فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال دهم شماره 2 (پیاپی 26، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • احسان قناعتی، حسن براتی* صفحات 1-16

    استفاده از تولید پراکنده (DG) در شبکه های توزیع الکتریکی، فواید زیادی را به همراه دارد و بنابراین، جایابی و تعیین اندازه این واحدها اهمیت می یابد. اغلب تحقیقات در این حوزه از تاثیر شبکه انتقال بر بخش توزیع چشم پوشی می کنند. همچنین این تحقیقات تاثیر سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS) را نیز نادیده می گیرند. این مقاله روشی جدید برای جایابی و تعیین اندازه بهینه تولید پراکنده با درنظر گرفتن ادوات FACTS ارایه داده است. در این روش، از مدل معادل تونن برای مدلسازی بخش انتقال شامل ادوات FACTS استفاده شده و نتایج آن با مدل های شبکه یکپارچه انتقال-توزیع و شین اسلک مقایسه خواهد شد. برای این منظور، از خازن سری کنترل شونده با تریستور (TCSC) و جبران کننده استاتیک توان راکتیو (SVC) استفاده خواهد شد. و عدم قطعیت بار الکتریکی توسط روش درخت سناریو در نظر گرفته می شود. مسیله بهینه سازی به صورت حداقل سازی یک تابع هدف ترکیبی تعریف می شود که شامل شاخص های تلفات توان، انحراف ولتاژ و پایداری ولتاژ می باشد.  مسیله بهینه سازی توسط الگوریتم ترکیبی سینوس-کسینوس و بهینه سازی ازدحام ذرات (HSCA-PSO) حل می شود. شبیه سازی بر روی شبکه تست انتقال-توزیع 9 شینه و 16 شینه IEEE در نرم افزار MATLAB انجام می گیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از FACTS در بخش انتقال و DG در بخش توزیع هر دو موجب کاهش تابع هدف و در نتیجه بهبود کارایی شبکه از منظر شاخص های تلفات، انحراف ولتاژ و پایداری ولتاژ می گردد. نتایج نشان می دهد که مدل معادل تونن در مقایسه با مدل شین اسلک، عملکرد بهتری در مدلسازی بخش انتقال و ادوات FACTS دارد. همچنین نتایج نشان گر این است که عدم قطعیت ها موجب افزایش ظرفیت نصب شده واحدهای DG شده و بنابراین صرف نظر کردن از عدم قطعیت می تواند موجب دست یابی به پاسخ هایی اشتباه گردد.

    کلیدواژگان: سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر، مدل معادل تونن، روش درخت سناریو، الگوریتم ترکیبی سینوس-کسینوس و بهینه سازی ازدحام ذرات
  • احسان خاوری، سید محمدحسن حسینی*، گئورک قره پتیان صفحات 17-23

    نویز با تجهیزات اندازه گیری نصب شده در ترانسفورماتور تداخل ایجاد می کند و باعث ایجاد چالش های فنی برای مهندسین  برق می شود. سنسورها برای اندازه گیری تخلیه جزیی درون ترانسفورماتور نصب می شوند، اما نویز، سیگنال های تخلیه جزیی را تغییر شکل می دهد. در این مقاله، از روش تابع پایه شعاعی برای حذف نویز از سیگنال تخلیه جزیی درون ترانسفورماتور استفاده می شود. از نرم افزار CST برای شبیه سازی ترانسفورماتور، منبع تخلیه جزیی و نویز استفاده می شود. همچنین از یک مدل آزمایشگاهی برای تولید سیگنال تخلیه جزیی و نویز استفاده می شود. نتایج شبیه سازی و اندازه گیری ارایه و بررسی شده اند. نشان داده شده است که روش پیشنهادی روش خوبی برای حذف نویز از سیگنال های تخلیه جزیی است.

    کلیدواژگان: تابع پایه شعاعی، تخلیه جزیی، ترانسفورماتور قدرت، حذف نویز، نرم افزار CST
  • امیرحسین عشقی، محمدمهدی رضائی*، شاهرخ شجاعیان صفحات 25-33

    نیاز به استفاده از انرژی های پاک و حضور مصرف کننده های مختلف تکفاز و سه فاز، استفاده حداکثری از منابع تولید پراکنده (DG) تکفاز و سه فاز را در شبکه های توزیع ضروری می سازد. حضور تولیدات پراکنده در شبکه، به علت نیاز به اینورتر جهت مبادله توان با شبکه و به دلیل ساختار غیرخطی اینورترها، نیازمند به کارگیری روش های کنترلی با عملکرد دینامیکی و ماندگار مناسب در مقابل تغییرات و اغتشاشات ناگهانی می باشد. در این مقاله، به منظور کنترل توان های اکتیو و راکتیو یک اینورتر تکفاز متصل به باس بی نهایت با ولتاژ ثابت، یک کنترل کننده مقاوم جریان براساس کنترل مود لغزشی در دستگاه مختصات dq سنکرون معرفی می شود.به واسطه مدل سازی اینورتر تکفاز به صورت یک اینوتر سه فاز متعادل مجازی و به کمک فازور دینامیک (DP) جریان خروجی اینورتر، امکان کنترل مستقل توان های اکتیو و راکتیو اینورتر فراهم می شود. عملکرد این کنترل کننده به ازای سناریوهای مختلف تغییرات پله ای، عدم قطعیت پارامترها و اغشاشات خارجی از طریق شبیه سازی در نرم افزار MATLAB مورد ارزیابی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: تولید پراکنده، اینورتر تکفاز، کنترل مود لغزشی (SMC)، فازور دینامیک (DP)
  • سعید عدل، غضنفر شاهقلیان*، بهادر فانی صفحات 35-42

    یکی از موارد جدی مربوط به منابع پراکنده اثر خطاهای سیستم بر پایداری گذرای آنها است که به دلیل اینرسی پایین ژنراتورها و عملکرد آهسته تجهیزات حفاظتی در سیستم های توزیع، ناپایداری گذرا آن ها کاملا محتمل است. در این مقاله ابتدا رفتار دینامیکی منابع پراکنده بر روی خطاهای سیستم و سپس حساسیت منابع پراکنده به پارامترهای سیستم مورد بررسی قرار می گیرد. در مرحله بعد، برخی از تنظیمات حفاظتی عملی توضیح داده می شود که از آن به عنوان رله های نوعی ولتاژی استفاده می شود و مزایا و معایب آنها ذکر شده است. در نهایت بر اساس نتایج به دست آمده از تجزیه و تحلیل حساسیت، یک روش حفاظتی جدید برای حفظ پایداری منابع پراکنده در هنگام بروز خطا در شبکه توزیع پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی، منابع پراکنده را مطابق یک رابطه زمان-توان اکتیو، از شبکه توزیع جدا می کند. برای کلیه موارد مورد بررسی، زمان پاک سازی خطا کمتر از زمان بحرانی پاک سازی است. همچنین نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار Etap، مقاوم بودن روش پیشنهادی را در برابر گذراهای سیستم نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تولیدات پراکنده کوچک، پایداری گذرا، زمان بحرانی پاک سازی
  • ماندانا حجتی طباطبایی، حسن سیاهکلی*، جواد علمایی صفحات 43-51

    ناپایداری ولتاژ از مهمترین مشکلات سیستم های قدرت می باشد. در سال های اخیر نیز با تجدید ساختار در سیستم های قدرت، بهره برداران سیستم برای حداکثر کردن سود و کم کردن هزینه ها، سیستم را در نقطه کاری نزدیک به مرز شرایط پایدار مورد بهره برداری قرار می دهند. در هنگام وقوع یک رخداد در سیستم قدرت، اگر سیستم قدرت قادر به حفظ ولتاژ در نقاط مختلف خود نباشد، پدیده ناپایداری ولتاژ در سیستم قدرت رخ داده است که می تواند منجر به بروز خاموشی گسترده در سیستم شود. این خاموشی ها علاوه بر اینکه خسارات اقتصادی زیادی را به دنبال دارد موجب نارضایتی مشترکین از شبکه برق نیز خواهد شد. بنابراین شناسایی ناپایداری ولتاژ در شبکه که به دنبال آن بتوان در مورد اقدامات کنترلی تصمیم گیری کرد، نقش مهمی در افزایش کیفیت و امنیت سیستم خواهد داشت. در این مقاله روش های مختلف پایداری و کنترل ولتاژ، معرفی، مطالعه و بررسی می شود.

    کلیدواژگان: کنترل اضطراری ولتاژ، پایداری ولتاژ، کنترل غیر متمرکز
  • علی سلدوزی، عبدالرضا اسماعیلی، حمیدرضا اکبری*، سید ضیاء مظلوم صفحات 53-64

    طراحی ترانسفورماتور یک مسیله ترکیبی غیرخطی و پیچیده است. دقت در جواب های به دست آمده و سرعت رسیدن به جواب ها، دو معیار اساسی در فرآیند طراحی ترانسفورماتور می باشند. روش های مختلف بهینه سازی که تاکنون ارایه شده دارای مشکلاتی از قبیل نادیده گرفتن برخی از محدودیت های طراحی، رسیدن به پاسخ حداقل محلی، در نظر نگرفتن تمامی متغیرهایی که در بهینه سازی دخیل هستند و یا به دلیل خاصیت تصادفی بودن قادر به جستجوی تمام فضا نیستند. مطمین ترین روش برای رسیدن به نقطه بهینه مطلق استفاده از الگوریتم های جستجوی تمام فضا می باشد. اما لازمه روش های جستجوی تمام فضا برای رسیدن به نقطه بهینه مطلق این است که فضای جستجو گسسته و محدود باشد و لذا کاربر هوشمند نیاز است. از آنجایی که مسیله بهینه سازی ترانسفورماتور قدرت دارای تعداد متغیرهای مستقل زیاد و فضای جستجوی گسترده می باشد لذا روش جستجوی تمام فضا با مشکل کمبود حافظه کامپیوتری و سرعت اجرای پایین برنامه مواجه خواهد شد. در این مقاله برای از بین بردن این نقطه ضعف و رسیدن به نقطه بهینه مطلق، با اصلاح فرآیند طراحی ترانسفورماتور قدرت و ارایه الگوریتم ابتکاری جدیدی به نام الگوریتم درخت هرس شده برای حل مسیله طراحی بهینه اقتصادی ترانسفورماتورهای قدرت و کاهش نیروهای الکترومغناطیسی، به سمت نقطه بهینه مطلق حرکت می کنیم. از نرم افزارهای JMAG-designer و ماکسول برای تحلیل روش المان محدود در این پژوهش استفاده گردیده است.

    کلیدواژگان: الگوریتم ابتکاری جدید، بهینه سازی، کاهش هزینه، کاهش نیروهای اتصال کوتاه، روش المان محدود
|
  • Ehsan GHenaati, Hassan Barati * Pages 1-16

    Using Distributed Generation (DG) in electrical distribution networks brings many advantages and thus, optimal placement and sizing of these units become important. Most of the researches in this field neglect the effect of transmission system on distribution section. These researches also ignore the effect of Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS). This thesis proposes a new method for optimal placement and sizing of distributed generation considering FACTS devices. In this method, Thevenin’s equivalent model is used to model transmission section include FACTS devices and the results are compare to integrated transmission-distribution network and slack bus models. Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) and Static VAR Compensator are used for this goal. As an innovation, uncertainty of electrical load is considered using scenario tree method. Optimisation problem is defined as minimizing a combinatory objective function which includes power loss, voltage deviation and voltage stability indexes. As another innovation, optimization problem is solved using hybrid sine-cosine algorithm and particle swarm optimization (HSCA-PSO) method. Simulation is carried out on IEEE 9 and 16 bus transmission-distribution test system in MATLAB software. Simulation results show that using FACTS in transmission section and DG in distribution section both leads to objective function reduction and therefore improves network performance in the terms of losses, voltage deviation and voltage stability indexes. Results indicate that Thevenin’s equivalent model has better performance in the comparison to slack bus model in modeling transmission section and FACTS devices. Results also illustrate that uncertainties increase the installed capacity of DG units and ignoring uncertainty can leads to wrong solutions.

    Keywords: Distributed Generation, Flexible Alternating Current Transmission Systems, Thevenin’s equivalent model, Scenario tree method, hybrid sine-cosine algorithm, particle swarm optimizations
  • Ehsan Khavari, S. M. Hasan Hosseini*, G. B. Gherehpetian Pages 17-23

    The noise interferes with the measuring equipment installed in transformer stations and results in technical challenges for utility engineers. Sensors are mounted on transformers, to measure partial discharge (PD) signals, but the noise deforms the PD signals. In this paper, the noise removal from PD signal of power transformers is performed by a radial basis function (RBF) neural network. The CST software is used to simulate a transformer, PD and noise. Also, a laboratory model is used to generate the PD and noise signals. The simulation and measurement results are presented and discussed. It is shown that the proposed method is a good technique for noise removal from PD signals.

    Keywords: Radial Basis Function, Partial discharge, Power transformer, Noise cancellation, CST software
  • Amirhossein Eshghi, MohammadMahdi Rezaei*, Shahrokh Shojaeian Pages 25-33

    Due to the need to use clean energy sources and the existence of different single/three phase consumers, the maximum use of single/three phase distributed generation (DG) units in the distribution system becomes crucial. The presence of DG units in the network, because of the need to inverters for exchanging power with the network and nonlinear structure of the inverters, requires control methods with high dynamic and steady-state performance with respect to sudden changes and disturbances.  In this paper, a robust current controller based on the sliding mode control (SMC) in the synchronous dq reference frame is introduced for controlling active and reactive powers of a single phase inverter connected to the infinite bus with constant voltage. By modelling the single phase inverter as a virtual balanced three phase inverter and using the dynamic phasor of the inverter output current, decoupled control of active and reactive powers of the inverter is possible. The performance of the controller for various scenarios of step changes, uncertainty of parameters and external disturbances is evaluated through computer simulations in the MATLAB environment.

    Keywords: Distributed Generation, Single phase inverter, Sliding Mode Control (SMC), ynamic Phasor (DP)
  • Saeed Adl, Ghazanfar Shahgholianzaban*, Bahdor Fani Pages 35-42

    One of the serious issues related to these sources is the effect of system errors on their transient stability, which due to the low inertia of the generators and the slow performance of protection equipment in distribution systems, their transient instability is quite possible. In this paper, first the dynamic behavior of scattered sources on system errors and then the sensitivity of scattered sources to system parameters are investigated. In the next step, some practical protection settings are explained, which are used as voltage relays, and their advantages and disadvantages are mentioned. Finally, based on the results of sensitivity analysis, a new protection method has been proposed to maintain the stability of scattered resources in the event of an error in the distribution network. The proposed method separates scattered resources from the distribution network according to an active time-power relationship. For all cases under review, the error clearance time is less than the critical clearance time. The simulation results also show that the proposed method is resistant to system transitions.

    Keywords: Small dispersed products, Transient stability, Critical clearance time
  • Mandana Hojati Tabatabaei, Hassan Siahkali*, Javad Olamaei Pages 43-51

    Voltage instability is one of the most important issues in power systems. In recent years, with the restructuring of power systems, system operators to operate the system at a point near the border of stable conditions to maximize profits and reduce costs. When an event occurs in the power system, if the power system is not able to maintain voltage in its various parts, the phenomenon of voltage instability in the power system has occurred which can lead to widespread blackouts in the system. In addition to causing great economic losses, these blackouts will also cause customer dissatisfaction with the electricity network. Therefore, identifying the voltage instability in the network, which can be followed by deciding on control measures, will play an important role in increasing the quality and security of the system. In this paper, various methods of voltage stability and control are introduced, studied and reviewed.

    Keywords: Emergency Voltage Control, Stability Voltage, Decentralized Control
  • Ali Soldoozy, Abdolreza Esmaeli, Hamidreza Akbari*, Seyed Ziya Mazloom Pages 53-64

    Transformer design is an issue it is a non-linear and complex combination. Accuracy in the answers obtained and the speed of reaching the answers are the two basic criteria in the process of transformer design. The various optimization methods presented so far have had problems such as ignoring some design limitations, reaching a minimum local response, not considering all the variables involved in optimization, or being unable to search the entire space due to their random nature. The surest way to reach the absolute optimal point is to use search algorithms He is all space. But the requirement for all-space search methods to reach the absolute optimal point is that the search space is discrete and limited, and therefore a smart user is needed. Since the problem of optimizing the power transformer has a large number of independent variables and extensive search space, the full space search method will face the problem of lack of computer memory and low program execution speed. In this article, to eliminate this weakness and reach the absolute optimal point, by modifying the Power transformer design process and presenting a new innovative algorithm called pruned tree algorithm to solve the problem of optimal economic design of power transformers and reduce electromagnetic forces, to the optimal point we move absolutely. JMAG‐Designer and Ansys Maxwell software is used for the finite element analysis  in this research.

    Keywords: New innovative algorithm, optimization, cost reduction, reduction of short circuit forces, finite element method