فهرست مطالب

نشریه فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز
سال سوم شماره 1 (پیاپی 9، بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/02/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بهروز ذاکر* صفحات 1-16
    با توجه به گسترش و افزایش ضریب نفوذ روزافزون منابع تولید پراکنده که اغلب بدون اینرسی یا با اینرسی پایین هستند، چالش های جدیدی در مطالعات سیستم قدرت به وجود آمده است. از این رو، در مطالعات سیستم های قدرت باید ریزشبکه های متعددی که تعداد بالایی منابع تولید پراکنده در دل خود دارند مدل سازی و شبیه سازی شوند که بار محاسباتی بسیار زیادی را به نرم افزارها تحمیل می کند. لذا، بحث معادل سازی دینامیکی ریزشبکه ها به منظور کاهش بار محاسباتی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این مقاله، روش جدیدی به منظور معادل سازی دینامیکی ریزشبکه های مبتنی بر منابع اینورتری و جبران سازهای ایستا ارایه خواهد شد. مدار معادل پیشنهادی برخلاف مطالعات پیشین، یک مدل صرفا ریاضی نبوده و شامل عناصر فیزیکی از جمله، مبدل معادل، کنترل کننده های معادل، مقاومت، راکتانس و بار معادل است. با استفاده از داده های اندازه گیری در محل اتصال ریزشبکه به شبکه بالادست و استفاده از یک فرایند بهینه سازی، پارامترهای مدار معادل شناسایی خواهند شد. روش موردنظر به شبکه تست 33 شینه IEEE اعمال شده و با استفاده از شبیه سازی های مختلف، صحت و دقت روش پیشنهادی ارزیابی خواهد شد.
    کلیدواژگان: تولید پراکنده، جبران ساز ایستای توان راکتیو، ریزشبکه، معادل سازی دینامیکی
  • محمدرضا شیبانی*، مهدی زراعتی، فرخنده جباری، احسان حیدریان فروشانی صفحات 17-34

    برق رسانی به بارهای الکتریکی حیاتی در تمام شرایط یکی از اهداف مهم پیش روی طراحان و بهره برداران سیستم های قدرت است. از طرفی سیستم های قدرت همواره در معرض حوادث و فجایای مختلف قرار دارند. قابلیت مواجهه با این حوادث و فجایا در سیستم های قدرت با مفهوم تاب آوری مطرح می شود. در این مقاله، بهبود تاب آوری شبکه های توزیع دنبال می شود. به این منظور به توسعه ذخیره سازهای انرژی ثابت و قابل حمل در شبکه های توزیع برای تاب آور نگه داشتن شبکه های توزیع پرداخته شده است. به دلیل اهمیت برق رسانی به بارهای حیاتی، برآورده شدن بارهای حیاتی به عنوان معیار اصلی برآورده شدن معیار تاب آوری در نظر گرفته می شود. مدل پیشنهادی به صورت یک مساله بهینه سازی خطی آمیخته با اعداد صحیح فرمول بندی شده است. حداقل سازی هزینه ها به عنوان تابع هدف و برآورده شدن محدودیت ها، در شرایط نرمال و تاب آور شبکه به عنوان قیود مساله در نظر گرفته شده اند. در این مدل، شبکه توزیع به چند ناحیه مجزا تقسیم شده و برآورده شدن بارهای حیاتی در ناحیه ها به صورت جزیره ای توسط منابع موجود و ذخیره سازهای انرژی دنبال می شود. نتایج مطالعات بر روی شبکه تست، قابلیت ذخیره سازهای قابل حمل به منظور برآورده سازی شرایط تاب آوری شبکه را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شبکه های توزیع، تاب آوری، ذخیره سازهای انرژی قابل حمل
  • سمیرا صلاحی، نوید رضایی، جمال مشتاق* صفحات 35-57
    رشد فزاینده حوادث طبیعی و حملات فیزیکی-سایبری موجب شده است تا توسعه استراتژی های تقویت تاب آوری به یکی از چالش های اصلی پژوهشگران تبدیل شود. ازاین رو در این مقاله یک استراتژی تقویت تاب آوری شبکه های توزیع فعال مبتنی بر پتانسیل ریزشبکه های چندگانه در دو لایه اقدامات پیشگیرانه و اقدامات اصلاحی در چارچوب مدیریت انرژی متمرکز سلسله مراتبی ارایه شده است. لایه اقدامات پیشگیرانه مبتنی بر انعقاد قراردادهای دوجانبه ارایه خدمات خروج از خاموشی بین مالک ریزشبکه های چندگانه و بهره بردار شبکه توزیع فعال و همچنین انعقاد قراردادهای پاسخگویی بار بین مالک ریزشبکه های چندگانه و بارهای پاسخگوی ریزشبکه ها می باشد. لایه اقدامات اصلاحی مبتنی بر جزیره سازی ریزشبکه ها در زمان وقوع حادثه ، فراخوانی بارهای پاسخگو و سپس برنامه ریزی عملیاتی اقتصادی-تاب آور شبکه توزیع فعال پس از حادثه به منظور خروج از خاموشی شبکه توزیع می باشد. مدل توسعه داده شده توسط رویکرد بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر LP-Metric در چارچوب مدیریت انرژی سلسله مراتبی فرمول بندی شده و با استفاده از حل کننده DICOPT در نرم افزار GAMS حل شده است. کارایی و اثربخشی استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی با ارزیابی بار تامین شده به عنوان شاخص تاب آوری بر روی شبکه توزیع فعال 33 شین اصلاح شده IEEE بررسی شده است. بازیابی تمام بارهای خاموش سیستم توزیع پس از به کارگیری استراتژی پیشنهادی به خوبی کارایی استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی را تایید می کند.
    کلیدواژگان: حوادث HILP، تقویت تاب آوری، خدمات خروج از خاموشی، قرارداد دوجانبه، ریزشبکه های چندگانه
  • آرمان گلزارفر، احمد میرزائی* صفحات 58-76
    استفاده روز افزون از منابع تولید پراکنده در ریز شبکه ها، باعث بروز مشکلاتی در زمان وقوع خطا از جمله افزایش سطح جریان اتصال کوتاه در ریز شبکه و در نتیجه آن، موجب اختلالات در سیستم پس از رفع خطا می شود. در این مقاله با استفاده از یک روش جدید، مکان نصب و مقدار مقاومت بهینه محدود کننده جریان خطای ابررسانایی مقاومتی در ریز شبکه با در نظر گرفتن تلفات انرژی محدود کننده جریان خطای ابررسانایی مقاومتی، الزامات گذر از ولتاژ پایین ژنراتور القایی دو سو تغذیه و ظرفیت قطع کلید های ریزشبکه مشخص می گردد. همچنین یک مدل ریاضی از محدود کننده جریان خطای ابررسانایی مقاومتی ارایه می شود که با شبیه سازی و قرار دادن آن در ریز شبکه و اعمال انواع خطا ها در نقاط مختلف ریز شبکه، اثر بخشی محدود کننده جریان خطای ابررسانایی مقاومتی پیشنهادی در کاهش سطح جریان اتصال کوتاه ریز شبکه، تاثیر استفاده همزمان محدود کننده جریان خطای ابررسانایی مقاومتی و اتوریکلوزر در کاهش قابل توجه اختلالات پس از رفع خطا و بهبود الزامات گذر از ولتاژ پایین ژنراتور القایی دو سو تغذیه مورد تایید قرار می گیرند. در پایان نیز مقایسه تحلیلی روش پیشنهادی با سایر مطالعات انجام شده در این زمینه مورد بررسی قرار گرفته و اثر بخشی آن را به اثبات می رساند.
    کلیدواژگان: ریز شبکه، منابع تولید پراکنده (DG)، محدود کننده جریان خطای ابررسانایی مقاومتی(RSFCL)، اتوریکلوزر
  • گیلدا حسینی، سید بابک مظفری*، سودابه سلیمانی صفحات 77-97

    در این مقاله جهت مدیریت بهینه انرژی و افزایش سود حاصله، یک مدل خطی دو مرحله ای برای هماهنگی میکروگرید های شبکه شده به صورت پیش اقدامانه و اصلاحی ارایه شده است. در مرحله اول، یک برنامه ریزی یک روز جلوتر، بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت و در یک محیط قطعی برای میکروگرید ها صورت می گیرد. در مرحله دوم با بهره گیری از یک مدل تصادفی، عدم قطعیت هر میکروگرید در بهره برداری شبکه در زمان واقعی در نظر گرفته می شود. در مدلسازی تابع هدف مسیله، اختلاف ناشی از مرحله های پیش اقدامانه و اصلاحی محاسبه و لحاظ می گردد. سناریوهای عدم قطعیت در تولید انرژی باد، خورشید و تقاضا با استفاده از توابع توزیع احتمال از شبیه سازی مونت کارلو بدست می آیند که سناریوهای نماینده با یک روش کاهش سناریو انتخاب می شوند. در این مقاله از الگوریتم K-means برای کاهش سناریوها و از شاخص DB برای خوشه بندی اتوماتیک استفاده شده است. همچنین مدیریت و کنترل بار با استفاده از برنامه پاسخگویی بار می باشد. راهکار پاسخ به تقاضای پیشنهاد شده برای میکروگرید ها با سه سطح از بار مفروض می باشد که فقط سطح غیر بحرانی بار میکروگرید ها براساس سود اقتصادی شبکه قابلیت کنترل پذیری دارد. مدل ارایه شده بهینه سازی، برنامه ریزی عدد صحیح مختلط می باشد که در محیط نرم افزار گمز شبیه سازی و حل شده است. هدف اصلی مدل دو مرحله ای پیشنهاد شده مدیریت بهینه انرژی مبتنی بر اثر بخشی اقتصادی و با عملکرد مناسب شبکه می باشد که نتایج حاصله کارایی مدل را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: ریزشبکه، مدیریت انرژی، برنامه پاسخگویی بار
  • سید محسن موسوی* صفحات 98-123

    پیام رسان های فوری به عنوان جایگزینی برای سیستم پیام کوتاه ارزان قیمت در دستگاه های تلفن همراه با توان محدود محاسباتی، توسط کاربران جهت ارتباطات خصوصی و تجاری، محبوبیت پیدا نموده است. بااین حال تا همین اواخر، اکثر برنامه های پیام رسان تلفن همراه، از محرمانه بودن یا یکپارچگی پیام ها محافظت نمی کردند. با توجه به گزارش هایی در مورد شنود ارتباطات توسط سرویس های اطلاعاتی مانند NSA، این انگیزه در مردم به وجود آمد که به دنبال پیام رسان های جایگزینی برای حفظ امنیت و حریم خصوصی ارتباطات خود در اینترنت باشند. در ابتدا با خرید برنامه کاربردی پیام رسان واتس آپ توسط فیس بوک که بسیار نیز بین کاربران محبوب بود، برنامه های کاربردی دیگری که ادعا می کردند ارتباطات ایمن را ارایه می دهند کاربران جدید قابل توجهی را به دست آوردند. یکی از برنامه های پیام رسانی که ادعا می کند ویژگی پیام های فوری ایمن را ارایه می دهد و توجه زیادی را نیز به خود جلب کرده است پیام رسان TextSecure است. در ادامه پیام رسان سیگنال که جانشین TextSecure محسوب می شود از پروتکل های موجود در این پیام رسان برای تبادل پیام های متنی استفاده نمود. با توجه به اینکه پیام رسان واتس آپ بر اساس پروتکل سیگنال است در این مقاله شرح کاملی از پیچیدگی رمزنگاری پروتکل سیگنال ارایه می شود. در ادامه یک تجزیه وتحلیل امنیتی از سه جزء اصلی این پروتکل شامل: تبادل کلید، استخراج کلید و احراز هویت در پیام های رمز شده، شرح داده می شود. همچنین نشان داده شده که فرایند ارسال و نمایش پیام در این پروتکل می تواند به اکثر اهداف امنیتی دست یابد. در پایان نیز، نقش حملات کوانتومی که ناشی از قدرت محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی در حل مسایل رمزنگاری نامتقارن کلاسیک بوده را در امنیت پروتکل توافق کلید استفاده شده در سیگنال، بررسی می گردد. همچنین نشان داده می شود که استفاده از پروتکل های رمزنگاری تبادل کلید پساکوانتومی می تواند بخش توافق کلید پروتکل سیگنال را در برابر حملات الگوریتم های کوانتومی ایمن سازد.

    کلیدواژگان: پروتکل های امنیتی، پیام رسان های فوری، پروتکل سیگنال، پروتکل های توافق کلید، رمزنگاری پساکوانتومی
|
  • Behrooz Zaker * Pages 1-16
    Due to the expansion and increasing penetration level of distributed generation units which are usually inertialess or low inertia, new challenges have arisen in power system studies. Thus, in power system studies, microgrids which may have numerous distributed generation units should be modelled and simulated that is very time consuming and complex. Therefore, dynamic equivalencing of microgrids in order to reduce computation burden and complexity is inevitable. In this paper, a new method for dynamic equivalencing of microgrids that includes inverter-based generation units and DSTATCOMs is proposed. The proposed equivalent model is a physical one which includes components such as equivalent converter, controller, resistance, reactance and equivalent load. Using the measurement data at the point of common coupling and utilizing optimization procedure, the parameters of the equivalent model will be identified. The proposed method is applied to IEEE 33-bus test system to show its accuracy and effectiveness.
    Keywords: distributed generation, dynamic equivalencing, Microgrid, Reactive static compensator
  • MohammadReza Sheibani *, Mehdi Zeraati, Farkhondeh Jabbari, Ehsan Heydarian-Forushani Pages 17-34

    Providing electricity to critical electrical loads in all conditions is one of the important goals facing designers and operators of power systems. On the other hand, power systems are always exposed to various events and disasters. The ability to face these events and disasters in power systems is brought up with the concept of resilience. In this article, improving the resilience of distribution networks is pursued. For this purpose, the expansion of fixed and portable energy storage systems in distribution networks has been carried out to keep distribution networks resilience. Due to the importance of providing the critical loads, meeting the critical loads is considered as the main resilience criterion. The proposed model is formulated as a mixed integer linear optimization problem. Minimization of costs is considered as the objective function and fulfillment of restrictions in normal and resilience conditions of the network are considered as the constraints of the problem. In this model, the distribution network is divided into several separate zones and the fulfillment of critical loads in the zones is followed by the available resources and energy storage systems. The results of studies on the test network show the ability of portable energy storage systems to meet the requirements of network resilience.

    Keywords: Distribution networks, resilience, Portable Energy Storage Systems
  • Samira Salahi, Navid Rezaei, Jamal Moshtagh * Pages 35-57
    The increasing growth of natural disasters and cyber-physical attacks has made developing resilience enhancement strategies for distribution networks become a significant challenge for researchers. Hence, in this paper, a black-start strategy based on multi-microgrids capability is presented in two layers of preventive and corrective measures within a hierarchical centralized energy management framework. The preventive measures layer is based on the regulation of black-start bilateral contracts between the active distribution network operator and the multi-microgrids owner, as well as the regulation of demand response contracts between the multi-microgrids owner and the microgrid response loads. The corrective measures layer includes islanding of microgrids during events, calling of responsive loads, and finally economic-resilient operational planning of the active distribution network in order black-start the distribution system. The developed model is formulated in the framework of hierarchical centralized energy management using an LP-metric-based multi-objective optimization approach, then it is solved by the DICOPT solver in the GAMS package. The effectiveness of the proposed black-start strategy is investigated by evaluating the supplied load as a resilience index on the modified IEEE 33-bus distribution network. The recovery of all the curtailed load of the distribution system after utilizing the proposed strategy indicates the efficiency of the proposed strategy indicates the effectiveness of the proposed black-start strategy.
    Keywords: HILP events, Resilience enhancement, Black-start services, Bilateral contract, Multi-microgrids
  • Arman Golzarfar, Ahmad Mirzaei * Pages 58-76
    The increasing use of distributed generation sources in microgrids causes problems when a fault occurs, including an increase in the level of short-circuit current in the microgrid and consequently it causes disturbances in the system after fixing the fault. In this paper, using a novel method, the installation location and the optimal resistance value of the resistive superconducting fault current limiter in the microgrid are determined by considering the energy losses in the resistive superconducting fault current limiter, the requirements of low voltage ride through of the doubly fed induction generator and the interrupting capacity of circuit breakers. Also, a mathematical model of resistive superconducting fault current limiter is presented, which by simulating and placing it in the microgrid and applying various types of faults in different points of the microgrid, the effectiveness of the proposed resistive superconducting fault current limiter in reducing the short circuit current level of the microgrid, the impact of simultaneous use of resistive superconducting fault current limiter and auto recloser in significant decreasing of disturbances after Fixing the fault and improving the requirements of low voltage ride through of the doubly fed induction generator are approved. Finally, the analytical comparison of the proposed method with other studies conducted in this field is examined and proves its effectiveness.
    Keywords: Microgrid, Distributed Generation (DG), Resistive superconducting fault current limiter (RSFCL), Auto recloser
  • Gilda Hosseini, Seysed Babak Mozafari *, Soodabeh Soleymani Pages 77-97

    This article introduces a two-stage linear model designed for the coordination of networked microgrids, aimed at optimizing energy management and enhancing profitability through proactive and corrective strategies. Initially, the first stage involves day-ahead hourly planning for microgrids, executed in a deterministic environment without accounting for uncertainties. Subsequently, the second stage addresses these uncertainties in real-time network operation through a stochastic programming approach. The model's objective function quantifies and incorporates the variations resulting from both the proactive and corrective phases. To handle uncertainties in wind and solar energy production as well as load demand, probability distribution functions derived from Monte Carlo simulations are utilized. From these, representative scenarios are chosen using a scenario reduction technique. Specifically, the K-means algorithm is employed for scenario clustering, with the Davies-Bouldin (DB) index facilitating automatic clustering. Additionally, load management is conducted via a demand response program. The proposed model stipulates that, within microgrids, only non-critical load levels can be modulated based on the network's economic benefit. This optimization model, formulated as mixed integer programming, is simulated and resolved in the GAMS software environment. The primary goal of this two-stage model is to achieve optimal energy management by balancing economic efficiency with robust network performance. The results obtained validate the model's effectiveness.

    Keywords: Microgrid, Energy management, Demand response program
  • Mohsen Mousavi * Pages 98-123

    Instant messengers have been popularized by users for private and business communication as an alternative to the cheap short message system in mobile phones with limited computing power. However, until recently, most mobile messaging applications did not protect the confidentiality or integrity of messages. Due to reports of communications being intercepted by intelligence services such as the NSA, people have been motivated to look for alternative messengers to maintain the security and privacy of their communications on the Internet. Initially, with Facebook's purchase of the popular messaging app WhatsApp, other apps claiming to offer secure communications gained significant new users. One messaging app that claims to offer secure instant messaging features and has garnered a lot of attention is TextSecure Messenger. Next, Signal Messenger, which is considered the successor of TextSecure, uses the protocols available in this messenger to exchange text messages. Considering that the WhatsApp messenger is based on the signal protocol, in this article a complete description of the encryption complexity of the signal protocol is presented. In the following, a security analysis of the three main components of this protocol including: key exchange, key extraction and authentication in encrypted messages is described. It has also been shown that the process of sending and displaying messages in this protocol can achieve most of the security goals. Finally, the role of quantum attacks that resulted from the computing power of quantum computers in solving classical asymmetric cryptography problems in the security of the key agreement protocol used in the Signal was checked. It is also shown that the use of Post-Quantum key exchange cryptographic protocols can secure the key agreement part of the Signal protocol against attacks by quantum algorithms.

    Keywords: Security protocols, Instant messengers, Signal protocol, Key agreement protocols, Post-Quantum cryptography