فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال پنجم شماره 4 (زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/12/09
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علیرضا پاکخصال، حبیب الله اعلمی، الیاس ابراهیم زاده صفحات 1-14
    بهره برداری از منابع تولید پراکنده و تجدید پذیر اگرچه پتانسیل بالایی دارند، اما ممکن است به علت طبیعت متغیرشان مشکل آفرین باشند. علاوه بر این، نوسان های باد و یا تغییرات شدید آب و هوایی می تواند به نوسان های موقتی در ولتاژ منجر شود. تحقیقات نشان می دهد که ذخیره سازی انرژی می تواند این طبیعت تصادفی را جبران کند و در بازه زمانی کوتاه بدون نیاز به قطع بار و یا به مدار آوردن منابع انرژی جدید موثر باشد. همچنین، بهره گیری از ذخیره سازهای انرژی برای یکنواخت کردن پروفیل توان و تنظیم ولتاژ در نقاط اتصال، امکان استفاده بهتر از توان تولیدی را فراهم می آورد و می تواند راه حل اقتصادی تلقی شود. در این راستا، در این مقاله یک سیستم مدیریت انرژی هوشمند به منظور بهینه کردن بهره برداری از سیستم الکتریکی نمونه و برنامه ریزی تولید و ذخیره انرژی طراحی شده است. روش پیشنهاد شده قادر است بسته به اهداف کاری مختلف و درجه اهمیت متناظرشان با استفاده از روش بهینه سازی پارتو نقاط کار بهینه را تعیین نماید. در این روش، ساعات استفاده و میزان استفاده از منابع مختلف انرژی به گونه ای که کمترین هزینه و پایین ترین آلودگی زیست- محیطی را به دست دهد، تعیین شده است. در نهایت، به منظور اعتبار سنجی الگوریتم پیشنهادی، روش با استفاده از نرم افزارهای MATLAB و GAMS بر روی یک سیستم پیشرانه الکتریکی نمونه پیاده و نتایج بحث و بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ذخیره سازی انرژی، مدیریت بهینه مصرف انرژی، برنامه ریزی خطی اعداد صحیح، بهینه سازی پارتو
  • مهدی حاجیان، اصغر اکبری فرود، رضا کیپور صفحات 15-30
    در این مقاله یک استراتژی جدید مدیریت تراکم ارایه شده است. در عموم روش های ارایه شده برای مدیریت تراکم، تمام پیشامدها، یا به صورت قطعی و یا احتمالی، قبل از وقوع بازار در برنامه ریزی واحدهای تولیدی در نظر گرفته می شود که باعث افزایش هزینه رفع تراکم می شود. در الگوریتم ارایه شده در این مقاله، مدیریت تراکم به دو بخش مدیریت تراکم اولیه و ثانویه تقسیم می شود. پیشامدها نیز به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول پیشامدهایی هستند که حتما باید قبل از وقوع، با راهکارهای پیشگیرانه آثار آن ها را به حداقل رساند و دسته دوم شامل پیشامدهایی است که آثار نامطلوب رخداد آن ها در شبکه را می توان با ابزار و روش های کنترلی از بین برد. پیشامدهای دسته اول به همراه حالت پایه شبکه، در مدیریت تراکم اولیه لحاظ می شوند. مدیریت تراکم ثانویه از نزدیک ترین زمان به اجرای بازار آغاز می شود و تا پایان هر ساعت از اجرای بازار ادامه می یابد. به این ترتیب مدیریت تراکم ثانویه قادر است با کم ترین عدم قطعیت، هم آثار تغییرات بار و تولید را لحاظ کند و هم آثار پیشامدهایی را که در زمان اجرای واقعی بازار رخ می دهد در نظر بگیرد. با این روش، هزینه در نظر گرفتن قید امنیت برای مدیریت تراکم به حداقل می رسد.
    کلیدواژگان: مدیریت تراکم اولیه و ثانویه، هزینه رفع تراکم، ادوات کنترلی، الگوریتم اجتماع ذرات
  • میثم عبدلی، علیرضا حاتمی صفحات 31-44
    یکی از مباحث مهم در زمینه مدیریت تولید و بهره برداری سیستم های قدرت، پخش بار اقتصادی دینامیکی است. هدف از حل مساله مورد نظر، برنامه ریزی توان تولیدی ژنراتورهای فعال در سرتاسر یک افق زمانی مشخص است؛ به طوری که در هر بازه زمانی مشخص، بار مورد تقاضا تامین و قیود بهره برداری رعایت شوند. در سال های اخیر، مزارع بادی به دلیل هزینه پایین تولید توان (نسبت به دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر) و همچنین، آلایندگی کمتر مورد توجه قرار گرفته است و گسترش زیادی داشته است. در این مقاله، مساله پخش بار اقتصادی دینامیکی سیستم قدرت شامل: واحدهای حرارتی و مزارع بادی و با در نظر گرفتن هزینه آلودگی بررسی شده است. به منظور حل مساله بهینه سازی مورد نظر از یک روش ابتکاری کارآمد با نام الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات هم تکاملی اصلاح شده استفاده شده است. همچنین، به منظور بهبود عملکرد الگوریتم مورد نظر، اصلاحاتی از جمله استفاده از یک ضریب اینرسی که به طور خطی در طول شبیه سازی کاهش می یابد بر روی آن اعمال شده است. در نهایت، کارآیی و برتری روش پیشنهادی روی سه سیستم نمونه IEEE (دو سیستم بدون مشارکت مزارع بادی و یک سیستم شامل دو مزرعه بادی) نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: پخش بار اقتصادی دینامیکی، مزارع بادی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات هم تکاملی اصلاح شده
  • معین پرستگاری، رحمت الله هوشمند، امین خدابخشیان، امیرحسین زارع نیستانک صفحات 45-62
    امروزه مسائل بهره برداری بهینه از نیروگاه های تجدید پذیر و پیشنهاد تولید بهینه این نیروگاه ها جزو مسائل روز بازار برق است. با توجه به این مساله، در این مقاله، روش جدیدی در بهره برداری هماهنگ از نیروگاه های بادی، فتوولتائیک و تلمبه- ذخیره ای در بازار ارایه می شود. هدف اصلی این برنامه ریزی، افزایش سود مجموعه نیروگاه هاست. در این پژوهش، از شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی تولید نیروگاه بادی استفاده شده است. افزون بر این، وجود عدم قطعیت قیمت انرژی و ذخیره چرخان در بازار برق و عدم قطعیت تولید واحدهای بادی و فتوولتائیک به تبدیل این مساله به یک مساله بهینه ساز ی تصادفی منجر می شود. در این پژوهش، عدم قطعیت شاخص ها توسط روش درخت سناریو مدل سازی شده است. با استفاده از روش درخت سناریو مساله بهینه ساز ی به یک مساله بهینه ساز ی تصادفی تبدیل می شود. در این مقاله، روش پیشنهادی بر روی نیروگاه های بادی، فتوولتائیک و تلمبه- ذخیره ای سیستم ارتقا یافته 118 باس IEEE مدل سازی و با استفاده از نرم افزار GAMS حل شده است. بررسی مقادیر امید ریاضی سود سیستم تایید کننده افزایش سود مجموعه نیروگاهی در شرایط عملکرد هماهنگ نسبت به شرایط بهره برداری مستقل است.
    کلیدواژگان: پیشنهاد بهینه تولید به بازار برق، پیش بینی تولید واحد بادی، شبکه عصبی، مزرعه بادی، نیروگاه های تجدیدپذیر
  • سید میثم سید برزگر، محمد میرزایی * صفحات 63-70

    در این مقاله، بهینه سازی مکان استقرار خنک کننده ها در ستون قرص های برقگیر با هدف کاهش سریع دما ناشی از تلفات الکتریکی اضافه ولتاژهای موجود در شبکه و افزایش پایداری حرارتی برقگیر بررسی شده است. شبیه سازی با استفاده از لینک نرم افزار اجزای محدودCOMSOL در حالت گذرا و همچنین، نرم افزار MATLAB بر روی برقگیر مورد مطالعه انجام شده است. بر این اساس در هر مرحله از شبیه سازی ابتدا تحلیل الکتروحرارتی در بازه زمانی خاص مطابق با استاندارد IEC60099-4 بر روی جمعیت انتخاب شده انجام و نتایج مورد نیاز به الگوریتم بهینه سازی انتقال داده می شود. به منظور بهینه سازی مکان خنک کننده ها از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده تاثیر بسیار زیاد مکان خنک کننده در تغییرات دمایی برقگیر دارد. در نهایت، مدل بهینه شده در نرم افزار اجزای محدود به طور مستقل شبیه سازی و نتایج حاصل از آن با نمونه انتخابی مقایسه خواهد شد.

    کلیدواژگان: برقگیر، خنک کننده، پایداری حرارتی، الگوریتم ژنتیک
  • محمدرضا آقاابراهیمی، مهدی تورانی، محمد مهدی قاسمی پور صفحات 71-84
    با افزایش قیمت سوخت های فسیلی و نگرانی های زیست محیطی، استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند باد و خورشید افزایش یافته است. همچنین، استفاده از خودروهای الکتریکی (EV) و خودروهای هیبریدی قابل اتصال به شبکه (PHEV) که با عنوان V2G شناخته می شوند توسعه یافته است. با توجه به فراگیر شدن استفاده از این خودروها در آینده ای نزدیک، پارکینگ خودروهای الکتریکی (EVP) به عنوان منابع تولید تولید پراکنده (DG) و ذخیره ساز انرژی الکتریکی مورد توجه قرار می گیرند. مکان قرار گرفتن این پارکینگ ها برای شرکت های توزیع برق از نقطه نظر کاهش تلفات و برای شهرداری ها از نقطه نظر وسعت منطقه شهری که قرار است پارکینگ در آن احداث شود دارای اهمیت است. در این مقاله، به موضوع مکان یابی پارکینگ خودروهای الکتریکی با درنظر گرفتن اطلاعات GIS و وسعت مناطق شهری، با هدف تسریع در مکان یابی پارکینگ ها توسط الگوریتم های تکاملی مختلف به منظور کاهش مکان های کاندید، بررسی و مقایسه کارایی این الگوریتم ها و همچنین، رضایت مندی شرکت توزیع برق و شهرداری ها پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: پارکینگ خودروهای الکتریکی، اطلاعات GIS شهری، مکان یابی، خودروهای الکتریکی، الگوریتم جستجوی گرانشی (GSA)، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)، الگوریتم ژنتیک (GA)
  • فریا نصیری مفخم، راضیه روغنی زاده صفحات 85-102
    امروزه دنیای موسیقی و هوش مصنوعی به واسطه پژوهش های انجام شده در هر دو حوزه به هم نزدیک تر شده اند. ساخت موسیقی با استفاده از راه کارهای موجود در هوش مصنوعی، زمینه پژوهشی جدیدی را ایجاد کرده است. ساخت خودکار موسیقی علاوه بر اینکه ما را در شناخت بهتر چگونگی تفکر موسیقیایی انسان یاری خواهد کرد، کمک شایان توجهی به آهنگ سازان و موسیقی دانان در بهبود تئوری های موسیقی با استفاده از قدرت محاسباتی کامپیوترها می کند و آهنگ سازان را نیز از آهنگ سازی های «نت به نت» رها خواهد ساخت. در این پژوهش، به ساخت موسیقی به شکل خودکار پرداخته می شود. ابتدا، با استفاده از زنجیره مارکوف و سیستم های لیندن مایر، یک سیستم آهنگ سازی خودکار پیاده سازی می شود که به دلیل ماهیت روش های مورد استفاده، به شکل بدون تنوع به تولید موسیقی می پردازد. ولی بر اساس الگوریتم ژنتیک با استفاده از جهش یکنواخت و توجه به برازندگی قطعه براساس آکوردها، نتایج سریع به سمت قطعات بهتر می روند. خلاقیت در ساخت موسیقی فراتر از مرزهای کنونی هوش مصنوعی است و برای دست یابی به نتایج بهتر، کار بسیاری در این زمینه هنوز پیش رو است.
    واژه های کلیدی: آکورد، الگوریتم ژنتیک، زنجیره ی مارکوف، ساخت موسیقی، سیستم لیندن مایر، هوش مصنوعی
  • جواد ساده، عبادالله کامیاب*، حمید یعقوبی صفحات 103-114

    در این مقاله روشی هوشمند با استفاده از شبکه عصبی و تبدیل موجک برای تشخیص جزیره ای شدن برای واحدهای تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر ارائه شده است. روش ارائه شده مبتنی بر تغییر مرجع توان راکتیو در واسط کنترل اینورتر به منظور ایجاد یک گذرای اجباری کوچک در فرکانس و مشتق آن است. در شرایطی که واحد تولید پراکنده در جزیره قرار گرفته باشد، تغییر در مرجع توان راکتیو باعث تغییر در فرکانس سیستم و مشتق آن و ایجاد گذرایی در آنها خواهد شد. ایده اصلی این مقاله، استفاده از گذرای ایجاد شده در فرکانس و مشتق آن در شرایط جزیره ای شدن است. در این روش شبکه عصبی احتمالاتی (PNN) به وسیله شاخص استخراج شده از اطلاعات مشتق فرکانس، به وسیله تبدیل موجک گسسته (DWT) در شرایط جزیره و غیر جزیره تحت آموزش قرار می گیرد. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار PSCAD/EMTDC و تحلیل ها در نرم افزار MATLAB انجام شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که روش پیشنهادی در شرایط مختلف عملکرد مناسبی از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: واحدهای تولید پراکنده اینورتری، تشخیص جزیره ای شدن، تبدیل موجک، شبکه عصبی احتمالاتی
|
  • Ali Reza Pakkhesal, Habib Allah Alami, Elias Ebrahimzadeh Pages 1-14
    Despite the high potential of distributed and renewable sources، their operation may cause problems because of their variability. Moreover، wind fluctuations or extreme weather changes may lead to temporary voltage fluctuations. Researches show that the energy storage can compensate this random nature effect and also it can be effective in a short duration، without requiring the load cut-off. Furthermore، utilizing the energy storing instruments provides more suitable conditions to use produced power and it can be considered as an economic solution. Therefore، in this paper a Smart Energy Management System has been designed in order to optimize the operation of a sample system، production planning، and energy storage. This study suggests the optimized method which can determine the optimized point depending on different goals and their relative effective coefficients. In this method، the usage time and the amount of usage of different energy sources have been determined so that the lowest cost and minimum environmental pollution has been achieved based on Pareto optimization. Eventually، in order to validate the proposed algorithm، this method has been implemented on an electrical propulsion sample system by MATLAB & GAMS software and related results are discussed.
    Keywords: Energy storage, Optimal management of energy consumption, Integer linear programming, Pareto optimization
  • Mehdi Hajian, Asghar Akbari Foroud, Reza Keypoor Pages 15-30
    In this paper a new strategy for congestion management is presented. Generally، in congestion management programs all considered contingencies are deterministic or stochastic. Therefore، congestion management cost is increased. In the proposed algorithm، congestion management program is divided to two parts، Primary and Secondary Congestion Management. Also، contingencies are divided in two groups. In the first group، the contingencies that should be managed by preventive actions are considered and the others are taken into account in the second group. The first group of contingencies is in primary congestion management. The secondary congestion management program starts from the nearest time to market run time. So، the secondary congestion management uses corrective actions for managing secondary group contingencies. Also، the secondary congestion management is capable of covering most uncertainties، especially load variations. The proposed method reduces congestion management cost.
    Keywords: Primary, Secondary Congestion Management, Congestion Management Cost, PSO
  • Pages 31-44
    The dynamic economic load dispatch is one of the main problems of power systems generation and operation. The objective is to schedule power generation for units over a certain period of time، while satisfying operating constraints and load demand in each interval. Wind farms، as renewable energy resources are playing an increasing role in electricity generation. In this paper، a computational framework is presented to solve the dynamic economic emission dispatch problem with inclusion of wind farms considering their associated constraints. An optimization algorithm called modified co-evolutionary particle swarm optimization (MCPSO) is proposed to solve the problem. In the proposed algorithm، two kinds of swarms evolve interactively where one of them is used to calculate the penalty factors (constraints handling) and the other is used for searching good solutions (optimization process). In addition، some modifications such as using an inertia weight that decreases linearly during the simulation are made to improve the performance of the algorithm. Finally، the validity and superiority of the proposed method are demonstrated by simulation results on a modified IEEE benchmark system including six thermal units and two wind farms.
    Keywords: Dynamic economic load dispatch, wind farms, modified co, evolutionary particle swarm optimization algorithm
  • Moein Parastegari, Rahmat-Allah Hooshmand, Amin Khodabakhshian, Amir-Hossein Zare-Neyestanak Pages 45-62
    Optimal operation and bidding strategy of renewable units are two important problems of the restructured power market. In this paper، a new method for the joint operation of wind، photovoltaic and pump-storage units in day ahead power market is studied to increase the profit of joint units. In this study، artificial neural network is used to predict the wind power generation of wind farms. Since، there are uncertainties in energy and reserve prices، wind and photovoltaic power generation، the optimal operation of joint units can be modeled as a stochastic optimization problem. For this purpose، uncertainties of parameters are modeled by scenario tree method. The performance of the proposed method is evaluated on the renewable energy resources (wind farms، photovoltaic and pump-storage units) of the modified IEEE 118 bus test system. Results of the proposed joint operation of renewable resources confirm that the value of expected profit increases in comparison with uncoordinated operation (UO) of units.
    Keywords: Optimal bidding strategy, wind generation prediction, artificial neural network, wind farm, ýrenewable energy resources
  • Seyed Meysam Seyedbarzegar, Dr Mohammad Mirzaie Pages 63-70

    in this paper the optimal placement of spacers in surge arrester column is presented in order to achieve temperature reduction and surge arrester thermal stability against power losses due to the overvoltage in power system. The simulation is done by using genetic algorithm in MATLAB software that it is linked by numerical analysis، i. e.، Finite Element Method (FEM). First، electro thermal analysis is performed according to the IEC60099-4 standard on selected population in certain interval and، then the required data is applied to the genetic algorithm for the optimal placement of spacers. Simulation results show that the placement of spacers has great influence on surge arrester temperature variations. Finally، the optimal model of surge arrester is simulated in COMSOL software and the results of this model are compared with conventional model results.

    Keywords: spacer, surge arrester, thermal stability, genetic algorithm
  • Mohammad R. Aghaebrahimi, Mahdi Tourani, Mohammad M. Ghasemipour Pages 71-84
    energy resources، such as wind and solar، are increased. Also، the use of Electric Vehicles (EV) and Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEV)، known as V2G، is under development. Due to the widespread use of these vehicles in the near future، Electric Vehicles Parking (EVP) is considered as a source of Distributed Generation (DG) and Electric Energy Storage. The location of parking lot is important for power utilities to reduce power losses، and to municipalities of the urban areas from construction point of view. In this paper، sitting of EVP considering GIS information and the extent of urban areas will be discussed for rapid determination of parking locations using different evolutionary algorithms. The goal is to reduce the candidate locations، to analyze and to compare the performance of these algorithms as well as increasing the satisfaction of power utilities and municipalities.
    Keywords: Electric Vehicles Parking (EVP), Urban GIS Information, Sitting, Electric Vehicles (EV), Gravitational Search Algorithm (GSA), Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (GA)
  • Faria Nassiri-Mofakham, Razie Roghanizadeh Pages 85-102
    Nowadays، fields of music and artificial intelligence are closer together through research in both areas. Music composition using artificial intelligence (AI) solutions has created a challenging research area. Automatic music composition will not only help researchers understand human’s musical thinking، but also helps composers and musicians improve music theory significantly by using the computing power of computers. In this study، an automatic music composition is presented. The system is implemented by using Markov chain and Lindenmayer systems as well as genetic algorithm. Fitness evaluation of the generated music is achord-based. The evaluations show the fast evolution of the results by genetic algorithm using uniform mutation. Creativity in music composition is beyond the present borders of AI and much work is still ahead in this field.
    Keywords: artificial intelligence, chords, genetic algorithms, Lindenmayer systems, Markov chain, music composition
  • Javad Sadeh, Ebadollah Kamyab, Hamid Yaghobi Pages 103-114

    In this paper، an intelligent islanding detection method is presented for inverter based distributed generation (DG) using probabilistic neural network (PNN) and wavelet transform. The presented method is based on the change of DG reactive power reference (Qref) in inverter control interface to create a small forced transient in frequency and its derivative. Changing the Qref causes a forced transient in system frequency and also in its derivative in islanding conditions. The main idea is to use the created transient in frequency derivative in islanding conditions. The PNN is trained by features extracted from the frequency derivative data through the discrete wavelet transformation (DWT) in islanding and non-islanding conditions. The proposed method is evaluated in islanding and non-islanding conditions، using PSCAD/EMTDC and MATLAB software. Simulation results show that the proposed method has a proper operation in the islanding and non-islanding conditions.

    Keywords: Inverter based DG, Islanding detection, wavelet transform, Probabilistic neural network