فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 57، پاییز 1399)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 57، پاییز 1399)

  • الف-مهندسی برق
  • تاریخ انتشار: 1400/02/19
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امیر عبداللهی، امیرحسین نثری، مسعود رشیدی نژاد صفحات 137-149

    این مقاله ساختاری امکانی- احتمالاتی برای برنامه ریزی یک روز پیش ریزشبکه ها در حضور پارکینگ خودروهای برقی و منابع تولید پراکنده ارایه می دهد. برنامه ریزی ریزشبکه بر اساس عملکرد آن در حالت عادی و حالت جزیره به دلیل رخداد خطا در شبکه اصلی انجام می گردد. در این مطالعه ابتدا عدم قطعیت تعداد خودروهای موجود در پارکینگ در هر ساعت با روش Z-number تعیین می‎گردد. در گام بعد میزان توان تولیدی توربین بادی و پنل های فتوولتاییک، قیمت بازار و میزان بار به صورت احتمالاتی با استفاده از روش مونت کارلو مدل می‎گردند. همچنین رخداد حوادث در شبکه بالادست که جزیره شدن ریزشبکه را در پی دارد، به صورت سناریومحور و بر اساس زمان شروع رخداد و مدت زمان تاثیرگذاری آن در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، در برنامه ریزی بهینه ریزشبکه، ساختاری مبتنی بر عدم قطعیت و شارژ و دشارژ خودروهای برقی برای بهره برداری از پارکینگ ها پیشنهاد شده است. در این مدل، هزینه بهره برداری ریزشبکه در شرایط عملکرد معمول و هزینه عدم تامین بار و بهره برداری به صورت توامان در حالت رخداد خطا به عنوان توابع هدف پیشنهادی در نظر گرفته شده اند. نتایج حاصل از اجرای ساختار پیشنهادی بر روی ریزشبکه اصلاح شده 33 باس IEEE، اهمیت این مدل را در بهبود وضعیت امنیت و بهره‎برداری ریزشبکه نشان می دهد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی امکانی- احتمالاتی ریزشبکه، پارکینگ خودروهای برقی، منابع تجدید‎پذیر، Z-number، عدم قطعیت
  • محمد میرزایی، مهرداد قربانی پاشاکلایی، سید میثم سیدبرزگر صفحات 150-158

    شرایط استقرار آلودگی بر روی مقره های خطوط هوایی و همچنین مشخصات آن، یکی از عوامل موثر بر رفتار الکتریکی مقره ها می باشد. استقرار آلودگی بر روی سطح مقره ها به علت وزش باد متفاوت بوده به طوری که آلودگی در جهت وزش باد در قیاس با خلاف جهت وزش باد کمتر است. همچنین آلودگی در طول مقره و در نواحی الکترودهای فشار قوی و ضعیف متفاوت است. لذا در طبیعت، استقرار آلودگی بر روی مقره ها به صورت غیر یکنواخت و ناهموار است و می توان دو نوع آلودگی قطاعی و طولی را به عنوان آلودگی های غیر یکنواخت برای مقره ها در نظر گرفت. در این مقاله تاثیر آلودگی یکنواخت و همچنین تاثیر سه سطح گسترش آلودگی (15، 25 و 35 درصد) و چهار درجه غیر یکنواختی آلودگی (5/1، 3، 6 و 13) از نوع قطاعی و طولی و همچنین رطوبت های مختلف، بر ولتاژ قوس الکتریکی مقره های پلیمری لاستیک سیلیکونی 20 کیلوولت (با پروفیل های گوناگون) بررسی و مطالعه شده است. مطابق نتایج حاصل از تست های آزمایشگاهی، افزایش درجه غیر یکنواختی آلودگی تاثیر چشم گیری بر رفتار مقره های مورد مطالعه در شرایط مختلف آلودگی غیر یکنواخت داشته به طوری که موجب کاهش ولتاژ قوس الکتریکی بین 8/8 تا 21/42 درصد در تمامی مقره های مورد مطالعه شده است.

    کلیدواژگان: مقره پلیمری، آلودگی غیر یکنواخت، آلودگی یکنواخت، ولتاژ قوس الکتریکی، رطوبت
  • محمدرضا ذهابی، حمید امیری آرا، وحید مقدادی صفحات 159-168

    شبکه های سلولی در نسل آینده G+5، نوید نرخ های بالای داده، خدمات آماده به کار در همه جا و انعطاف پذیری را می دهند. استفاده از ساختار شبکه های رله هوایی همکارانه (CARN) امکان گسترش پوشش شبکه، افزایش ظرفیت و ارتباط مطمین تر را فراهم می نماید. این مقاله قصد دارد تا در یک شبکه CARN، اختصاص توان و محل قرارگیری رله هوایی (AR) تقویت و ارسال (AF) را با هدف به حداقل رساندن احتمال خطا بهینه نماید. برای دست یافتن به این اهداف، ابتدا احتمال خطای سمبل متوسط برای این سیستم در کانال ناکاگامی- m به ازای مدولاسیون های مختلف محاسبه می گردد. سپس سه سناریو در نظر گرفته می شود. ابتدا محل رله با هر نسبت تخصیص توان داده شده به منبع و رله، بهینه سازی می شود. دوم مسئله بهینه سازی تخصیص توان برای مکان های رله مختلف حل می شود. در نهایت، مسئله بهینه سازی توام مکان بهینه رله و اختصاص توان بهینه که منجر به کارایی هرچه بیشتر سیستم می گردد، به صورت ریاضی بیان و الگوریتمی برای حل این مسئله پیشنهاد می شود. همچنین اثرات ارتفاع رله هوایی، فاکتور تضعیف و پارامتر محوشدگی کانال بر اختصاص توان و مکان رله هوایی بهینه در این مقاله بررسی شده است. در انتها شبیه سازی و نتایج عددی برای تایید روابط تیوری ارایه گردیده که شبیه سازی ها بهره بیش از dB 1 را برای سیستم بهینه شده در مقایسه با سیستم غیر بهینه نشان می دهند.

    کلیدواژگان: شبکه های رله هوایی همکارانه، رله هوایی، احتمال خطای سمبل متوسط، مخابرات نسل G+5
  • غلامرضا یوسفی، مهدی خواجه رضایی، محمدامین لطیفی، ابراهیم شایسته صفحات 169-177

    در بهره برداری از سیستم قدرت بنا به دلایل مختلفی از جمله عدم کفایت تولید و وقوع پیشامدها امکان وقوع خاموشی وجود دارد. نحوه اعمال این خاموشی ها به مشترکین مختلف و پرداخت هزینه خاموشی به آنها مسئله ای است که نیاز به بررسی دقیق دارد. لذا لازم است راهکاری ارایه شود که با لحاظ ایمنی در بهره برداری از شبکه، امکان تقسیم بندی خاموشی ها بر اساس نوع و رفتار مشترک با کمترین هزینه بهره برداری از شبکه فراهم شود. در این مقاله با در نظر گرفتن پیشینه خاموشی مشترکین در دوره مورد مطالعه، روشی برای سهمیه بندی بهینه خاموشی ها ارایه شده است. علاوه بر این، در این مقاله ضریبی با عنوان تحمل پذیری مشترکین در برابر خاموشی تعریف شده است. مشترکین با اعلام این ضریب به اپراتور سیستم، میزان اهمیتی را که برای برق قایل هستند اعلام کرده و با توجه به همین ضریب، سهمیه خاموشی مشترکین تعیین می شود. همچنین اثر پاسخ گویی بار بر میزان خاموشی و هزینه ها بررسی شده و نتایج در حالات مختلف مقایسه می شوند. روش پیشنهادی بر روی شبکه تست bus-24 IEEE RTSپیاده سازی، سهمیه خاموشی مشترکین مختلف با در نظر گرفتن پیشینه خاموشی مشترکین و متناسب با تحمل پذیری آنها تعیین و هزینه خاموشی و مبلغ قبض پرداختی آنها به صورت بهینه محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: پاسخ گویی بار، پیشینه خاموشی مشترک، تحمل پذیری مشترک، سهمیه بندی خاموشی ها، هزینه خاموشی
  • محسن رحیمی، احمدرضا عطاپور، اللهیار اخباری صفحات 178-190

    در مقاله حاضر به بررسی عملکرد، کنترل و مدیریت توان سیستم تحت مطالعه متشکل از توربین- ژنراتور بادی مبتنی بر ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم و میکروتوربین در حالت جدا از شبکه و تغذیه بار مستقل پرداخته می شود. به عنوان نوآوری، در این مقاله توربین بادی همیشه و در همه حالات در مود ردیابی توان بهینه کار نمی کند بلکه بسته به توان در دسترس توربین بادی و توان مصرفی بار، دو مود عملکردی برای توربین بادی تعریف می شود: مود کنترل توان (یا مود ردیابی توان بهینه) و مود کنترل ولتاژ (یا مود ردیابی توان بار). چنانچه توان در دسترس توربین بادی کمتر از توان بار باشد، توربین بادی در مود ردیابی توان بهینه کار می کند و میکروتوربین کمبود توان بار را جبران می کند. چنانچه توان در دسترس توربین بادی از توان بار فراتر رود، با توجه به این که میکروتوربین نمی تواند توان اضافی را جذب کند، توربین بادی تغییر مود داده و در مود کنترل ولتاژ یا ردیابی توان بار عمل می کند. در این مود، توان تزریقی توسط توربین بادی برابر توان بار و کمتر از توان در دسترس است و توان تولیدی میکروتوربین ناچیز خواهد بود. در خاتمه با استفاده از شبیه سازی سیستم تحت مطالعه در محیط Matlab-Simulink، عملکرد سیستم تحت شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: توربین بادی با ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم، میکروتوربین، کنترل هماهنگ، مدیریت توان، مودهای کنترل توان و کنترل ولتاژ
  • غضنفر شاهقلیان، عادل خسروی، عباس چترایی، سید محمد کارگر صفحات 191-198

    با توجه به افزایش روزافزون کاربرد کمپرسورها در صنعت، تعیین یک مدل ریاضی برای کمپرسور جهت طراحی سیستم کنترلی، تجزیه و تحلیل و شبیه سازی کامپیوتری آن بسیار مهم است. همچنین در سال های اخیر مدل سازی های هوشمند نظیر شبکه عصبی و فازی به علت عملکرد واقع بینانه تر این مدل ها مورد توجه محققین قرار گرفته و از انواع آن برای مدل سازی استفاده شده است. روش های هوشمند دارای قابلیت بالایی برای برقراری ارتباط بین داده های ورودی و خروجی است. در این مقاله، مدل سازی کمپرسور 250 K- شرکت ذوب آهن اصفهان بر اساس مدل های هوشمند شبکه عصبی فازی رگرسیون خودکار غیر خطی با ورودی خارجی (نارکس) و شبکه فازی سلسله مراتبی ارایه شده است. جهت مدل سازی، سیستم مورد آزمایش قرار گرفته است و داده های ورودی و خروجی کمپرسور با استفاده از سنسورهای موجود در کمپرسور و پردازش تصویر برای تبدیل کردن داده ها به داده مورد نیاز در مدل سازی استفاده می شوند. سپس الگوریتم های نارکس و فازی سلسله مراتبی مدل کمپرسور با استفاده از نرم افزار Matlab تعیین می شود. نتایج شبیه سازی ارایه شده از مدل سازی، برازش بهتری برای نارکس نسبت به فازی سلسله مراتبی را نشان می دهد. از بین دو مدل ارایه شده در این مقاله مدل نارکس در بردار رگرسیون و خطای گوسی، پاسخ بهتری نسبت به شبکه فازی سلسله مراتبی ارایه می کند.

    کلیدواژگان: شناسایی سیستم، کمپرسور، فازی سلسله مراتبی، نارکس، مدل سازی
  • سید منصور بیدکی، محمد مومنی نسب، محسن هادی زاده، مسعود موحدی صفحات 199-205

    فناوری چاپ جوهرافشان یکی از نویدبخش ترین روش های چاپ است که ساخت الگوهای رسانا را در یک مرحله و به طور مستقیم امکان پذیر کرده است. در این پژوهش با به کارگیری جوهرهای واکنش دهنده بر پایه آب و روش چاپ جوهرافشان، خط انتقال ریزموج بر روی زیرلایه راجرز C4003RO ساخته شد. ساختار انتقال ریزموج ساخته شده شامل خط نقره ای چاپ شده به روش جوهرافشان، لایه دی الکتریک و صفحه فلزی زمین است. میزان رسانایی خط چاپ شده به روش چهار الکترود تماسی اندازه گیری شد. نرخ جذب امواج الکترومغناطیسی خط انتقال چاپ شده با توجه به میزان رسانایی محاسبه شده، با نرم افزار شبیه ساز ساختارهای فرکانس بالا، شبیه سازی گردید که هم خوانی بسیار خوبی را با نرخ جذب اندازه گیری شده در گستره فرکانس GHz 4-2 (باند S) دارد.

    کلیدواژگان: خط انتقال، چاپ جوهرافشان، جوهرهای واکنشی، نانو ذرات نقره، ریزموج
|
  • Amirhossein Nasri, A. Abdollahi, M. Rashidinejad Pages 137-149

    This paper proposes a preventive and probabilistic–possibilistic framework for day-ahead scheduling of Electric Vehicles (EVs) parking lot and distributed generation in a microgrid. The suggested scheduling is performed in normal and emergency conditions when a natural phenomenon appears and the microgrid is disconnected from the upstream network. Furthermore, the uncertainty of EVs number in a parking lot is considered by Z-number as a probabilistic-possibilistic model. Moreover, the uncertainties of photovoltaic units generation, wind turbine output power, market price, and load demand are modeled by Monte Carlo as a probabilistic method. Furthermore, natural phenomena occurrences are modeled by considering multifarious scenarios according to when the phenomenon unfolds and how much it takes. In the suggested framework, the operation of parking lots is based on the uncertainty and EVs charging/discharging schedule. The operational cost in normal condition and load shedding cost in addition to operational cost are considered as the objective functions of the proposed structure. To evaluate the performance of the suggested structure, the modified 33-bus IEEE distribution network is employed.

    Keywords: Probabilistic–possibilistic scheduling of a microgrid, electric vehicle parking lot, renewable resources, Z-number, uncertainty
  • mehrdad ghorbani pashakolaei, M. Mirzaie, seyyed meysam seyyedbarzegar Pages 150-158

    The deposited pollution on the insulaters surface in overhead Transmission Lines and also its characteristic is one of the effective factors on insulators electrical behavior. The pollution on insulators surface is Non-uniform due to the wind direction. So, less contamination is in the same direction wind. Also, the pollution is different throughout the insulators length and in near high and low voltage electrodes. Therefore, the deposited contamination on insulators is non-uniform and can be considered two forms of longitudinal and Fan-shaped non-uniform pollutions. In this paper, the influence of uniform pollution and also the effect of three states for pollution expansion (%15, %25, %35) and four states non-uniform contamination degree (1.5, 3, 6, 13) with longitudinal and Fan-shaped, under different humidities, on the flashover voltage different 20 kV silicon rubber insulators, have been studied. According to the obtained results from laboratory tests, the increase of non-uniformity contamination degree has significant effect on the behavior of the insulators under different non-uniform pollution, so that the flashover voltage has decreased between 8.8 to 42.21 percent in all the insulators.

    Keywords: Polymeric insulators, non-uniform pollution, uniform Pollution, flashover voltage, humidity
  • H. Amiri, Mohamadreza Zahabi Pages 159-168

    Future cellular networks 5G+ promise high data rates, ubiquitous services everywhere and flexibility. Cooperative airborne relay networks (CARNs) is a promising system architecture that enables network coverage extension and reliability enhancement. This article determined the optimum relay location and allocate optimal power to minimize the average symbol error rate (ASER) of an aerial platform CRS with amplify-and-forward relaying protocol (AF-CRS) in the Nakagami-m fading channel. To achieve this goal, the ASER for the AF-CRS in the Nakagami-m channel for different modulations is calculated firstly. Then, we consider three scenarios. First, the optimal location of the AF relay with a given power allocation for the source and relay is determined. Second, the problem of optimizing power allocation for different relay locations is solved. Eventually, an algorithm for joint optimizing the power-location that leads to more efficient system operation is proposed. Also, we investigate the effect of the path-loss exponent, channel fading parameter, and relay altitude on the optimal relay location in the CARS. Finally, Simulations and numerical results are presented, that confirm the theoretical achievements and simulations show a more than 1 dB gain for the optimized system versus the non-optimized system.

    Keywords: Cooperative airborne relay networks, airborne relay, average symbol error rate (ASER), 5G+ network
  • Mahdi Khajeh Rezaei, Gh. yousefi, Ebrahim Shayesteh Pages 169-177

    In power systems operation, interruptions occur due to various reasons such as faults and inadequacy of generation. Load shedding allocation with respect to operation costs and security, customers’ type and their behavior is the main challenge of this paper. In this research a new procedure for load shedding allocation with respect to the “load shedding history” of each customer is presented. In this research a new coefficient, called endurance coefficient, is introduced. The customers declare their dependency to electricity via sending their endurance coefficients to the power system operator (ISO).A new method is proposed in this paper in which the customers get paid according to the mentioned coefficient, if load shedding occurs. For validation of the proposed method, different scenarios on IEEE RTS 24-bus test grid is studied and numerical results show effectiveness of the proposed method.

    Keywords: Customers, load shedding history, customer’s endurance, demand response, load shedding allocation, outage cos
  • Ahmad Reza Atapoor - - Allahyar Akhbari Pages 178-190

    This paper deals with the performance investigation and control of a combined wind-microturbine generation system at off-grid and stand-alone applications. As the novelty, in this paper, the wind turbine does not always work at the MPPT mode, and depending on the available wind power and load demand, two operation modes for the wind turbine are defined: power control mode (MPPT mode) and voltage control mode. At the conditions that the available wind power is less than the load demand, the wind turbine operates at the MPPT mode and microtubule provides the rest of the load power. Once the available wind power goes beyond the load demand, the microturbine can not absorb the additional power, and wind turbine works at load following mode. In this mode, the wind turbine power is less than the available wind power and is identical to the load demand, and the microturbine power is negligible. At the end, by performing simulations at the Matlab-Simulink environment, performance of the study system at different operating conditions is investigated.

    Keywords: PMSG based wind turbine, microturbine, coordinated control, power management, power, voltage control modes
  • Adel Khosravi, Abbas Chatraei, G. Shahgholian, Seyed-Mohamad Kargar Pages 191-198

    Due to the increasing use of compressors in the industry, it is important to determine a mathematical model for the compressor to design a control system, analysis and simulation of the computer. Also, in recent years, smart modeling such as neural network and fuzzy network have been considered by researchers for their more realistic performance, and their types have been used for modeling. Smart methods have high capability to communicate between input and output data. In this paper, modeling of K-250 compressor at Isfahan smelter company based on smart models of fuzzy neural network is presented. The Nonlinear Auto Regressive With exogenous input (Narx) and hierarchical fuzzy network are presented. For modeling, the system has been tested and the input and output data of the compressor using compressor sensors and image processing are used to convert the data into the required data in the modeling, then the above algorithms of the compressor model will be achieved with the help of software, MATLAB. The results of modeling Which NARX performed better than hierarchical fuzzy. Among the two models presented in this paper, the NARX model shows a better response than the hierarchical fuzzy network in all cases and in all aspects of the performance criteria.

  • Mohammad Momeni-Nasab, Mohsen Hadizadeh, Masoud Movahhedi Pages 199-205

    Ink-jet printing technology is one of the most promising printing techniques enabling fabrication of conductive patterns in a one-step and direct process. In this study, a microwave transmission line is fabricated on RO4003C substrate using water-based reactive inks and ink-jet printing technique. The fabricated transmission line structure includes an ink-jet printed silver line, a dielectric layer, and a continuous metallic ground plate. The conductivity of the printed line is measured using Four-point probe method. The electromagnetic wave absorption rate of the printed transmission line is simulated according to the measured conductivity, which proves a good agreement with the measured absorption rate at S band (2-4 GHz frequency range).

    Keywords: Transmission line, ink-jet printing, reactive inks, silver nanoparticles, microwave