فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال دهم شماره 1 (بهار 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • الناز داودی، ابراهیم بابایی* صفحات 1-18
    در این مقاله یک روش جدید بر پایه "الگوریتم رقابت استعماری (ICA)" برای حل مساله "پخش بار اقتصادی تولید هم زمان برق و حرارت "(CHPED) پیشنهاد می شود. به منظور جلوگیری از به دام افتادن ICA در بهینه های محلی و بهبود کیفیت شبیه سازی، سیاست همسان سازی جدیدی معرفی می شود که به طور انطباقی در هر تکرار تغییر می کند. مساله CHPED یک مساله بهینه سازی غیرخطی و غیرمحدب می باشد که دارای قیود مختلفی می باشد. بر خلاف روش های قبلی، اثر تلفات و موقعیت شیر در بعضی مثال ها در نظر گرفته شده و به وضوح در تابع متعارف هزینه به صورت عبارت سینوسی دقیقی فرموله شده است. به منظور ارزیابی کارآیی روش پیشنهادی سه نوع مثال مختلف با ابعاد کوچک، متوسط و بزرگ که هر کدام دارای سیستم های آزمایشی مختلفی می باشند با هدف پیاده سازی بر روی روش پیشنهادی به کار رفته است. قابل ذکر است در حل مساله CHPED دو سیستم جدید با ابعاد بزرگ با در نظر گرفتن اثرات موقعیت شیر در این مقاله در نظر گرفته شده است. نتایج عددی نشان از برتر بودن و کیفیت بالای حل الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با سایر روش ها دارد.
    کلیدواژگان: سیاست همسان سازی، تولید هم زمان، تولید ترکیبی برق و حرارت، الگوریتم رقابت استعماری (ICA)، الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده (MICA)
  • محمدرضا اسماعیلی، امین خدابخشیان*، رحمت الله هوشمند صفحات 19-30
    نصب واحدهای تولیدی جدید به عنوان واحدهای خودراه انداز یک راه حل موثر برای افزایش سرعت بازیابی یک سیستم بویژه در شرایط راه اندازی ناموفق واحدهای خودراه انداز از پیش تعیین شده می باشد. بر این اساس، در این مقاله یک طراحی بهینه جدید برای جایابی واحدهای توربین گازی به منظور بهبود عملکرد سیستم قدرت در هر دو شرایط عادی و بازیابی ارائه شده است. در انجام این طراحی، توابع هدف مورد نظر که در روند بهینه سازی با یکدیگر ناسازگار می باشند، بطور همزمان بهینه می گردند. بنابراین یک مساله چند هدفه به صورت یک مساله برنامه ریزی خطی با اعداد مرکب تعریف شده است. جوابهای پرتو بهینه مساله پیشنهادی با استفاده از یک الگوریتم ابتکاری با نام الگوریتم جستجوی کلاغ بدست می آیند. در این مقاله دو سیستم قدرت شامل یک سیستم عملی نمونه و سیستم استاندارد 39 باس IEEE برای اعمال روش پیشنهادی استفده شده اند. نتایج شبیه-سازی نشان می دهند که روش پیشنهادی علاوه بر افزایش قابلیت خودراه اندازی سیستم در شرایط بازیابی، عملکرد سیستم را در شرایط عادی نیز بهبود می دهد. همچنین در شرایط بازیابی شبکه، با انتخاب مسیرهای بهینه توالی راه اندازی واحدهای حرارتی بزرگ بهینه می گردند.
    کلیدواژگان: بازیابی سیستم قدرت، واحد خودراه انداز، طراحی چند هدفه، مجموعه بهینه پرتو، الگوریتم جستجوی کلاغ
  • محمدرضا عمارتی*، فرشید کی نیا، علیرضا عسکرزاده صفحات 31-40

    پیش بینی کوتاه مدت بار الکتریکی همواره به عنوان یکی از عناصر کلیدی در عملکرد اقتصادی و ایمن سیستم های قدرت به حساب می آید. در محیط رقابتی بازار برق، شرکت های برق به رویکردهای دقیق تری برای پیش بینی بار به منظور گرفتن تصمیمات بهتر درزمینه خرید و یا تولید برق نیازمند هستند. در این مقاله روشی نوین برای پیش بینی کوتاه مدت بار الکتریکی بر مبنای یادگیری ماشینی ارائه شده است. این روش از یک فرایند انتخاب داده ی موثر دومرحله ای و یک موتور پیش بینی نوین تشکیل شده است. در بخش انتخاب داده موثر از دو فیلتر مجزای نامربوط بودن و زائد بودن برای انتخاب بهترین مجموعه داده های ورودی استفاده شده است. در موتور پیش بینی پیشنهادی از یک ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی ترکیبی و روش بهینه سازی آموزش جامع ازدحام ذرات، استفاده شده است. با بکارگیری روش بهینه سازی آموزش جامع ازدحام ذرات در کنار شبکه عصبی ترکیبی، دقت پیش بینی افزایش یافته و از خطای آن به میزان موثری کاسته می شود. رویکرد پیشنهادی در بازارهای برق PJM و AEMO مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی به دست آمده، نشان دهنده ی کارایی و توانایی قابل قبول این روش در مقایسه با آخرین روش های ارائه شده درزمینه پیش بینی کوتاه مدت بار الکتریکی است.

    کلیدواژگان: انتخاب داده موثر، موتور پیش بینی، شبکه عصبی ترکیبی، بهینه سازی ازدحام ذرات، پیش بینی کوتاه مدت بار الکتریکی
  • محمد مدنی*، رامتین صادقی صفحات 41-50
    در این مقاله، روش جدیدی برمبنای سیستم عصبی فازی (ANFIS) برای مکان یابی بانک خازنی کلیدزنی شده در شبکه توزیع ارائه می شود. این روش بر اساس شاخصی عمل می کند که از طریق آنالیز حالت گذرای جریان بدست می آید و از این شاخص برای آموزش شبکه عصبی فازی استفاده می شود. این شاخص را می توان بصورت Offline یا Online بوسیله ی اطلاعات کیفیت توان سیستم محاسبه نمود. روش بیان شده فقط از شکل موج حالت گذرای جریان استفاده می کند، که باعث سادگی روش می شود. این روش به مقدار جریان، بلافاصه قبل و بعد از لحظه کلیدزنی نیاز دارد، که می توان این روش را بصورت Online به کاربرد. شبیه سازی های مختلفی که انجام شده است نشان می دهد دیگر اختلال های کیفیت توان نمی توانند بر روی صحت عملکرد این روش تاثیر بگذارند. همچین اندازه و نوع اتصال نیز تاثیری بر روی دقت عملکرد روش پیشنهادی ندارد. الگوریتم پیشنهادی بر روی سیستم 13 باس IEEE پیاده سازی و صحت عملکرد آن تایید شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، روش پیشنهادی قابلیت پیاده سازی در سیستم های واقعی را دارد.
    کلیدواژگان: تبدیل موجک، توزیع توان، کیفیت توان، سیستم عصبی فازی (ANFIS)، کلیدزنی خازن
  • حمید رحیمی، عباس کتابی*، حمیدرضا محمدی، محسن رحیمی صفحات 51-62

    قابلیت ایستادگی در برابر افت ولتاژ در مزارع بادی برای عدم جدا شدن از شبکه در حین خطا، ضروری می باشد. در این مطالعه هر دو مدلسازی ولتاژ پشت راکتانس و DQ، برای ژنراتور القایی مورد استفاده در توربین بادی سرعت ثابت، انجام و مقایسه شده اند. بر اساس مدل مناسب، روشی جدید برای ارتقاء قابلیت ایستادگی در برابر افت ولتاژ در توربین های بادی سرعت ثابت حین خطای سه فاز متقارن، پیشنهاد شده است که بر مبنای استفاده از یک کندانسور سنکرون با کنترل کننده منطق فازی می باشد. به منظور داشتن کنترل مناسب بر روی سیستم حین خطا، تزریق توان راکتیو توسط کندانسور سنکرون با استفاده از کنترل کننده منطق فازی تنظیم می شود. اگرچه استفاده از STATCOM، متداول ترین روش برای بهبود قابلیت ایستادگی در برابر افت ولتاژ در توربین های بادی است، نتایج نشان می دهند که استفاده از یک کندانسور سنکرون با کنترل کننده منطق فازی حین خطا، منجر به کارایی بهتر می شود. بنابراین استفاده از مدل ولتاژ پشت راکتانس برای اولین بار در توربین های بادی سرعت ثابت و پیشنهاد استفاده از کندانسور سنکرون با کنترل کننده منطق فازی جهت بهبود قابلیت ایستادگی در برابر افت ولتاژ از نوآوری های این مقاله می باشند.

    کلیدواژگان: مدل ولتاژپشت رآکتانس، توربین بادی سرعت ثابت، قابلیت ایستادگی در برابر افت ولتاژ، کندانسور سنکرون، کنترل کننده ی منطق فازی
  • یاسر رئیسی، رحمت الله هوشمند* صفحات 63-72
|
  • Elnaz Davoodi, Ebrahim Babaei * Pages 1-18
    In this paper, a new approach based on imperialist competitive algorithm (ICA) has been proposed to solve the combined heat and power economic dispatch (CHPED) problem. In order to avoid trapping in local optimum and improve the solution quality of the original ICA, a new assimilation policy has been addressed with varying coefficients during iterations. CHPED problem is a non-convex and non-linear optimization problem which has various constraints. Unlike previous methods, valve point effects are considered in some case studies and the effect of valve-point in cost function considered with adding an absolute sinusoidal term to conventional polynomial cost function. To evaluate the effectiveness of the proposed method, three different test cases with small, medium and large scales have been applied to investigate the performance of the proposed method on the CHPED problems. Each case study is including different test systems. Numerical results demonstrate the superiority of the proposed framework and reveal that MICA can find better solutions in comparing with the other methods.   Keywords:
    Keywords: Assimilation policy, Cogeneration, Combined heat, power, Imperialist competitive algorithm (ICA), Modified imperialist competitive algorithm (MICA)
  • Mohammadreza Esmaili, Amin Khodabakhshian *, Rahmatallah Hooshmand Pages 19-30
    Installing new energy sources as redundant black-start (BS) units is an efficient way to enhance the speed of power system restoration, especially when there is a high risk that the available power plants considered as BS units fail to operate. In this regard, this paper provides a new optimal design for the placement of the Gas Turbine (GT) as the redundant energy source to improve the power system performance during both restoration and normal conditions. In doing so, there will be contradictory objective functions to be minimized. Therefore, a multi-objective problem (MOP), as a mixed integer linear programming (MILP), is defined. The Pareto optimal solutions of the MOP are obtained by using a new population-based meta-heuristic technique, called Crow Search Algorithm (CSA). Two power systems are used for the validation of the proposed method. The simulation results show that the system can benefit from this method not only to increase the capability of black-start generation, but also to improve the power system performance in normal conditions. During the restoration process, it also provides the optimal start-up sequences of non-black-start (NBS) units with the optimal transmission paths.
    Keywords: Power System Restoration, Black-start Units, Crow Search Algorithm, Multi-objective Design, Pareto Optimal Set
  • Mohammadreza Emarati *, Farshid Keynia, Alireza Askarzadeh Pages 31-40

    Short term load forecasting is one of the key components for economical and safe operation of power systems. In competitive environment of electricity market, electricity utilities require more accurate load forecasting strategies to make better decisions on purchasing or generating electricity. This article offers a new method based on machine learning short-term load forecasting which is made up of a two-level feature selection technique and a new forecast engine. The feature selection part uses irrelevancy and redundancy filters to select best sets of input features. The proposed forecast engine is composed of a support vector regression machine, hybrid neural network and comprehensive learning particle swarm optimization. By applying comprehensive learning particle swarm optimization along with hybrid neural networks, the accuracy of forecasting is improved and its error decreases effectively.The proposed strategy is tested on PJM and AEMO electricity markets. The numerical results show the effectiveness and robustness of this method in comparison with recent short-term load forecasting methods.

    Keywords: Feature Selection, Forecasting engine, Hybrid neural network, Particle Swarm Optimization, Short-term load forecast
  • Mohammad Madani *, Ramtin Sadeghi Pages 41-50
    In this paper, a new method based on Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) is proposed for locating the switched capacitor banks in distribution systems. To train the proposed ANFIS model, an index based on current transient is introduced, which is calculated either offline by using data or online by real time simulation. The proposed method uses only current transient waveforms, immediately before and after the switching instant. Since only the current signal is used which is available in several locations, the method is simple and can be applied online. The method uses wavelet to determine the capacitor switching instant, which is needed for the ANFIS model to locate the switching capacitor. The method is simulated using PSCAD. Through various simulations, it is shown that other power quality disturbances such as voltage dip, unbalances and harmonics cannot disturb the method. Moreover, the size and connection type of the capacitor bank do not affect the method accuracy. The proposed algorithm is validated by simulating the IEEE 13-bus distribution system. According to the simulation results, the method is reliable enough to be applied to real systems.
    Keywords: Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), capacitor switching, power distribution, power quality, wavelet transforms
  • Abbas Ketabi *, Hamid Reza Mohammadi, Mohsen Rahimi, Hamid Rahimi Pages 51-62

    Low Voltage Ride Through (LVRT) capability is essential for wind farms to avoid disconnection during low voltage and fault. In this study, both Voltage Behind Reactance (VBR) model and DQ model of Induction Generators (IGs) used in Fixed Speed Wind Turbines (FSWTs) are implemented and compared. Based on the appropriate model, a new method for enhancing Low Voltage Ride Through (LVRT) capability of FSWTs during balanced three-phase faults is proposed. This method is based on using a Synchronous Condenser (SC) with a Fuzzy Logic Controller (FLC). In order to have a good control of the system during the fault, the amount of injected reactive power produced by the SC is controlled through the FLC. Although using STATCOM is the most common method for LVRT capability enhancement in FSWTs, simulation results show that using the SC with the FLC in a three-phase fault leads to a better performance. Therefore, using the VBR model for the first time in FSWTs and suggesting the application of the SC with the FLC to improve LVRT capability are the novelties of this paper.

    Keywords: Fixed Speed Wind Turbine, Fuzzy Logic controller, Low Voltage Ride through Capability, Synchronous Condenser, VBR Model
  • Yaser Raeisi Gahrooei, Rahmatallah Hooshmand * Pages 63-72

    In a competitive electricity market, an accurate short term price forecasting is essential for all the participants in market as a risk management technique.  For both spot markets and long-term contracts, price forecast is necessary to develop bidding strategies or negotiation skills in order to maximize benefit.  This paper proposes an efficient tool for short-term electricity price forecasting with a simple model and acceptable computation time by combining several intelligent methods.  Using inference, Adaptive Network-based Fuzzy Inference System (ANFIS) is used to determine the nonlinear relation between large quantities of input variables and forecasted price (output variable).  To decrease the complexity and improve the accuracy, mutual information (MI) technique is used to efficiently select the best set of input variables which have important information concerning forecasted price.  Moreover, Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm with new strategy in choosing the particles is adopted to tune ANFIS parameters more precisely.  To evaluate the accuracy and performance, the proposed hybrid Mutual Information-ANFIS-PSO (MIAP) methodology is implemented on the real world case study of Spanish electricity market.  The results show the great potential of this proposed method in fast and accurate short-term price forecasting in comparison with some of the previous price forecasting techniques.

    Keywords: ANFIS, Electricity Market, Mutual Information Technique, Short Term Price Forecasting, Swarm Optimization