فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال هفتم شماره 2 (تابستان 1395)
  • سال هفتم شماره 2 (تابستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/05/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • بکارگیری الگوریتم تکاملی علف هرزهای مهاجم در تعیین موقعیت ماهواره با استفاده از استخراج TLE1
    حسین بلندی، حسن اشتری، محمدصادق ضیغمی، سید حسن صدیقی *، سیدمجید اسماعیل زاده صفحه 1
    در این مقاله روش نوینی برای استخراج داده TLE1، مبتنی بر الگوریتم تکاملی IWO2 و بر اساس داده های اندازه گیری ایستگاه زمینی ارائه شده است. امروزه پیش بینی موقعیت ماهواره بر اساس داده TLE به علت استفاده آسان و هزینه اندک، در بسیاری از ماموریت های فضایی مورد استفاده قرار می گیرد. داده TLE توسط موسسه NORAD3 برای اجرام سماوی محاسبه شده و در اختیار عموم قرار می گیرد. با توجه به محدودیت های موجود در ارائه داده TLE نظیر فواصل زمانی نامنظم بروز رسانی، دقت داده TLE و...، استخراج داده TLE به صورت مستقل در ماموریت های ماهواره ای مدنظر قرار گرفته است. شبیه سازی ها بر اساس داده های اندازه گیری زوایای رویت و فاصله ماهواره CHAMP از ایستگاه زمینی انجام شده است. ارزیابی دقت داده TLE استخراج شده، با مقایسه موقعیت پیش بینی شده ماهواره بر اساس انتشارگر SGP44 و موقعیت واقعی ماهواره CHAMP حاصل از گیرنده GPS5 مستقر در ماهواره انجام شده است. نتایج شبیه سازی ها حاکی از آن است که علی رغم وجود خطای اندازه گیری بالا در داده های اندازه گیری حاصل از ایستگاه زمینی، دقت TLE استخراج شده قابل قبول بوده و می توان موقعیت ماهواره را با دقت بهتر از 20 کیلومتر در هر مولفه، در طول 2 روز آینده پیش بینی نمود.
    کلیدواژگان: استخراج دادهTLE، الگوریتم بهینه سازی علف های هرز مهاجم (IWO)، انتشارگر SGP4
  • عباس کتابی *، محمدرضا شیبانی، سید مصطفی نصرت آبادی صفحه 17
    در این مقاله، یک روش برای جایابی اندازه گیرهای هارمونیکی به منظور تخمین حالت هارمونیکی پیشنهاد شده است. عدم قطعیت های هم زمان خارج شدن یک خط و یک اندازه گیر نیز در مسئله جایابی در نظر گرفته شده اند. به منظور تخمین حالت هارمونیکی مورد نیاز در روش پیشنهادی، از حل یک مسئله بهینه سازی به منظور مینیمم سازی مجموع مربعات وزن دار تفاضل بین مقادیر اندازه گیری شده و تخمینی استفاده شده است. میانگین مربعات خطای(MSE) اعوجاج هارمونیکی کل (THD) در شرایط نرمال سیستم با در نظر گرفتن امکان خارج شدن یک خط و یک اندازه گیر به عنوان تابع هدف چندهدفه جایابی اندازه گیرها انتخاب شده است. مسئله بهینه سازی پیش رو با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جستجوگر (SOA) مبتنی بر روش پارتو حل شده است. به منظور نمایش توانایی روش پیشنهادی، این روش بر روی شبکه تست 14 شین IEEE پیاده شده است، که نتایج شبیه سازی، توانایی آن را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی جستجوگر، تخمین حالت هارمونیکی، جایابی اندازه گیرهای هارمونیکی، روش پارتو
  • نوید غفارزاده *، امین سلیمی صفحه 29
    در این مقاله از کنترل کننده پیش بین (MPC)1 برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت، شامل سلول خورشیدی و سیستم ذخیره سازی انرژی (باتری) استفاده شده است. سیستم ترکیبی استفاده شده در این مقاله متصل به شبکه الکتریکی می باشد. در طراحی سیستم کنترل کننده مسائل مختلفی نظیر مسائل اقتصادی و فنی در نظر گرفته شده است. مسائل اقتصادی شامل بیشینه سازی سود حاصل از فروش انرژی به شبکه از طریق فروش انرژی در ساعات گرانی انرژی می باشد. مسائل فنی شامل بهبود پاسخ دینامیکی و هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی و همچنین بیشینه سازی عمر باتری ها از طریق به حداقل رسانیدن سیکل شارژ و دشارژ مربوط به آن ها می باشد. همچنین برای بهینه کردن نتایج حاصل از کنترل کننده پیش بین، از الگوریتم بهینه سازی ذرات برای بدست آوردن ضرایب بهینه تابع هدف استفاده شده است. کنترل کننده پیشنهادی ضمن اینکه به طور اتوماتیک و دینامیکی خود را با تغییرات خروجی سلول خورشیدی تطبیق می دهد قادر به پاسخ گویی به درخواست های بیرونی، مثل سیگنال های قیمت یا ارضا محدودیت های سیستم قدرت یا درخواست های اپراتور می باشد. در نهایت هم نتایج شبیه سازی سیستم با کنترل کننده پیشنهادی و نتایج سیستم با کنترل کننده PID ارائه و مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: سلول خورشیدی، باتری، تولید پراکنده برق، مدیریت انرژی، هموار سازی توان خروجی سلول خورشیدی، کنترل کننده پیش بین (MPC)
  • رضا نوروزیان *، حسین محمدی صفحات 41-8
    در این مقاله استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی خورشیدی برای تغذیه بار های نامتعادل AC مستقل از شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. برای اینکه با تغییر شرایط محیطی، PVهمواره نقطه توان ماکزیمم را دنبال نماید، نقطه کار PV توسط الگوریتم P&O کنترل شده است. برای تامین توان با کیفیت برق بالا برای هر کدام از بارها، PVها و بارهای نامتعادل AC توسط یک شبکه DC حلقوی، به یکدیگر متصل شده اند. برای کنترل سیلان توان در شبکه DC، یک بانک باتری با کنترل کننده شیبی، بین بارها و PVها به اشتراک گذاشته شده است. با هدف صرفه جویی در هزینه اولیه وکاهش تلفات در شبکه DC، بهترین مکان برای قرار گرفتن بانک باتری پیدا شده است. همچنین پس از به دست آوردن مدل دینامیکی قسمت DC شبکه و بر اساس نتایج حاصل از آن، نتایج شبیه سازی مورد مقایسه و تایید قرار گرفته است. برای اطمینان از نتایج الگوریتم P&O، به کمک معادلات ریاضی، مکان دقیق نقطه توان ماکزیمم به دست آمده و از آن برای تصدیق نتایج الگوریتم استفاده شده است.
    کلیدواژگان: آرایه خورشیدی، بار نامتعادل، بانک باتری، دنبال کننده نقطه توان ماکزیمم، شبکه DC مستقل
  • مصطفی بگ محمدی *، رحمت الله هوشمند، فریبرز حقیقت دار فشارکی صفحه 53
    افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی و مطرح شدن پدیده تجدید ساختار در شبکه های قدرت و مشکلات حاصل از آنها، باعث افزایش تمایل بهره برداران شبکه های قدرت به استفاده از WAMS (Wide Area Measurement System) به جای SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) شده است. یکی از مباحث مهم در WAMS کاهش هزینه جایابی بهینه PMU (Phasor Measurement Unit) و هزینه ساختار ارتباطی مربوط به آنها است. در این مقاله روش جدیدی برای طراحی WAMS، با هدف کاهش هزینه های آن ارائه شده است. برای این منظور با استفاده از الگوریتم حریصانه مکان های بهینه برای PMUها تعیین شده و همزمان، با استفاده از الگوریتم Bellman-Ford مینیمم ساختار ارتباطی مورد نیاز طراحی می شود بگونه ای که هزینه کل طراحی WAMS کاهش یابد. همچنین با استفاده از الگوریتم Bellman-Ford مکان بهینه PDC (Phasor Data Concentrator) نیز مشخص می شود. این روش در شرایط عملکرد عادی سیستم و در شرایط خروج تکی PMU و خروج تکی هر یک از خطوط سیستم نیز مطرح شده است. شبیه سازی های انجام شده در شبکه های 30 و 118 شین IEEE و شبکه kv230 و kv 400 استان اصفهان نشان دهنده کارایی مناسب روش مطرح شده در این مقاله می باشد.
    کلیدواژگان: جایابی بهینه، سیستم ارتباطی، سیستم اندازه گیری فراگیر، واحد اندازه گیری فازور، واحد جمع آوری داده های فازوی
  • رمضان هاونگی * صفحه 63
    فیلتر ذره ای یکی از مهمترین فیلترها در تخمین سیستم های غیر خطی- غیر گوسی است. با وجود این، فیلتر ذره ای در طول زمان ناسازگار است. از آنجایی که انتخاب تابع توزیع پیشنهادی و روش نمونه برداری مجدد در بهبود دقت و سازگاری بسیار مهم است، دراین مقاله،افزایش سازگاری فیلتر ذره ای با بهبود نمونه برداری و نمونه برداری مجدد انجام شده است. برای بهینه سازی نمونه برداری، الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (PSO) بداخل گام نمونه برداری پر اهمیت داخل شده است. الگوریتم PSO موجب حرکت مجموعه نمونه ها به سمت ناحیه با احتمال بالای پسین قبل از نمونه برداری می شود و در نتیجه توزیع نمونه ها بهبود پیدا می کند. به منظور کاهش اثر نمونه برداری مجدد روی دقت و سازگاری، یک روش جدید نمونه برداری مجدد ارائه شده است. روش نمونه برداری جدید می تواند تنوع میان ذرات را حفظ کند و ذرات نمونه برداری مجدد شده را وادار کند که بطور مجانبی نمونه ها را از تابع چگالی احتمال پسین حالت های واقعی تقریب بزنند. امتیاز روش نمونه برداری مجدد پیشنهاد شده این است که هزینه محاسبات را کاهش می دهد. این بدان دلیل است که روش نمونه برداری مجدد پیشنهاد شده روی تنها بخشی از نمونه ها انجام می شود. اعتبار فیلتر پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند روش پیشنهادی دارای عملکرد بهتری نسبت به فیلتر های کلاسیک دارد.
    کلیدواژگان: فیلتر ذره ای، تباهیدگی، الگوریتم اجتماع ذرات(PSO)، تابع توزیع پیشنهادی، نمونه برداری مجدد
  • سید عابد حسینی *، محمدرضا اکبرزاده توتونچی صفحه 63
    این مقاله یک ترکیب هم افزای شبکه عصبی آشوب گون با پسخوراند خودی، نمای لیاپانوف و تبرید تدریجی را برای حل مسایل بهینه سازی ترکیبی نظیر فروشنده دوره گرد (TSP) پیشنهاد می دهد. برخلاف شبکه های عصبی مصنوعی که با دینامیک گرادیان نزولی به سمت نقطه تعادل پایدار همگرا می شوند، شبکه های عصبی آشوبی دینامیک های فضایی-زمانی غنی تر و ساختار پیچیده تری دارند. بنابراین انتظار می رود شبکه عصبی آشوبی توان بالایی برای یافتن نقطه بهینه سراسری و یا حداقل نزدیک به سراسری داشته باشد. یکی از مهم ترین مشکلات شبکه های عصبی مصنوعی، گرفتاری آنها در کمینه های محلی است. اگر چه شبکه های عصبی آشوب گون تا حدی این مشکل را حل می کنند، ولی به لحاظ سرعت همگرایی در حرکت به سوی نقطه تعادل مشکل دارند. بنابراین در این مقاله به کمک نمای لیاپانوف و تبرید تدریجی حضور شبکه در حالت آشوب گون کنترل و شبکه به سمت نقطه بهینه سراسری هدایت می شود. به منظور ارزیابی این شبکه، TSP با تعداد شهرهای مختلف استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد این شبکه می تواند جواب بهینه را در TSP با تعداد تکرار کمتر و سرعت بیشتر پیدا کند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، تبرید تدریجی، نمای لیاپانوف، شبکه عصبی آشوب گون، فروشنده دوره گرد
  • افشین لشکرآرا *، میلاد کفایت، جمشید آقایی صفحه 75
    امروزه با توجه به توسعه شبکه های توزیع و افزایش تقاضای برق، استفاده از منابع تولید پراکنده و بانک های خازنی به موازات هم افزایش یافته است. در این مقاله، الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی اصلاح شده به منظور بهینه سازی همزمان جایابی و تعیین ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده و خازن با هدف کاهش تلفات، انحراف از ولتاژ، هزینه و بهبود شاخص پایداری ولتاژ با در نظر گرفتن مدل های مختلف بار پیشنهاد شده است. در الگوریتم طراحی شده عامل های جستجوگر مسیر حرکت خود را با استفاده از راه حل های بدست آمده اصلاح و عملگرهای تکاملی تقاطع و جهش به گسترش جواب کمک می نمایند. همچنین به منظور بهینه سازی چند هدفه از یک آرشیو خارجی جهت ذخیره جواب نامغلوب و از منطق فازی جهت یافتن بهینه ترین حالت درمیان پاسخ های پارتو بدست آمده، استفاده شده است. الگوریتم پیشنهادی بر روی شبکه 69 شینه IEEE پیاده سازی شده و نتایج حاصل از این روش مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی، کارآیی و عملکرد مناسب الگوریتم پیشنهادی را در مقایسه با روش های دیگر نشان می دهد.
    کلیدواژگان: الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی، بهینه سازی چند هدفه، پایداری ولتاژ، تولید پراکنده، خازن، بهینه پارتو
|
  • Application of IWO in Satellite Orbit Determination by TLE calculation
    H. Bolandi, H. Ashtari Zeighami, S.H. Sedighy, S. M. Esmailzade Page 1
    In this paper, the invasive weed optimization is used to determine the satellite orbit. The generated TLE can be used in antenna positioning, mission control and monitoring. Also, it can be sent to the satellite for on board applications. In the proposed method, the trial generated TLEs in each iteration are propagated to achieve the satellite position versus the time, and then they are compared with the real data position achieved from the tracking systems to build an error fitness function. Finally, the invasive weed optimization (IWO) algorithm is used to minimize this error. The proposed method is verified by using CHAMP satellite position data, as a real example.
    Keywords: TLE, IWO, SGP4
  • Abbas Ketabi, Mohammad Reza Sheibani, Seyyed Mostafa Nosratabadi Page 17
    In this paper, a methodology is presented for optimal placement of Power Quality meters forýHarmonic State ýEstimation. Single line and meter loss ýcontingencies are also considered in placement problem. For Harmonic State ýEstimation in proposed method, an optimization problem for minimization the sum of the squares of the difference between the measured and estimated values is solved. Mean Square ýErrors of estimated Total ýHarmonic Distortions in normal condition is selected as the cost function, while single line and meter loss ýcontingencies are also considered by formulating ýa multi-objective optimization exercise. To ýsolve this optimization problem, a SOA ýalgorithm based on Pareto optimum method is used. Simulationýýare performed on an IEEE 14-bus test system to demonstrate the effectiveness ýof the proposed ýmethodologyý.ý
    Keywords: Seeker Optimization Algorithm (SOA), Harmonic State Estimation (HSE), Placement of Power Quality Meters, Pareto Method
  • Navid Ghaffarzadeh, Amin Salimi Page 29
    In this paper, Model Predictive Controller has been used for controlling the hybrid power system, which contains grid connected photovoltaic and energy storage systems (battery) considering the economic issues like optimization of profit from selling energy to grid by way of selling energy to grid during the high cost of energy and with regard to technical issues like improved dynamic response and smoothing power output of photovoltaic system and also maximization the batteries life by way of minimization the cycle of the change and discharge is used and such for optimization the results of model Predictive Control, PSO algorithm is used to obtain the coefficient of the objective function suggested controller. In addition, the suggested controller adapts itself. Dynamically and automatically and yet is able to respond external requests like price signals or satisfy the constraints of the power system or request of operator. Finally the simulation results of system with the proposed controller and result of PID controller is presented and compared.
    Keywords: Solar cell, battery, distributed power generation, energy management, power smoothing, output of solar cell, Model Predictive Controller
  • Reza Noroozian, H. Mohammadi Pages 41-8
    This paper presents a Loop DC isolated network which is fed by photovoltaic (PV) renewable sources to supply unbalanced AC loads. The battery energy storage bank has been connected to the DC network via DC/DC converter called storage converter to control the network voltage and optimize the operation of the PV generation units. The PV units are connected to the DC network via its own DC/DC converter called, PV converter to ensure the required power flow. The unbalanced AC loads are connected to the DC network via its own DC/AC converter called, load converter without transformer. This paper proposes a novel control strategy for storage converter which has a DC voltage droop regulator. Also a novel control system based on Clark and Park rotating frame has been proposed for load converters. In this paper, the proposed operation method is demonstrated by simulation of power transfer between PV units, unbalanced AC loads and battery units. The simulation results based on PSCAD/EMTDC software show that DC isolated distribution system including PV units can provide the balanced voltages to supply unbalanced AC loads.
    Keywords: PV system, balanced voltage, DC distribution system, power control, maximum power point tracking algorithms
  • Mostafa Beg Mohammadi, Rahmat Allah Hooshmand, Fariborz Haghighatdar Fesharaki Page 53
    Incremental increasing use of the electrical energy and restructuring the power networks and the problems that they have been brought with them, cause increased the power operator’s interest to use of WAMS instead of SCADA. One of the main issues in the WAMS is the cost reduction of the optimal placement of PMU and correlated communication infrastructure. In this paper, a new method is presented for WAMS designing, with the aim of cost reduction. For this purpose, the greedy algorithm is used for optimal placement of PMUs and simultaneously, with the use of the Bellman-Ford algorithm, minimum communication infrastructure is designed so that the total cost of WAMS designing is reduced. Also the optimum location of the PDC is determined with the Bellman-Ford algorithm. This method is proposed in the normal operation condition and also in N-1 contingency conditions ( e.g. a single PMU loss and a single line outage). Simulations are conducted on the IEEE 30- and 118-bus power networks and the 230kv and 400kv of the Isfahan power network. Simulation results show good performance of the proposed method.
    Keywords: optimal placement, communication system, wide area measurement system, phasor measurement unit, phasor data concentrator
  • Ramazan Havangi Page 63
    Particle filter is one of the main filters to estimate of non-linear/ non- Gaussian systems. However, it is inconsistent over time. Since the choice of the proposal distribution and the resampling method are is very important to improve the accuracy and consistency, in this paper, increasing consistency of particle filter is done using improved sampling and resampling. To optimize the sampling step, particle swarm optimization (PSO) has been merged into the importance sampling. PSO causes the particles to move to the high probability region of the posterior before sampling and therefor the distribution of particles is improved. In order to reduce the impact of resampling on the accuracy and consistency, a new resampling approach is proposed. The new resampling method can maintain diversity among the particles and ensure that the resampled particles asymptotically approximate the samples from the posterior probability density function of the true state. The main advantage of the proposed method is that it reduces computational cost. This is because the proposed resampling method is performed on only part of the particles. The validity of the proposed filter is evaluated using simulation. The results show that the proposed method has better performance than classical filters.
    Keywords: Particle filter, Degeneracy, particle swarm optimization(PSO), Proposl distribution, Resampling
  • Seyyed Abed Hosseini, Mohammad, Reza Akbarzadeh, T Page 63
    This paper proposes a synergetic combination of chaotic neural network with self-feedback, Lyapunov exponent, and simulated annealing for combinatorial optimization problems such as travelling salesman problem (TSP). Unlike conventional neural networks only with point attractors, the chaotic neural network has more flexible dynamics, so that it can be expected to have higher ability of searching for optimal or near-optimal global solutions. One of the most important problems related to conventional neural networks is becomies trapped into the local minimums. Although chaotic neural networks can solve this problem, but they have difficulty due to convergence towards the equilibrium point. Therefore, we have tried to add the Lyapunov exponent and gradual cooling factor as a simulated annealing process, until network converges to the global optimal solutions quickly. In order to evaluate the proposed approach, TSP with different cities is used. Numerical experiments of the propsed approach on 10-TSP are shown that it has high efficiency to converge to global optimal solutions.
    Keywords: Optimization, Simulated Annealing, Lyapunov Exponent, Chaotic Neural Network, Travelling Salesman Problem
  • Afshin Lashkar Ara, Milad Kefayat, Jamshid Aghaei Page 75
    Nowadays due to development of distribution systems and increase in electricity demand, the use of distributed generation sources and capacitor banks in parallel are increased. In this paper a modified multi-objective artificial bee colony (MABC) algorithm to solve the optimal placement and sizing of distributed generation and shunt capacitor is proposed. The objectives consist of minimization of costs, active losses, voltage deviation and improved voltage stability index incorporated with different load models. In the MABC, the bees adjust their trajectories based on the solutions also mutation and crossover operators are used to enhance the proposed algorithm. The proposed algorithm uses an external repository to save founded Pareto optimal solutions during the search process and fuzzy decision making process is employed to extract one of the Pareto-optimal solutions. The proposed algorithm is tested on the 69-bus IEEE test system and the results demonstrate the applicability and effectiveness of the proposed approach compared to that of other algorithms.
    Keywords: Artificial bee colony algorithm (ABC), Multi, objective, Voltage stability, Distributed generation (DG), Capacitor, Pareto optimum