فهرست مطالب

تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند - پیاپی 2 (پاییز 1391)

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
پیاپی 2 (پاییز 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/09/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • ابوالفضل کاظم دهدشتی*، علیرضا سیفی صفحات 1-8

    در این مقاله عملکرد توپولوژی های مختلف براساس مبدل منبع امپدانسی تحت تست های مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. در این سیستم (براساس مبدل منبع امپدانسی) اندازه ی اجزاء ذخیره کننده ی انرژی و مقادیر نامی اجزاء الکترونیک قدرت در مقایسه با متعارف که در آن از مبدل منبع ولتاژ استفاده می شود کمتر است. توپولوژهای مطرح شده به دو نوع کلی تقسیم می گردند. دو توپولوژی شامل منبع ذخیره کننده انرژی به منظور تامین توان مورد نیاز جهت جبران سازی می باشند و دو توپولوژی دیگر فاقد منبع ذخیره کننده ی انرژی می باشند که انرژی مورد نیاز جبران سازی را از شبکه دریافت می کنند. بررسی و مقایسه ی عملکرد تحت 3 آزمایش مختلف به منظور بیان قابلیت های هر توپولوژی توسط نرم افزار شبیه سازی شده است.

    کلیدواژگان: مبدل منبع امپدانسی، افتادگی ولتاژ، توپولوژی، بازیاب دینامیکی ولتاژ
  • سودابه قهرمانی*، افشین لشکرآرا صفحات 9-18

    اساسا مسیله تامین توان راکتیو بهینه در شبکه قدرت توسط تپ چنجر تحت بار، ظرفیت بهینه ی خازن، ولتاژ ژنراتورهای تحت بار ثابت و یکنواخت کنترل می شود. در این مقاله یک روش بهینه سازی چند هدفه برای مسیله پخش بار راکتیو بهینه با استفاده از روش محدودیت ε برای فرمول بندی برنامه ریزی ریاضی وار چند هدفه ارایه شده است. توابع هدف مدل پیشنهادی شامل بهینه کردن هزینه سوخت ژنراتورها، تلفات توان اکتیو و بارپذیری سیستم می باشد. به خاطر اینکه متغیرهای کنترل، متغیرهای گسسته می باشند (توان راکتیو خروجی بانک های خازنی و نسبت تپ ترانسفورماتورها)، پخش بار راکتیو بهینه به عنوان یک مسیله برنامه ریزی غیرخطی آمیخته به عدد صحیح فرمول بندی شده است. تنظیمات بهینه تپ ترانسفورماتور ها مستقیما در معادلات ماتریس ادمیتانس شبکه تعیین شده است، زیرا که ماتریس ادمیتانس در پیکره بهینه سازی به عنوان قیود تساوی اضافی ایجاد می شود. برای نشان دادن کارایی روش پیشنهادی، نتایج با موارد تک هدفه، دو هدفه و سه هدفه مقایسه شده اند. الگوریتم پیشنهادی در مدلسازی و با استفاده حل کننده ی برای تولید جواب های بهینه پارتو حل شده است. در این تحقیق یک ابزار تصمیم‎گیری فازی جهت انتخاب بهترین جواب مصالحه‎ای از بین جواب‎های پارتو طراحی گردیده‎ است. الگوریتم پیشنهادی روی سیستم آزمون 14 شینه ی اجرا شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی بطور موثری قادر به کنترل پخش بار راکتیو و بهینه نمودن توابع هدف مورد نظر می باشد.

    کلیدواژگان: پخش بار راکتیو بهینه، کمینه سازی تلفات، برنامه ریزی غیر خطی آمیخته به عدد صحیح، الگوریتم OA، ER، AP
  • مرتضی محمدی*، محسن گیتی زاده، جمشید آقایی، علیرضا روستا صفحات 19-30

    در سال های اخیر با کمبود منابع انرژی، استفاده از انرژی های نو مانند انرژی بادی در حال افزایش می باشد. در نتیجه بررسی و مطالعه، جهت استفاده بهینه از این منابع انرژی بسیار لازم است. امروزه در نیروگاه های بادی مدرن از ژنراتورهای القایی از دو سو تغذیه استفاده می شود. مطالعات پایداری در هنگام اتصال این نوع ژنراتورها به سیستم قدرت یک امر بسیار مهم است. جبران ساز استاتیکی توان راکتیو و جبران ساز استاتیکی سنکرون  نمونه هایی از ادوات می باشند که به صورت موازی نصب می شوند و از مهمترین کاربردهای آن ها تثبیت و تنظیم ولتاژ در یک سطح معین و به دنبال آن بهبود پایداری سیستم قدرت است. تنظیم بهینه پارامترهای کنترلی این جبران سازها بسیار مهم می باشد. در این تحقیق، ابتدا روشی مناسب جهت انتخاب تابع هدف به منظور حداقل کردن نوسانات ناشی از اغتشاش پیشنهاد می شود. سپس تنظیم بهینه پارامترهای کنترلی و توسط الگوریتم ژنتیک در قالب یک بهینه سازی انجام خواهد شد. در انتها کارایی روش پیشنهادی در بهبود پایداری ولتاژ، سرعت روتور و توان و همچنین پایداری سرعت روتور ژنراتورهای سنکرون بررسی خواهد شد. این موضوع با بررسی  و مقایسه نتایج در شرایط حضور و عدم حضور و و مقایسه عملکرد این دو جبران ساز موازی در یک شبکه نمونه ارزیابی می شود. تمام مراحل شبی ه سازی و بهینه سازی توسط نرم افزار صورت  می گیرد.

    کلیدواژگان: ژنراتور القایی از دو سوتغذیه (DFIG)، جبران ساز استاتیکی توان راکتیو (SVC)، جبران ساز استاتیکی سنکرون (STATCOM)، پایداری دینامیکی، بهینه سازی
  • بابک محمودی*، سعیدالله مرتضوی، حسن براتی صفحات 31-38

    در این مقاله، مسیله کنترل اتوماتیک تولید سیستم حرارتی سه و پنج ناحیه ای با نواحی غیر یکسان و توربین هایی با قید نرخ تولید  3%مورد بررسی قرار گرفته و کنترل کننده بهینه فازی جدیدی جهت استفاده در  پیشنهاد داده شده است. این کنترل کننده فازی با استفاده از تکنیک تکاملی محاسباتی الگوریتم ژنتیک بهینه شده است. مقایسه رفتار دینامیکی سیستم در حضور کنترل کننده پیشنهادی و کنترل کننده های مرسوم، برتری کنترل کننده پیشنهادی را برای نشانمی دهد. آنالیز حساسیت کنترل کننده پیشنهادی نسبت به تغییرات پارامترهای سیستم انجام شده است. نتایج شبیه سازی بدست آمده از آنالیز حساسیت، برتری کنترل کننده فازی پیشنهادی  را  نشان می دهد.

    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، سیستم پنج ناحیه ای حرارتی، FLPDC، AGC، SLP
  • حسن براتی*، بهروز باقری حجت، فرامرز سامانی صفحات 39-48

    دراین مقاله تاثیر در بهبود افتادگی ولتاژ ناشی از جریان هجومی ترانسفورماتور و کاهش جریان هجومی به عنوان پارامترهای مهم کیفیت توان نشان داده شده است. جبران گر سری سنکرون استاتیکی به عنوان یک سیستم دینامیکی، در کنار توانایی که در افزایش توان انتقالی در خط انتقال دارد، جهت بهبود و افزایش پارامترهای دیگر سیستم قدرت می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. از اینرو کمبود ولتاژ به عنوان یکی از مولفه های کلیدی کیفیت توان برای بارهای حساسی که به شین ترانسفورماتور وصل هستند بهبود داده شده است.

    کلیدواژگان: جریان هجومی، افتادگی ولتاژ، ادوات FACTS سری
  • عبدالرضا رشیدی*، رحمانی، افشین لشکرآرا صفحات 49-58

    این مقاله کاربرد بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی برای پیدا کردن محل مناسب و تنظیم پارامترهای کنترلی عنصر کنترل کننده یکپارچه ی توان به منظور حداقل نمودن هزینه های تولید و تلفات توان حقیقی در یک سیستم قدرت را نشان می دهد. یکی از کامل ترین و جامع ترین ادوات می باشد که محققان زیادی برای کنترل پخش بار و کاهش تلفات سیستم از آن استفاده کرده اند. یک الگوریتم تکاملی جدید است که بر اساس ریاضیات جغرافیای زیستی می باشد. جغرافیای زیستی توضیح می دهد چگونه گونه ها از یک جزیره به دیگری مهاجرت می کنند، گونه های جدید چگونه بوجود می آیند و چگونه منقرض می شوند. الگوریتم پیشنهادی با استفاده از نرم افزار بر روی شبکه 14 شینه برای جایابی بهینه و تنظیم پارامترهای انجام گردیده است. نتایج بدست آمده کارایی و توانایی الگوریتم را در مکان یابی نشان می دهند.

    کلیدواژگان: جغرافیای زیستی، پخش بار بهینه، جایابی بهینه و کنترل کننده یکپارچه توان
  • بهروز معرف*، حسن براتی، امیرحسین رحمانی صفحات 59-70

    امروزه در شبکه های قدرت به دلایل مختلف از جمله خطی سازی معادلات تخمین حالت و بهبود سرعت سیستم های کنترلی و حفاظتی از واحد های اندازه گیری فازوری  استفاده می شود. بهینه سازی تعداد و مکان این تجهیزات با توجه به قیمت بالای آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. عوامل تاثیر گذار در مکان و تعداد بهینه توپولوژی شبکه، شین های تزریق صفر و اندازه گیرهای معمول مورد استفاده در شبکه های قدرت می باشند. در این مقاله تابع هدفی بر اساس برنامه ریزی خطی عدد صحیح جهت تعیین تعداد و مکان بهینه ی به منظور مشاهده پذیری کامل سیستم قدرت ارایه خواهد شد. همچنین تاثیر شین های تزریق صفر و اندازه گیرهای معمول در سیستم های قدرت بر روی تابع هدف مورد بررسی قرار می گیرد. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار بر روی شبکه های استاندارد 9، 14، 30، 39، 57 و 118 شینه انجام شده و در مطالعه شبکه 14 شینه نحوه ی تشکیل پارامترهای تابع هدف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اعمال قیود مربوط به شین های تزریق صفر و همچنین قیود مربوط به سیستم در مسیله مکان یابی بهینه موجب کاهش تعداد مورد نیاز برای مشاهده پذیری کامل سیستم قدرت می شود که باعث صرفه جویی در هزینه خواهد شد.

    کلیدواژگان: واحدهای اندازه گیری فازوری، مکان یابی بهینه، مشاهده پذیری سیستم قدرت
|
  • A. Kazem Dehdashti*, A. Seyfi Pages 1-8

    In this paper, Z-Source Inverter base DVR is used. In this system, the size of energy storage elements and nominal values of power electronic devices are decreased in compare with the conventional DVR which uses VSI. Here, four different topologies of  Z-source inverter based DVR are analyzed and compared, which two of them have energy storage devices, and two topologies have no energy storage that take energy from the grid during the period of compensation. Simulation tests based on comparison parameters can be used to compare the performance of different proposed topologies. The mentioned topologies of z-source inverter based DVR are simulated in MATLAB/ SIMULINK software.

    Keywords: DVR, Topology, VSC, Z-Source Converter
  • S. Ghahremani*, A. Lashkarara Pages 9-18

    The measure of Reactive power optimization of main power network mainly considers on-load tap changer, the optimal capacity of the capacitor, the voltage of generator under the steady load. In This paper, a multi-objective optimization methodology to the Optimal Reactive Power Flow (ORPF) problem is proposed in which the e-constrained approach is implemented for the Multi-objective Mathematical Programming (MMP) formulation. The objective functions of the proposed model include optimize the total fuel cost, the active power losses, and the system load ability. Since the control variables include discrete variables (var sources and transformer tap ratios), the ORPF is inherently a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem. The optimum tap settings of transformers are directly determined in terms of the admittance matrix of the network since the admittance matrix is constructed in the optimization framework as additional equality constraints. To show the effectiveness of proposed method the results are compared with single-objective, two-objectives and three-objectives. Finally, the method has been implemented in GAMS and solved using DICOPT solver to obtain optimal solutions. In this research, for selection of the best compromising answer among the Pareto optimal solutions has been designed a fuzzy decision-maker tool. The algorithm is tested on standard IEEE 14- bus test system. Simulation results show that the proposed algorithm is able to control reactive power flow effectively and optimize the selected objective functions.

    Keywords: Non-Linear Programming, OA, ER, AP algorithm, Reactive power flow
  • M. Mohammadi*, M. Gitizadeh, J. Aghaei, A. Roosta Pages 19-30

    In recent years, due to shortage of energy resources, use of new energies such as wind energy has been rising. Therefore, the study for the optimal use of these energy resources is very necessary. Nowadays, doubly fed induction generators (DFIGs) are used in modern wind power plants. Stability investigation of power system connected to DFIG is very essential. Static VAR compensator (SVC) and static synchronous compensator (STATCOM) are installed in parallel with transmission lines. The main applications of these compensators are fixing and adjusting of the voltage in a certain amount and stability improvement. Parameters tuning of these compensators is very important. In this research, at first, an appropriate way is suggested in order to choose the objective function for minimizing oscillations resulted from disturbances. Then optimal tuning of SVC and STATCOM control parameters will be done by genetic algorithm in the form of an optimization. Ultimately, efficiency of suggested methods will be considered in order to improve the stability of DFIG voltage, DFIG rotor speed, DFIG active power and the rotor speed of synchronous generators. This topic is evaluated and analyzed in a sample network with considering and comparison of results in the presence and absence of SVC and STATCOM. All simulation and optimization steps are done by the MATLAB software.

    Keywords: DFIG, Genetic algorithm, Optimal tuning, STATCOM, SVC
  • B. Mahmoodi*, S. Mortazavi, H. Barati Pages 31-38

    In this paper automatic generation control (AGC) of three and five unequal-areas interconnected thermal systems with reheat turbine and generation rate constraints of 3% has been investigated. New fuzzy logic controller for AGC in multi area thermal system is suggested. Fuzzy logic controller is optimized by evolutionary computation Genetic Algorithm (GA). A comparison dynamic response of systems reveals that the dynamic performance of suggested fuzzy controller is superior to conventional controllers. Sensitivity analyses reveals robustness of the fuzzy logic PD controller (FLPD) to wide changes in the system parameters (Inertia constant H, Reheater time constant Tr and Reheater coefficient Kr).

    Keywords: AGC, Fuzzy logic PD controller, Genetic Algorith, Reheater time constant, Reheater coefficient
  • H. Barati*, B. Bahjeri Hojat, F. Samani Pages 39-48

    In this paper, the effect of SSSC on voltage sag following transformeris investigated. Static synchronous Series Capacitor (SSSC) as a dynamic system, besides its capability in increasing power transfer in transmission lines, can be used to enhance different power system issues. Hence, voltage sag as one of the key components of the power quality is alleviated for the sensitive loads that are connected to the same bus which the power transformer is energized from.

    Keywords: Inrush current, SSSC, Voltage sag
  • A. Rashidi*, A. H. Rahmani, A. Lashkar Ara Pages 49-58

    this paper presents the application of biogeography based optimization (BBO) algorithm to find optimal location and parameter setting of unified power flow controller (UPFC) for minimizing generation cost and real power losses. UPFC is one of the most complete and the most comprehensive of FACTS devices that many researches have used to control the flow and reduce system losses. BBO is a novel evolutionary algorithm that is based on the mathematics of biogeography. Biogeography describes how species migrate from one island to another, how new species arise and how species become extinct. Simulations are performed on  IEEE 14 bus system for optimal location and parameter setting of UPFC and the results show the efficiency and robustness of BBO algorithm.

    Keywords: Biogeography based optimization, FACTS, UPFC
  • B. Moaref*, H. Barati, A. H. Rahmani Pages 59-70

    Nowadays, phasor measurement units are used in power networks for different purposes, such as Linearization of state estimation equations and speed improvement of controlling and protecting systems. Optimization of position and number of these equipments is considerably important because of their high costs. Effective parameters on position and number of PMUs optimization are: Network topology, zero injection buses and commonly used measurement devices in power networks. In this paper an objective function based on integer linear programming (ILP) is presented to determine the number and optimized position of PMUs, in order to complete observability of power systems. The effect of zero injection buses and prevalent measurement devices on objective function in power networks is evaluated. Simulation results are presented for the IEEE 9, 14, 30, 39, 57 and 118 buses systems. The optimization method is numerically solved using MATLAB software environment and formation of parameters of objective function in IEEE 14 buses network has been studied.

    Keywords: ILP, PMU, Network, Optimization
  • A. D. Falehi* Pages 71-75

    In this paper, the performance of two types of FACTS devices in order to enhance the power system static voltage stability has been investigated. These devices include Static Var Compensator (SVC) and Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC). The modeling of the Single Machine Infinite Bus (SMIB) and aforesaid devices has been made up in steady state mode with disregarding of the generator limitations. The incremental load changes will cause the voltage collapse phenomenon, load power factor decrease and load current increase. Consequently, the voltage will have more decrement and therefore voltage will collapse, and then the power system will be encountered with instability problem. This paper presents a scale of the Voltage Collapse Proximity Indicator (VCPI) for evaluation of voltage stability and its role in transmission line power flow. Application of the mentioned compensators in power system will improve the voltage stability and power flow in transmission line. The simulation results of this paper reveal the good efficiency of TCSC and SVC in reducing the voltage collapse and improving the bus voltage.

    Keywords: FACTS, TCSC, SVC, VCPI, SMIB