت بارها تغییر می­کنند و توزیع آماری و ارتباط بین آن­ها باید مدل شود. بر خلاف آنالیز پخش بار احتمالی که داده­های ورودی آن­ها از توزیع­های آماری حاصل می­شود، در این جا از سری زمانی تولید و مصرف به طور مستقیم استفاده می­گردد. در این تحقیق سعی بر معرفی پخش بار سری زمانی و همچنین استفاده از مدلسازی سری زمانی برای برخی پارامترهای با ماهیت گسسته همچون تپ ترانس، وضعیت بانک های خازنی و توان خروجی واحدهای تولید پراکنده [4]CHP در سیستم قدرت می باشد.
 
 

 

1-2- پخش بار احتمالی
 
برای در نظر گرفتن موارد عدم قطعیت در سیستم­های قدرت، همان­طور که پیشتر نیز گفته شد روش­های مختلفی بر مبنای ریاضیات آماری برای آنالیز این پدیده­های تصادفی پیشنهاد شده که به سه صورت کلی زیر است:

روش­های احتمالی[5]
روش فازی[6]
آنالیز بازه­ای[7]
روش­های احتمالی در این میان دارای مبانی ریاضیاتی است و در جنبه­های دیگر سیستم قدرت نیز استفاده می­شود.
پخش بار احتمالی ابتدا در سال 1974 توسط آلن[8] و برکوسکا[9] پیشنهاد شد و سپس در بهره­برداری از سیستم­های قدرت و برای برنامه­ریزی­های کوتاه مدت و بلند مدت از آن استفاده شد ]2[.
در پخش بار احتمالی و در حالت کلی، ورودی­های مسئله به صورت تابع توزیع چگالی[10] یا تابع توزیع تجمعی[11] متغیرهای تصادفی است و در خروجی نیز متغیرهای حالت سیستم و توان­های عبوری از خطوط به صورت PDF یا CDF خواهند بود، بنابراین عدم قطعیت در این حالت می­تواند در نظر گرفته شود.
مسئله پخش بار احتمالی می­تواند به یکی از سه روش کلی زیر حل شود:

روش­های عددی[12] که بارزترین مثال آن روش مونت کارلو[13] است.
روش­های تحلیلی[14] که به عنوان مثال از تکنیک کانولوشن[15] استفاده می­شود.
روش­های تقریبی[16] که از آن جمله می­توان به تخمین نقطه­­ای[17] اشاره کرد.
البته در برخی موارد از ترکیب روش­های فوق نیز استفاده شده است.
در ادامه به موازات تکنیک PLF تکنیک مشابه پخش بار اتفاقی[18] نیز برای حل مسئله پخش بار مورد استفاده قرار گرفت ]3[. این روش بر پایه فرض نرمال بودن متغیرهای سیستم و توان­های عبوری از خطوط استوار بود که موجب ساده­تر شدن محاسبات می­گردید، اما در ادامه پاسخ­های این روش توسط محققان مورد استناد قرار نگرفت. الگوریتم SLF با در نظر گرفتن عدم قطعیت لحظه­ای تولید و مصرف، عدم قطعیت را به صورت کوتاه مدت مدل می­کند و بیشتر برای اهداف بهره­برداری مناسب است.
 
 
   1-2-1-­ روش­های عددی
 
در روش­های عددی مانند مونت کارلو، در هر مرحله با جایگزینی مقادیر عددی برای متغیرها و پارامترهای سیستم و انجام پخش بار قطعی برای هر تکرار، خروجی نیز به صورت مقادیر عددی خواهد بود.
دو ویژگی مهم در شبیه­سازی مونت کارلو تولید اعداد تصادفی و نمونه­برداری از آن­ها می­باشد. نرم­­افزارهایی مانند متلب[19] الگوریتم­هایی را برای تولید اعداد تصادفی ایجاد کرده­اند. اما تکنیک نمونه­برداری تصادفی پیچیدگی­های بیشتری دارد و روش­های متنوعی چون نمونه برداری ساده و Stratified Sampling استفاده می­شود ]4[.
چون در روش مونت کارلو ترکیب­های مختلفی از ورودی­ها در هر تکرار انتخاب می­شوند و از معادلات غیر خطی در حل مسئله استفاده می­شود، بنابراین از نتایج حاصل از روش مونت کارلو معمولا برای بررسی درستی سایر روش­ها که ساده­سازی­هایی را در معادلات در نظر می­گیرند، استفاده می­شود. مهمترین مشکلات روش مونت کارلو زمان­بر بودن و نیاز به انجام تعداد شبیه­سازی­های زیاد است.
[1] Deterministic Load Flow (DLF)
[2] Probabilistic Load Flow (PLF)
[3] Photovoltaic Distributed Generation (PV)
[4] Combined Heat and Power Distributed Generation
[5] Probabilistic Approach
[6] Fuzzy Sets
[7] Interval Analysis
[8] Allan
[9] Borkowska
[10] Probability Density Function (PDF)
[11] Cumulative Distribution Function (CDF)
[12] Numerical Approach