فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال نهم شماره 2 (تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/06/06
  • تعداد عناوین: 6
|
  • وحید وحیدی نسب ، حسین سهرابی وفا صفحات 1-14
    تخمین مناسب میزان تولید پرنوسان واحدهای بادی برای استفاده بهینه در سیستم های قدرت، امری دشوار و تابع پیچیدگی های بسیار است. در این مقاله روشی موفق برای پیش بینی توان تولیدی واحدهای بادی با استفاده از شبکه عصبی خودسازمانده موسوم به GMDH ارائه شده است. در شبکه عصبی GMDH، متغیرهایی که بر سری زمانی تاثیر می گذارند، به عنوان ورودی شبکه استفاده می شوند. این شبکه با بررسی و کشف روابط بین ورودی ها، به طور هوشمند مدل بهینه ای را ارائه و متغیر خروجی را پیش بینی می کند. الگوسازی های به کاررفته در این مطالعه مبتنی بر دو روش هوش مصنوعی و نظریه اطلاعات است. در ابتدا متغیرهای موثر براساس اطلاعات متقابل (MI) و با الگوریتم ترکیبی انبوه ذرات و ژنتیک، انتخاب و سپس در موتور پیش بینی به کار گرفته می شوند. برخلاف روش همبستگی متقابل، در رویکرد مبتنی بر آنتروپی متقابل استفاده شده در این مقاله، روابط غیرخطی میان متغیرها در نظر گرفته می شوند و انتخاب متغیرهای موثر در پیش بینی انرژی بادی که در آن، نوسانات و روند غیرخطی شدیدی مشاهده می شود، با دقت و اعتبار بیشتری انتخاب می شود. برای ارزیابی توانایی، سرعت و دقت چارچوب پیشنهادی، از داده های واقعی مزرعه بادی سوتاونتو کشور اسپانیا استفاده شده است. نتایج مطالعه نشان می دهند تکنیک پیشنهادی سرعت و دقت بیشتری در مقایسه با سایر روش ها دارد.
    کلیدواژگان: پیش بینی توان تولیدی واحدهای بادی، شبکه های عصبی مصنوعی، شبکه عصبی GMDH، آنتروپی متقابل، سیستم های هوشمند
  • الیاس ابراهیم زاده، حمید سلطانیان زاده ، بابک نجار اعرابی صفحات 15-28
    صرع اختلال سیستم عصبی مرکزی (اختلال نورولوژیکی) است که در آن فعالیت سلول های عصبی در مغز، مختل و به تشنج منجر می شود. بیشتر افراد مبتلا با استفاده از داروهای مناسب حملات خود را کنترل می کنند؛ اما متاسفانه همیشه درمان دارویی پاسخگو نیست و عده ای از این افراد به ناچار درمان جراحی را می پذیرند. مسئله اصلی در این نوع جراحی و یا هر نوع جراحی دیگر مغز که در آن لازم باشد جراح بخش هایی از بافت مغز را تخریب و یا خارج کند، خودداری از تخریب بافت های سالم و حیاتی نزدیک محل جراحی است. درواقع شناسایی محل دقیق کانون های صرع موجود در کورتکس بسیار مهم است؛ بنابراین نظر به اینکه عامل موفقیت در درمان این بیماری تعیین دقیق کانون مولد صرع است، الگوریتم های مختلفی برای مکان یابی منابع مغزی و درنتیجه تعیین دقیق کانون مولد صرع ارائه شده است؛ ولی تا کنون هیچ یک نتوانسته اند راه حل مناسبی برای حل این مشکل در دنیای پزشکی ارائه دهند. با توجه به اینکه سیگنال EEG، اطلاعات زمانی مناسب و fMRI، اطلاعات مکانی دقیق تری دارند، امید است با ترکیب دو مدالیته عملکرد بهتری به دست آید. در این مقاله در ابتدا سعی شده است آرتیفکت های موجود حاصل از گرادیان روی EEG، حذف و با مکان یابی منابع مغزی، سیگنال درون اسکنر و خارج آن مقایسه و ارزیابی شود. سپس با پردازش همزمان EEG-fMRI و استفاده از قیودی مستخرج از اطلاعات زمانی EEG به تحلیل fMRI و مکان یابی کانون ها با مدل GLM پرداخته شده است. مطالعه بر 10 بیمار صرعی موضعی مقاوم به دارو انجام شد که در مرکز نقشه برداری مغز ایران از آنها ثبت داده شده اند. نتایج روش پیشنهادی نسبت به روش های ارائه شده تا کنون حاکی از بهبود چشمگیر درستی مکان یابی است.
    کلیدواژگان: ثبت همزمان EEG-fMRI، مکان یابی کانون صرع، پردازش مولفه های مستقل، صرع مقاوم به دارو، سیگنال BOLD، مدل GLM
  • علی عبادی، سید مهدی حسینی ، علی اکبر عبدوس صفحات 29-40
    رله خطای زمین محدودشده امپدانس پایین، بخشی از سیستم حفاظت دیجیتال ترانسفورماتور قدرت است که وظیفه آن تشخیص خطاهای تکفاز به زمین روی ترمینال ترانسفورماتور یا خطای سیم پیچ به هسته آن است. این طرح حفاظتی نوعا حساس و سریع است؛ با این حال، هنگام رخداد خطای خارجی با جریان های خطای بزرگ و همین طور طی جاری شدن جریان هجومی مغناطیس کننده ترانسفورماتور قدرت، به دلیل اشباع ترانسفورماتورهای جریان در معرض عملکرد کاذب قرار دارد. در این مقاله نشان داده شده است هوشمندسازی الگوریتم رله خطای زمین محدودشده به ارتقا ایمنی آن منجر خواهد شد. برای نیل به این هدف، در گام نخست، متغیرهای اصلی به کاررفته در مشخصه عملکردی رله خطای زمین محدودشده نمونه به همراه جریان هادی نول به عنوان پارامترهای ورودی برای آموزش روش طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان انتخاب می شوند. سپس سیستم قدرت نمونه شامل ترانسفورماتور قدرت واقعی و ترانسفورماتورهای جریان مربوطه با تعداد بسیار زیادی از شرایط کاری مختلف شامل خطای داخلی، خطای خارجی و جریان هجومی در محیط PSCAD/EMTDC شبیه سازی می شوند. درنهایت، ماشین بردار پشتیبان با استفاده از نتایج حاصله از شبیه سازی ها آموزش داده می شود و پس از ارزیابی دقت، به عنوان هسته هوشمند طرح حفاظت خطای زمین محدودشده جدید به کار گرفته می شود.
    کلیدواژگان: اشباع ترانسفورماتور جریان، خطای زمین محدودشده، ترانسفورماتور قدرت، ماشین بردار پشتیبان
  • نوید ناظری، مجید معظمی *، غضنفر شاهقلیان صفحات 41-54

    در شبکه های هوشمند آینده، اطلاع از قیمت بازار برق برای هدایت رفتار مصرف کنندگان و تولیدکنندگان ضروری است. در این مقاله روش ترکیبی پیش بینی میان مدت قیمت برق در بازار تجدید ساختار شده با استفاده از ماشین بردار پشتیبان و شبکه های عصبی ارائه شده است. در این روش ابتدا حد زیاد برای قیمت ها در نظر گرفته می شود؛ سپس مجموعه آموزش به دو قسمت جهش های قیمت و قیمت های معمولی تقسیم می شود. پس از آن، روی داده های ورودی عملیات استخراج ویژگی با استفاده از اتوانکدرهای به هم چسبیده انجام می گیرد و با استفاده از هر یک از مجموعه های آموزش، مدل تخمین آموزش داده می شود. مدل های بردار پشتیبان با توابع کرنل مختلف و شبکه عصبی دولایه پیشخور با استفاده از روش پیشنهادی، آموزش و آزموده می شوند. نتایج شبیه سازی با استفاده از روش پیشنهادی نشان می دهند این روش در افزایش سرعت آموزش مدل تاثیر چشم گیری دارد و موجب بهبود دقت پیش بینی می شود.

    کلیدواژگان: اتوانکدر، پیش بینی قیمت برق، شبکه عصبی پیشخور، ماشین بردار پشتیبان
  • ایمان گروهی ساردو صفحات 55-64
    استفاده از انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتری خودروهای متصل به شبکه (V2G) در آینده نقش مهمی در توسعه سیستم های توزیع دارد. خودروهای متصل به شبکه در زمان های کم باری شبکه، شارژ و در زمان های پیک بار انرژی به شبکه تزریق می شوند. همچنین خودروهای متصل به شبکه در هنگام قطع برق قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می دهند. در این مقاله با استفاده از الگوریتم تجمعی ذرات (PSO) به حل مسئله برنامه ریزی بهینه چندهدفه توسعه پارکینگ های هوشمند مجتمع خودروهای برقی در سطح شبکه توزیع پرداخته می شود. از روش مقید-ε برای حل مسئله چندهدفه پیشنهادی استفاده می شود. همچنین از روش تصمیم گیرنده فازی برای انتخاب بهترین جواب بهینه پرتو از میان جواب های پرتو به دست آمده از حل مسائل تک هدفه حاصل از روش مقید-ε استفاده می شود. متغیرهای تصمیم شامل محل و ظرفیت شارژ و دشارژ پارکینگ های هوشمند خودروهای برقی اند. شبکه نمونه توزیع 54 باسه استاندارد IEEE شبکه مورد مطالعه در نظر گرفته شده و طرح های توسعه شبکه در دو حالت با و بدون حضور خودروهای برقی با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده کارایی طرح پیشنهادی برنامه ریزی توسعه خودروهای برقی در شبکه توزیع اند.
    کلیدواژگان: الگوریتم تجمعی ذرات، برنامه ریزی توسعه خودروهای برقی، بهره برداری شبکه توزیع، پارکینگ های مجتمع خودروهای برقی
  • محمد اسلامی، مجید پوراحمدی، وحید آیت اللهی تفتی ، محمدرضا شایسته صفحات 65-82
    در این مقاله به منظور پایداری سیستم غیرخطی و میراسازی نوسانات فرکانس کم، در ابتدا مدل سازی سیستم مورد مطالعه، ارائه و سپس کنترل کننده فازی -PID با در نظر گرفتن فیلتر پایین گذر برای عملکرد مطلوب سیستم طراحی شده است. در طراحی کنترل کننده پیشنهادی، پارامترهای کنترل کننده و اعضاء فازی به صورت متغیر در نظر گرفته شده اند که درنهایت تبدیل به مسئله بهینه سازی شده اند. ساختار کنترلی فازی PID پیشنهادی به گونه ای است که صرف نظر از نوع و ساختار سیستم مورد مطالعه، پایداری سیستم را تضمین و نوسانات ولتاژ و فرکانس را به حداقل می رساند. مهم ترین ویژگی روش پیشنهادی، وابسته نبودن آن به ساختار سیستم و شرایط کاری است. از سویی دیگر، در این مقاله سعی شده است با بهبود کنترل کننده فرکانس و پیاده سازی روشی جدید، مقدار انحراف فرکانس در حالت دینامیکی کاهش یابد. روش جدید به کار گرفته شده مبتنی بر کمینه سازی مجموع قدر مطلق زمان نشست، زمان اوج، مقدار پیک و خطای حالت دائم به ازای تغییرات بار با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جستجوی ویروس است. بررسی با معیارهای مختلف در حوزه زمان و فرکانس به کمک الگوریتم پیشنهادی نشان از کارایی بیشتر در مقایسه با سایر روش های موجود در مقالات دارد. همچنین، کنترل کننده فازی پیشنهادی، کارایی بهتری برای میراکردن اغتشاشات سیستم در شرایط بد کاری را داراست.
    کلیدواژگان: کنترل کننده فازی PID، الگوریتم بهبودیافته جستجوی ویروس، بهینه سازی، نوسانات فرکانس کم
|
  • Vahid Vahidinasab, Hossein Sohrabi Vafa Pages 1-14
    a really tough and complicated issue. In this paper, a successful method is proposed for predicting the wind power productions which is based on the self-organized neural networks called Group Method of Data Handling (GMDH). By analyzing and discovering the hidden relationships between the inputs, the GMDH-based neural network intelligently presents the optimal model and predicts the output variable. Patterns used in this study are based on the two methods of artificial intelligence and information theory. At first, the effective variables are selected based on Mutual Information (MI) technique and the mixed particle swarm and genetic algorithm and after that the proposed forecast engine is used. In contrast to the mutual correlation method, in the proposed cross-entropy-based approach of this paper, non-linear relations between the variables are considered and the selection of effective variables in the forecasting of wind power in which nonlinear fluctuations and trends are observed are chosen more precisely and more accurately. In order to evaluate the ability, speed and accuracy of the proposed framework, real-world data of Sotavento wind farm in the Spain were used. The results of the study indicate that the proposed technique has a higher speed and accuracy than other methods.
    Keywords: Wind Power Forecasting, Artificial Neural Networks, GMDH, Mutual Information, Intelligent Systems
  • Elias Ebrahimzadeh, Hamid Soltanian, Zadeh, Babak Nadjar Araabi Pages 15-28
    Affecting daily lives of millions of people, Epilepsy is a common central nervous system (neurological) disorder where cell activity in the brain is disturbed, causing recurrent seizures. Epilepsy can be treated commonly by medications. Be that as it may, medications do not always work as one may hope, and thus, some patients tend to resort to surgeries. The primary challenge in such surgeries, and by extension any other surgery where some part of brain may need to be disabled, disconnected or removed, is managing to pose no threat to the critical healthy textures adjacent or close to the part being operated on. Therefore, the precise localization of epileptic focus is a matter of vital importance in treating this condition. Various algorithms have been proposed to localize the brain sources and thus to determine the epileptic focus; however, none has yet been able to offer a solution to effectively address this issue. With EEG signal containing temporal information and fMRI carrying spatial information, it is hoped that the combination of the two can yield optimal results. In this research, we first remove the artifacts caused by EEG gradients, and proceed to study the signal in and outside the scanner by localizing the brain sources. The simultaneous processing of EEG-fMRI enables us to make use of the temporal information in EEG to analyze fMRI. Epileptic foci are finally localized based on GLM method. This study has been conducted on 10 medication-resistant patients with epilepsy whose data was recorded in Iran National Brain Mapping Centre. The results suggest a significant improvement in localization accuracy compared to existing methods in the literature.
    Keywords: Simultaneous EEG-fMRI, Epileptic Focus, Localization of Brain Source, Gradient Artefacts, EEG Signal, BOLD Signal
  • Ali Ebadi, Seyyed Mehdi Hosseini, Ali Akbar Abdoos Pages 29-40
    Low-impedance Restricted Earth Fault (REF) relay is a unit of digital protection system of power transformers that its duty is detecting single phase to ground faults on the transformer terminal and turning it to core faults on its windings. It is a fast and sensitive type of protection schemes. However, during external fault with high magnitude fault currents and flowing magnetizing inrush current of power transformer, due to Current Transformer (CT) saturation, it may be exposed to maloperation. In this paper, immunity improvement of a REF relay is shown by making its algorithm intelligent. To do so, in the first step, major parameters used in the operating characteristic of a conventional REF relay and neutral current are chosen to be employed as the training input of Support Vector Machine (SVM) classifier. Then, a sample power system including a power transformer and related CTs is simulated by using PSCAD/EMTDC software under many different operating conditions involving internal fault, external fault, and inrush current. Finally, support vector machine is trained using obtained simulation results and after validating its accuracy, is employed as the intelligent core of the new REF protection scheme.
    Keywords: Current Transformer Saturation, Restricted Earth Fault, Power Transformer, Support Vector Machine
  • Navid Nazeri, Majid Moazzami, Ghazanfar Shahgholian Pages 41-54

    In future smart grids, it's imperative to know the price of electricity market to guide the behavior of consumers and suppliers. This paper presents a hybrid approach for mid-term electricity price forecasting based on support vector machine and neural networks. In this method, at first, the price upper bound is considered. Then, the training set is divided into two parts including normal price and price spikes. Feature extraction applies on input data sets using stacked auto-encoders and a prediction model trained using each training set. Support Vector Machine (SVM) models with different kernel functions and a two layered feed-forward neural network were trained and tested with the proposed method. Simulation results using the proposed method show that this method has a significant effect on the speed of model training and improves forecasting accuracy.

    Keywords: Autoencoder, Electricity Price Forecasting, Feed-Forward Neural Network, Support Vector Machine (SVM)
  • Iman Goroohi Sardou Pages 55-64
    The use of the electric energy stored in batteries of electric vehicles connected to the grid (V2G) will play a significant role in the development of distribution systems in the future. Electric vehicles (EVs) are able to charge during base load hours and inject energy into the grid during peak hours. Besides, the grid-connected EVs increase the system reliability under the outages. In this paper, Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is employed to solve the multi-objective problem of development scheduling of electric vehicles in the distribution network. ε-constraint method is employed to solve the proposed multi-objective problem. Besides, a fuzzy decision making approach is employed to determine the most compromise solution among the Pareto solutions obtained by the solving the sub-problems generated by the ε-constraint method. Decision variables include the location, and charge and discharge capacity of the smart parking lots of the EVs. IEEE 54-bus distribution test system is employed as the studied test network. Operation costs of the distribution network are compared in both states of with or without EVs. The results demonstrate the effectiveness of the proposed method for EVs’ development scheduling in the distribution network.
    Keywords: Particle Swarm Optimization, Electric Vehicle Development Planning, Distribution Network operation, Parking Lots of Electric Vehicles
  • Mohammad Eslami, MohammadReza Shayesteh, Majid Pourahmadi, Vahid Ayatollahi Tafti Pages 65-82
    In this paper, the modeling of the system under study was first proposed and then a fuzzy-PID controller was designed considering the downstream filter for optimal system performance to simulate the stability of a nonlinear system and to simulate low frequency oscillations. In designing the proposed controller, the parameters of controller and fuzzy members were considered as the variable, which ultimately turns into an optimization issue. The controlling structure of the proposed PID is such that, regardless of type and structure of the system under study, it can guarantee the stability of the system and minimize the volatility and frequency fluctuations. The most important feature of the proposed method is its independence on the structure of the system and operating conditions. On the other hand, this paper attempts to reduce the frequency deviation of the dynamic mode by improving the frequency controller and implementing a new method. The new method is based on minimizing total sum of summing time, peak time, peak value, and permanent error state over load changes using the virus search optimization algorithm. Investigations done by different criteria in time and frequency domains, using the proposed algorithm shows high efficiency in comparison with other methods in the articles. Also, the proposed fuzzy controller has a better performance for damping system disturbances in bad situations.
    Keywords: Fuzzy PID Controller, Improved Virus Search Algorithm, Optimization, Low Frequency Oscillations