فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 40، پاییز 1395)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 40، پاییز 1395)

  • الف - مهندسی برق
  • 86 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1395/10/20
  • تعداد عناوین: 9
|
  • صادق رحیمی تاکامی، رحمت الله هوشمند، امین خدابخشیان، سیدمصطفی نصرت آبادی صفحه 167
    وجود منابع تولید پراکنده در میکروگریدهای صنعتی، تاثیر زیادی در پارامترهای قابلیت اطمینان این شبکه ها دارد. لذا در این مقاله، ارزیابی قابلیت اطمینان میکروگریدهای صنعتی با استفاده از یک شاخص ترکیبی پیشنهادی در حضور منابع تولید پراکنده و بار پاسخگو ارائه می گردد. این روش ارزیابی قابلیت اطمینان بر مبنای مونت کارلوی ترتیبی با توجه به بار زمانی موجود می باشد. در این مقاله از تولیدات تجدیدپذیر پرکاربرد نیروگاه بادی و مولد فتوولتائیک استفاده می شود. با توجه به آن که توان خروجی این نوع DGها به متغیرهای تصادفی سرعت باد و میزان تابش خورشید بستگی دارد لذا جهت تعیین میزان توان خروجی آنها در هر ساعت برای هر کدام از آنها تعدادی سناریو در نظر گرفته شده است. با توجه به تعداد زیاد سناریوهای ایجادشده از روش کاهش سناریو بر مبنای دو شرط مبتنی بر توان تولیدی آنها و میزان بارها استفاده می شود. همچنین شاخص ترکیبی جدید بیانگر میزان تغییرات شاخص های SAIFI، SAIDI و EENS به ازای هر KW از DG نصب شده است. با توجه به رشد بارهای صنعتی در میکروگریدها، یک دوره مطالعه ده ساله در دو حالت عملکرد جزیره ای و اتصال به شبکه برنامه ریزی می شود. در حالت جزیره ای از مفهوم بار پاسخگو نیز استفاده می شود. برای نشان دادن کارایی الگوریتم پیشنهادی، این روش بر روی شبکه استاندارد 2IEEE-RBTS BUS در حضور منابع DG اعمال گردیده و نتایج در حالات مختلف بررسی گردید.
    کلیدواژگان: تولید پراکنده (DG)، ارزیابی قابلیت اطمینان، شبکه های صنعتی، مونت کارلو ترتیبی
  • احسان حسینی، محمدصادق سپاسیان، حمیدرضا آراسته، وحید وحیدی نسب صفحه 179
    رویکرد اساسی این مقاله، بهبود شرایط بهره برداری از سیستم های توزیع توسعه نیافته با بهره گیری هم زمان از بازآرایی شبکه و برنامه های کنترل مستقیم بار خواهد بود. برای یافتن هم زمان وضعیت بهینه کلیدها و مقادیر تشویق بهینه در برنامه پاسخ گویی بار، از الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از روش های جستجوی تصادفی استفاده شده است. برای نشان دادن اثر بازگشت انرژی در برنامه پاسخ گویی بار از ماتریس حساسیت قیمتی تقاضا (ماتریس کشش بار) استفاده شده است. هزینه های بهره برداری از شبکه به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده اند. قیود ولتاژ، ظرفیت خطوط شبکه و برخی از قیدهای مربوط به برنامه های پاسخ گویی بار نیز در ارزیابی تابع هدف در نظر گرفته شده اند. در نهایت کارایی روش ارائه شده در کاهش هزینه های بهره برداری روی شبکه 33شینه نشان داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که استفاده هم زمان از ابزارهای بازآرایی و پاسخ گویی بار، علاوه بر حل مشکل اضافه بار خطوط شبکه، هزینه های بهره برداری از شبکه را به طور چشم گیری کاهش داده و نیاز به بارزدایی را به حداقل می رساند.
    کلیدواژگان: بازآرایی شبکه توزیع، برنامه های پاسخ گویی بار، شبکه توزیع، الگوریتم ژنتیک، هزینه بهره برداری
  • حسین نظام آبادی، مهرداد ستایش نظر صفحه 190
    در این مقاله، مسئله پیشنهاد‏دهی نیروگاه مجازی در بازار انرژی و هم زمان رزرو چرخان و متوالی توان راکتیو بررسی شده است. بدین منظور مدلی غیر تعادلی بر اساس در مدار قرار دادن قیمت بنیان واحدها مقید به قیود امنیت (SCPBUC) که تعادل عرضه- تقاضا و امنیت داخلی نیروگاه مجازی را به حساب می آورد، ارائه شده است. با استفاده از مدل ارائه شده نیروگاه مجازی علاوه بر حضور در بازار انرژی برای بهره بردار سیستم قدرت، خدمات رزرو چرخان و راکتیو را فراهم می‏آورد. مسئله پیشنهاد‏دهی نیروگاه مجازی یک بهینه‏سازی غیر محدب غیر خطی آمیخته با عدد صحیح می‏باشد که با استفاده از برنامه ریزی غیر خطی آمیخته با عدد صحیح (MINLP) حل شده است.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی غیر خطی آمیخته با عدد صحیح، توان راکتیو، خدمات جانبی، رزرو چرخان، نیروگاه مجازی
  • محمدرضا علیزاده پهلوانی، سیاوش تقی‎پور بروجنی صفحه 201
    در سیستم‎های قدرت امروزی، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، مشکلاتی برای بهره‎برداران شبکه قدرت به وجود آورده است که یکی از مهم ترین این مشکلات عدم توانایی منابع انرژی تجدیدپذیر در تولید انرژی در کلیه شرایط است. به طور مثال، آرایه های خورشیدی در لحظاتی که روی آنها سایه افتاده یا در طول شب، نمی‎توانند توان الکتریکی قابل ملاحظه‎ای تولید کنند. استفاده از سیستم‎های ذخیره‎سازی انرژی الکتریکی در اندوکتانس‎های قدرت (سیستم SMES) به عنوان یکی از راه حل‎های این مشکل مطرح شده است. در این روش از اندوکتانس‎های قدرت جهت ذخیره‎سازی انرژی استفاده می‎شود که در مواقع نیاز این انرژی به شبکه تحویل داده می‎شود. در این مقاله در بخش اول به معرفی یک ساختار کاربردی برای مبدل‎های DC-DC سه ورودی/ سه خروجی پرداخته شده که ساختار مذکور از نظر تعداد المان‎های مورد نیاز و کنترل‎پذیری از وضعیت مناسبی جهت استفاده در سیستم ‎SMES برخوردار است. در بخش دوم، یک کنترل کننده مناسب با بهره‎گیری از روش کنترل چندمتغیره که یک روش کارآمد در کلیه وضعیت‎های شبکه قدرت است، جهت کنترل کلیدهای موجود در مبدل طراحی شده است. ویژگی مهم کنترل کننده تنظیم کردن ولتاژ سه پایانه خروجی مبدل در کلیه شرایط شارژ و دشارژ اندوکتانس‎های موجود در ورودی های مبدل است. به طور کلی طراحی مبدل DC-DC جهت استفاده در سیستم SMES و طراحی کنترل کننده برای آن، از اهداف اصلی این پژوهش هستند. در نهایت کارایی مبدل پیشنهادی و روش کنترلی مطرح شده توسط شبیه سازی به اثبات رسیده است.
    کلیدواژگان: سیستم ذخیره سازی انرژی SMES، مبدل DC، DC چند ورودی، چند خروجی، استراتژی کنترلی چند متغیره، تنظیم ولتاژ مبدل
  • محمد مهدی قنبریان، مجید نیری پور، امیر حسین رجایی صفحه 210
    در این مقاله از یک روش بهبودیافته کنترلگر مد لغزشی تطبیقی غیر مستقیم به منظور کنترل مبدل های یک ریزشبکه در حالت جزیره ای استفاده شده است. به منظور کنترل این سیستم که شامل دو واحد تولید پراکنده همراه با مبدل های مستقل مربوطه می باشد از یک رویتگر به منظور تخمین پارامترهای نامعلوم سیستم استفاده می شود. سپس با توجه به این مقادیر تخمین زده شده، کنترلگر با شرایط جدید سیستم تطابق داده می شود. در استراتژی کنترلی به کار گرفته شده، یکی از واحدها در حالت عملکرد تنظیم ولتاژ ریزشبکه قرار گرفته و واحد دیگر در حالت کنترل جریان مصرفی بار به منظور مدیریت توان دو مبدل استفاده می شود. در این روش پیشنهادی با تطبیقی کردن پارامترهای کنترل مد لغزشی، پاسخ عملکرد خروجی سیستم از جمله اعوجاج هارمونیکی کل، مقدار موثر و مقدار پیک در حالت کنترل ولتاژ بهبود پیدا می کند. نتایج حاصل از ساخت این مبدل های قدرت با کنترلگر کلاسیک مد لغزشی به علت وجود تاخیر در مدارهای راه انداز الکترونیک قدرت و قسمت های مختلف سیستم کنترل مد لغزشی بیانگر عدم عملکرد مطلوب و مناسب مبدل در دنبال کردن سیگنال مرجع شده که با تطبیقی کردن این کنترلگر، مشکل برطرف گردیده و سیگنال جریان مرجع به خوبی و با خطای حالت ماندگار کمتری نسبت به کنترل مد لغزشی کلاسیک دنبال می شود. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار MATLAB و پیاده سازی سیستم کنترل مربوطه توسط ریزپردازنده 28335F320DSP/TMS بیانگر عملکرد مناسب این کنترلگر است.
    کلیدواژگان: ریزشبکه، کنترلگر مد لغزشی تطبیقی، کانورتر DC، AC، کنترل ولتاژ کنترل جریان
  • منیره محبی مقدم، سید حمیدمیرمحمدی، محمدحسین منشئی صفحه 219
    ترکیب پشته سازی سه بعدی و شبکه روی تراشه که با عنوان شبکه روی تراشه سه بعدی شناخته می شود، مزایای متعددی همانند کاهش تاخیر انتشار، کاهش مساحت تراشه و همچنین افزایش پهنای باند را به همراه دارد. علی رغم مزایای متعدد، پشته سازی سه بعدی سبب افزایش چگالی توان در واحد سطح تراشه و متعاقب آن افزایش دمای تراشه می شود که این مساله چالش های جدیدی را ایجاد می نماید. افزایش دما، کاهش قابلیت اطمینان و تنزل کارایی را به دنبال خواهد داشت و در نتیجه طراحی الگوریتم های مدیریت حرارتی برای این نوع سیستم ها امری ضروری به نظر می رسد. در این مقاله برای این منظور یک الگوریتم مبتنی بر مهاجرت وظایف ارائه شده است. انتخاب مقصد مهاجرت برای وظایف روی هسته های داغ، یک مساله NP-Complete است که می توان آن را با روش های ابتکاری حل کرد. برای این منظور در روش پیشنهادی از الگوریتم تبرید تدریجی بهره گرفته ایم. در تعیین مقصد مهاجرت، علاوه بر دمای هسته ها، سربار ناشی از مهاجرت را نیز لحاظ کرده ایم. نتایج ارزیابی حاکی از آن است که این روش می تواند تا 28 درصد، دمای بیشینه تراشه را برای محکی با بیشترین تعداد وظایف کاهش دهد، ضمن این که تاثیر آن بر روی کارایی اندک است.
    کلیدواژگان: الگوریتم تبرید تدریجی، شبکه روی تراشه سه بعدی، مدیریت دما، مهاجرت وظیفه
  • بهنام رضایی، محمدصادق قاضی زاده، وحید وحیدی نسب صفحه 227
    با وقوع تجدید ساختار و افزایش خصوصی سازی در صنعت برق، هدف اصلی شرکت های توزیع افزایش درآمد خود با توجه به قوانین موجود شد. حضور واحدهای تولید پراکنده (DG) خصوصی و امکان خرید برق مازاد آنها با قیمتی کمتر از قیمت خرید برق در بازار برق، امکان نصب خازن و بهره گیری از مزایای آن و همچنین مواردی از جمله پرداخت هزینه خاموشی به مشترکین، هزینه تلفات انرژی و مشکل پروفیل ولتاژ در سطح شبکه توزیع، فرصت ها و چالش هایی را برای شرکت توزیع ایجاد کرده که به دنبال آن باید در شرایط مختلف شبکه خود یک استراتژی مناسب اتخاذ کند. در سناریوی اول این مقاله در حالی که DG در شبکه توزیع نیست، افزایش درآمد شرکت توزیع با جایابی بهینه خازن های ثابت و سوئیچ شونده صورت می گیرد. در سناریوی دوم افزایش درآمد با تعیین بالاترین قیمت قابل قبول خرید برق از DG با مکان معلوم و در سناریوی سوم با تعیین قیمت خرید برق از DG که مکان یابی آن توسط شرکت توزیع انجام شده است، صورت می گیرد. مطالعات شبیه سازی بر روی یک شبکه توزیع kV 20 در شهر رشت با 18 شین صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: بازار برق، پروفیل ولتاژ، تلفات انرژی، شرکت توزیع، واحد تولید پراکنده
  • زهرا هاشمی، امین رمضانی، محسن پارسامقدم صفحه 236
    مفهوم سامانه هاب انرژی به عنوان مدلی برای مطالعه یک پارچه زیرساخت های مختلف انرژی مطرح می شود. هاب انرژی مجموعه ای متشکل از مبدل ها و ذخیره کننده هاست که از یک سو حامل های انرژی را از شبکه بالادست دریافت می کند و از سوی دیگر به تامین تقاضای مصرف کنندگان انرژی می پردازند. در این مقاله مدل سازی فضای حالت برای این سامانه ارائه می شود، سپس برای بهره برداری این سامانه به علت داشتن ساختار دینامیکی و به لحاظ داشتن عدم قطعیت ناشی از پیش بینی پروفایل بار و قیمت، روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل ارائه می شود. روش ارائه شده بر روی هاب انرژی شامل ترانسفورماتور، بویلر، CHP و ذخیره سازهای حرارتی و الکتریکی با در نظر گرفتن برنامه پاسخ گویی بار اعمال می شود. نتایج به دست آمده، اثربخشی روش پیشنهادی را برای مساله بهره برداری این سامانه نشان می دهد.
    کلیدواژگان: هاب انرژی، کنترل پیش بین مبتنی بر مدل، بهره برداری، بارهای کنترل پذیر
  • تقدیر و تشکر
    صفحه 243
|
  • S. Rahimi Takami, R. Hooshmand, A. Khodabakhshian, S. M. Nosratabadi Page 167
    Distributed Generation (DG) resources can effect a lot on the reliability parameters in industrial microgrids. So, reliability evaluation of industrial microgrids is presented in this paper using a proposed composite index in the presence of DG resources and demand response (DR). This procedure of the reliability assessment is based on sequential Monte Carlo method with respect to the time varying load model. In this paper, wind and photovoltaic generations those are useful renewable generations are used. Since, the output power of these DGs depends on wind speed and solar radiation that are stochastic variables, therefore a number of scenarios have been considered in order to determine the output power per hour for each of them. According to the large number of generated scenarios, scenario reduction method is used based on two conditions that consist of power generation of DGs and load. Here the new composite index represents changes in the SAIFI, SAIDI and EENS indices per each KW of installed DGs. With considering to industrial load growth in the microgrid, a ten-year period is studied and the scheduling is performed in both islanding and grid connected operational modes. The concept of DR is also used in the islanding operational mode. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, the approach is applied on a standard IEEE RBTS BUS2 system in the presence of DG resources and the results in different conditions are achieved.
  • E. Hosseini, M. Sepasian, H. Arasteh, V. Vahidinasab Page 179
    The basic approach of this paper is to improve the operational condition of distribution systems by the simultaneous utilization of system reconfiguration and direct load control programs. A Genetic Algorithm (GA) based algorithm is employed to find the optimal states of switches as well as the optimal incentives of the demand response programs. The concept of price elasticity of demand is utilized to illustrate the changes of electricity consumption pattern as a result of customers’ participation in Demand Response (DR). The objective function of the proposed model is network operation costs. In addition, voltage constraints, lines capacity limits and the related constraints of DR programs are considered in the optimization problem. Finally, the effectiveness of the proposed method in reducing operation costs is shown using the 33-bus distribution network. The simulation results show that the coordination of reconfiguration and DR can reduce the operation costs and load shedding requirements in addition to solving lines’ over loading problems.
  • H. Nezamabadi, M. Setayeshnazar Page 190
    In this paper the optimal bidding strategy of virtual power plant (VPP) in a joint market of energy and spinning reserve service, coupled with reactive power market is investigated. The proposed bidding strategy model is non-equilibrium based on security-constrained price-based unit commitment (SCPBUC), which considers the VPP supply-demand balancing and security constraints. The model is a non-convex mixed-integer nonlinear optimization problem with inter-temporal constraints. It is solved by mixed-integer nonlinear programming (MINLP), and the solution is a single optimal bidding profile for each of the energy, spinning reserve, and reactive power markets.
  • M. R. Alizadeh Pahlavani, S. Taghipour Broujeni Page 201
    In modern power systems, utilization of renewable energy sources makes some difficulties for the power grid. One of these problems is shortage of electrical power during conditions which renewable energy sources cannot generate electrical power. For example, during shading conditions, the output power of the PV array is negligible. Using SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) systems is one of the applicable solutions which has been proposed to solve mentioned problem. In SMES system, energy is stored at high power inductances and during critical conditions; this power can be delivered to the load. One of the important parts of SMES systems is Multi input - Multi Output (MIMO) DC-DC converter. In this paper, at first step, one topology has been designed for the MIMO DC-DC converter. This topology has remarkable advantages such as fewer electrical elements and better controllability than other topologies. In the second part of this paper, based on multivariable controller strategy, an efficient controller has been designed for the SMES system which can set the output voltages of DC-DC converter at predetermined values. The most important feature of proposed controller is its efficiency at different conditions which some of these conditions make serious problems for conventional controllers. Generally, the objective of this paper is designing one SMES systems with an appropriate controller, which can regulate the output voltages at different conditions.
  • M. M. Ghanbarian, M. Nayeripour, A. H. Rajaei Page 210
    This paper proposes a new modified adaptive sliding mode controller in order to control the inverters of DGS in the voltage and current (power) control modes in a microgrid. An observer is used to estimate the uncertain parameters in controller design and considering these estimated values, the controller is adapted to new condition. In the power management strategy, one of inverter controls the voltage and the other inverter controls the load current and balances the active power. Due to delays in startup power electronic converter and sliding mode controller, the result of controller implementation with classical controllers does not meet the requirement and so, considering these delays with adaptive controller, the performance will be improved considerably and the reference signal will be tracked with lower steady state error in comparison with classical sliding mode controller. Moreover, this controller reduces the total harmonic distortion and improves the rms and peak value tracking. Implementation of system using DSP/TMS320F28335 as well as MATLAB simulation validates the performance of system in different conditions.
  • M. Mohebbi Moghaddam, S. H. Mir Mohammadi, M. H. Manshaei Page 219
    Combination of 3D stacking and network-on-chip (NoC), known as 3D NoC, has several advantages such as reduced propagation delay, chip area and interconnect, and power consumption, and bandwidth increase. Despite these advantages, 3D stacking causes the increased power density per chip area and subsequently increases the chip temperature. Temperature increase causes performance degradation and reliability reduction. Therefore, design of temperature management algorithms is essential for these systems. In this paper, we propose a task migration scheme for thermal management of 3D NoCs. The process of migration destinations for hot spots is an NP-complete problem which can be solved by using heuristic algorithms. To this end, we utilize a simulated annealing method in our algorithm. We consider migration overhead in addition to the temperature of the processing elements in migration destination selection process. Simulation results indicate up to 28 percentage peak temperature reduction, on average, for the benchmark that has the largest number of tasks. The proposed scheme has low migration overhead.
  • B. Rezaei Ghazizadeh, V. Vahidinasab Page 227
    After the restructuring and privatization of the electricity industry, the main purpose of the DISCOs is to increase their income, according to the existing laws. The existence of private distributed generation (DG) units in the distribution network and the possibility to buy additional electricity of DG with a less price than the wholesale market, capacitor installation, payment of energy not supplied to customers, the cost of energy losses and voltage drop problem in the distribution network, has created opportunities and challenges for DISCOs that are looking for adopting a suitable strategy for higher profits. In this paper, as the first scenario, it is depicted that when there is no DG unit in the network the increasing in the DISCO’s income is achievable by optimal allocation of both fixed and switched capacitors. In the second scenario, this is done by determination of the maximum acceptable DG energy sourced electricity purchasing price with a known location, and in the third one, by determination of the purchase price from the DG while the locating has been done by the DISCO. Simulation studies are done on a 20kV 18-bus distribution network in Rasht city, and the results are presented at the end.
  • Z. Hashemi, A. Ramezani, M. Parsa, Moghaddam Page 236
    Energy hub (EH) concept is widely proposed for integrating different types of energy infrastructures. EH physically consists of some storage systems and converters receiving energy from multiple sources immediately from its upper grids and provides energy services for ultimate consumers. In this paper a state space model for EH system is proposed. Due to the dynamic behavior loads and the price uncertainties, a Model Predictive Control approach is suggested for optimal performance. The proposed method is studied on a EH that consists of transformer, boiler, CHP, electrical and heat storages considering demand side management. Finally, the simulation results depicts to demonstrate the effectiveness of the proposed method for optimal operation of the EH.