فهرست مطالب

مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران
سال بیستم شماره 4 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/16
  • تعداد عناوین: 16
|
  • حامد روئین، کاظم وارثی* صفحات 1-13

    در این مقاله، ساختار بهبودیافته ای برای اینورترهای دو طبقه پیشنهاد می شود که ازقابلیت افزایندگی ولتاژ بالا بدون استفاده از ترانسفورماتور بهره می برد. ساختار پیشنهادی از دو بخش اصلی شامل یک مبدل dc-dc بهبودیافته و نیز یک پل H تشکیل شده است. استفاده از تنها یک کلید در بخش ورودی، نه تنها موجب کاهش هزینه و ابعاد مبدل می گردد بلکه کمینه شدن تعداد حالات کاری (تنها دو حالت کاری) مبدل dc-dc پیشنهادی و در نتیجه ساده تر شدن کنترل آن را نیز در پی دارد. وجود نقطه زمین مشترک در بخش ورودی، قابلیتی است که می تواند حذف جریان نشتی ناشی از سلول های خورشیدی در کاربردهای فتوولتاییک را به همراه داشته باشد. با توجه به پیوستگی جریان ورودی و نیز قابلیت افزایندگی بالای ولتاژ در ساختار پیشنهادی، امکان ردیابی نقطه بیشینه توان در کاربرد سلول های خورشیدی نیز فراهم خواهد بود. امکان کنترل مقدار موثر ولتاژ خروجی ساختار پیشنهادی نیز از طریق کنترل دوره کاری کلید بخش ورودی میسر خواهد بود. در این مقاله، ساختار پیشنهادی معرفی شده و توضیحات تکمیلی درباره حالات کاری مختلف آن به همراه محاسبات مربوط به تحلیل تلفات و بازده ارایه می شود. همچنین مقایسه ای بین ساختار پیشنهادی و تعدادی از ساختارهای موجود ارایه می شود. برای اثبات عملکرد صحیح مبدل پیشنهادی و همچنین درستی محاسبات تیوری، نتایج شبیه سازی در محیط نرم افزار PSCAD ارایه شده است.

    کلیدواژگان: مبدل dc-dc افزاینده، اینورتر دو طبقه، نقطه زمین مشترک، جریان ورودی پیوسته، ردیابی نقطه بیشینه توان
  • سجاد یاری القار، علیرضا جلیلیان*، محمدعلی شمسی نژاد صفحات 15-22

    در این مقاله با تغییر ساختار کنترلی اینورتر ترکیبی، عملکرد آن بهبود داده شده است. اینورتر خورشیدی ترکیبی بخاطر داشتن فیلتر LC کنترل شده با تریستور به ولتاژ DC کمی برای عملکرد نیاز دارد. این نوع اینورتر با روش تیوری توان راکتیو لحظه ای کنترل می شود. از آنجاییکه تیوری توان راکتیو لحظه ای در ولتاژ مغتشش شبکه عملکرد درستی ندارد، تحت این شرایط اینورتر ترکیبی نمی تواند بخوبی عمل تزریق توان اکتیو و جبران سازی را انجام دهد. بنابراین در این مقاله از روش کنترلی جایگزین فیلتر دیجیتال بازگشتی استفاده می شود تا اینورتر ترکیبی در شرایط شبکه ضعیف عملکرد داشته باشد. در این روش جایگزین، با محاسبه الگوهای واحد ولتاژ، اثر اغتشاشات ولتاژ روی سیستم کنترل حذف می شود. هم چنین برای جداسازی مولفه هارمونیکی جریان بار از مولفه اصلی از فیلتر دیجیتال بازگشتی استفاده شده است. دو روش کنترلی تیوری توان راکتیو لحظه ای و فیلتر دیجیتال بازگشتی در نرم افزار متلب شبیه سازی و نتایج مقایسه شده اند. نتایج مقایسه نشان می دهد با استفاده از روش فیلتر دیجیتال بازگشتی، نه تنها اینورتر ترکیبی می تواند در کنار تزریق توان اکتیو بهبود کیفیت توان را نیز داشته باشد، بلکه در شرایط ولتاژ مغتشش شبکه نیز عملکرد خوبی را دارد. هم چنین، مزیت ولتاژ DC کم اینورتر ترکیبی نیز حفظ می شود.

    کلیدواژگان: اینورتر خورشیدی، بهبود کیفیت توان، تئوری توان راکتیو لحظه ای، فیلتر دیجیتال بازگشتی، ولتاژ لینک DC، ولتاژ مغتشش شبکه
  • مهسا ذورقی جدی، سید مسعود برکاتی*، وحید براهویی، محسن رحمانی هره دشت صفحات 23-32

    مبدل چند سطحی ماژولار (MMC) یک انتخاب رایج برای کاربردهای توان بالا به دلیل ساختار قابل توسعه است. با این حال استفاده از تعداد زیادی خازن در ساختار MMC باعث چالش فنی اولیه در کاهش قابلیت اطمینان آن شده است. در کاربردهای الکترونیک قدرت خازن ها یکی از اجزا با بیشترین احتمال خرابی هستند. همچنین، برای کنترل تعادل ولتاژ خازن ها در ساختار MMC، نیاز به تعداد زیادی حسگر ولتاژ است که باعث افزایش هزینه مبدل شده است. علاوه براین، استفاده از تعداد حسگرهای ولتاژ زیاد باعث افزایش حجم اطلاعات رد و بدل شده بین سیستم قدرت و پردازنده مرکزی می شود که باعث محدودیت در سرعت پردازنده شده است. بنابراین نظارت بر سلامت ظرفیت (CHM) خازن ها با کاهش تعداد حسگرهای ولتاژ ضروری است. این مقاله یک روش نظارت بر ظرفیت با تعداد حسگرهای کاهش یافته را ارایه می دهد. در روش پیشنهادی برای هر دو زیرماژول نیم پل از یک حسگر ولتاژ استفاده شده است و ولتاژ خازن ها با بهره گیری از یک روش تخمین ولتاژ خازن با حجم محاسبات کم بدست می آید. علاوه بر این با استفاده از نسبت افزایش ولتاژ خازن تخمین زده شده به اندازه گیری شده در طول جریان مثبت بازو، یک روش نظارت بر ظرفیت ساده ارایه شده است. نتایج شبیه سازی و ازمایشگاهی کارایی روش پایش ظرفیت و کاهش حسگر پیشنهادی را در شرایط مختلف نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مبدل چند سطحی ماژولار (MMC)، پایش ظرفیت، حسگر ولتاژ، قابلیت اطمینان
  • طاهره فدائیان، هدی قریشی*، سید اصغر غلامیان صفحات 33-45

    در این مقاله، یک روش مدولاسیون ناپیوسته تعمیم یافته مبتنی بر مفهوم تجزیه سطح مدار (GCLD-DPWM) در شرایط نامتعادلی شبکه برای یکسوساز ویینا پیشنهاد گردیده است. روش متعارف CLD-DPWM دارای مزایایی نظیر کاهش تلفات کلیدزنی، کاهش پیچیدگی استراتژی مدولاسیون، سرعت پردازش بالا و قابلیت خودمتعادل سازی ولتاژ خازن های باس DC می باشد. در روش پیشنهادی با معرفی یک پارامتر کنترلی جدید، سیگنال های مرجع مدولاسیون متناسب با میزان نامتعادلی شبکه تغییر می یابند. این امر بدون تحت تاثیر قرار دادن عملکرد مدار در دستیابی به مزایای روش متعارف، انعطاف پذیری سیستم را نیز به طرز قابل ملاحظه ای افزایش خواهد داد. بدین ترتیب که با تنظیم پارامتر مربوطه هدف کنترلی موردنظر که در این مقاله دریافت جریان سینوسی و متعادل از شبکه نامتعادل است، حاصل می شود. روش GCLD-DPWM جهت ارزیابی و اعتبارسنجی به یک یکسوساز ویینا تحت شبکه با نامتعادلی 20 و 30 درصد اعمال گردیده است. به علاوه، پاسخ دینامیکی سیستم تحت تغییرات نامتعادلی ولتاژ ورودی نیز رایه شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده کارایی روش کنترلی پیشنهادی از نقطه نظر مزایای فوق الذکر می باشد.

    کلیدواژگان: یکسوساز ویینا، تجزیه سطح مدار، نامتعادلی شبکه، تلفات کلیدزنی، خودمتعادل سازی ولتاژ خازن
  • ثنا صادقی* صفحات 47-54

    امروزه به دلایل مختلفی چون افزایش قیمت حامل های انرژی، افزایش میزان آلاینده های زیست محیطی، بکارگیری منابع انرژی تجدید پذیر در تولید انرژی الکتریکی رو به افزایش می باشد. از میان سیستم های انرژی تجدید پذیر، سیستم های فتوولتاییک به دلیل پایداری، طول عمر بالا و همچنین هزینه های سرویس و نگهداری پایین از محبوبیت گسترده ای برخوردار می باشند. بنابراین ارزیابی عملکرد آن ها جهت درک جنبه های مختلف مربوط به عملکرد آن ها ضروری می باشد چرا که عدم توجه به این مهم در استفاده از این دست منابع نه تنها مفید واقع نخواهد شد بلکه ممکن است متحمل هزینه های جبران ناپذیر اقتصادی نیز بشود. جهت پیشگری از این مشکل نرم افزار های متعددی برای شبیه سازی و بررسی پیش از احداث واحدهای تولید انرژی الکتریکی ارایه شده است. در این مقاله با کمک داده های هواشناسی دقیق از جمله میزان تابش سالیانه و همچنین دمای محیط مورد بررسی و نیز با استفاده از نرم افزار PVsyst شبیه سازی جهت امکان سنجی نصب یک واحد تولیدی فتوولتاییک 30KW متصل به شبکه در یک مرکز آموزشی پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که استفاده از منابع خورشیدی جهت تولید انرژی الکتریکی در این محل مناسب می باشد.

    کلیدواژگان: سیستم فتوولتائیک، نیروگاه خورشیدی، زاویه تابش، پنل خورشیدی، PVsyst
  • عزتعلی فیض، مجید حسین پور*، عبدالمجید دژم خوی، سید رضا موسوی اقدم صفحات 55-63

    روش های مختلفی برای کنترل سرعت موتورهای القایی ارایه شده است. از میان این روش ها، روش کنترل مستقیم گشتاور پاسخ دینامیکی مطلوبی را دارا می باشد. از مشکلات عمده ی این روش، سخت افزار گران قیمت این نوع از درایورها بخصوص هزینه سنسورهای جریان است. در عمل به حداقل سه سنسور جریان نیاز است که دو مورد آن بر روی فازهای خروجی و یک سنسور بر روی لینک DC با اهداف حفاظتی قرار می گیرد. هدف این مقاله، ارایه ی روشی جدید و ارزان قیمت برای کنترل مستقیم گشتاور موتور القایی با استفاده از صرفا یک سنسور جریان بر روی لینک DC است. در این روش بردار صفر حذف می شود و هر یک از بردارهای واقعی 1 تا 6 با دو بردار مجازی پیشنهادی جایگزین می گردد. در نتیجه امکان تخمین جریان فازهای موتور با کمک یک سنسور جریان در لینک DC برای بازه ی وسیعی از سرعت ها حتی سرعت های پایین و نزدیک به سرعت صفر فراهم می شود. مزیت دیگر روش پیشنهادی فرکانس کلیدزنی ثابت آن می باشد. ایده پیشنهادی با کمک نرم افزار Matlab/Simulink شبیه سازی شده است و بهبود پاسخ دینامیکی سیستم و همچنین کاهش ریپل شار و گشتاور در مقایسه با روش کنترل مستقیم گشتاور متداول حاصل شده است.

    کلیدواژگان: موتور القایی، کنترل مستقیم گشتاور، سنسور جریان لینک DC، بردار مجازی
  • پیمان امیرپور، محمدرضا جنتی اسکوئی، سجاد نجفی روادانق* صفحات 65-77

    امنیت عرضه توان محرک اصلی در پیدایش و نیز توسعه شبکه توزیع هوشمند می باشد. برنامه ریزی توسعه شبکه توزیع هوشمند، برای مشخص کردن مکان، ظرفیت و زمان نصب تجهیزات جدید یا تقویت/جایگزینی دارایی های موجود با هدف بهینه‫سازی تامین به موقع و مقرون به صرفه تقاضای رو به رشد بار،  با در نظر گرفتن الزامات و محدودیت های فنی و بهره برداری، صورت می گیرد. در این بین، سیستم مخابراتی نقش اساسی در توسعه شبکه های توزیع هوشمند دارد، ولی امنیت سایبری-فیزیکی سامانه های ارتباطی مخصوصا سطح مشترکین به شدت نسبت به حملات سایبری، آسیب پذیر هستند که امنیت عرضه انرژی را به مخاطره می اندازد. بنابراین، این مقاله روشی برای برنامه ریزی توسعه شبکه توزیع هوشمند تاب آور با رویکرد تاب آورسازی مقرون به صرفه سطح مشترکین به حملات سایبری، به صورت مدلسازی سه سطحی پویا ارایه داده است. به منظور ارزیابی اثربخشی روش پیشنهادی، شبیه سازی رایانه ای بر روی یک شبکه توزیع انجام و نتایج به بحث گذاشته شده است.

    کلیدواژگان: شبکه توزیع، برنامه ریزی توسعه، برنامه نویسی پویا، تاب آوری، حملات سایبری
  • رضا سپه وند* صفحات 79-92

    مصرف همزمان انرژی های الکتریکی و حرارتی در مناطق مصرف، و وجود مزیت های اقتصادی و فنی در صورت تغذیه مصرف کننده گان توسط تولیدکننده گان در نقطه مصرف منجرب شده است که برنامه ریزی سیستم چند حاملی انرژی از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. بنابراین در این مقاله برنامه ریزی یک سیستم ترکیبی جزیره ای دارای منابع تجدیدپذیر، سیستم ترکیبی برق و حرارت، بویلر، ذخیره ساز الکتریکی و حرارتی جهت تامین انرژی پاک برای مصرف کننده های الکتریکی و حرارتی ارایه می شود. طرح مذکور کمینه سازی مجموع وزن دار هزینه بهره برداری سالیانه و سطح آلایندگی این سیستم را بر عهده دارد. آن نیز مقید به مدل برنامه ریزی-بهره برداری منابع و ذخیره سازهای یاد شده است. این مساله در قالب برنامه ریزی غیرخطی عدد صحیح است، که در ادامه جهت دسترسی به راه حل بهینه با انحراف معیار پایین در پاسخ دهی نهایی از حل کننده بهینه ساز گرگ خاکستری استفاده می شود. نوآوری های این طرح شامل استخراج سیستم جزیره ای دارای منابع / ذخیره سازهای الکتریکی و حرارتی، و تامین انرژی پاک برای مصرف کننده گان الکتریکی و حرارتی می باشد. در نهایت با اجرای طرح پیشنهادی برروی داده های شهر رفسنجان در ایران و استخراج نتایج عددی، قابلیت طرح مذکور در استخراج ساختار بهینه ترکیبی منابع و ذخیره سازها جهت تغذیه مصرف کننده های الکتریکی و حرارتی از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی مورد تایید است.

    کلیدواژگان: بویلر، انرژی پاک، سیستم ترکیبی برق و حرارت، سیستم های ذخیره سازی انرژی حرارتی و الکتریکی، سیستم ترکیبی جزیره ای، منابع انرژی تجدیدپذیر
  • علیرضا رضائی*، بهنام مرادی صفحات 93-99

    این پژوهش به تشخیص فعالیت انسان های کم توان ساکن در خانه های هوشمند بر اساس نظارت بر رفتار و خواسته های آنها برای دستیابی به الگوی نهایی و ذخیره آن در پایگاه داده ای سیستم مدیریت ساختمان جهت تصمیم گیری و عملکرد اتوماتیک تجهیزات در رفع نیازهای ساکنین بکار گرفته شد. ابتدا مجموعه ای مناسبی از حسگرها جهت ثبت وپردازش صحیح داده ها در قسمت های مختلف ساختمان و تعدادی نیز جهت کنترل علایم حیاتی بسته به نوع ناتوانی روی بدن فرد نصب می شوند.هدف از این تحقیق تشخیص و طبقه بندی فعالیت انسانهای کم توان در سه مرحله می باشد. اول: انتخاب سنسورها و اجرای تکنیک های ثبت، و تمرکز بر عمده فعالیت افرادکم توان درخانه های هوشمند، دوم: طبقه بندی و پردازش داده های جمع آوری شده با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان(svm) ، سوم: انتخاب بهترین کرنل وقانون آموزش svm  با استفاده از الگوریتم بهینه ازدحام داده ای(pso) و در نهایت تشکیل الگوی نهایی برای ذخیره در پایگاه داده ای سیستم مدیریت ساختمان انجام شد.

    کلیدواژگان: نظارت بر فعالیت انسان های کم توان، زندگی مستقل، ماشین بردار پشتیبان(svm)، الگوریتم بهینه ازدحام داده ای (pso)- تشگیل الگوی نهایی
  • مهدی ویسی، فرید آدابی، عبدالله کاوسی فرد* صفحات 101-111

    در این مقاله، بهره برداری شبکه توزیع هوشمند در حضور ریزشبکه های چندگانه با در نظر گرفتن مشارکت ریزشبکه ها در بازار انرژی و خدمات جانبی (بازار توان راکتیو و تنظیم رزرو) ارایه می شود. طرح پیشنهادی مابه التفاوت بین هزینه ریزشبکه ها و درآمد آنها در بازارهای مذکور را کمینه می کند. قیود مسیله نیز شامل معادلات پخش توان بهینه AC در شبکه توزیع هوشمند و ریزشبکه های چندگانه، مدل بهره برداری منابع، ذخیره سازها و بارهای پاسخ ده می باشد. در این مسیله در پارامترهای بار، قیمت بازار، توان تجدیدپذیر و ذخیره سازهای سیار عدم قطعیت وجود دارد. لذا برای مدل سازی آنها از بهینه سازی تصادفی مبنی بر روش انتقال بی بو استفاده می شود. علاوه بر این مسیله مذکور دارای ساختار غیرخطی است. در ادامه برای دسترسی به راه حل بهینه از الگوریتم بهینه سازی شیر مورچه استفاده می شود. در نهایت با اجرای طرح پیشنهادی برروی شبکه توزیع و ریزشبکه های استاندارد، نتایج عددی بدست آمده از موارد مطالعاتی مختلف بیانگر قابلیت طرح پیشنهادی در ارتقاء وضعیت بهره برداری شبکه های مذکور نسبت به مطالعات پخش بار است، که این موضوع در کنار دستیابی به وضعیت مالی مطلوب برای ریزشبکه ها حاصل می گردد.

    کلیدواژگان: بهره برداری، ریزشبکه های چندگانه، شبکه توزیع هوشمند، بازار انرژی و خدمات جانبی، بهینه سازd، انتقال بی بو
  • محمدجواد بابایی، محمدرضا رضوانی*، عبدالرضا نوری شیرازی، برزو یوسفی صفحات 113-122

    این مقاله یک ساختار کنترل سلسله مراتبی مناسب متشکل از یک کنترل کننده افتی بهبودیافته در سطح اولیه و یک کنترل کننده متوسط گیری زمان محدود توزیع شده در سطح ثانویه را پیشنهاد می دهد. هدف این مقاله دستیابی به تقسیم توان اکتیو و راکتیو دقیق و تنظیم فرکانس ولتاژ در یک ریزشبکه AC جزیره ای می باشد. به منظور انجام این کار، یک ریزشبکه AC نوعی در محیط نرم افزاری MATLAB/SIMULINK شبیه سازی شده و روش پیشنهادی مدل سازی و به کار گرفته شده است. در ریزشبکه شبیه سازی شده، واحدهای DG مبتنی بر فتوولتاییک هستند. نتایج به دست آمده از به کارگیری روش پیشنهادی نشان می دهد که روش پیشنهادی در حالت های بهره برداری مختلف نظیر تغییر بار، افزایش یا کاهش توان خروجی واحدهای DG و همچنین قطع و وصل این واحدها، به طور مناسبی توان را میان واحدهای تولید پراکنده موجود تقسیم می کند. همچنین، فرکانس و ولتاژ این واحدها به مقادیر نامی به دقت بازیابی می شود.

    کلیدواژگان: تقسیم توان، تنظیم فرکانس، ولتاژ، ریزشبکه AC، زمان محدود، کنترل کننده افتی بهبودیافته، کنترل کننده ثانویه توزیع شده
  • محمدصادق سهرابی، مجید معظمی* صفحات 123-132

    با تجدید ‏ساختار در سیستم‏های قدرت، پیش‏بینی قیمت برق برای مدیریت بازار برق بسیار مهم شده است و نقش کلیدی در عملیات در بازار برق و شبکه‏های هوشمند ایفا می‏کند. در این مقاله یک روش ترکیبی برای پیش‏بینی احتمالاتی قیمت برق پیشنهاد می‏شود. در این روش ماتریس ویژگی‏ها با استفاده از روش تحلیل اجزای همسایگی استخراج می‏شود و از مجموعه‏های هدف که شامل مقادیر مشاهده شده قیمت برق است، بخش ثابت یا به عبارتی بخش فصلی آن جدا می‏شود. پس از آماده شدن داده‏های آموزش، این مجموعه به دو زیرمجموعه‏ آموزش و اعتبارسنجی تقسیم می‏شود. پس از آن با استفاده از شبکه حافظه کوتاه-مدت بلند با سه لایه مخفی و با استفاده از روش آموزش ترتیبی مدل پیش‏بینی آموزش داده می‏شود و در دو مرحله آموزش و اعتبارسنجی مورد آزمایش قرار می‏گیرد. نتایج به دست آمده نشان می‏دهد روش ترکیبی پیشنهادی در این مقاله موجب کاهش خطای پیش‏بینی‏های نقطه‏ای می‏شود. بهترین نتیجه به دست آمده مربوط به مدل Winsorized  با میانگین مطلق درصد خطا برابر با 2009/9 است که کاهش خطا به میزان 633/9 درصد نسبت به روش ارایه شده جهت مقایسه را نشان می‏دهد. نتایج به دست آمده نشان می‏دهد روش پیشنهادی برای پیش‏بینی قیمت برق روش کارامدی است و می‏توان از آن برای پیش‏بینی میان-مدت قیمت برق بهره گرفت.

    کلیدواژگان: تحلیل اجزای همسایگی، جداسازی فصلی، پیش بینی احتمالاتی، شبکه حافظه کوتاه- مدت بلند، آموزش ترتیبی، ترکیب پیش بینی، تابع چگالی پیش بینی
  • سید عرفان حسینی، علیمراد خواجه زاده*، مهدیه اسلامی صفحات 133-145

    آگاهی عمومی از آلودگی و گرم شدن کره زمین، بخش های مختلف صنعت را ملزم به توجه بیشتر به این موضوع و انجام برخی اقدامات در این زمینه کرده است. صنعت برق به عنوان پایه اکثر صنایع دیگر باید تلاش بیشتری را به این امر اختصاص دهد. برنامه ریزی مشارکت واحدها فرآیند تعیین وضعیت واحدها برای بازار روز آینده است. بنابراین، برنامه ریزی مشارکت واحدها بهترین گزینه برای کاهش آلودگی است. بااین حال در شبکه هوشمند، مشتریان می توانند از طریق برنامه های پاسخگویی بار بخشی از بازار باشند. از سوی دیگر، پرشدگی یکی از مشکلات اصلی شبکه انتقال است. برنامه های پاسخ گویی بار می تواند تاثیر مثبتی بر کاهش پرشدگی داشته باشد زیرا کل توان منتقل شده از طریق سیستم انتقال را کاهش می دهد. در این مقاله، تاثیر برنامه های پاسخگویی بار به عنوان نیروگاه های مجازی بر هزینه عملیات، پرشدگی و انتشار تعهد واحد محدود به شبکه مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین تاثیر اجرای بهینه برنامه پاسخ گویی بار با در نظر گرفتن بهترین نرخ مشوق پرداخت شده به شرکت کنندگان به عنوان یکی از روش های برنامه پاسخ گویی بار، بر کاهش هزینه مشارکت واحدها مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه به دلیل اجرای هم زمان مسیله مشارکت واحدها و برنامه پاسخ گویی بار که یک مسیله پیچیده غیرخطی با متغیرهای پیوسته و گسسته است، از روش برنامه ریزی خطی اعداد صحیح و غیر صحیح(MILP)   استفاده شده است. مسیله بهینه سازی با استفاده از تکنیک CPLEX که در حل مسایل مختلط با اعداد صحیح بسیار کارا است، در برنامه GAMS پیاده سازی شده است. علاوه بر این، سیستم انتقال نیز در این مطالعه در نظر گرفته شده تا تاثیر مشارکت برنامه های پاسخ گویی بار در بازار برق و تاثیر آن ها بر کاهش پرشدگی به طور کامل مورد تجزیه وتحلیل قرار گیرد.  استراتژی توصیه شده بر روی سیستم تست قابلیت اطمینان 24 باسهIEEE   برای اثبات اثربخشی برنامه های پاسخ گویی بار برای کاهش هزینه و کاهش انتشار انجام می شود.

    کلیدواژگان: برنامه های پاسخ گویی بار، کاهش ضریب انتشار، برنامه ریزی مشارکت واحدها، مدیریت پرشدگی، شبکه های هوشمند
  • هوشنگ آبیاری، طاهره دائمی*، سید امین سعید صفحات 147-162

    در مدار قرارگیری نیروگاه مقید به امنیت، به عنوان یک روش پیشگیرانه تامین پاسخ فرکانسی شبکه می تواند منجر به نفوذ بیشتر منابع تجدیدپذیر انرژی با حفظ پارامترهای پاسخ فرکانسی در محدوده مجاز شود و نیاز به اقدامات اصلاح کننده از قبیل بارزدایی زیر فرکانسی یا خاموشی سراسری را کاهش دهد. تاکنون دیدگاه بهره برداری از اینرسی مجازی واحدهای ذخیره ساز دارای اینورتر متصل به شبکه، به صورت بدبینانه (عدم تامین اینرسی مجازی) و خوش بینانه (تامین بی نقص پاسخ فرکانسی) بوده است. اما در نگاه واقع بینانه ممکن است سیستم تامین پاسخ فرکانسی با اختلالی مواجه شود و عملکرد نادرستی از خود نشان دهد که در این مقاله به مدل سازی و تحلیل ابعاد فنی و اقتصادی آن پرداخته شده است. عدم تشخیص صحیح سنسورها، عملکرد نادرست سیستم کنترل، عدم تزریق صحیح توان ذخیره ساز، خرابی اینورتر، تنظیم نادرست پارامترها و... همگی از عوامل منجر به نقص عملکرد سیستم ذخیره ساز هستند، اما در این مقاله به منظور حفظ جامعیت مدل، از پرداختن به علت عملکرد نامناسب سیستم ذخیره ساز اجتناب شده و صرفا به درنظرگرفتن اثر آن یعنی امکان عدم مشارکت صحیح سیستم ذخیره ساز اکتفا شده است. در این مدل جهت درنظرگرفتن پایداری فرکانسی سیستم، محدودیت های نقطه قعر و نرخ تغییرات اولیه فرکانس به صورت قیود خطی به مسیله برنامه ریزی مقاوم خطی عدد صحیح، افزوده شده و جهت حل آن از ادغام حلگرهای MOSEK و YALMIP استفاده شده است. نتایج حاصل از پیاده سازی این مدل در شبکه IEEE-RTS96 نشان از تخطی قیود فرکانسی در صورت چشم پوشی از اختلال سیستم های ذخیره ساز دارد که با صرف هزینه بیشتر بر واحدهای پاسخ سریع، آنلاین نگه داشتن واحدهای بیشتر و رعایت ظرفیت آزاد نیروگاهی می توان از وقوع آن جلوگیری کرد.

    کلیدواژگان: در مدار قرارگیری نیروگاه، پایداری فرکانسی، ذخیره سازهای ترکیبی، منابع انرژی تجدیدپذیر
  • سید محمد عظیمی*، حمیدرضا رحیمی، عبدالله میرزابیگی صفحات 163-172

    فرکانس یکی از کمیت های مهم سیستم قدرت است که باید در محدوده مجاز باشد. با وقوع یک اغتشاش شدید، سیستم گاورنر و ذخیره چرخان نیروگاه ها توانایی لازم را برای جلوگیری از افت سریع فرکانس ندارد. طرح های بارزدایی فرکانس کم یکی از مهم ترین طرح های حفاظتی می باشند، که مسیولیت نگهداری فرکانس در محدوده مجاز به ازای وقوع اغتشاش های شدید را برعهده دارند. در این مقاله، ضمن محاسبه ی دقیق توان اکتیو لازم برای ثابت نگه داشتن فرکانس، با تاثیر دادن انرژی ذخیره چرخان نیروگاه ها در مراحل بارزدایی، مقدار بار مناسبی به منظور بازیابی فرکانس سیستم قدرت جزیره ای محاسبه و قطع گردد. برای 4 مرحله عملیات بارزدایی طراحی شده، در هر مرحله ابتدا میزان کسری توان جبران شده توسط انرژی ذخیره چرخان مورد بررسی قرار می گیرد و سپس قطعی بار انجام می گیرد. به عنوان نمونه به ازای یک اغتشاش 8/0 پریونیتی، مقدار 3/0 پریونیت توسط انرژی ذخیره جبران می گردد و تنها 5/0 پریونیت بار از شبکه قطع می گردد. به منظور نشان دادن کارایی طرح پیشنهادی، نتایج شبیه سازی حاصل از به کارگیری این طرح برای یک سیستم جزیره ای با نتایج شبیه سازی حاصل از دو طرح بارزدایی رایج مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که طرح پیشنهادی نسبت به دو طرح رایج دیگر، عملکرد مطمین و مناسب تری را از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سیستم قدرت جزیره ای، کنترل سیستمهای قدرت، توان اکتیو، پایداری فرکانس، بارزدایی فرکانس کم
  • فائزه رجب زاده، علی کوهستانی، سید فریبرز زارعی* صفحات 173-181

    در این مقاله، یک سیستم مخابره اطلاعات در بستر خطوط برق (PLC) برای کاربرد شبکه های توزیع مطالعه می شود. برخلاف کاربرد معمول PLC در شبکه های فشار قوی، بکارگیری رله ها در شبکه توزیع به دلیل مسافت کانال طولانی تر و ساختار شبکه ای آن ضرورت دارد. بر این اساس، تعیین متوسط ظرفیت سیستم مخابراتی یا به اصطلاح ظرفیت ارگادیک، یک نیاز اساسی در بکارگیری و انتخاب سیستم PLC مناسب در شبکه های توزیع می باشد. ظرفیت یک سیستم مخابراتی، به عوامل مختلفی از جمله مشخصات کانال، پهنای باند و نویز موجود در شبکه بستگی دارد. در مقایسه با پژوهش های انجام شده در خصوص تعیین ظرفیت سیستم مخابراتی PLC، تاکنون مقاله ای به مطالعه یک سیستم PLC در حضور رله ی تقویت و ارسال و نیز نویز ضربه ای نپرداخته است. در این مقاله، با بکارگیری مدل های عملی کانال و نویز، ظرفیت ارگادیک به صورت تابعی از نسبت سیگنال به نویز سیگنال ورودی محاسبه می شود. در تحلیل های صورت گرفته شده، پارامترهای اثرگذار شامل توزیع آماری کانال، فاصله بین منبع و رله، فاصله بین رله و مقصد، توان سیگنال ارسالی و نسبت سیگنال به نویز ضربه ای لحاظ می شوند. در این راستا، نسبت سیگنال به نویز در گره مقصد با روابط ریاضی فرمول بندی شده و با استفاده از قضیه شانون، ظرفیت ارگادیک محاسبه می شود. بعلاوه، تاثیر میزان تخصیص توان بین منبع و رله، در مقدار ظرفیت ارگادیک بررسی شده است. در نهایت با شبیه سازی یک کانال نمونه، ظرفیت ارگادیک کانال به ازای مقادیر مختلف توان سیگنال ارسالی، نسبت سیگنال به نویز ضربه ای و طول کانال محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که نمودار ظرفیت متوسط با تلفات مسیر به طور خطی تغییر می کند؛ به طوری که برای SNR=20 dB و در حضور رله با کاهش طول خط از 200 m به 10 m، ظرفیت تقریبا به اندازه bits/s/Hz 3.5 افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: مخابره اطلاعات در بستر خطوط برق، رله تقویت و ارسال، ظرفیت ارگادیک، کانال log-normal و نویز ضربه ای
|
  • Hamed Rouin, Kazem Varesi* Pages 1-13

    In this paper, an improved structure for two-stage inverters is proposed, which profits from high voltage boosting ability without using a transformer. The proposed structure consists of two main stages, including an improved dc-dc converter and an H-bridge. Using only one switch in the input section (the proposed dc-dc converter), not only reduces the cost and dimensions of the converter, but also minimizes the number of working modes (only two modes) and, as a result, simplifies its control. The presence of a common ground point in the input section is a feature that can eliminate the leakage current caused by solar cells in photovoltaic applications. Due to the continuity of the input current and the ability to increase the voltage in the proposed structure, it will be possible to track the maximum power point in the application of solar cells. It will be possible to control the effective value of the output voltage of the proposed structure by controlling the duty cycle of the switch of the input section. In this article, the proposed structure is introduced and additional explanations about its different operational modes are provided along with calculations related to loss and efficiency analysis. Also, a comparison between the proposed structure and a number of existing structures is presented. To prove the correct operation of the proposed converter as well as the correctness of theoretical calculations, simulation results extracted from PSCAD/EMTDC software are presented.

    Keywords: Step-Up DC-DC Converter, Two-Stage Inverter, Common-Ground Point, Continuous Input-Current, Maximum Power Point Tracking
  • Sajjad Yari Alghar, Alireza Jalilian*, MohamadAli Shamsi Nejad Pages 15-22

    In this paper, the operation of hybrid grid-connected inverter has been improved by changing the control scheme. Hybrid grid-connected inverter -HGCI-, which injects active power and compensates power quality problems, needs low DC link voltage because of thyristor-controlled LC filter in the output branch. This structure uses instantaneous reactive power theory which doesn’t perform well in distorted grid voltage condition. Hence, in these conditions, HGCI can’t inject active power and improve power quality. In this paper, Recursive digital filter method is used to improve HGCI in a way that operates in weak grid voltage. Instantaneous reactive power theory and recursive digital filter are both simulated in MATLAB/SIMULINK and the results are presented. Simulation results prove the satisfactory operation of HGCI in weak grid conditions.

    Keywords: grid-connected inverter, power quality improvement, Instantaneous reactive power theory, recursive digital filter, DC link voltage, weak grid voltage
  • Mahsa Zoraghi Jedi, Seyyed Masoud Barakati*, Vahid Barahouei, Mohsen Rahmani Haredasht Pages 23-32

    The modular multilevel converter (MMC) is a common choice for high power applications due to its expandable structure. However, the use of a large number of capacitors in the MMC structure has caused the primary technical challenge in reducing its reliability. In power electronics applications, capacitors are one of the components with the highest probability of failure. As well, the MMC structure requires many voltage sensors to maintain the capacitor voltage balance, which raises the converter's cost. Furthermore, the use of a large number of voltage sensors increases the amount of information exchanged between the power system and the central processor, limiting its performance. Therefore, capacitance health monitoring (CHM) of capacitors is necessary by reducing the number of voltage sensors. The paper presents a CHM method using fewer sensors. In the proposed method, one voltage sensor is used for both half-bridge sub-modules, and the voltage of the capacitors is obtained using a capacitor voltage estimation method with low computational burden. In addition, a straightforward CHM method is presented using the ratio of estimated to measured capacitor voltage rise during positive arm current. Simulation and experimental results show the efficiency of CHM methods and proposed sensor reduction in different conditions.

    Keywords: Modular multilevel converter (MMC), capacitance monitoring, voltage sensor reduction, reliability
  • Tahere Fadaeian, Hoda Ghoreishy*, S.Asghar Gholamian Pages 33-45

    In this paper, a generalized discontinuous modulation strategy based on circuit-level decoupling concept (GCLD-DPWM) is presented for Vienna rectifier under unbalanced grid condition. The purpose of the proposed control scheme, is not only to sustain the advantages of the conventional method such as switching loss mitigation, reducing the complexity of the modulation strategy and fast processing, but also to ensure a reliable and near unity power factor operation of the rectifier under mains unbalance circumstances. To serve this purpose, a new control parameter has been introduced through which the modulation reference signals are modified according to the grid unbalance percentage. In this way, the flexibility of the system will significantly increase, while the desired control objectives are achieved. The software implementation of the control technique has been carried out on Vienna rectifier under the voltage drops of 20% and 30% in the grid. The dynamic response of unbalanced input is also presented. Simulation results demonstrate the validity of the proposed control scheme in terms of aforementioned advantages.

    Keywords: Vienna rectifier, Circuit-level decoupling, Grid unbalance, Switching loss, Capacitor voltage self-balancing
  • Sana Sadeghi* Pages 47-54

    today , due to various reasons such as increasing the prices of energy carriers , increasing the amount of pollutants in the environment , the use of renewable energy sources in the production of electrical energy is growing .among the renewable energy systems , photovoltaic systems are hugely popular because of their stability , high lifetime and low cost of service and maintenance .therefore , evaluation of their performance in order to understand the different aspects of their performance is necessary because the lack of attention to this critical issue in the use of these resources will not only be useful but also it may incur the cost of irreversible economic costs .in order to avoid this problem , various software tools have been proposed to simulate and evaluate the pre-construction of electrical power generation units .in this paper , with the help of accurate meteorological data including annual radiation and ambient temperature , the feasibility of installing a 30 kW PV grid-connected to the grid in a training center has been investigated by using PVsyst software . the simulation results showed that using solar resources for generating electrical energy in this location would be appropriate.

    Keywords: PV system, solar power station, radiation, PV module, PVsyst
  • Ezzatlai Feyz, Majid Hosseinpour*, Abdolmajid Dejamkhooy, Seyed Reza Mousavi-Aghdam Pages 55-63

    Various methods have been proposed to control the speed of induction motors. Among these methods, the direct torque control (DTC) method contains the desired dynamic response. One of the main problems of DTC is the expensive hardware of this type of drivers, especially the current sensors cost. In practice, at least three current sensors are required, two of which are located on the output phases of the inverter and one sensor on the inverter’s DC link for protection purposes. The aim of this paper is to present a new and inexpensive method for direct torque control of induction motor using only one DC link current sensor. In this method, the zero vector is removed and each of the real vectors 1 to 6 is replaced by two proposed virtual vectors. As a result, it is possible to estimate the phase currents of the motor utilizing only one current sensor in the DC link for a wide range of speeds, even low speeds and close to zero speeds. Another advantage of the proposed method is its constant switching frequency. The proposed idea is simulated using Matlab/Simulink environment and the dynamic response of the system is improved. Also, the ripple reduction in the flux as well as the torque of motor is obtained compared to the conventional DTC method.

    Keywords: Induction motor, Direct Torque Control, DC link current Sensor, Virtual vector
  • Peyman Amirpour, Mohammadreza Jannati, Sajad Najafi Ravadanegh* Pages 65-77

    Security of power supply is the energetic driver in advent and so, advance of the smart distribution networks (SDNs). The main goal of the conventional SDN expansion planning (SDNEP) is to eco-reliability supply the incremental annual demand by providing an optimal timetable for the sites and sizes of either pre-existed equipment to be expanded or new ones to be installed. Also, it gives a solution to well-operate the expanded network. SDN expansion planning (SDNEP) is to identify a cost-effective timetable for the sites and sizes of either pre-existed equipment to be replaced/reinforced or new ones to be installed in order to supply the increasing electricity load while responding to all the technical and operational constraints and requirements. In SDNs, despite the communication system plays a vital role, but, cyber-physical security of these systems exceedingly vulnerable to cyber-attacks (CAs), especially in the consumer's section. So, this paper suggests an approach for designing cyber-secure SDN (CSDN) by posing the problem as a dynamic modeling of tri-level cyber-secure SDNEP (CSDNEP) program. To evaluate the effectiveness of CSDNEP, computer simulation is done on a large scale SDN and the results are discussed.

    Keywords: : Distribution Network, Expansion planning, Dynamic programming, Resilience, Cyber Attack
  • Reza Sepahvand* Pages 79-92

    Simultaneous consumption of electrical and thermal energy, together with economic and technical advantages of close-to-consumption feeding of consumers, has demonstrated the importance of multi-carrier energy systems planning in recent years. Therefore, in this paper, the planning of an islanded hybrid system (IHS) with renewable energy sources (RESs), combined heat and power system (CHP), boiler, electric and thermal energy storage systems (ESSs) to provide clean energy for electric and thermal consumers is presented. The proposed design is responsible for minimizing the total weighted annual operating costs and pollution consumption of the system. The problem is then subjected to the planning-operation constraints and modeling the RESs and ESSs. The proposed problem is in the form of mixed-integer nonlinear programming. Therefore, in order to obtain the optimal solution with a low standard deviation error, the Grey Wolf Optimizer (GWO) is developed in this paper. The novelties of this paper include the extraction of the IHS with electric and thermal sources and ESSs, and provision of clean energy to the electrical and thermal consumers. Finally, by implementing the proposed design on the actual data of Rafsanjan city in Iran and investigating the numerical results, the ability of design to obtain the optimal hybrid combination of RESs and ESSs to supply electric and thermal consumers from an economic and environmental point of view is confirmed.

    Keywords: Boiler, Clean Energy, Combined Heat, Power, Electric, Thermal Energy Storage Systems, Islanded Hybrid System, Renewable Energy Sources
  • Alireza Rezaee*, Behnam Moradi Pages 93-99

    This study detects the activity of disabled people living in smart homes based on monitoring their behavior and desires to achieve the final model and store it in the database of the building management system for decision making and automatic operation of equipment used to meet the needs of residents. First, a suitable set of sensors are installed to record and process data correctly in different parts of the building and some to control vital signs depending on the type of disability are installed on the body. . First: selecting sensors and implementing recording techniques, and focusing on the major activities of people with disabilities in smart homes, second: classifying and processing the data collected using the support vector machine (svm) algorithm; svm was performed using the optimal data congestion algorithm (pso) and finally the final pattern for storage in the building management system database.

    Keywords: Monitoring the activities of disabled people, independent living, support vector machine (svm), optimal data congestion algorithm (PSO) - final pattern formation
  • Mehdi Veisi, Farid Adabi, Abdollah Kavousi-Fard* Pages 101-111

    In this paper, operation of smart distribution network in the presence of the multi-microgrid considering microgrids (MGs) participating in the energy and ancillary services (reactive power and reserve regulation markets) markets is presented. The proposed scheme minimizes difference between MGs cost and their revenue in these markets. Problem constraints include AC optimal power flow equations in the smart distribution networks and multi-microgrid, operation model of sources, storages and demand response. In this problem, there is uncertainty in load, market price, renewable power, and mobile storage. Hence, the stochastic optimization based on unscented transformation method is used to model of these uncertainties. Moreover, this problem is as non-linear. In the following, Ant-lion optimizer uses to achieve optimal solution. Finally, by implement the proposed scheme on the standard networks, the simulation results obtaining from different case studies confirm the capability of the scheme in the improving of networks operation situation with respected to load flow analysis, while it obtains a suitable economic situation for MGs.

    Keywords: Operation, Multi-Microgrid, Smart distribution network, Energy, ancillary services markets, Ant-lion optimizer, Unscented transformation
  • Mohammadjavad Babaie, Mohammadreza Rezvani*, Abdolreza N. Shirazi, Borzu Yousefi Pages 113-122

    This paper proposes a proper hierarchical control strategy composed of a modified droop controller in primary level and a distributed finite-time average controller in secondary layer. The aim of this paper is to achieve precise active and reactive power sharing and frequency and voltage alignment in an islanded AC microgrid (MG). To do so, a typical AC MG is simulated in MATLAB/SIMULINK software, and the proposed method is modeled and implemented. In the simulated AC MG, the distributed generation (DG) units are photovoltaic (PV) systems. The obtained results illustrate that the proposed method appropriately shares active and reactive powers among presented DGs in various operational modes such as load change, increase or decrease in DGs’ output power as well as connection and disconnection of communication links. It also accurately  restores the frequency and voltages of DGs to their nominal values.

    Keywords: AC microgrid, distributed secondary controller, finite time, frequency, voltage alignment, modified droop controller, power-sharing
  • MohammadSadegh Sohrabi, Majid Moazzami* Pages 123-132

    With deregulation of modern power systems, electricity market price forecasting become more and more important in managing electricity market which plays a key role in practical operation of electricity market and smart grids. In this paper, a hybrid approach is proposed for probabilistic mid-term electricity price forecasting. In proposed method, feature matrix is extracted using neighborhood component analysis while the seasonality of observed electricity prices is decomposed. After preparation of training dataset, each subset divided to training and validation subsets. Afterwards, using each training data subset and by utilizing a long short-term memory network configuration with three hidden layers, a prediction model will be trained and will be tested with training and validation data sets. The simulation results show that proposed hybrid method caused a decrease in the point forecasting error. Error reduction results to a decrease in final error of combined model and the best MAPE is related to Winsorized model with value of 9.2009 which shows a reduction in MAPE equal to 9.633 percent compared with the method presented for comparison. The results show that the proposed method for electricity price forecasting is an efficient method and can be used for mid-term probabilistic electricity price forecasting.

    Keywords: Neighborhood component analysis, Seasonal decomposition, Probabilistic forecasting, Long short-term memory network, Sequence training, Prediction combination, Probability density function
  • Seyed Erfan Hosseini, Alimorad Khajehzadeh*, Mahdiyeh Eslami Pages 133-145

    Individual and public awareness of global warming and pollution has required the different sectors of industry to pay more attention to this issue and take some action in this regard. The electrical industry as the backbone of most other industries should devote more effort for pollution reduction. Unit commitment is the process of determining the state of the units for the day-ahead market. Therefore, managing unit commitment is the best option for contamination reduction. However, in the smart grid, customers can be part of the market via demand response programs. On the other hand, congestion is one of the main problems of the transmission network. Demand response programs could have a positive effect on congestion alleviation as they reduce the total power transmitted via the transmission system. In this paper, the effect of aggregated demand response programs as virtual power plants on operation cost, congestion and emission of network-constrained unit commitment is investigated. Moreover, the best rate of the incentive paid to the demand response programs participants is determined. In this study, according to the simultaneous implementation of the unit commitment problem and the demand response program, which is a complex nonlinear problem with continuous and discrete variables, the MILP method has been applied. Moreover, the transmission system is also considered to fully analyze the impact of demand response programs in the electricity market and its impact on reducing congestion. The recommended strategy is carried out on the IEEE 24 bus reliability test system to prove the effectiveness of demand response programs integration for cost and emission reduction.

    Keywords: Demand response programs, emission reduction, network-constrained unit commitment, congestion management, smart grid
  • Houshang Abiari, Tahere Daemi*, Seyyed Amin Saeid Pages 147-162

    Using security-constrained unit commitment as a preventative method of supplying power system frequency response can increase the penetration of renewable energy sources while maintaining frequency response parameters within their allowable range. Moreover, it can reduce the need for corrective actions such as under-frequency load shedding and can prevent power blackouts. So far, there have been two views about the virtual inertia of grid-connected energy storage units, pessimistic (lack of virtual inertia) and optimistic (failure-free frequency response). However, in reality, the frequency response supply system may experience malfunction and incorrect operation, which is modeled and analyzed in this paper from a techno-economic standpoint. False sensor detection, control system malfunction, wrong power injection of energy storage, inverter failure, improper parameter setting, etc., can all be considered disruptive factors. However, in order to have a more general model, the article avoids dealing with the reason behind the poor performance of the storage system and focuses only on its effects, i.e., the possibility of the storage system not participating correctly. The proposed model takes into account the system's frequency stability by linearly integrating the nadir frequency and the rate of change of frequency limits to the robust mixed-integer linear programming model with YALMIP and MOSEK solvers. The results of implementing this model in the IEEE-RTS96 network show that neglecting energy storage system malfunctions can lead to violations of frequency constraints that must be compensated by increasing costs and keeping more online units with more free headroom.

    Keywords: Unit Commitment, Frequency Stability, Hybrid Energy Storage Systems, Renewable Energy Resources
  • Seyed Mohammad Azimi*, Hamidreza Rahimi, Abdollah Mirzabeigi Pages 163-172

    Frequency is one of the important components of the power system, which must be within the allowable range. With the occurrence of a severe disturbance, the governor system and rotating storage of power plants do not have the necessary ability to prevent a rapid drop in frequency. Under frequency load, shedding plans are one of the most important protection plans that are responsible for keeping the frequency within the permissible range in the event of severe disturbances. In this paper, while accurately calculating the active power required to keep the frequency constant, by affecting the spinning reverse energy of power systems in the load shedding stages, the minimum load is calculated to recover the frequency of the power system and the load is cut off. Designed for 4 stages of load shedding operations, in each stage, the amount of power deficit compensated by the rotating storage energy is checked and then the load is cut off. As an example, for a disturbance of 0.8 per unit, the amount of 0.3 per unit is compensated by the stored energy and only 0.5 per unit of load is disconnected from the network. In order to show the effectiveness of the proposed plan, the simulation results of using this plan for an island system have been compared with the simulation results of two common offloading plans. The results show that the proposed design shows more reliable and appropriate performance than the other two common designs. In this paper, while accurately calculating the active power required to keep the frequency constant, by affecting the spinning reverse energy of power systems in the load shedding stages, the minimum load is calculated to recover the frequency of the power system and the load is cut off. Designed for 4 stages of load shedding operations, in each stage, the amount of power deficit compensated by the rotating storage energy is checked and then the load is cut off. As an example, for a disturbance of 0.8 per unit, the amount of 0.3 per unit is compensated by the stored energy and only 0.5 per unit of load is disconnected from the network. In order to show the effectiveness of the proposed plan, the simulation results of using this plan for an island system have been compared with the simulation results of two common offloading plans. The results show that the proposed design is more reliable and appropriate performance than the other two common designs.

    Keywords: Island power system, power systems control, active power, frequency stability, underfrequency loading
  • Faezeh Rajabzadeh, Ali Kuhestani, Seyed Fariborz Zarei* Pages 173-181

    In this paper, the capacity of power line communication (PLC) system in the applications of distribution networks is investigated. Unlike the conventional application of PLC in high-voltage networks, using relays in distribution networks is necessary considering their longer channel lengths and meshed structure. Then, determination of the average maximum capacity of communication system, so-called Ergodic capacity, is necessary demand for selection of appropriate PLC system in distribution network. The capacity of a communication system depends on various factors such as the channel characteristics, the system bandwidth and the noises in the network. In comparison with the studies in the field of PLC system, the PLC system with amplify- and- forward relaying considering the impulsive noises has not been analyzed. In this paper, using the practical models of channel and noise, the ergodic capacity of channel is calculated a function of input signal' signal to noise ratio. In this proposed scheme, the affecting parameters including statistical channel distribution, distance between source and relay nodes, distance between relay and destination nodes, the transmitted signal power and signal to impulsive noise ratio are considered. To do so, the signal to noise ratio in destination node is formulated with mathematical expressions, and then, the ergodic capacity is obtained using the Shannon theorem. Furthermore, the impact of assigned power to the source and relay on the capacity is investigated. Finally, by simulating a sample channel, the ergodic capacity is obtained for the different values of transmitted signal power, impulsive signal to noise ratio and channel length. The simulation results show that the average capacity changes linearly in terms of path losses; such that for SNR=20 dB and in the presence of the relay, by reducing the length of the line from 200 m to 10 m, the capacity increases by approximately 3.5 bits/s/Hz.

    Keywords: Power line communication, amplify-and-forward relaying, ergodic capacity, log-normal channel, impulsive noise