فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 17، بهار 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/02/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهدی روشندل*، علیرضا آبیاتی، رضا شکری صفحات 1-10

    زمانی که چندین اینورتر موازی در حالت عملکرد جزیره های هستند، معمولا برای کنترل اینورترها از ساختار مشخصه کاهشی استفاده می شود. مشخصه کاهشی اینورترهای موجود در ریزشبکه را قادر می سازد که ولتاژ و فرکانس را به صورت غیر متمرکز کنترل کنند. روش مشخصه کاهشی همچنین اینورترها را قادر می سازد که توان اکتیو و راکتیو مورد نیاز بار را در بین خود به اشتراک بگذارند. این مقاله بر روی برخی از محدودیت های اینورترهای موازی تکفاز در حالت عملکرد جزیره ای با استفاده از مشخصه کاهشی تمرکز می کند. الگوریتم های کنترلی با هدف دنبال کردن محدودیت های اشتراک گذاری توان راکتیو و کاهش اغتشاشات هارمونیک ولتاژ در نقطه اتصال مشترک (PCC) در حالت عملکرد جزیره ای پیشنهاد شده است. نتایج تجربی مناسب بودن الگوریتم های کنترلی را در رسیدن به اشتراک گذاری توان راکتیو و بهبود اغتشاشات هارمونیکی ولتاژ در PCC نشان می دهند.

    کلیدواژگان: توان راکتیو، هارمونیک ولتاژ، ریز شبکه، کنترل دروپ
  • احسان اکبری* صفحات 11-21

    با رشد جوامع و افزایش نیاز به انرژی الکتریکی و به دلیل مزایای فراوان در بین منابع انرژی تجدیدپذیر، سیستم بادی به یک فرآیند کاملا تجاری و اجتناب ناپذیر تبدیل شده است،  بگونه ای که شاهد نفوذ روز افزون آنها در شبکه های الکتریکی هستیم. از طرف دیگر شبکه های توزیع در معرض خطاهایی قرار دارند که باعث نوسانات توان و خروج واحدهای بادی از شبکه می گردد. به منظور استمرار  بهره گیری از این واحدها و عدم خروج آنها  از شبکه، بهبود قابلیت گذر از خطا برای آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله به منظور بهبود قابلیت گذر از خطا و عملکرد بدون وقفه DFIG با حفظ کنترل پذیری آن در طول خطا از دو تجهیز بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR) و ذخیره ساز انرژی مغناطیسی ابر رسانا (SMES) تحت چهار سناریوی مختلف بهره گرفته ایم و مقایسه عملکرد چهار سناریو در بهبود قابلیت گذر از خطا و کاهش نوسانات توان اکتیو و ولتاژ لینک DC مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی در محیط نرم افزاری MATLAB/SIMULINK نشان از دقت بالا و عملکرد بلادرنگ این دو تجهیز در کاهش اثرات سو ناشی از خطاهای شبکه بر روی DFIG دارد.

    کلیدواژگان: بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR)، ذخیرهساز انرژی مغناطیسی ابر رسانا (SMES)، ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG)، قابلیت گذر از خطا (LVRT)، کد شبکه (Code Grid)
  • علیرضا توکلی*، مجید مقامی صفحات 23-33

    در دهه اخیر میزان تولیدات پراکنده متصل به شبکه توزیع در حال افزایش است. حضور منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع تاثیرات زیادی بر رفتار آن می گذارد و لازم است تاثیر این منابع در طراحی شبکه توزیع لحاظ شود. در این تحقیق روش کنترل هماهنگ بهینه ولتاژ (OCVC) با استفاده از مولدهای بادی و خورشیدی با در نظر گرفتن عدم قطعیت مولدها به منظور حل مسیله بهینه سازی چند هدفه، با هدف حداقل کردن خطای ولتاژ در باس نمونه، تغییرات توان راکتیو و خطای ولتاژ در مولدها ارایه می شود. کنترل هماهنگ بهینه ولتاژ از بهینه سازی پارتو برای یافتن مقادیر بهینه ولتاژ استفاده می کند. این روش با استفاده از ترکیب مولدهای بادی و خورشیدی بر روی شبکه های تست 13 و 34 شینه IEEE شبیه سازی شده و عدم قطعیت مولدهای بادی و خورشیدی نیز به وسیله روش مونت کارلو مدل سازی شده است. نتایج به دست آمده موثر بودن روش ارایه شده در کنترل ولتاژ و کاهش تلفات را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: کنترل هماهنگ بهینه ولتاژ، منابع تولید پراکنده، بهینه سازی پارتو، عدم قطعیت، مونتکارلو
  • محسن فلکی* صفحات 35-46

    این مقاله به منظور ارزیابی عملکرد تجهیز FACTS بر متغییرهای سیستم قدرت، از الگوریتم ترکیبی نوین، برای محاسبه ی اجزای شبکه و بهینه ساختن آنها، استفاده کرده است. از بین انواع مختلف تجهیزات FACTS، UPFC به جهت عملکرد مطلوب در قیاس با سایر تجهیزات انتخاب شده است. بهینه سازی انجام شده عبارت است از تعریف تابع هدف شامل کاهش هزینه تولید، هزینه تجهیز UPFC، هزینه تراکم، کمترین انحراف پروفیل ولتاژ و کمترین تلفات سیستم است. اهداف ابتدا به صورت تک هدفه بهینه شده و در مرحله بعد با یک تابع تک هدفه فرمول بندی شده و با استفاده از ضرایب نرمالیزه که با قواعد فازی تولید شده است، نقطه بهینه پارتو مساله بدست آمده است. روش حل بدین گونه خواهد بود که برای بدست آوردن پارامترهای مسیله، حل کننده IPOPT روش پخش بار بهینه (OPF) را محاسبه و پارامترهای مورد نیاز بدون حضور تجهیز  را  بدست آورده است. سپس الگوریتم FUZZY-GSA با روش OPF جهت جایابی و تنظیم پارامتر تجهیز ترکیب شده و با روش حل IPOPT برای رسیدن به پاسخ محاسبه خواهد شد. برای بررسی روش پیشنهادی، سیستم 14 باسه IEEE انتخاب و نتایج نشان از عملکرد مناسب الگوریتم و تجهیز دارد.

    کلیدواژگان: بازار نوع اشتراکی، بهینهسازی چند هدفه، پخشبار بهینه
  • امیر شیرین زبان، حسن براتی*، محمد نصیر صفحات 47-59

    کنترل کننده یکپارچه پخش توان (UPFC) از جمله ادوات FACTS است که نقش مهمی در تنظیم و کنترل همزمان توان اکتیو و راکتیو، بهبود بارپذیری سیستم، کاهش تراکم و هزینه تولید ایفا می کند. ازاینرو، تعیین مکان بهینه چنین تجهیزاتی در راستای بهبود عملکرد شبکه از اهمیت قابل توجه ای برخوردار است. در این مقاله، برای اولین بار از الگوریتم فراابتکاری چرخه آب در طبیعت (WCA) به منظور مکان یابی بهینه UPFC استفاده شده است. الگوریتم WCA الهام گرفته از طبیعت بوده و براساس مشاهدات آب و روند چرخه آب و چگونگی تشکیل رودخانه ها و نهرها و جریان آنها به سمت دریا در جهان واقعی می باشد. این الگوریتم قابلیت بالایی در فرار از بهینه های محلی و همچنین سرعت زیادی در رسیدن به بهینه سراسری دارد. برای مدل سازی UPFC، از مدل تزریق توان استفاده شده و مسیله OPF-UPFC با توابع هدف مختلفی همچون هزینه سوخت ژنراتورها، تلفات شبکه و بارپذیری سیستم بصورت تک هدفه و چند هدفه حل شده است. همچنین، نتایج حاصل از توابع هدف مختلف با هم و سایر مراجع مقایسه شده است. نتایج حاصله، کارآمدی و سرعت الگوریتم چرخه آب در طبیعت در مقایسه با برخی از الگوریتم های هوشمند دیگر را نشان می دهد. برنامه کامپیوتری در محیط نرم افزاری MATLAB نوشته شده و بروی شبکه 14 شینه IEEE پیاده سازی شده است.

    کلیدواژگان: کنترل کننده یکپارچه پخش توان، پخش بار بهینه، الگوریتم WCA، هزینه سوخت ژنراتورها، تلفات شبکه، بارپذیری سیستم
  • نورالله نوری نژاد* صفحات 61-75

    نیاز به سیستم های قدرت کارآمدتر موجب نیاز به استفاده از تکنولوژی های جدیدی همچون تجهیزات سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS) شده است. ادوات FACTS فرصت جدیدی برای کنترل توان عبوری خطوط و حداقل سازی تلفات به همراه حفظ ولتاژ شین ها در محدوده مجاز فراهم می کنند. در این مقاله ، روشی جدید برای جایابی و تعیین اندازه بهینه خازن سری کنترل شونده با تریستور (TCSC) و جبران کننده استاتیک توان راکتیو (SVC) جهت بهبود شرایط بهره برداری سیستم های قدرت با استفاده از الگوریتم جست وجوی کلاغ ارایه شده است. مکان بهینه نصب TCSC و SVC به ترتیب بر اساس توان های عبوری راکتیو خطوط و شاخص مجاورت فروپاشی ولتاژ (VCPI) تعیین می شوند. ظرفیت بهینه ادوات FACTS به همراه توان راکتیو واحدهای تولیدی و تپ بهینه ترانسفورماتورها، با حل یک مسیله بهینه سازی محاسبه می شوند. تابع هدف به صورت حداقل سازی مجموع هزینه های شبکه شامل هزینه های تلفات انرژی و هزینه های ادوات FACTS تعریف شده است. الگوریتم جست وجوی کلاغ یک روش بهینه سازی فراابتکاری جدید است که از رفتار هوشمند کلاغ ها در ذخیره سازی و بازیابی غذا الهام گرفته شده است، که در این تحقیق برای اولین بار جهت جایابی و تعیین اندازه TCSC و SVC استفاده شده است. روش پیشنهادی بر روی شبکه های نمونه 30 شینه و 57 شینه IEEE در محیط MATLAB شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم جست وجوی کلاغ ضمن برآورده سازی تمامی قیود فنی، به سمت پاسخ بهینه همگرا شده و موجب بهبود کارایی سیستم قدرت می گردد.

    کلیدواژگان: سیستم انتقال جریان انعطاف پذیر (FACTS)، خازن سری کنترل شونده با تریستور (TCSC)، جبران کننده استاتیک توان راکتیو (SVC)، شاخص مجاورت فروپاشی ولتاژ (VCPI)، الگوریتم جست و جوی کلاغ
|
  • Mehdi Roshandel*, Alireza Abiati, Reza Shokri Pages 1-10

    When several parallel inverters are in islands operating mode, the droop control scheme is usually used to control the inverters. The droop control method enables the inverters of a Micro-Grid to control the voltage and frequency of the network in a decentralized regulation behavior. The drop control method also enables the inverters to share the required active and reactive powers of the load between themselves. This paper focuses on some of the limitations of single phase parallel inverters using the drop control characteristic in island operating mode. Some controller algorithms have been proposed to pursue the reactive power sharing constraints and to reduce harmonic voltage disturbances at the PCC in island mode. The empirical results show the suitability of controller algorithms to achieve reactive power sharing and improve voltage harmonic disturbances in PCC.

    Keywords: Reactive power, Voltage harmonics, Micro-grid, Drop control
  • Ehsan Akbari* Pages 11-21

    With the growth of communities and the increasing need for electricity, and because of the many benefits of renewable energy sources, the wind turbine has become a completely commercial and inevitable process, with increasing penetration into the electricity grid. Distribution networks, on the other hand, are subject to fault that cause power fluctuations and outflow of wind units. In order to continue to use these units and not to leave them out of the grid, it is important for them to improve Low voltage Ride-Through. In this paper, two Dynamic Voltage Restorer (DVR) and Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) systems under four different scenarios are used to improve DFIG's low voltage ride-through and uninterrupted performance by maintaining its controllability during the faults. The performance and comparison of the performance of the four scenarios to improve the LVRT and reduce the DC and DC link voltage fluctuations have been studied. The simulation results in the MATLAB/SIMULINK software environment demonstrate the high accuracy and real-time performance of these two equipments in reducing the adverse effects of distribution grids LVRT on wind turbine based DFIG.

    Keywords: DVR, SMES, DFIG, LVRT, Grid Code
  • Alireza Tavakoli*, Majid Maghami Pages 23-33

    In the last decade, the amount of distributed generation connected to the distribution network is increasing. The presence of distributed generation resources in distribution systems has a great influence on its behavior and it is necessary to consider the impact of these resources on the distribution network design. In this study, Optimal Coordinated Voltage Control (OCVC) using wind and solar power plants considering uncertainty of generators for solving multi-objective optimization problem, with the aim of minimizing voltage error in pilot bus, reactive power variations and voltage error in generators is presented. Optimal Coordinate Voltage Control uses Pareto optimization to find the optimal voltage. This method is performed using a combination of wind and solar power plants on the IEEE 13-bus and 34-bus test networks and the uncertainty of solar and wind power plants is also modeled by the Monte Carlo method. The obtained results show the effectiveness of proposed method in controlling voltage and reducing losses.

    Keywords: Optimal Coordinated Voltage Control, Distributed generation, Pareto optimization, Uncertainty, Monte Carlo method
  • Mohsen Falaki* Pages 35-46

    Unified Power Flow Controller (UPFC) is one of the FACTS devices which plays a crucial role in simultaneous regulating active and reactive power, improving system load, reducing congestion and cost of production. Therefore, determining the optimum location of such equipment in order to improve the performance of the network is significant. In this paper, WCA algorithm is used to locate the optimal placement of UPFC. The concepts and ideas underlying this approach are inspired by nature and are based on observations of water and the process of the water cycle and the formation of rivers and streams and their flow to the sea in the real world. This algorithm has a high potential for escaping local optimizations as well as speeding up global optimization. For UPFC modeling, the power injection model has been used and the OPF-UPFC problem has been solved with various objective functions such as generators fuel cost, network losses and system loading, both single-objective and multi-objective. Also, the results obtained from different objective functions are compared with other references. The results acquired show the efficiency and speed of the water cycle algorithm compared to some other intelligent algorithms. The computer program has been written in the MATLAB software environment and implemented on the IEEE 14-bus network.

    Keywords: Fuzzy -GSA -OPF Algorithm, IPOPT Solver, OPF, UPFC
  • Amir Shirinzaban, Hassan Barati*, Mohammad Nasir Pages 47-59

    Unified Power Flow Controller (UPFC) is one of the FACTS devices which plays a crucial role in simultaneous regulating active and reactive power, improving system load, reducing congestion and cost of production. Therefore, determining the optimum location of such equipment in order to improve the performance of the network is significant. In this paper, WCA algorithm is used to locate the optimal placement of UPFC. The concepts and ideas underlying this approach are inspired by nature and are based on observations of water and the process of the water cycle and the formation of rivers and streams and their flow to the sea in the real world. This algorithm has a high potential for escaping local optimizations as well as speeding up global optimization. For UPFC modeling, the power injection model has been used and the OPF-UPFC problem has been solved with various objective functions such as generators fuel cost, network losses and system loading, both single-objective and multi-objective. Also, the results obtained from different objective functions are compared with other references. The results acquired show the efficiency and speed of the water cycle algorithm compared to some other intelligent algorithms. The computer program has been written in the MATLAB software environment and implemented on the IEEE 14-bus network.

    Keywords: Unified Power Flow Controller (UPFC), Optimal power flow, Water Cyclw Algorithm(WCA), Generators fuel cost, Network losses, System loadability
  • Noorallah Noorinezhad* Pages 61-75

    The need for more efficient power systems has prompted the use of a new technologies includes Flexible AC transmission system (FACTS) devices. FACTS devices provides new opportunity for controlling the line power flow and minimizing losses while maintaining the bus voltages within a permissible limit. In this thesis a new method is proposed for optimal placement and sizing of Thyristor controlled series compensator (TCSC) and Static VAR compensator (SVC) for improvement power system operation using crow search algorithm. Optimal place for installation of TCSC and SVC is determined based on line’s reactive power flow and voltage collapse proximity indication (VCPI), respectively. Optimal size of FACTS devices as long as reactive power of generating units and optimal tap of transformers is computed by solving an optimization problem. The objective function is defined as minimizing the sum of the network costs includes costs of energy losses and costs of FACTS devices. Crow search algorithm is a novel metaheuristic optimization method that inspired from the intelligent behavior of crows in storing and retrieving foods. That’s this thesis is used for the first time in optimal placement and sizing of TCSC and SVC. The proposed method is simulated on IEEE 30 bus and 57 bus sample networks in MATLAB environment. Simulation results shows that crow search algorithm converges to optimal solution while meets all technical constraints.And Improves the power system efficiency.

    Keywords: Flexible AC transmission system (FACTS), Thyristor controlled series compensator (TCSC), Static VAR compensator (SVC), Voltage collapse proximity indication (VCPI), Crow search algorithm