فهرست مطالب

مهندسی برق - سال چهل و پنجم شماره 1 (پیاپی 71، بهار 1394)

نشریه مهندسی برق
سال چهل و پنجم شماره 1 (پیاپی 71، بهار 1394)

  • تاریخ انتشار: 1393/07/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • احمدرضا جناب زاده*، محسن مجیری صفحات 1-9
    فیلتر شکاف دار وفقی (ANF) یک روش شناخته شده برای تخمین فرکانس و استخراج سیگنال های سینوسی است. ساختار ANF از یک فیلتر میان گذر مرتبه دوم (و مکمل آن فیلتر شکاف دار مرتبه دوم) و یک قانون تنظیم فرکانس مرکزی فیلتر میان گذر تشکیل شده است. عملکرد فیلتر شکاف دار وفقی در حضور مولفه های هارمونیکی سیگنال سینوسی کاهش یافته و فرکانس تخمینی دارای بایاس و واریانس است. در این مقاله یک روش برای بهبود عملکرد فیلتر شکاف دار وفقی در حضور هارمونیک ها در سیگنال سینوسی ورودی ارائه می شود. روش ارائه شده مبتنی بر استفاده از توابع پنجره در قانون تنظیم فرکانس است. از این روش در الگوریتم هایی مانند تبدیل فوریه گسسته و حلقه قفل شده در فاز استفاده شده تا پارامترهای سیگنال سینوسی در حضور هارمونیک ها دقیق تر تخمین زده شوند. مشاهده می شود که استفاده از تابع پنجره مربعی عملکرد فیلتر شکاف دار وفقی را ارتقا می بخشد.
    کلیدواژگان: تخمین فرکانس، فیلتر شکاف دار وفقی، فیلتر میان گذر، هارمونیک ها، تابع پنجره
  • مهدی دارابی، سعید اباذری، جعفر سلطانی* صفحات 11-20
    در شبکه های هوشمند، چگونگی مدیریت انرژی ذخیره شده درپارکینگ های هوشمند می تواند منجر به ارائه سرویس های مختلفی، در دو حوزه توان اکتیو و راکتیو، در راستای بهبود وضعیت شبکه گردد. از سویی دیگر با افزایش استفاده از منابع تولید پراکنده مانند نیروگاه های بادی و نیز به منظور بالا بردن قابلیت اطمینان این نوع از تولیدات، حل مشکلات آن ها به ویژه در حالت های گذرا نیز از اهم موضوعات در حوزه توان راکتیو در شبکه های هوشمند به حساب می آید. لذا به منظور بهره وری هرچه بهتر پارکینگ ها، انتخاب کنترل کننده ای مناسب و مقاوم در شرایط مختلف شبکه، از اهمیت بالایی برخوردار می-باشد. در این مقاله استفاده از کنترل کننده مدلغزشی به منظور کنترل پارکینگ ها در حوزه توان راکتیو، پیشنهاد و دست یابی به اهداف بهبود پروفیل ولتاژ و بهبود عملکرد نیروگاه بادی در حالت گذرا با استفاده از این روش کنترلی پیگیری شده است. روش کنترلی پیشنهادی بر روی شبکه استاندارد IEEE-9 Bus شبیه سازی شده و میزان دست یابی به اهداف مورد نظر در بهره وری پارکینگ ها در حوزه توان راکتیو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی این روش کنترلی نه تنها ردیابی مناسب اهداف کنترلی در شرایط طبیعی شبکه، بلکه مقاوم بودن پارکینگ ها را در حالات گذرا و تحت شرایط به وجود آمدن تغییرات پارامتریک در سیستم مورد مطالعه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شبکه هوشمند، خودروی برقی، پارکینگ هوشمند، نیروگاه بادی، ژنراتور القایی دوسو تغذیه، کنترل کننده مدلغزشی
  • رضا رستمی نیا*، محسن صنیعی، اصغر اکبری صفحات 21-28
    یکی از عوامل اساسی در پیری زودرس عایق ماشین های الکتریکی، تخلیه جزئی ناشی از درایو ادوات الکترونیک قدرت می باشد. از این رو ارائه روش مناسب جهت مدل سازی این پدیده، می تواند به شناخت میزان تاثیر عوامل مختلف بر آن، کمک شایانی داشته باشد. در ارتباط با مدل سازی فرآیند تخلیه جزئی تاکنون روش های گوناگونی معرفی شده است، اما هیچ یک به مدل سازی این فرآیند در اثر پالس های ولتاژی ادوات الکترونیک قدرت نپرداخته اند. در این مقاله مدل سازی تخلیه جزئی با استفاده از روش اجزاء محدود جهت محاسبه شدت میدان الکتریکی تحت پالس های ادوات الکترونیک قدرت ارائه شده است. برای این منظور از نرم افزار COMSOL MultiphysicsTM 3.5a جهت محاسبات شدت میدان الکتریکی به روش اجزاء محدود (FEM) و اتصال هم زمان آن با نرم افزار MATLAB جهت پیاده سازی الگوریتم فرآیند تخلیه جزئی استفاده شده است. میزان تاثیر عواملی چون زمان خیز پالس های ولتاژی، فراجهش ولتاژی ایجاد شده در هر پالس و نرخ بالای تکرار پالس های تولیدی مدولاسیون عرض پالس، بر پدیده تخلیه جزئی مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تخلیه جزئی، روش اجزاء محدود، پالس های ادوات الکترونیک قدرت، شدت میدان الکتریکی - ماشین های الکتریکی، پیری زودرس عایق
  • حسین شکری*، سجاد نجفی روادانق صفحات 29-42
    باگذشت زمان سهم منابع انرژی تجدید پذیر در تامین برق شبکه های قدرت هر روز بیش تر می گردد. حل بهینه مسئله مشارکت واحدهای نیروگاهی (Unit Commitment) در حضور منابع تجدیدپذیر به دلیل ورود پارامترهای جدید ناشی از این منابع همانند منحنی تولید غیر یکنواخت و وجود عدم قطعیت بالا یک مسئله بهینه سازی پیچیده است. در این مقاله مسئله مشارکت بهینه واحدهای تولیدی حرارتی در یک دوره روزانه در حضور منابع تجدیدپذیر بادی و خورشیدی با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی (Harmony Search Algorithm) حل گردیده است. جهت حفظ شکل کلی در حل معاد لات پخش بار اقتصادی هزینه-های تولید منابع تجدید پذیر نیز به صورت یک معادله درجه دو مدل سازی شده و در معادلات پخش بار اقتصادی، وارد شده است. نتایج نشان می دهد که هزینه های بهره-برداری برای سیستم 10 واحدی در حضور نیروگاه های تجدیدپذیر کم تر است. هم چنین جهت مقایسه توانایی الگوریتم در حل مسئله مشارکت واحدهای نیروگاهی، جواب های به دست آمده برای حالت بدون وجود منابع تجدیدپذیر با روش های دیگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: مشارکت واحدهای نیروگاهی، انرژی های تجدیدپذیر، الگوریتم جستجوی هارمونی، بهینه سازی
  • مهرداد طرفدارحق*، مهدی جیردهی، پدرام صالح پور، بابک اسدزاده، افشین روشن میلانی صفحات 43-51
    در این مقاله، نتایج حاصل از تهیه و به کارگیری برنامه تخمین حالت (SE) و هم چنین برنامه های ورود و خروج اطلاعات موردنیاز برای اولین بار در کشور در مرکز دیسپاچینگ شمال غرب کشورارائه شده است. برنامه تخمین حالت بر پایه معیار حداقل مربعات وزن دار (WLS) در محیط نرم افزار MATLAB نوشته شده و قادر است دامنه ولتاژ و زوایای فاز تمامی پست های 132، 230 و 400 کیلوولت منطقه شمال غرب ایران را در هرلحظه تخمین بزند. هم چنین، نرم افزار ویژه ای در محیط C++ جهت تبدیل اطلاعات کمیت های اندازه گیری شده و وضعیت قطع یا وصل بودن کلید های پست های مذکور به فایل های با فرمت *.m تهیه شده است که می تواند اطلاعات مذکور را به صورت منظم شده و در هر بار اجرای برنامه در اختیار نرم افزار تخمین حالت قرار دهد. خروجی برنامه تخمین حالت دارای دو انتخاب برای کارشناسان مرکز دیسپاچینگ است. در انتخاب اول، خروجی موردنظر به صورت یک سیستم مانیتورینگ اختصاصی و با استفاده از نقشه های Bitmap و بدون نیاز به سایر نرم افزارها می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در انتخاب دوم، خروجی برنامه تخمین حالت با استفاده از یک برنامه اسکریپت ویژه به برنامه DIgSILENT وارد می شود تا با استفاده از امکانات نرم افزار DIgSILENT نسبت به نمایش نتایج و در صورت نیاز، انجام سایر محاسبات شبکه اقدام شود.
    کلیدواژگان: تخمین حالت، مرکز دیسپاچینگ شمال غرب ایران، حداقل مربعات وزن دار، DIgSILENT
  • عباس محمدویسی*، علیرضا حاتمی صفحات 53-66
    سهم عمده مصرف بخش خانگی ازیک طرف و پیشرفت های تکنولوژی صورت گرفته از طرف دیگر توجه محققان را به مدیریت مصرف و پاسخ گویی بار در بخش خانگی جلب نموده است. در این مقاله یک خانه هوشمند در نظر گرفته شده است که دارای تجهیزات خانگی قابل کنترل و برنامه ریزی بوده و هم چنین مجهز به منابع انرژی تجدیدپذیر و ذخیره ساز انرژی (مانند باتری و خودرو الکتریکی) است. خانه مذکور قادر به مبادله توان با قیمت زمان– حقیقی با شبکه است. در این مقاله روشی برای حداقل کردن هزینه برق خانه هوشمند پیشنهاد شده است. هدف ارائه چارچوبی جدید برای برنامه ریزی زمان استفاده از تجهیزات خانگی، تعیین زمان شارژ و دشارژ منابع ذخیره ساز و بهره برداری از منابع انرژی تجدیدپذیر، با رعایت قیود بهره برداری و کارکرد تجهیزات خانگی، منابع انرژی تجدید پذیر و ذخیره ساز انرژی است، به طوری که هزینه برق مصرفی حداقل گردد. مدل ریاضی مسئله از نوع برنامه ریزی خطی عدد صحیح است که با نرم افزار GAMS حل شده است. مطالعات عددی بیانگر کارایی روش پیشنهادی در برنامه ریزی خانه هوشمند است.
    کلیدواژگان: خانه هوشمند، مدیریت مصرف انرژی الکتریکی، قیمت زمان، حقیقی، برنامه ریزی خطی عدد صحیح
|
  • A.R. Jenabzadeh*, M. Mojiri Pages 1-9
    Adaptive notch filter is a well-known approach for frequency estimation and extraction of sinusoidal signals. The structure of ANF is composed of a second order band-pass filter (BPF) (and its complementary notch filter) and a frequency update law that continuously adjusts the center frequency of the BPF. The performance of the ANF degrades when the sinusoidal input is polluted by some harmonics. In this paper، a method has been proposed to improve the performance of the ANF in the presence of harmonics. The proposed method is based on the use of a window function in the frequency update law. Window functions have extensively been used in some algorithms like discrete Fourier transform and phase-locked loop to provide better estimation of the parameters of sinusoidal signal in the presence of harmonics. It was shown that using a rectangular window enhances the ANF performance.
    Keywords: Frequency Estimation, Adaptive Notch Filter, Band Pass Filter, Harmonics, Window Function
  • Mehdi Darabi, Saeed Abazari, Jafar Soltani* Pages 11-20
    In Smart grids, how to manage the energy stored in the smart parking can lead to a variety of service for improvement the network status in both active and reactive power provisions. On the other hand, increasing the use of distributed generation sources like wind power plants, makes solving their problems (specially in the transient state) be very important issues in the reactive power provision of the smart grids. Therefore, in order to improve the efficiency of SmartParks, the selection of an appropriate and robust controller for various network conditions is very important. In this paper, a sliding mode controller is proposed to control the SmartPark on the provision of reactive power. The improvement of the voltage profile and also the improvement of the wind power performance in the transient condition is investigated by using the proposed control method. The proposed control method, is simulated on the standard IEEE-9 Bus network and productivity of smartParks in the reactive power provision is studied. simulation results show the desired goals can be achieved in natural condition of the network and show the robustness of SmartParks in the both transient state and in the parameter changing of the network.
    Keywords: Smart grid, Electrical vehicle, SmartPark, Wind turbine, Doubly fed induction generation, Sliding mode controller
  • R. Rostaminia*, M. Saniei, A. Akbari Pages 21-28
    Partial Discharge is one of the main causes of premature aging of electrical machines insulations, which are using power electronic drives. An appropriate model can prepare a better recognition of influences of different parameters on partial discharge behavior. Partial discharge has been modeled with different kind of methods, but no one modeled this phenomena under pulses of power electronic devices. In this paper, modeling of partial discharge using Finite Element Method (FEM) in order to calculate electric field is presented. Accordingly, COMSOL MultiphysicsTM 3.5a software is used to calculate electric field with FEM which is connected simultaneously to MATLAB software to implement the proposed algorithm. The influence of different parameters such as, rise time of each surges, the high repetition rate of PWM pulses and the amount of overshoots of each pulses on behavior of partial discharge is examined.
    Keywords: Partial Discharge, Finite Element Method, Pulses of Power Electronic Devices, Electric field, Electrical Machines, Premature Aging
  • H. Shokri*, S. Najafi Ravadanrgh Pages 29-42
    Nowadays the role and impact of renewable energy resources (RER) penetration in power system operation and scheduling is increased dramatically. Because of intermittent and probabilistic behavior of RER power and uncertainty in RER output power, unit commitment (UC) at the presence of RER is a more complicated optimization problem. This paper proposes an innovative and effective modeling procedure based on modification of the Harmony Search Algorithm (HSA) to solve the UC in power systems with and without RER. The proposed algorithm is easy in application compared to the other heuristic methods and has a high capability in reaching to optimal solution with reasonable time. The proposed method is tested on 10 units test system for base case and modification to new test case including wind and solar power plant. To preserve the general structure of economic dispatch equation, the wind and solar power plant operating cost is modeled with a quadratic equation similar to thermal units. Simulations were done for daily units scheduling. Numerical results show the lower operating cost for 10 units system at the presence of RER. The efficiency and improvement of the solution in cost and execution time compared to the results of the other powerful heuristic algorithms is compared.
    Keywords: Unit Commitment, Renewable Energy, Harmony Search Algorithm, Optimization
  • M.Tarafdar, Hag*, M.Ahmadi Jirdehi, P.Salehpour, B.Asadzadeh, A. Roshan, Milani Pages 43-51
    In this paper, the results of providing and implementation of the state estimation (SE) program and also input/output required information has been presented for the first time in North-West dispatching center of the country. The SE program has been written based on weighted least square (WLS) in the MATLAB software and is able to estimate amplitudes and phase angles of all 132kV, 230kV and 400kV power stations voltages in North-West region of country, every instant. Moreover, in order to convert the measured information and identify the close/open status of the power stations circuit breakers, a special program was written in the C++ software. This program delivers the mentioned information in a desired order to the SE program, in each program execution cycle. Output of the proposed SE program provides two options for the experts and operators of the dispatching center. In the first option, output of SE program can be used in the form of a special monitoring system unsig Bitmap figures without using any other programs. While for the second option, SE program output is imported to the well-known DIgSILENT software using a special input script data file, which can be presented with the DIgSILENT software and used for the other of power network calculations.
    Keywords: State estimation, North, West dispatching center of Iran, Weighted least squares, DIgSILENT
  • A. Mohammadveisi*, A. Hatami Pages 53-66
    Within the next years, energy demand at the residential sector has been increased as a result of economic developments. On the other hand, intelligent and programmable household appliances and smart metering have been widely used. This paper proposes an energy management system for residential consumer to minimize its electricity cost. A framework is presented to determine i) the optimal operation and scheduling of household appliances; ii) charging/discharging cycles of battery storage and plug-in hybrid electric vehicles; and iii) optimal operation of distributed resources renewable (small wind turbines and photoVoltaic systems). The smart home is connected to the grid and the power consumption can be balanced by exchanging the electricity between them at real time pricing. The problem is formulated as a mixed integer linear programming (MILP) and solved by commercial software (GAMS). A realistic case study is presented to verify the efficiency and usefulness of the developed models.
    Keywords: Smart home, Energy management, Real time pricing, Mixed Integer Linear Programming (MILP)