فهرست مطالب

  • سال نهم شماره 3 (پیاپی 20، پاییز 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/06/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هادی یوسفی، سید اصغر غلامیان، علیرضا ذکریازاده* صفحات 1-10

    نفوذ بالای واحدهای فتوولتاییک در سطح شبکه توزیع ممکن است منجر به چالش افزایش ولتاژ همزمان با ساعات حداکثر تولید این منابع شود. لذا نیاز به اجرای برنامه های کنترل ولتاژ  با لحاظ کردن ویژگی تاثیر ناحیه ای توان راکتیو است. در این مقاله مدلی برای مدیریت توان راکتیو در شبکه توزیع در حضور منابع تولید پراکنده فتوولتاییک ارایه شده است که از قابلیت اینورتر واحدهای فتوولتاییک جهت تامین توان راکتیو مورد نیاز استفاده می کند. در روش پیشنهادی، با توجه به تاثیر ناحیه ای توان راکتیو، ابتدا شبکه توزیع با استفاده از یک روش خوشه بندی به بخش های کوچکتری تقسیم می شود. سپس، از الگوریتم توزیع شده مسیر متناوب ضرایب (ADMM) برای برنامه مدیریت ولتاژ و توان راکتیو به صورت توزیع شده در بخش های مختلف استفاده می شود. همچنین، عدم قطعیت تولید منابع فتوولتاییک با استفاده از برنامه ریزی تصادفی مدلسازی شده است. روش پیشنهادی بر روی شبکه توزیع واقعی که مجهز به مولدهای تولیدپراکنده است مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان می دهد استفاده از روش کنترل ولتاژ پیشنهادی موجب استفاده حداقل از ظرفیت توان راکتیو و سرعت بالای انجام محاسبات می شود.

    کلیدواژگان: شبکه توزیع، منابع فتوولتائیک، کنترل ولتاژ، روش خوشه بندی، روش توزیع شده
  • محمد سلمانی کویخی، علی زعفری*، علی قاسمی صفحات 11-27

    این مقاله یک فیلتر ترکیبی جدید شامل فیلتر فعال مبتنی بر مبدل منبع ولتاژ و فیلتر پسیو (LC) کنترل شده با تایریستور (TCLC-HAPF) را برای کاهش هارمونیک و جبران توان راکتیو پیشنهاد می کند. این ساختار جدید بر اساس ایده جداسازی مولفه های فرکانس بالا و پایین جریان بار می تواند معایب هر دو نوع فیلتر را تعدیل کند. مولفه های فرکانس پایین جریان بار به فیلتر فعال و مولفه های فرکانس بالا به، فیلتر پسیو کنترل پذیر با تایریستور (TCLC) اعمال می شود. برای کاهش تلفات و هزینه مبدل منبع ولتاژ در این طراحی از ایده کمینه سازی مقدار ولتاژ DC نیز بهره گرفته شده است. ایده کمینه سازی بر مبنای محاسبه ولتاژ DC مبدل منبع ولتاژ در دو فرکانس اصلی و هارمونیکی بوده، که این روش حجم محاسبات ریاضی را نسبت به سایر روش های مرسوم کاهش می دهد. جبران کننده پیشنهادی نه تنها قادر است THD جریان شبکه را در بدترین حالت کاری بار در 8/4% حفظ کند که در محدوده مجاز تعیین شده در استاندارد IEEE519-2014 قرار دارد بلکه ضریب قدرت شبکه تحت هر زاویه آتش تایریستور بیشتر از 9/0 حفظ می شود. همچنین با کارکرد فیلتر ترکیبی پیشنهادی در کمترین سطح ولتاژ DC تلفات حاصل از کلیدزنی فیلتر اکتیو نیز کاهش داده می شود.به منظور تایید صحت عملکرد فیلتر پیشنهادی بخشی از یک شبکه قدرت نمونه با بار غیر خطی به کمک نرم افزار PSCAD/EMTDC مورد مطالعه قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: فیلتر فعال ترکیبی، فیلتر پسیو کنترل پذیر با تریستور (TCLC)، جداسازی مولفه های فرکانسی، مینیمم کردن ولتاژ DC
  • مژگان قنبری، مجید گندمکار*، جواد نیکوکار صفحات 28-40

    حفاظت از شبکه های قدرت در سطوح انتقال و توزیع، بر اساس رله های اضافه جریان به دلیل قابلیت تشخیص، پایداری، سرعت بالا، پشتیبان گیری و دقت مناسب در رفع خطا امری ضروری تلقی می شود. زمانی که منابع تولید پراکنده به شبکه قدرت متصل می شوند، نه تنها باعث افزایش قدرت اتصال کوتاه شبکه می گردند، بلکه نقطه کار رله های اضلی و پشتیبان را نیز دچار اختلال می کنند که منجر به قطع نواحی سالم شبکه خواهد شد. به منظور حفظ ایمنی و پایداری شبکه و جلوگیری از افزایش سطح توان تجهیزات موجود، از ادوات محدود کننده جریان خطا با تکنولوژی ابر رسانا (SFCL) استفاده می شود تا جریان اتصال کوتاه را در سیکلهای ابتدایی خود، به میزان قابل توجهی کاهش دهد. اما استفاده از محدود کننده ها نیز، ممکن است به عملکرد نادرست رله ها و عدم تشخیص جریان اتصال کوتاه بیانجامد. به منظور رفع مشکلات فوق، این مقاله یک مدل SFCL با ساختار مقاومتی و اندوکتانس کوپل ارایه می دهد که ضمن افزایش امپدانس مسیر خطا و کاهش جریان اتصال کوتاه، هماهنگی حفاظتی نیز به شکل بهینه بین رله های اصلی و پشتیبان های دور و نزدیک آنها انجام شود. تابع هدف ارایه شده با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات بهبود یافته کمینه می گردد و سه مطالعه موردی انجام خواهد شد. نتایج شبیه سازی ها نشان از برتری روش پیشنهادی در رفع خطا و حذف اختلال بین عملکرد رله ها در کمترین زمان ممکن دارند.

    کلیدواژگان: حفاظت، رله های اضافه جریان، منابع تولید پراکنده، SFCL
  • یوسف صحرایی، افشین پهلوان حسینی*، محمدصادق سپاسیان صفحات 41-55

    در سال های اخیر خودروهای الکتریکی به دلیل مسایل زیست محیطی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. نصب ایستگاه های شارژ سریع، مستلزم در نظرگرفتن روش مند مسایل مرتبط با آن ها، از جمله، تعیین مکان و اندازه ایستگاه های شارژ می باشد. از طرف دیگر لازم است سرمایه گذاران خصوصی به سرمایه گذاری در زمینه نصب ایستگاه های شارژ تشویق شوند و شرایط مناسبی ایجاد گردد که از سرمایه گذاری خود سود لازم را به دست آورند. در این مقاله مساله برنامه ریزی ایستگاه های شارژ سریع به صورت یک مساله برنامه ریزی غیر خطی آمیخته به عدد صحیح مدل سازی می شود، که در آن توابع هدف شرکت توزیع و صاحب ایستگاه شارژ به صورت مجزا در نظر گرفته شده اند. در مدل ارایه شده، مکان و اندازه ایستگاه های شارژ و هم چنین قیمت انرژی تبادلی بین شرکت توزیع و ایستگاه شارژ به گونه ای مشخص می شود که توابع هدف شرکت توزیع و صاحب ایستگاه شارژ بهینه گردد. در روش ارایه شده، برای تعیین اندازه ایستگاه های شارژ، از نظریه صف و مدل تخصیص ترافیک بر مبنای تعادل کاربر استفاده شده است. سپس مساله برنامه ریزی چندهدفه ایستگاه های شارژ  با در نظر گرفتن توابع هدف شرکت توزیع و سرمایه گذاران خصوصی حل و پاسخ نهایی با توجه به شاخص های اقتصادی و بهره برداری از میان راه حل های جبهه پارتو انتخاب شده است. در انتها، کارایی روش ارایه شده با استفاده از نتایج عددی نشان داده شده است.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی ایستگاه های شارژ سریع، سرمایه گذاران خصوصی، خودروهای الکتریکی، نظریه صف، محدودیت اپسیلون
  • محمد عابدینی*، جواد ابراهیمی، محمدمهدی رضایی، مهدی نصری صفحات 56-67

    برنامه های مدیریت مصرف یکی از راهکارهایی هستند که برای ایجاد تعامل بین ریزشبکه ها و افزایش مشارکت مصرف کنندگان در طرح های مدیریتی کاربرد فراوان دارند. برای اجرای برنامه های مدیریت مصرف از الگوریتم ها و استراتژی های متفاوتی استفاده شده است که اغلب تعداد محدودی از بارها را در چند نوع خاص پوشش می دهند. در این مقاله ابتدا روش شیفت بار برای مدیریت مصرف ریزشبکه ی هوشمند به صورت یک مسیله بهینه سازی مدل شده و این مسیله با اهداف کاهش پیک بار سیستم و صورت حساب قبض مشترکین برای بارهای متنوع در شبکه توسط الگوریتم (H-PSO-SCAC) [i] حل شده، سپس اثر اجرای برنامه پیشنهادی بر تولید و حضور ریزشبکه ها در بازار باهدف بهبود سطح رفاه اجتماعی موردبررسی قرارگرفته است. شبیه سازی ها روی شبکه ی هوشمندی شامل سه ریزشبکه ی خانگی، تجاری و صنعتی انجام شده که دارای انواع مختلفی از بارهای قابل کنترل هستند. نتایج حاکی از آن است که برنامه ی پیشنهادی موجب کاهش پیک بار، کاهش صورتحساب مشترکین، صرفه جویی در هزینه های تولید، کمک به تعادل عرضه و تقاضا و بهبود سطح رفاه اجتماعی از دید بهره بردار می شود.

    کلیدواژگان: بارهای قابل کنترل، شبکه ی هوشمند، شیفت بار، الگوریتم H-PSO-SCAC، مدیریت سمت تقاضا
  • محمودرضا حقی فام*، سلمان ثنائی، امیر صفدریان صفحات 68-80

    یکی از مهمترین وظایف بهره برداران در شرکت های توزیع، بازیابی بار بعد از بروز عیب در شبکه می باشد. در طرح های بازیابی بار علاوه بر رعایت قیود پخش بار لازم است ساختار شبکه در حالت شعاعی حفظ شده و از همه مهمتر تعادل مصرف با امکان تامین بار ناشی از محدودیت های فیدر پشتیبان (و یا محدودیت منابع توزیع شده) رعایت شود. در این مقاله رویکرد جدید با عنوان برداشت هوشمند بار در شبکه های توزیع ارایه شده که هدف آن، طراحی یک ماژول برداشت هوشمند بار در مواقعی است که امکان تامین بار بعد از وقوع خطا در شبکه وجود نداشته باشد. در این صورت بازیابی بار در شبکه  با کمترین هزینه خروج و در کوتاه ترین زمان ممکن در راستای جلب حداکثر رضایتمندی مشترکین فراهم خواهد شد. به منظور اعتبارسنجی روش پیشنهادی، سطح اتوماسیون شبکه توزیع نمونه به منظور کنترل هوشمند بارها در سه سناریو تعریف شده است. انواع بارهای موجود در خانه های هوشمند نیز اولویت بندی و به سه دسته بارهای قابل تنظیم، قابل وقفه و قابل جابجایی دسته بندی شده اند. روش پیشنهادی در محیط نرم افزار متلب کدنویسی شده است. برای نشان دادن اثربخشی مدل پیشنهادی، شبیه سازی بر روی یک سیستم RBTS پیاده سازی شده است. نتایج، کارآیی روش پیشنهادی را در کاهش هزینه ها و بهبود مدیریت بازیابی سیستم توزیع نشان می دهد.

    کلیدواژگان: بازیابی بار، برداشت هوشمند بار، قابلیت اطمینان شبکه های توزیع، خانه هوشمند
|
  • Alireza Zakariazadeh* Pages 1-10

    In this paper, a distributed method for reactive power management in a distribution system has been presented. The proposed method focuses on the voltage rise where the distribution systems are equipped with a considerable number of photovoltaic units. This paper proposes the alternating direction method of multipliers (ADMMs) approach for solving the optimal voltage control problem in a distributed manner in a distribution system with high penetration of PVs. Also, the proposed method uses a clustering approach to divide the network into partitions based on the coupling degrees among different node. The optimal reactive power control strategy is conducted in each partition and integrated using ADMM. The proposed method is tested on a real distribution test system. The result evidence that the proposed method has used the lower reactive power if compared to the conventional method.

    Keywords: reactive power, distribution system, photovoltaic system, distributed algorithm
  • Mohammad Salmani Kouyakhi, Ali Zafari*, Ali Ghasemi Pages 11-27

    This paper proposes a new hybrid active power filter, including voltage source converter (VSC) based active power filter and Thyristor Controllable LC Passive Filter (TCLC-HAPF) for eliminating harmonic load current components and compensating reactive power. This new structure which is based on the separation of high and low-frequency components of load current idea can reduce the drawbacks of both active and TCLC based filters. Low-frequency components of the load current applied to the active power filter and high orders are applied to the controllable thyristor passive filter (TCLC). The DC voltage minimization strategy which is based on DC voltage calculation in the fundamental and harmonic frequencies has been used for reducing the power losses and overall cost. The proposed structure is not only able to keep the network power factor more than 0.9 but also maintain the network current THD at %4.8 under the worst case of the load operation, which both satisfy the IEEE519-2014 standard. Also, the operation of the proposed hybrid filter at a minimum DC voltage reduces switching losses. This strategy has less computational burden compares to the traditional methods. The proposed idea reduces the THD of network current and satisfy the IEEE519-2014 standard and also enhance the power factor. To validate the operation of the proposed Hybrid Active Power Filter a part of the sample power network has been simulated and studied by using PSCAD / EMTDC software.

    Keywords: Hybrid Active Filter, Controllable Passive Filter with Thyristor (TCLC), separation of frequency components, Minimizing DC Voltage
  • Mojgan Ghanbari, Majid Gandomkar*, Javad Nikoukaar Pages 28-40

    Power system protection at transmission and distribution levels based on overcurrent relays is essential based on their properties such as detection, stability, high speed, backup and error correction accuracy. Since distributed generation sources are connected to the power grid, they not only increase the short circuit level of the grid, but also disrupt the set point of main and backup relays, which will interrupt the healthy areas of the grid. In order to maintain the safety and stability of the network and to avoid increasing the power rating of the existing equipment, Superconducting Fault Current Limiter (SFCL) devices are utilized to significantly reduce the short circuit current at its primary cycles. However using of SFCLs, may lead to inadequate relay performance and lack of short circuit current detection. In order to solve the above problems, this paper presents a SFCL model with resistive structure and coupling inductance, while increasing the fault impedance path and reducing short circuit current, optimally. Then shielding synchronization between main relays and their near and far back-ups are achieved. Finally proposed objective function is minimized using the improved particle swarm optimization algorithm and three case studies will be performed. The simulation results represent the superiority of the proposed method in resolving the error and eliminating disturbance between the relays at the shortest possible time.

    Keywords: Protection, over current relays, distributed generation, SFCL
  • Yoosef Sahrayi, Afshin Pahlavanhoseini*, MohammadSadegh Sepasian Pages 41-55

    In recent years, electric vehicles have attracted significant attention due to environmental issues. Charging stations installation requires a systematic consideration of relevant issues such as determination of the location and size of charging stations. On the other hand, it is necessary to encourage private investors to invest in charging stations installations and to provide proper conditions for them so that they can profit from their investment. In this paper, the fast charging station (FCS) planning problem is modeled as a mixed integer nonlinear programming (MINLP), in which the objective function of distribution company (DISCO) and FCS owner (FCSO) have been considered, separately. In the proposed model, the location and size of FCSs as well as the price of transacted energy between DISCO and FCSO are determined, such that the objective functions of DISCO and FCSO are optimized. In the proposed method, queuing theory and user equilibrium based traffic assignment model are used to determine the size of FCSs. Then, the problem of multi-objective planning of FCSs has been investigated, considering the objectives of DISCO and FCSO. In addition, the final solution is chosen from the Pareto front solutions based on the economic and operational indices. Finally, the efficiency of the proposed method is demonstrated by numerical results.

    Keywords: Electric vehicles, Fast charging station planning, private investors, Queuing theory, ɛ, constraint
  • Mohammad Abedini* Pages 56-67

    Demand-side management is one of the ways to create interaction between the microgrid and increase consumer participation in management schemes. Different algorithms and strategies have been used to execute consumption management programs that often covering a limited number of loads in several specific types. In this paper, first, the load shift method as an optimization problem to reduce system demand peak and subscriber bills for various loads in smart microgrid is solved by (H-PSO-SCAC) algorithm, then the effect of the proposed program on the generation and presence of microgrid in market for improving the level of social welfare is aimed. The results are performed on a smart grid consisting of three Residential, commercial and industrial microgrids that including different types of controllable loads. The results show that the proposed program can reduce peak load, reduce subscriber bills, save production costs, help balance supply and demand, and improve the level of social welfare from the perspective of the distribution system operator.

    Keywords: controllable loads, smart grid, load Shift, H-PSO-SCAC algorithm, demand side management
  • MahmudReza Haghifam*, Salman Sanaei, Amir Safdarian Pages 68-80

    One of the most important tasks of operators in distribution companies is to restoration after a fault in the network. In load restoration schemes, in addition to observing the load flow constraints, it is necessary to maintain the grid structure radially and, most importantly, observing the balance of consumption with the possibility of providing load due to the limitations of the backup feeder (or distributed resource constraints). This paper presents a new approach called smart load shedding in distribution networks, which aims to design a smart load shedding module in situations where it is not possible to provide load after a network failure. In this case, the network load restoration will be provided at the lowest outage cost and in the shortest possible time to maximize customer satisfaction. In order to validate the proposed method, the level of automation of the sample distribution network for smart control of loads is defined in three scenarios. The types of loads available in smart homes are also prioritized and categorized into three categories of adjustable, interruptible, and shiftable loads. The proposed method is coded in the MATLAB software environment. To demonstrate the effectiveness of the proposed model, simulation is implemented on an RBTS system. The results show the effectiveness of the proposed method in reducing costs and improving the restoration management of the distribution system.

    Keywords: Load restoration, Smart load shedding, Reliability of distribution networks, Smart home