فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال هشتم شماره 4 (زمستان 1396)

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال هشتم شماره 4 (زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/20
  • تعداد عناوین: 5
|
  • سیدجلال سیدشنوا *، عبدالمجید دژم خوی، کیان جوان احدادی صفحات 1-16
    در این مقاله الگوهای خاکستری بهبودیافته برای پیش بینی بار در حضور پاسخ گویی بار پیشنهاد شده است. پاسخ گویی بار، یکی از ویژگی های ارزشمند شبکه های هوشمند است. از طرف دیگر، در صنعت برق تجدید ساختار یافته، پیش بینی کوتاه مدت بار برایبرنامه ریزی خرید انرژی و بهره برداری بهینه از سیستم قدرت اهمیت زیادی دارد. پیش بینی کوتاه مدت بار با در نظر گرفتن پاسخ گویی سمت تقاضا به دلیل نبود آگاهی دقیق از میزان مشارکت مصرف کنندگان، دشوار است. روش های متعدد ارائه شده برای پیش بینی بار تا کنون توانایی چندانی در رهگیری واکنش سمت تقاضا نداشته است؛ بنابراین به روشی برای الگوسازی و پیش بینی کوتاه مدت بار در حضور پاسخ گویی بار نیاز است. در این مقاله الگوهای خاکستری که از داده های کم و دقت زیاد بهره می گیرند، با روش های مبتنی بر تکرار برای پیش بینی کوتاه مدت بار بهبود یافته اند. این روش ها پیش بین کننده های محلی اند؛ به همین دلیل توانایی بهتری در الگوسازی پروفیل های بار با تغییرات ناگهانی از خود نشان می دهند؛ مانند آنچه در هنگام پاسخ گویی بار رخ می دهد. برای اعتبارسنجی روش های پیشنهادی، منحنی بار ایران پس از اعمال سناریوهای پاسخ گویی بار استفاده شده است و نتایج شبیه سازی عملکرد مطلوب و دقت زیاد روش های پیشنهادی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: پاسخ گویی بار، پیش بینی کوتاه مدت بار، الگوهای خاکستری
  • بهنام گلستانی مهر، افشین لشکرآرا * صفحات 17-30
    یکی از مهم ترین موضوع‏های سیستم‏های مدرن امروزی، تولید انرژی الکتریکی برای سیستم‏های قدرت به منظور بهینه کردن هزینه تولیدی برای واحدهای فعال موجود در شبکه قدرت است. پخش بار اقتصادی[1] برنامه ریزی مناسب برای واحدهای تولیدی است که محدودیت‏های غیرخطی شبکه قدرت و واحدهای تولیدی را در نظر می‏گیرد. پخش بار اقتصادی، ‏مسئله بهینه‏سازی غیرخطی، غیرمحدب و چالش برانگیز است که برای حل آن، با توجه به مشخصات پیچیده موجود در مسئله، از الگوریتم‏های ابتکاری استفاده می شود. در این مقاله مسئله پخش بار اقتصادی با محدودیت‏های غیرخطی، به ‏مسئله بهینه‏سازی تبدیل شده است و با استفاده از الگوریتم بهینه‏سازی ‏یادگیری ردیابی بازگشتی (LBSA)، به حل آن پرداخته می شود. الگوریتم پیشنهادی، ترکیبی از الگوریتم ردیابی بازگشتی (BSA) و الگوریتم آموزش و یادگیری (TLBO) است. برای ارزیابی کارایی روش پیشنهادی از دو سیستم‏ تست به عنوان مطالعات موردی استفاده شد و نتایج حاصل از این روش، تجزیه و تحلیل و با نتایج دیگر الگوریتم‏های موجود در مقالات مقایسه شده اند. این نتایج، کارایی و عملکرد مناسب الگوریتم پیشنهادی را در مقایسه با سایر الگوریتم‏ها نشان می دهد.
    کلیدواژگان: پخش بار اقتصادی، بهینه سازی غیرمحدب، الگوریتم یادگیری ردیابی بازگشتی (LBSA)، اثر شیر بخار
  • محمد فرشاد * صفحات 31-44
    تعیین دقیق مکان وقوع خطا و تسریع عملیات تعمیراتی در خطوط انتقال جریان مستقیم فشارقوی (HVDC)، به دلیل حجم بالای توان عبوری آنها اهمیت خاصی دارد. این مقاله شیوه ای جدید برای مکان یابی هوشمند خطاهای اتصال کوتاه در خطوط انتقال جریان مستقیم فشارقوی دوقطبی با استفاده از تکنیک های شناسایی الگو و الگوریتم های یادگیری ماشین ارائه می دهد. در شیوه پیشنهادی، با استفاده از ترکیب تحلیل پرونی (PA) و تجزیه مقدار تکین (SVD)، برخی ویژگی های مفید از سیگنال های ولتاژ پس از خطای یک پایانه استخراج می شوند. شبکه عصبی رگرسیون تعمیم یافته (GRNN) نیز که قبلا آموزش دیده است، ویژگی های استخراج شده را دریافت می کند و محل وقوع خطای اتصال کوتاه متناظر را تخمین می زند. ارزیابی های انجام شده بر سیستم نمونه دوقطبی نشان می دهند مکان یاب پیشنهادی با وجود تغییرات محل وقوع خطا، مقاومت خطا و جریان پیش از خطا، عملکرد دقیق و مناسبی دارد. متوسط درصد خطای به دست آمده برای مکان یابی انواع خطاهای اتصال کوتاه قطب مثبت به زمین (PG)، قطب مثبت به منفی (PN) و قطب مثبت به منفی به زمین (PNG) در سیستم نمونه به ترتیب برابر 0.264%، 0.287% و 0.225% است.
    کلیدواژگان: تحليل پروني، تجزيه مقدار تکين، شبکه عصبي رگرسيون تعميم يافته، مکان يابي خطا، جريان مستقيم
  • سید هادی حسینی کردخیلی*، مهدی بانژاد، علی اکبرزاده کلات صفحات 45-62
    در این مقاله یک کنترل کننده چندحلقه ای سلسله مراتبی برای یک ریزشبکه[i] دارای منابع تولیدپراکنده (DG[ii]) تجدیدپذیر به منظور کنترل ولتاژ در نقطه اتصال مشترک (PCC) و تقسیم توان اکتیو و راکتیو مناسب ارائه شده است. از حلقه های جریان و ولتاژ براساس مدل دینامیکی ریزشبکه استفاده شده است تا سیگنال های کلیدزنی مناسب برای اینورترهای هر DG تولید شود و سیگنال مرجع جریان برای هر DG به وجود آید. همچنین یک کنترل کننده دروپ[iii] اصلاح شده ارائه شده است تا عملکرد حلقه کنترل ولتاژ را بهبود دهد. برای بهبود عملکرد دینامیکی کنترل کننده ارائه شده در هنگام تامین توان لازم برای بارهای هارمونیکی، مولفه های هارمونیکی ولتاژ PCC جداسازی شده اند. همچنین حدود بالا و پایین دروپهای دامنه ولتاژ و فرکانس با استفاده از منحنی های ظرفیت هر DG تحلیل شده اند. تاثیر عدم قطعیت تولید توان در مولدهای تجدیدپذیر بر تغییرات ولتاژ لینک DC نیز با افزودن یک حلقه کنترل اضافی در ساختار سلسله مراتبی جبران شده است. ارائه ساختار کنترلی چندهدفه یادشده در کنار کنترل دروپ مبتنی بر منحنی های ظرفیت، از نوآوری های اصلی این مقاله به شمار می روند. نتایج شبیه سازی در محیط MATLAB/SIMULINK نشان می دهند روش ارائه شده عملکرد مناسبی را در حالت های ماندگار و گذرا در هنگام تغییر ناگهانی در تولید توان و یا میزان بار هارمونیکی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: ریزشبکه، کنترل اولیه، حلقه های کنترل داخلی، کنترل دروپ، کنترل سلسله مراتبی، منحنی های ظرفیت
  • فرشید جعفریان، فرزاد پرورش * صفحات 63-70
    به دلیل آنکه مشخص کردن ظرفیت کانال های رله در بسیاری از شبکه ها هنوز جزء مسائل حل نشده است، در عمل در بسیاری از شبکه های رله با کانال محوشدگی، از بهینه سازی معیار معاوضه تسهیم و چندگانگی برای طراحی روش مخابره در شبکه استفاده می شود. به دست آوردن معاوضه تسهیم و چندگانگی شبکه های رله در حالت کلی جزء مسائلی است که در حال حاضر پژوهش های بسیاری درباره آن انجام می شود. در این مقاله نشان داده شده است برای محاسبه معاوضه تسهیم و چندگانگی شبکه لوزی به حل یک مسئله بهینه سازی نیاز است. در روش مستقیم برای محاسبه معاوضه تسهیم و چندگانگی در شبکه لوزی با رله به حل مسئله بهینه سازی (یک بهینه سازی به ازای هر برش شبکه) نیاز است که برای شبکه های با تعداد زیادی رله حل این تعداد بهینه سازی عملی نیست. در این مقاله نشان داده شده است برای یک شبکه لوزی دوسویه، زمانی که مرتبه نمایی متوسط بهره کانال ها بزرگ تر یا مساوی با بهره تسهیم باشند، محاسبه معاوضه تسهیم و چندگانگی در شبکه به یک مسئله کمینه کردن یک تابع سابمادولار تبدیل می شود و مقدار معاوضه تسهیم و چندگانگی در این حالت با پیچیدگی محاسباتی چندجمله ای به دست می آید.
    کلیدواژگان: معاوضه تسهیم و چندگانگی، کانال رله لوزی، کانال محوشدگی، رله دوسویه، بهینه سازی سابمادولار
|
  • Seyed Jalal Seyed Shenava *, Abdolmajid Dejamkhooy, Kian Javanajdadi Pages 1-16
    In this paper the modified grey models are proposed for short-term load forecasting in presence of demand response. The demand response is a valuable element of the smart grids. On the other hand, short-term load forecasting is very important for energy purchase planning and optimal operating of restructured power systems. Since the consumer participation is undetermined and inherently uncertain, the load forecasting will be a difficult task in presence of demand response. Numerous methods have been proposed to the load forecasting, which they have little ability to track demand side reaction. Therefore, requirement of a high precision method to model and predict the electric load in presence of demand response is appreciable. In this paper, grey models, which utilize low number of data to high precision prediction, have been modified by an iterative strategy to short-term load forecasting in presence of demand response. Since grey models are local predictors, they show better ability in modeling and forecasting of the load profiles with the unexpected and sudden changes. After applying demand response scenarios on Iran consumption load data, they have been utilized to verify the proposed method. Simulation results show high performance and accuracy of the proposed methods.
    Keywords: Demand response, Short-term load forecasting, Grey models
  • Behnam Golestani Mehr, Afshin Lashkar Ara * Pages 17-30
    The production of electric energy for power systems with the goal of minimizing the total production cost for existing active units in the power network is one of the most important issues of modern systems. In other words, the purpose of economic dispatching is proper and optimized planning for production units, by taking into account the existing nonlinear factors and limitations in the power network and manufacturing units. The issue of economic dispatch is a challenging, non-linear, and non-convex optimization problem, which due to its intricate characteristics, heuristic algorithms are utilized as the resolution. In this paper, the issue of economic dispatch has become an optimization issue considering non-linear constraints and it has been solved using learning backtracking search algorithm (LBSA). The proposed algorithm is hybrid of backtracking search algorithm (BSA) and teaching-learning based optimization (TLBO). In order to evaluate the efficiency of the proposed algorithm, two test systems are used as case studies and the obtained results are compared to that of other algorithms in the literature. Based on numerical results, the LBSA algorithm is capable of offering better solutions and, in some cases, solutions identical to other reported methods regarding the fuel cost.
    Keywords: Economic Dispatch, Non-convex Optimization, Learning Backtracking Search Algorithm (LBSA), Valve-point Effect
  • Mohammad Farshad * Pages 31-44
    High voltage direct current (HVDC) transmission lines can be used to transfer bulk power over long distances. Accurate estimation of fault location in these transmission lines is very essential to speed up the maintenance operations. This paper presents a new approach for intelligent fault locating in bipolar HVDC transmission lines using the pattern recognition techniques and the machine learning algorithms. In the proposed approach, using a combination of Prony analysis (PA) and the singular value decomposition (SVD), some useful features are extracted from the post-fault voltage signals measured at one the line terminals. Then, a pre-trained generalized regression neural network (GRNN) receives the extracted features and estimates the corresponding fault location. Tests conducted on a sample bipolar system show that the proposed fault locator has accurate and appropriate performance despite changes in fault location, fault resistance, and pre-fault current. The obtained average percentage fault location errors for the positive-pole-to-ground (PG), positive-pole-to-negative-pole (PN), and positive-pole-to-negative-pole-to-ground (PNG) faults in the sample system under study are 0.264%, 0.287%, and 0.225%, respectively.
    Keywords: Prony Analysis, Singular Value Decomposition, Generalized Regression Neural Network, Fault Location, Direct Current
  • Hadi Hosseini Kordkheili, Mehdi Banjaad*, Ali Akbarzadeh Kalat Pages 45-62
    In this paper, a multi-loop hierarchical controller for a renewable DG based microgrid system is proposed in order to control the voltage of point of common coupling and also to perform accurate active and reactive power sharing. Inner current and voltage loops that are designed based on the dynamic model of microgrid system are used to obtain appropriate switching functions for interfaced inverters and the reference values for currents of DG units. Also, a modified droop controller is introduced to enhance the performance of designed voltage control loop. In order to improve the dynamic operation of the proposed controller in supplying demanded power for harmonically distorted loads, the extraction of harmonic components of PCC voltages is accomplished. Upper and lower limits of voltage amplitude and frequency droops are analyzed using capacity curves of each DG unit. The effect of renewable power generation uncertainty on DC link voltage variations are also compensated using an additional control loop in hierarchical structure. The main contributions of this paper are the above-mentioned multi-objective control system along with a droop control based on capacity curves. The MATLAB/SIMULINK simulation shows a proper steady state and transient performance during changes in generation and nonlinear harmonically distorted loads.
    Keywords: Microgrid, Primary Control, Inner control loops, Droop control, Hierarchical control, Capacity curves
  • Farshid Jafarian, Farzad Parvaresh * Pages 63-70
    For the most relay networks with fading channels, it is practicable to devise communication schemes that are optimal in terms of diversity multiplexing trade-off (DMT). Characterizing the DMT of a general -relay is an ongoing challenging problem. In this paper, we show that to compute DMT of a diamond relay channel one has to solve an optimization problem. Direct computation of DMT of a diamond network with relays requires solving optimization problems (an optimization for each cut in the network). Solving that many optimization problems in networks with many relays is not practical. We demonstrate that for any -relay full-duplex diamond channel, if all the exponential orders of the average signal to ratios of links in the network are greater than the multiplexing gain, then computing DMT of such network is equivalent to minimizing a submodular function and can be carried out in polynomial time.
    Keywords: Diversity-Multiplexing Trade-off, Diamond Networks, Fading Channels, Full-duplex Relays, Submodular Function Minimization