فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال نهم شماره 4 (پیاپی 24، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سالار شاهنگی، محمدرضا مرادیان*، غضنفر شاه قلیان صفحات 1-9

    جبران کننده سنکرون استاتیکی (STATCOM) یکی از ادوات FACTS است که ساختار آن بر اساس مبدل منبع ولتاژ بوده و برای کنترل ولتاژ خط انتقال به صورت موازی در سیستم قدرت نصب می شود. در این مقاله یک سیستم کنترل تطبیقی مسطح برای کنترل ولتاژ خروجی  SATATCOM شبیه سازی شده است. کنترل کننده با خطی سازی دینامیک های غیرخطی و تغییر متغیرهای حالت سیستم، قوانین پایداری ورودی کنترلی را طراحی کرده و یک قانون تطبیقی برای طراحی ضرایب کنترل کننده با حداقل خطای سیستم بدست می آید. در نتایج شبیه سازی کنترل کننده تطبیقی با کنترل کننده سنتی PI مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: جبران کننده سنکرون استاتیکی، کنترل کننده، کنترل تطبیقی مسطح
  • پریسا صالحی، ندا بهزادفر*، همایون مهدوی نسب صفحات 11-28

    پس از کشف اشعه ایکس با استفاده روزافزون از سیستم های تصویربرداری دیجیتال، پردازش تصاویر پزشکی اهمیت بیشتری پیدا کرده است. پردازش تصاویر پزشکی به متخصصان در زمینه تشخیص بیماری ها کمک شایانی می کند. علاوه بر روش های اصلی دیجیتالی مانند توموگرافی کامپیوتری (CT) یا تصویربرداری رزونانسی مغناطیسی (MRI) در حال حاضر روش های تصویر برداری آنالوگ مانند آندوسکوپی یا رادیوگرافی اکنون به سنسورهای دیجیتالی مجهز شده اند. با پردازش تصاویر با استفاده از روش های مختلف می توان رویه اعمال شده در بیماران را بهبود بخشد. الگوریتم ها نقش اصلی را در فیلتر کردن نویزها، بخش بندی، استخراج و طبقه بندی خصوصیات دارند که باعث تشخیص بیماری ها می شود. نرم افزار متلب و جعبه ابزار پردازش تصویر طیف گسترده ای از توابع پیشرفته پردازش تصویر و ابزارهای تعاملی را برای بهبود و تجزیه و تحلیل تصاویر دیجیتال فراهم می کند. در این مقاله با استفاده از چند الگوریتم طراحی شده در متلب، کیفیت تصاویر را بررسی می شوند و الگوریتم مناسب تر انتخاب می گردد.

    کلیدواژگان: پردازش تصویر، تصاویر پزشکی، اپراتور، سیمولینک متلب
  • ایمان رضائی نسب، سید محسن سید موسوی* صفحات 29-36

    کوره قوس الکتریکی یکی از بارهای مصرفی بزرگ در شبکه قدرت می  باشد و که با توجه به اینکه یک بار غیرخطی و تصادفی است، باعث اختلالات زیادی را در شبکه ایجاد می  کند. کوره قوس باعث ایجاد مشکلاتی مانند هارمونیک، زیر هارمونیک، نامتعادلی ولتاژ، فلیکر ولتاژ و نوسان ولتاژ و جریان روی شبکه قدرت می  شود. از این رو به منظور کاهش مشکلات ناشی از کوره  های قوس الکتریکی، نیاز به نصب تجهیزات جبران کننده مانند SVC در کنار آنها می  باشد. به منظور تحلیل اثرات کوره قوس الکتریکی بر روی شبکه، محاسبه ظرفیت و نوع جبران  ساز موردنیاز هر کوره قوس، ابتدا باید مدل مناسب کوره استخراج شده و در محیط نرم  افزار شبیه  سازی انجام گیرد. بعد از انجام شبیه  سازی در محیط نرم  افزار و مطالعه رفتار کوره، جبران  کننده مناسب برای کوره قوس طراحی خواهد شد. با توجه به اینکه کوره قوس رفتار غیرخطی و تصادفی دارد ارایه یک مدل مناسب و تا حد امکان دقیق برای مطالعه پدیده  های کیفیت توان ناشی از کوره بر روی شبکه، دشوار است. هدف از این مقاله به دست آوردن یک مدل مناسب برای کوره قوس الکتریکی شرکت فولاد خوزستان می  باشد. برای این منظور ابتدا از ولتاژ و جریان ترانسفورماتور کوره داده برداری انجام شده، سپس جهت تطبیق مدل  های موردنظر و به دست آوردن پارامترهای بهینه مدل از الگوریتم ژنتیک، با استفاده از نرم افزار MATLAB بهترین مدل انتخاب شده است.

    کلیدواژگان: کوره قوس الکتریکی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، ولتاژ، جریان، جبران ساز استاتیکی وار
  • مهتاب گنجوری، مزدا معطری*، احمد فروزان تبار، محمد آزادی صفحات 37-46

    پیش بینی بارهای الکتریکی یک عملیات ضروری برای برنامه ریزی مدیریت مصرف در سیستم های قدرت به شمار می رود. با پیدایش فناوری های جدید در سیستم های قدرت، رشد سریع صنایع مبتنی بر انرژی الکتریکی و افزایش بی رویه ی جمعیت، مسیله ی پیش بینی کوتاه مدت بار مصرفی شکل جدیدی به خود گرفته است. در این مقاله یک ساختار یادگیری عمیق بر مبنای گراف برای پیش بینی کوتاه مدت بار ارایه شده است. این ساختار پیشنهادی از سه قسمت اصلی تشکیل شده است. از شبکه های عصبی کانولوشنی (CNN) برای یادگیری مشخصات مکانی، از ساختار دو طرفه حافظه ی بلند کوتاه مدت (BLSTM) برای یادگیری کامل مشخصات زمانی سری زمانی بار مصرفی و یک ساختار انکودر-دکودر عمیق برای افزایش قدرت یادگیری مشخصات سری زمانی بار از داده های خام بار مصرفی پیشین استفاده شده است. این ساختار به صورت یک ساختار مبتنی بر گراف طراحی شده است تا با یادگیری تاثیرات مشخصاتی اقلیمی همچون رطوبت، دما و فشار هوا بر روی بار مصرفی، دقت مطلوبی برای پیش بینی بارهای مصرفی داشته باشد. برای ارزیابی نتایج از داده های پیشین واقعی شهر شیراز، ایران استفاده شده است. برای این که موثر بودن و برتری روش پیشنهادی نشان داده شود، تکنیک پیشنهادی در پیش بینی فصل های مختلف و در طول یک سال و همچنین، تاثیرگذاری مشخصات اقلیمی بر روی بارهای مصرفی مورد ارزیابی و مقایسه با روش های متنوعی بر مبنای یادگیری عمیق و روش های مبتنی بر یادگیری ماشین مختلف و با استفاده از نرم افزار python مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: انکودر-دکودر، دو طرفه حافظه ی بلند کوتاه-مدت، پیش بینی کوتاه مدت بار مصرفی، شبکه ی عصبی کانولوشنی، یادگیری عمیق بر مبنای گراف
  • محسن کاظمی، طاهر نیکنام*، بهمن بهمنی فیروزی، مهدی نفر صفحات 49-59

    در این مقاله مشارکت بهینه هاب های انرژی متصل شده به شبکه در بازارهای انرژی و رزرو روز بعد ارایه می شود. طرح پیشنهادی دارای تابع هدفی برابر با کمینه سازی مابه التفاوت هزینه انعطاف پذیری هاب ها و درآمد آنها در بازارهای مذکور است. همچنین این مساله مقید به معادلات پخش توان در شبکه های الکتریکی، گازی و حرارت، محدودیت های فنی و رزرو این شبکه ها، و مدل بهره برداری هاب ها دارای منابع و بارهای اکتیو مختلف می باشد. در ادامه برنامه ریزی تصادفی برای مدل سازی عدم قطعیت های بار، قیمت بازار، تقاضای رزرو شبکه ها، توان تولیدی تجدیدپذیر و تقاضای انرژی بارهای اکتیو سیار استفاده می گردد. در نهایت با اجرای طرح پیشنهادی بر روی شبکه تست استاندارد در محیط نرم افزار بهینه سازی GAMS شبیه سازی و نتایج عددی بدست آمده تایید کننده قابلیت طرح پیشنهادی در بهبود وضعیت اقتصادی و انعطاف پذیری هاب های انرژی و همچنین بهبود وضعیت بهره برداری شبکه های مذکور خواهد بود.

    کلیدواژگان: انعطاف پذیری هاب انرژی، بازار انرژی و رزرو، برنامه ریزی تصادفی، شبکه انرژی
  • سهیلا نجفی گوجانی، سید حمید محمودیان* صفحات 61-67

    در این مقاله یک سیستم استخراج قواعد فازی طراحی شده و ایده استفاده از این روش در طراحی پایگاه قواعد فازی مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا ماشین بردار پشتیبان فازی مبتنی بر روش خوشه بندی طراحی شده است. دراین صورت ماشین بردار پشتیبان عملکرد بهتری در داده های نویزی یا داده های خارج از محدوده خواهد داشت و در نتیجه به نظر می رسد که قواعد استخراج شده از آن، دقت بالاتری داشته باشند. مدل ماشین بردار پشتیبان فازی شبیه سازی شده و سپس از بردارهای پشتیبان آن برای استخراج قواعد فازی استفاده می شود. قواعد استخراج شده، قواعد فازی هستند که به شکل "اگر-آنگاه" به دست می آیند. استخراج قواعد به کمک دو مدل ماشین بردارپشتیبان ساده و ماشین بردار پشتیبان فازی صورت گرفته که نشان داده خواهد شد که قواعد استخراج شده از ماشین بردار پشتیبان فازی در اکثر موارد دقت بهتری در طبقه بندی نسبت به ماشین بردار پشتیبان معمولی دارند و با توجه به این موضوع که تعداد قواعد استخراج شده پارامتر مهمی در صحت عملکرد این پایگاه محسوب می شود، تعداد قواعد استخراج شده در روش فازی در اکثر موارد کمتر است.

    کلیدواژگان: ماشین بردارپشتیبان، پایگاه قواعدفازی، بردارپشتیبان، خوشه بندی فازی، طبقه بندهای فازی
|
  • Salar Shahangi, Mohamadreza Moradian*, Ghazanfar Shahgholian Pages 1-9

    Static Synchronous Compensator (STATCOM) is a FACTS device whose structure is based on a voltage source converter and is installed in parallel to control the voltage of the transmission line in the power system. In this paper, a flat adaptive control system for STATCOM output voltage control is simulated. By linearizing the nonlinear dynamics and changing the system state variables, the controller designs the rules of control input stability, and an adaptive rule is obtained for designing the controller coefficients with the least system error. In the simulation results, the adaptive controller is compared with the traditional PI controller.

    Keywords: Static Synchronous Compensator (STATCOM), Controller, Flat adaptive control
  • Parisa Salehi, Neda Behzadfar*, Homayoun Movahedi-Nasab Pages 11-28

    After the discovery of X-rays with the increasing use of digital imaging systems, medical image processing has become more important. Medical image processing helps specialists in diagnosing diseases. In addition to major digital techniques such as computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI), analog imaging techniques such as endoscopy or radiography are now equipped with digital sensors. By processing images using different methods, the procedure applied to patients can be improved. Algorithms play a key role in noise filtering, segmentation, extraction, and characterization that diagnose diseases. MATLAB software and image processing toolboxes provide a wide range of advanced image processing functions and interactive tools for enhancing and analyzing digital images. In this article, using several algorithms designed in MATLAB, the quality of images is examined and a more appropriate algorithm is selected.

    Keywords: Image processing, Medical images, Operator, Simulink MATLAB
  • Iman Rezaeinasab, Seyed Mohsen Seyed Mosavi* Pages 29-36

    Electric arc furnace is one of the major loads in the power grid and which, due to the fact that it is a non-linear and random load, causes many disturbances in the grid. The arc furnace causes problems such as harmonic, sub-harmonic, voltage imbalance, flicker voltage and voltage fluctuation and current on the power grid. Therefore, in order to reduce the problems caused by electric arc furnaces, it is necessary to install compensating equipment such as SVC next to them. In order to analyze the effects of electric arc furnace on the network, calculate the capacity and type of compensator required for each arc furnace, first the appropriate furnace model must be extracted and performed in the simulation software environment. After performing the simulation in the software environment and studying the furnace behavior, a suitable compensator will be designed for the arc furnace. Given that the arc furnace has a nonlinear and random behavior, it is difficult to provide a suitable and accurate model for studying the power quality phenomena caused by the furnace on the network. The purpose of this article is to obtain a suitable model for the electric arc furnace of Khuzestan Steel Company. For this purpose, the voltage and current of the furnace transformer are first taken. Then, the genetic algorithm is used to adapt the desired models and obtain the optimal model parameters and the best model is selected.

    Keywords: Arc furnace, optimization, genetic algorithm, voltage, current, SVC
  • Mahtab Ganjouri, Mazda Moattari*, Ahmad Forouzantabar, Mohammad Azadi Pages 37-46

    : Prior knowledge about the load data in the shape of future information plays a pivotal role in the optimal operation and planning in the electrical networks. In this paper, we design a deep learning-based network to characterize the load for the next hours. With emerging new technologies and a high growth rate of the population, short-term load forecasting (STLF) has reformed to a more complicated problem rather than in the traditional electrical networks, therefore, designing a structure that can capture spatial-temporal features is a challenging and essential task. To this end, we aim to develop a new deep learning structure, which is able to handle high volatility time series including load sequences. The designed network is composed of three different types of deep networks, convolutional neural network (CNN) as a strong spatial feature extractor, bidirectional long short-term memory unit as a suitable temporal feature learner, and encoder-decoder to enhance accuracy, which are formed in a graph-based deep network to inherently learn features of a time series and corresponding meteorological data. The proposed method is directly applicable to raw data and enhances the level of accuracy in terms of several metrics. The simulation results on actual load time series, in Shiraz, Iran, are compared with a number of well-known shallow and deep-based networks to verify the effectiveness and superiority of the designed deep network. Furthermore, the proposed STLF structure is tested in different seasons and the impact of the meteorological data is analyzed.

    Keywords: Encoder-decoder, Bidirectional long short-term memory, short-term load consumption forecasting, convolutional neural network, deep graph learning
  • Mohsen Kazemi, Taher Niknam*, Bahman Bahmani-Firouzi, Mehdi Nafar Pages 49-59

    In this paper, optimal participation of the grid-connected energy hubs in the day-ahead energy and reserve markets is presented. The proposed scheme includes objective function that is minimized the difference between flexibility cost of hubs and their revenue in these markets. Also, this problem is constrained to power flow equations in the electrical, gas and heating networks, technical and reserve limits of these networks, and operation model of hubs including different sources and active loads. In the following, the stochastic programming is used to model the uncertainties of load, market price, networks reserve demand, renewable generation power, and energy demand of mobile active loads. Finally, by implement of the proposed scheme on the standard test network, the obtained numerical results confirms the capabilities of this scheme in the improvement of economic and flexibility situation of energy hubs, and improving the operation situation of the energy networks.

    Keywords: Energy hub flexibility, Energy network, Energy, reserve market, Stochastic programming
  • Soheila Najafi Gojani, Seyed Hamid Mahmoodian* Pages 61-67

    In this paper, a fuzzy rule extraction system is designed and the idea of ​​using this method in designing a fuzzy rule database is considered. First, the fuzzy backup vector machine is designed based on the clustering method. In this case, the backup vector machine will perform better in noise data or out-of-range data, and as a result, the rules extracted from it seem to be more accurate. The fuzzy backup vector machine model is simulated and then its backup vectors are used to derive fuzzy rules. The extracted rules are fuzzy rules that are obtained in the form of "if-then". The rules are extracted using two models of simple support vector machine and fuzzy support vector machine, which will show that the rules extracted from fuzzy backup vector machine in most cases have better accuracy in classification than ordinary backup vector machine. The number of extracted rules is an important parameter in the accuracy of the operation of this database, the number of rules extracted in the fuzzy method is less in most cases.

    Keywords: Support vector machine, fuzzy rule base, fuzzy clustering, fuzzy classification