فهرست مطالب

تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند - سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، تابستان 1392)

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/06/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مصطفی خواجوی* صفحات 1-8

    در این مقاله به منظور استفاده بهینه از نیروگاه های سوخت فسیلی در جهت کاهش هزینه سوخت، رزرو و کاهش انتشار آلودگی نیروگاه ها به طور هم زمان در شبکه قدرت، با در نظر گرفتن قیودی چون تاثیر دریچه بخار، حد نرخ رمپ، قیود فرکانسی و..، یک الگوریتم هوشمند چند هدفه برای حل مسیله پخش بار اقتصادی آلودگی، ارایه شده است. در انتها عملکرد الگوریتم پیشنهادی با دیگر روش ها از قبیل برنامه ریزی غیرخطی، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم بهینه سازی گروهی ذرات، الگوریتم جستجوی باکتریایی و الگوریتم ترکیبی نیلدرمید (جستجوی باکتریایی) مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی، مزیت قیود فرکانسی در کاهش هزینه تولید و مزیت الگوریتم پیشنهادی در بهبود نتایج بهینه یابی از نظر دقت و همگرایی نتایج را نسبت به سایر الگوریتم های دیگر نشان میدهد.

    کلیدواژگان: پخش بار اقتصادی، پخش آلودگی، رزرو و آلودگی، تابع هزینه ناصاف، قیود فرکانسی، الگوریتم ژنتیک تکاملی چند هدفه بر اساس اپسیلون متغیر
  • امین عبایی فر*، حسن براتی صفحات 9-18

    توزیع اقتصادی روزانه در سیستم های حرارتی (DHS)  در یک مقیاس بزرگ به عنوان یک مسیله بهینه سازی که محدودیت های دینامیکی غیرخطی را شامل می شود، نقش مهمی را در بهره برداری اقتصادی سیستم های قدرت ایفا می کند. این مقاله الگوریتم مطرح می کند. در نظر گرفتن اثر شیر بخار سبب شده تا این مساله توزیع (DHS) را برای حل مسیله (GSA) جستجوی گرانشی در حل مساله توزیع اقتصادی بار در سیستم- GSA اقتصادی را به یک مساله غیر محدب تبدیل نماید. امکانپذیری و استفاده از روش شبیه سازی کامپیوتری شدهاست و نتیجه حاصله با و بدون اثر موقعیت شیر بخار ، MATLAB های آبی-حرارتی در محیط نرمافزاری در واحدهای حرارتی مقایسه و تحلیل شده اند. برنامه کامپیوتری تهیه شده روی یک سیستم آبی-حرارتی پیاده سازی شده است و با بررسی نتایج، سودمندی و قابلیت روش مورد استفاده (GSA) در مقایسه با سایر روش ها نشان داده شده است.

    کلیدواژگان: مخازن آبشاری، توزیع اقتصادی، الگوریتم جستجوی گرانشی، استراتژی جستجو اکتشافی
  • آنا زنگنه*، محمود جورابیان صفحات 19-26

    با توجه به روند روبه رشد استفاده از منابع تولید پراکنده، طراحی بهینه این واحدها در سیستم قدرت بخصوص در  شبکه توزیع لازم و ضروری است. در این مقاله جهت تعیین مکان و اندازه بهینهی منابع تولید پراکنده از الگوریتم بهینه سازی فاخته با اهداف چندگانه، استفاده شده است. اهداف بررسی شده عبار اند از: کاهش تلفات خطوط، کاهش انحراف متوسط ولتاژ و پایداری ولتاژ. الگوریتم فاخته یک الگوریتم مبتنی بر جمعیت است که از زندگی پرنده فاخته در طبیعت الهام گرفته است. استفاده از این الگوریتم موجب بهبود دقت و سرعت همگرایی شده است. برای پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی، منابع تولید پراکنده در دو حالت در نظر گرفته شده اند. در حالت اول منابع تولید پراکنده فقط توان اکتیو تولید میکنند و در حالت دوم علاوه بر توان اکتیو، توان راکتیو نیز تولید میکنند. شبیه سازی ها در سیستم شعاعی 33 شینه انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشاندهنده همگرایی بهینه الگوریتم پیشنهادی هست. همچنین برای نشان دادن کارایی الگوریتم پیشنهادی، نتایج حاصل، با نتایج به دست آمده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات و الگوریتم ژنتیک مقایسه شده که نشان از برتری محسوس الگوریتم فاخته نسبت به روش های ذکرشده دارد.

    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی فاخته، بهینه سازی چند هدفه، مکان و اندازه منابع تولید پراکنده
  • امین مالکی*، حسن براتی صفحات 27-36

    جایابی و نصب خازن در سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی به منظور کاهش تلفات، بهبوود رروییوو ولتواژ وآزاد سوازی ظرییت خطوط شبکه انجام میگیرد. دراین مقاله مکانیابی و تعیین اندازه خازنها در سیستمهای توزیع شعاعی به منظور به حداقل رساندن سه تابع هدف تلفات سیستم، هزینه های جبرانسازی و شاخص پروفیل ولتاژ با روش الگوریتم آموزش و یادگیری (TLBO) بررسی و الگوریتم مورد استفاده بر روی سیستمهای واقعی نیز ریادهسازی شد. الگوریتم مورد استفاده براساس روابط واقعی کلاس درس بوده و دارای دو یاز معلم و دانش آموز است و بعلت اینکه روابط موجود در این الگوریتم نسبت بوه سوایر روش های الگوریتمی کمتر و ساده تر بوده و دارای ورودیهای کمتری میباشد، لذا سرعت همگرایی در آن بیشتر و زمان راسخگویی آن کم است. جایابی و تعیین ظرییت بهینه خازن با در نظر گریتن مدل بار ثابت بوده و با سه تابع هدف مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم مورد استفاده بر روی شبکه های توزیع 22 شینه، 96 شینه، 58 شینه و شبکه توزیع 4 شینه نظامیه اهواز مربوط به شرکت خطوط لوله و مخابرات نفت ایران، پیاده سازی و در محیط matlab شبیه سازی شد. تحلیل نتایج حاصل بیانگر وضعیت بهتر نسبت به سایر روش ها و کاهش هزینه کل تا 88 درصد در تابع هدف هزینه، کاهش تلفات تا 85 درصد در تابع هدف تلفات و بهبود شاخص پروفیل ولتاژ تا 66 درصد در تابع هدف شاخص پروفیل ولتاژ است.

    کلیدواژگان: جایابی و نصب خازن، الگوریتم TLBO، هزینه های جبران سازی، تلفات سیستم، شاخص پروفیل ولتاژ
  • علی دریکوند*، محمود جورابیان صفحات 37-46

    در این مقاله، دوتوپولوژی واسط سری با شبکه های قدرت به منظور بهبود قابلیت ایستادگی در برابر افت ولتاژ در توربینهای بادی مبتنی بر ژنراتورهای القایی خود-تحریک شبیه سازی و مورد مقایسه قرار گرفته اند.

    کلیدواژگان: توربینهای بادی سرعت ثابت، ژنراتور القایر خود-تحریک، جبرانکننده توان راکتیو سری، مقاومت ترمزی
  • سید مصطفی حسینی*، ایمان پورفر صفحات 47-58

    بهره برداری از نیروگاه بادی به دلیل ماهیت متغیر باد و شبکه دارای مشکلاتی میباشد. به دلیل عدد ثبات در سرعت وزش باد توان خروجی نیروگاه بادی متغیر می باشد. این عد قطعیت موجب کاهش کنترل پذیری نیروگاه های بادی میگردد. مشکل دیگر، جزیره ای شدن نیروگاه از شبکه سراسری بر اثر خطا میباشد. در این شرایط عد تناسب بین توان تولیدی و توان مورد نیاز می باشد، افدزایش DFIGi بار در بخش جدا شده سیستم، موجب دور شدن ولتاژ از مقدار مطلوب میشود. مشکل بعدی که مختص جریان مبدل سمت روتور در هنگا وقوع خطا در شبکه میباشد. در این مقاله به بررسی تاثیر منبع ذخیره انرژی بر رفتار نیروگاه در DFIG بادی با ژنراتور القایی از دو سو تغذیه در یک ریز شبکه پرداخته شده است. هدف این مقاله هموارسازی توان خروجی هنگام تغییر سرعت باد و حفاظت و جلوگیری از خروج آن از مدار با استفاده از منبع ذخیره انرژی باتری و ابر خازن با دو نوع اتصال مختلف می باشد.

    کلیدواژگان: ژنراتور القایی از دو سو تغذیه، منبع ذخیره انرژی، جزیره ای شدن، هموار سازی توان، پایداری دینامیکی
  • حسین فرح بخش*، افشین لشکرآرا صفحات 59-66

    برنامه ریزی کوتاه مدت یک ریزشبکه به صورت مستقل و خودکفا، به منظور بهره برداری بهینه برای مدت یک روز نمونه و با حضور منابع تجدیدپذیر انرژی انجام میشود. انجام این کار ضمن کمک به پایداری توان، به منظور استفاده از منابع پاک و کم هزینه که به کمتر آلوده شدن محیط زیست و هزینه ها کمک میکند، ضرورت دارد. در اینجا تصمی به مدار آوردن نیروگاه ها، با کمینه کردن تابع لاگرانژ در توان بهینه تعیین میشود و جهت استخراج پاسخها، یک تحلیل دوگانه انجام میشود. در این تحقیق ریزشبکه مورد مطالعه، دارای پنج واحد تولید توان است، که شامل نیروگاه خورشیدی با سلولهای فتوولتاییک و توربین بادی و با توجه به تقاضای بار ریزشبکه و میزان تولید توان UC دو میکروتوربین و پیل سوختی است.

    کلیدواژگان: به مدار آوردن نیروگاه، میکروتوربین، پیل سوختی، تابع انتشار، تابع هزینه
  • روشنک رضایی پور*، مرتضی آهنگری حساس صفحات 67-74

    اینورترهای منبع ولتاژی چندسطحی ساختار مناسبی را برای دستیابی به میزان توان بالا و شکل موجهای خروجی با کیفیت بالاتر ارایه میدهند. تاکنون، تحقیقات گستردهای در زمینه اینورترهای چند سطحی، استفاده شده در کاربردهای ولتاژ و توان بالا انجام گرفته است که به دلیل امتیاز آنها از قبیل: اعوجاج هارمونیکی کمتر شکل موجهای خروجی، تنش کمتر ولتاژ کلیدها و پایین بودن تداخل امواج الکترومغناطیسی سیستم، مورد توجه قرار گرفته اند. بیشتر اینورترهای چند سطحی دارای آرایشی از ترانسفورماتورها و خازنها هستند. ادوات الکترونیکی که در این مبدلها استفاده شده اند موجب تزریق هارمونیک به جریان خطوط قدرت شده و به این ترتیب شکل موج جریان و ولتاژ سیستم قدرت را معوج میکنند، که این منجر به کاهش کیفیت توان شبکه نیز میشود.

    کلیدواژگان: اینورتر چند سطحی دیود کلمپ، اینورتر چند سطحی خازن شناور، اینورتر چند سطحی کاسکاد، مدولاسیون
|
  • Mostafa Khajavi* Pages 1-8


    In this paper for more efficient use of fossil fuels in order to reduce fuel costs, reserve and reduce emissions at the same time on the network, taking into account constraints such as the effects of the valve point the ramp rate, frequency constraints, etc., an intelligent algorithm for solving multi – objective economic Dispatch pollution is presented. Finally, the performance of the proposed algorithm with other methods such as non liner programing, genetic algorithm , particle swarm optimization algorithm, bacterial foring algorithm and bacterial foring – nyldr mead hybrid algorithm were compared. Simulation results, the advantages of frequency constraints on production costs and advantages of the proposed method in improving the accuracy and convergence results compared to the algorithm of the show.

    Keywords: Emission, Reserve, Economic Load Dispatch, Variable – Multi Objective Genetic Algorithm
  • Amin Abaeifar*, Hassan Barati Pages 9-18


    The daily economic dispatching of hydrothermal system (DHS), which is a large-scale dynamic nonlinear constrained optimization problem, plays an important role in economic operation of electric power systems. This paper proposes a novel enhanced gravitational search algorithm (GSA) to solve DHS problem. These are non-convex economic dispatch problems including the valve-point effect. The feasibility and using the GSA methods in solving the economic dispatching load in hydro thermal systems at Matlab are simulated by computer and the simulation results are compared and analyzed with and without the valve-point effect. The proposed programming computer aided is applied on a hydro thermal system and by analyzing the results, efficiency and ability of using method (GSA) is proposed in comparing to other methods.

    Keywords: Cascaded reservoirs, Economic dispatching, Gravitational search algorithm, Heuristic search strategy
  • Anna Zangeneh*, Mahmood Jorabiyan Pages 19-26


    Regarding the growing use of distributed generation resources, optimal design of these units is necessary in the power system especially in the distribution network. In this paper, Cuckoo Optimization Algorithm with multiple purposes was used to determine optimal location and size of distributed generation resources. The investigated purposes include reducing line losses, reducing medium voltage deviation and voltage stability. Cuckoo Algorithm is an algorithm based on population which is derived from the life of cuckoos in nature. Using this algorithm leads to increased accuracy and speed of convergence. In order for the implementation of the proposed algorithm, distributed generation resources are considered in two modes. In the first mode, distributed generation resources only produce active power; but in the second mode, they produce reactive power too. Simulation is done in 33 bus bar radial system. The results of simulation show optimal convergence of the suggested algorithm. In addition, the obtained results were compared with the results of optimization algorithm of the aggregation of particles and genetics algorithm in order to show the efficiency of the suggested algorithm. The comparison indicated tangible superiority of Cuckoo Algorithm in comparison with the mentioned methods.

    Keywords: Cuckoo Optimization Algorithm, Multi Object Optimization, Optimal Location, Size of Distributed Generation Resources
  • Amin Maleki*, Hasan Barati Pages 27-36


    Placement and installation of capacitors in electrical power distribution systems have being done in order to reducing losses , improving voltage profile and realising network lines capacity. In this Thesis , capacitor Placement and sizing of it are reviewed in radial distribution systems to minimizing three objective’s functions , system’s losses , Compensation costs and Voltage Profile Index and it implemented in the actual system by using teaching and learning Algorithm (TLBO) .This Algorithm based on real class’s relationships and including two phases of teacher and student. Also because of the relationships in this algorithm compare to the other algorithm’s methods , there are fewer formula and involves less inputs, therefore, the convergence speed is high and the response time is fewer. locate and determine the optimal capacity of the capacitor with respect to the fixed load modle and three objective functions have been studied. This Algorithm has been Implemented on a distributed networks of 22 - 69 – 85 bus and 4 bus distribution network of Nezamieh’s Ahvaz relevant to Oil Pipelines and Telecommunication Company of Iran and The results were analyzed by MATLAB simulation.These results represent better situation compare to other technics with 55% reducing of total cost in cost function and 53% reducting of losses in losses function and up to 99% improving in voltage profile index..

    Keywords: Placement, installation of capacitors, TLBO Algorithm, Compensation costs, System losses, Voltage Profile
  • Ali Derikvand*, Mahmood Jorabiyan Pages 37-46


    This paper presents new series grid interface topologies for enhancing the low voltage ridethrough capability of self-excited induction generator-based wind turbines. Two proposed schemes: static synchronous series compensator (SSSC) and controllable series braking resistor (CSBR) have been designed and simulated. The test system simulated represents a wind turbine connected to an electric grid with alternatively employing SSSC and CSBR. The potential of the two schemes is evaluated and analyzed using positive and negative-sequence reference frames in response to balanced and unbalanced fault scenarios. The simulation results using MATLAB demonstrate the performance of the proposed schemes for improving the fault ridethrough capability and transient stability margin in response to severe symmetrical and asymmetrical grid faults. The schemes have shown successful and fast mitigation of voltage disturbance consequences on the mechanical system. The schemes helped the wind turbine to remain connected with considerable isolation from grid faults.

    Keywords: Fixed Speed Wind Turbines, self-excited induction generator, static synchronous series compensator, Brakingresistor
  • Seyed Mostafa Hosseini*, Iman Pourfar Pages 47-58


    The operation of the wind power plant has problems due to the changing nature of wind and network. Because of the lack of stability in wind speed, wind power plant output is variable. This uncertainty is reduced controllability of wind power plants. Another problem, island power plants from the national grid by the fault. In this situation, an imbalance between power produced and power requirements in the isolated system, whereby away voltage of the desired value. The next problem is specific DFIG, increasing the current of rotor-side converter when the fault is in the network. In this paper, discussed the effect of energy storage tank on the behavior of wind power plant with Doubly Fed Induction Generator in a micro-grid. The purpose of this paper smoothing DFIG output power when changes in wind speed and protect and prevent it from leaving the circuit with the battery and super capacitor energy storage tank with two different connector type. Using simulation done by PSCAD shown that energy storage system has an important role in improving the dynamic stability of the grid and DFIG. Also compare two different control systems have been studied and shown that distributed ESS for internal changes of DFIG and complex ESS for the network faults have greater impact in improving the network.

    Keywords: Doubly Fed Induction Generator, energy storage tank, an island, a smoothing power, dynamic stability
  • Hossein Farahbakhsh*, Afshin Lashkarara Pages 59-66


    Short-Term Scheduling of a standalone microgrid in the presence of renewable energy sources which is used to determine optimal daily operation is presented. The Necessity of this work is to use green and low-cost distributed energy resources that leads to lower costs and less pollution to the environment. Here, the commitment decisions are determined by minimizing the Lagrangian Function of the optimal power and then a duality-based analysis isapplied to derive closedform solutions. Finally, an efficient subgradientbased method is introduced to numerically compute the optimal solutions. The under study microgrid consists of five DG units, including solar photovoltaic, wind turbines, micro turbines and fuel cells. In islanded mode, the unit commitment problem is solved with respect of load demand and electrical power generated by WT and PV in different hours, so as to meet the load demand and related system operating constraints, several senarios are studied. The intermittency nature of the renewable energy sources, as well as microgrid’s capacity to operate either in parallel with, or autonomously of, the traditional power grid, pose new challenges to this classic optimization task. Using of an Energy Storage System with guidelines in deciding of its size is proposed to compensate the intermittent of the renewable energy sources.

    Keywords: Unit commitment, Micro-turbine, Fuel cell, cost function, emmition function
  • Roshanak Rezaeipour*, Morteza Ahangari Hassas Pages 67-74


    In recent years, many comprehensive researches have been done on multilevel inverters used in high power and voltage applications mainly due to their beneficial points such as less harmonic distortion of output waveforms, less voltage variation of switches, and less intervention of system’s electromagnetic waves. These researches on multilevel inverters mainly concentrate on two general aspects: structure of inverters and their control techniques. Most of the multilevel inverters consist of power electronic switches, DC voltage sources, transformators, and capacitors. Electronic devices used in these inverters cause a harmonic injection to the circuit of power lines. Therefore it makes the waveforms of the circuit and power system’s voltage curved, which leads to the reduction of quality in the system power. Consequently, using less number of electronic devices in the structure of inverters leads to the reduction of switching loss, cost, and circuit size. In this paper, it is tried to show that using multilevel inverters with less power electronic devices brings about lower circuit loss and higher production and power quality of the system.

    Keywords: Voltage source inverter, Multilevel inverter, PWM, Power quality