فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال نهم شماره 4 (زمستان 1397)
  • سال نهم شماره 4 (زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/12/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جمشید محمودی، محمد میرزایی*، امیر عباس شایگانی اکمل صفحات 1-12
    در این مقاله، اثر حضور همزمان بارهای سطحی و آلودگی بر تخلیه الکتریکی مقره های پلیمری تحت ولتاژ DC بررسی و تحلیل شده است. بدین منظور چهار نوع مقره های پلیمری با پروفیل متفاوت، انتخاب و سپس تست های آزمایشگاهی تخلیه الکتریکی DC انجام شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، افزایش مقدار آلودگی در حضور بارهای سطحی مثبت باعث کاهش ولتاژ شکست مقره ها شده است. این درحالی است که بارهای منفی باعث افزایش ولتاژ شکست الکتریکی می شود. در این مقاله مدلی به منظور پیش بینی ولتاژ تخلیه الکتریکی مقره براساس پارامترهای هندسی آن شامل فاصله خزشی مخصوص و نسبت فاصله به عمق چترک ها، آلودگی و مقدار بارهای سطحی با استفاده از شبکه عصبی معرفی شده است. مقایسه نتایج تست های آزمایشگاهی گرادیان ولتاژ شکست الکتریکی برای یک مقره با پارامترهای هندسی مشخص با نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی نشان می دهد پیش بینی گرادیان ولتاژ شکست به روش شبکه عصبی، انطباق بسیار مناسبی با نتایج آزمایشگاهی به دست آمده دارد.
    کلیدواژگان: مقره های پلیمری، بارهای سطحی، آلودگی، ولتاژ تخلیه الکتریکی، مدلسازی، شبکه عصبی
  • اردوان اورک زاده، بهادر فانی، فرشاد زندی، مجید معظمی* صفحات 13-26
    امروزه استفاده از منابع تولید پراکنده مورد توجه ویژه قرار گرفته و بدین منظور مفهوم ریزشبکه برای اتصال و هماهنگی منابع مختلف انرژی پراکنده از طریق سیستم های کنترل توان محلی، مطرح شده است. یک ریزشبکه در حالت عادی به شبکه قدرت متصل است اما در صورت نیاز می تواند بصورت جزیره ای نیز به فعالیت خود ادامه دهد. در حالت جزیره ای به منظور تامین کل بار و حفظ تعادل بین تولید و مصرف به طور گسترده از روش های افتی معمول، استفاده شده است. استفاده از کنترل افتی معمول ولتاژ به دلیل اختلاف در امپدانس فیدر متصل به منابع و همچنین عدم تقارن شبکه معمولا منجر به تسهیم متناسب توان راکتیو میان منابع نمی شود. در واقع استفاده از استراتژی افتی معمول سبب ایجاد یک مصالحه ی ذاتی میان دقت تقسیم توان راکتیو و تنظیم ولتاژ باس های ریزشبکه می گردد. از این رو در روش پیشنهادی در این مقاله ضرایب مشخصه های کنترل ولتاژ افتی منابع ریزشبکه با استفاده از حل یک مسئله بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ‍ژنتیک تعیین می شوند. همچنین به منظور بهبود تقسیم توان راکتیو، یک استراتژی کنترلی جدید بر مبنای امپدانس مجازی وفقی ارایه شده است. در این روش تقسیم ایده آل توان راکتیو با استفاده از امپدانس مجازی و از طریق جبران اختلاف افت ولتاژ روی خطوط حاصل می شود. تنظیم امپدانس مجازی پیشنهادی از طریق یک حلقه ی کنترلی و با بهره مندی از اطلاعات مربوط به ولتاژ باس مشترک ریزشبکه و ارسال آن از طریق یک لینک مخابراتی با پهنای باند کم، به کنترل کننده ی محلی هر منبع صورت می پذیرد. روش پیشنهادی در مقابل تغییرات ساختار شبکه، حضور یا عدم حضور بارهای محلی متصل به منابع و وقوع تاخیر در لینک مخابراتی مقاوم بوده و سبب تسهیم ایده آل توان راکتیو می شود. در نهایت برای بررسی عملکرد و صحت سنجی روش پیشنهادی از شبیه سازی این روش روی یک سیستم تست 3 اینورتری استفاده شده است.
    کلیدواژگان: امپدانس مجازی، بهبود تقسیم توان راکتیو، ریزشبکه های جزیره ای، مشخصه های افتی معمول
  • سولگون سلیمی، امان گلدی کوچکی* صفحات 27-54
    در این مقاله، روشی جدید برای تشخیص جزیره در خطوط توزیع با منابع تولید پراکنده مبتنی بر تبدیل S گسسته سریع ارائه شده است. در این روش، ابتدا تبدیل S ولتاژ و جریان در نقطه اتصال مشترک محاسبه شده است؛ سپس ویژگی های متمایزکننده حالت جزیره از حالت نرمال با استفاده از ماتریس S و کانتورهای فرکانسی استخراج می شوند. این ویژگی ها با مطالعه شرایط مختلف عملکرد عادی ازجمله ورود و خروج بار، بارهای موتوری، وقوع خطاهای گذرا و وقوع جزیره در شرایط مختلف بار محلی با عدم توازن توان مختلف به دست آمده است. در نهایت برای طبقه بندی ویژگی های استخراج شده، ماشین بردار پشتیبان پیشنهاد شد تا وقوع جزیره را تشخیص دهد. برای انجام مطالعات، سیستم توزیع با استفاده از نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیه سازی شده است و بردارهای ویژگی متناظر با حالات مختلف جزیره و نرمال برای آموزش و تست طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان استفاده شده اند. روش پیشنهادی در شرایط مختلف شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد این روش، سرعت و دقت زیادی در تشخیص جزیره دارد و در طبقه بندی شرایط موثر است و نویز بر آن تاثیر نمی گذارد.
    کلیدواژگان: جزیره ای شدن، تولید پراکنده، تبدیل S گسسته سریع، ماشین بردار پشتیبان
  • سید مهران هاشمیان عطاآبادی، روزبه کمالی، محمدرضا سلطان پور* صفحات 55-66
    باوجود تمام مزایای هواپیماهای با تجهیزات الکتریکی بیشتر (MEA)[i] نسبت به هواپیماهای متداول، افزایش تقاضای انرژی الکتریکی و ولتاژ بهره برداری در این نوع هواپیماها، سبب گسترده شدن سیستم توزیع برق هواپیما، افزایش کابل های استفاده شده و درنتیجه، افزایش احتمال وقوع خطا شده است. در این نوع هواپیماها با توجه به محدودیت های موجود در ساختار و فضای هواپیما، کابل ها بیشتر در مکان های خارج از دید و شکاف ها قرار دارند. بر اساس این، در این مقاله به منظور افزایش ایمنی هواپیما و کاهش مدت زمان تعمیرات در شرایط وقوع خطا، الگوریتم مکان یابی خطایی ارائه می شود؛ این الگوریتم ضمن تعیین وقوع خطا، مکان دقیق آن را به صورت آنلاین تعیین می کند. برای این منظور در این مقاله ابتدا با تحلیل موجک جریان خطوط، وقوع خطا و ناحیه خطادار تعیین می شوند. سپس با استفاده از مدار معادل توالی مثبت مدل گسترده کابل و همچنین ولتاژ و جریان غیرسنکرون در ابتدا و انتهای ناحیه خطادار، مکان دقیق خطا با استفاده از یک الگوریتم دو مرحله ای ترکیبی از الگوریتم PSO و روش تکراری نیوتون، مستقل از پارامترهای کابل به دست می آید. مسئله مدنظر روی سیستم توزیع برق هواپیما با MATLAB/SIMULINK انجام شد و نتایج شبیه سازی، درستی عملکرد و دقت زیاد روش پیشنهادی را تایید کرد. [i] More Electric Aircraft
    کلیدواژگان: تحلیل موجک، خطای قوس متناوب، سیستم توزیع برق هواپیما، مکان یابی خطا
  • مهسا فزونی شیرجینی، امین نیک انجام*، مهدی علیاری شوره دلی صفحات 67-74
    الگوریتم خفاش، نوعی الگوریتم هوش جمعی است که از رفتار خفاش های کوچک هنگام جهت یابی برای شکار، الهام گرفته شده است. الگوریتم های هوش جمعی الهام گرفته از طبیعت اند که در مسائل بهینه سازی دشوار بسیار کارآمد عمل می کنند. همچنین، این الگوریتم ها ساده و انعطاف پذیرند و پیاده سازی آسانی دارند. تحلیل پایداری الگوریتم های هوش جمعی، استفاده از آنها را قابل اطمینان و رسیدن به پاسخ را تضمین می کند. پیش از این، تحلیل پایداری برای برخی از الگوریتم های هوش جمعی ازجمله بهینه سازی ازدحام ذرات و جستجوی گرانشی انجام شده است؛ اما تحلیل ریاضی کافی برای الگوریتم خفاش انجام نشده است. به همین منظور در این مقاله، پایداری الگوریتم خفاش با استفاده از روش لیاپانوف تحلیل شده است. در این مطالعه، ابتدا پایداری الگوریتم خفاش استاندارد تحلیل شد. با توجه به موفق نبودن تلاش های انجام شده برای تحلیل پایداری الگوریتم استاندارد، روابط به روزرسانی جدیدی برای افزایش درجه آزادی الگوریتم خفاش ارائه شد. سپس تحلیل پایداری الگوریتم با روابط به روزرسانی جدید انجام شده است. نتایج تجربی نشان دهنده پایداری الگوریتم با روابط به روزرسانی جدید است.
    کلیدواژگان: الگوریتم خفاش، بهینه سازی، تحلیل پایداری لیاپانوف، همگرایی
  • محمود رضا شاکرمی*، مجید طولابی، حمزه بیرانوند صفحات 75-92
    در این مقاله یک تابع هدف چندگانه به منظور جایابی بهینه خازن ها در شبکه های توزیع شعاعی با در نظر گرفتن اثرات هارمونیکی معرفی شده است. در این تابع هدف علاوه بر پروفیل ولتاژ، تلفات اکتیو و هزینه نصب، پدیده رزونانس ناشی از هارمونیک ها نیز منظور شده است. به منظور بهینه سازی تابع هدف از روش فرا - ابتکاری PSO استفاده شده است. برای تحلیل پخش بار هارمونیکی در شبکه های توزیع، روشی جدید معرفی شده است. این روش مبتنی بر چهار ماتریس است که در طول پخش بار ثابت می مانند و تنها متغیر در آن، شمارنده تکرار و فرکانس های هارمونیکی اند. با توجه به اینکه در این روش جاروب های پس رو - پیش رو حذف شده اند، در عین داشتن دقت مناسب، سرعت محاسبات به طور موثری افزایش می یابد. روش پیشنهادی روی یک سیستم استاندارد 14 شینه نامتعادل و یک سیستم واقعی از شبکه توزیع برق استان لرستان پیاده سازی شده است. نتایج شبیه سازی بیان کننده دقت و سرعت روش پخش بار پیشنهادی و همچنین موثربودن روش ارائه شده در جایابی بهینه خازن در شبکه های آلوده به هارمونیک اند.
    کلیدواژگان: پخش بار هارمونیکی بازگشتی، پخش بار هارمونیکی جاروب پس رو - پیش رو، جایابی بهینه خازن، رزونانس، سیستم های توزیع شعاعی
|
  • Jamshid Mahmoodi, Mohammad Mirzaie *, Amir Abbas Shayegani, Akmal Pages 1-12
    In this paper, the effect of surface charges and pollution on flashover voltage of polymeric insulators under DC voltage have been investigated and analyzed. For this purpose, four types of polymeric insulators with different profiles have been selected and then experimental tests of DC flashover voltage have been performed. According to the obtained results, with increasing pollution in presence of positive surface charges flashover voltage reduce, but negative charges increase it. Also in this paper, a model based on geometric parameters including specific leakage distance, shed spacing to shed depth ratio, amount of surface charges and pollution is proposed using an artificial neural network. The comparison of the obtained results from experimental tests and ANN model show that the results of ANN are consistent with experimental tests.
    Keywords: Polymeric Insulator, Surface Charge, Pollution, Flashover Voltage, Modeling, Artificial Neural Network (ANN)
  • Ardavan Orakzadeh, Bahador Fani, Farshad Zandi, Majid Moazzami * Pages 13-26
    Nowadays distributed generation has been given considerable attention due to the increase in energy consumption and the need for using renewable energies. So, the concept of the micro grids for connecting and coordinating different distributed resources via the local power control systems has been introduced. A micro grid connects to the network at normal condition of the operation but in order to increase the system reliability and to promote the generated power quality to feed the sensitive loads, they can operate in the islanding mode too. In the islanding mode of operation in order to supply the whole load and to maintain the balance between the supply and demand, these resources use the conventional droop methods. Generally, using the conventional voltage droop control due to the difference in the impedance of the feeder connect to the resources and also the asymmetrical nature of the network, dose not lead to an appropriate reactive power sharing between the resources. In fact, using conventional droop control creates an intrinsic compromise between the accuracy of reactive power sharing and voltage regulation of micro grid buses. Therefore, in the proposed method of this paper, the coefficients of the voltage droops characteristics of the grid resources are determined by solving an optimization problem using the genetic algorithm (GA). Also in order to improve the reactive power sharing, a novel control strategy based on the adaptive virtual impedance is presented. In this method the ideal reactive power sharing is achieved by using the virtual impedance and compensating the voltage drop of the lines. The virtual impedance setting is done through the data of the voltage of PCC bus in microgrid and sending via a low bandwidth communicational link to the local controller of each resource. The proposed method is robust against the network structure changes, presence of local loads, and interruption in the communication link. Simulation results show the effectiveness of the proposed method.
    Keywords: Virtual Impedance, Reactive Power Sharing Improvement, Islanded Micro Grid, Conventional Droop Characteristic
  • Solgun Salimi, Amangaldi Koochaki * Pages 27-54
    This paper presents a new approach for islanding detection based on fast S-Transform, in distribution networks with distributed generators. In this method, at first, S-Transform of voltage and current at point of common coupling are calculated; then, features of normal and islanding operation are extracted using S matrix and frequency contours.  The features are extracted using several simulations; considering load switching, motor load switching, transient faults, and islanding conditions with different power mismatches for local load.   Finally, support vector machine has been proposed for classifying the extracted features to detect the islanding. For more studies, a distribution system is simulated using PSCAD/EMTDC and feature vectors corresponding to different situations of islanding and normal operation are extracted and used for training and test of support vector machine classifier. To evaluate the performance of proposed scheme, the obtained results are compared with results of other methods. Comparison of the results shows that the proposed method has higher accuracy and speed in islanding detection. Also, the proposed approach is effective, fast and would not be affected by noise during classifying of conditions.
    Keywords: Islanding, Distributed Generation, Fast Discrete S-Transform, Support Vector Machine
  • Mehran Hashemian, Roozbeh Kamali, Mohammad Reza Soltanpour * Pages 55-66
    Despite all the advantages that More Electric Aircrafts (MEA) provide to conventional aircrafts, increasing the electric power demand and the operating voltage in these aircraft, has led to expanding the aircraft distribution system, increasing the cable used, and subsequently, increasing the probability of fault. In this type of aircrafts, due to the limitations in the structure and available space on the aircraft, cables are often located outside the sight and aircraft gaps. Therefore, in this paper, in order to increase aircraft safety and reduce the maintenance time, a novel fault location method is proposed, which determines the fault occurrence and exact location of all faults. For this purpose, in this paper, first by using the wavelet analysis of fault currents, the fault occurrence and the zone of fault is determined. Then, using positive sequence of distributed cable model as well as unsynchronized voltage and current of the both terminals of the fault zone, the exact location of fault using a two-step algorithm combining the PSO and the Newton method is obtained. The proposed method is implemented in an aircraft distribution system using MATLAB/SIMULINK, and the simulation results confirm the accuracy and high precision of the proposed method.
    Keywords: Fault Location, Aircraft Distribution System, Wavelet Analysis, Intermittent Arc Fault
  • Mahsa Fozuni Shirjini, Amin Nikanjam *, Mahdi Aliyari Shoorehdeli Pages 67-74
    Bat Algorithm is a type of swarm intelligence algorithm which is inspired by the behavior of little bats which are looking for direction in hunting opportunities. Swarm intelligence algorithms are inspired by the nature which are very efficient on crucial optimization problems. These algorithms are simple, flexible and can be implemented easily as well. Analyzing swarm intelligence algorithms makes their utilization reliable and guarantees finding answers by them. Earlier, stability analysis has been accomplished for some swarm intelligence algorithms including Particle Swarm Optimization and Gravitational Search but sufficient mathematical analysis for the bat algorithm has not been done. For this purpose, in the present paper, we considered Bat Algorithm stability analysis using Lyapunov method. In this study, at first, stability analysis of standard bat algorithm has been analyzed. Because of unsuccessful attempts to analyze the stability of standard algorithm, new updating relations has been introduced to increase the degree of freedom. The stability analysis has been presented for these relations. Experimental results illustrate the stability of the new updating relations.
    Keywords: Bat Algorithm, Optimization, Lyapunov Stability Analysis, Convergence
  • Mahmood Reza Shakarami *, Majid Toulabi, Hamzeh Beiranvand Pages 75-92
    In this paper, a multi-objective function is proposed for optimal placement of the capacitors in radial distribution networks considering the effect of harmonics. In addition to the voltage profile, active losses and installation cost, the resonant phenomenon caused by the harmonics is also included in proposed objective function. The PSO meta-initiative method has been employed in order to optimize the function. A novel approach has been introduced to analyze the harmonic load flow in distribution networks. The proposed method is based on four matrices that are constant during the load flow. Therefore, in this method, the repeater counters and the harmonic frequencies are the only variables. Due to the elimination of backward-forward sweeps in this approach, the calculations are fast and accurate. This method has been implemented on a standard 14-bus system and a real power distribution network in Lorestan province, Iran. Simulation results confirm the accuracy and speed of the proposed load flow method as well as the effectiveness of the proposed method for optimal placement of the capacitors in the harmonic polluted networks.
    Keywords: Recursive Harmonic Load Flow, Backward, Forward Sweep-Based Harmonic Load Flow, Resonance, Optimal Capacitor Placement, Radial Distribution Systems