فهرست مطالب

کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران - سال دهم شماره 4 (پیاپی 25، زمستان 1400)

مجله کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران
سال دهم شماره 4 (پیاپی 25، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • زهرا مروج*، مهرداد قهرمانی صفحات 1-13

    در این مقاله، روشی جدید برای استخراج ویژگی های دینامیک برای تشخیص خطای امپدانس بالا با استفاده از تبدیل فوریه گسسته (DFT) ارایه شده است. برخلاف روش های رایج که از ویژگی های استخراج شده از پنجره های داده پس از بروز خطا برای تشخیص خطای امپدانس بالا استفاده می کنند، در روش پیشنهادشده با استفاده از الگوریتم تشخیص بروز اغتشاش در شبکه، از تغییرات نرمال شده ویژگی های انتخاب شده به منظور مقایسه ی بین پنجره های داده پس از بروز خطا و پیش از بروز خطا، استفاده می شود. همچنین با استفاده از پنجره های داده پسا-اغتشاش و توسعه یک سیستم تصمیم گیری بر اساس خروجی طبقه بندی کننده SVM و مقایسه مقدار قطعیت رخداد سایر وقایع شبکه با خطای امپدانس بالا، قابلیت اطمینان و امنیت روش پیشنهادی بهبود بخشیده شده است.  روش پیشنهادی بر روی شبکه 34 شینه IEEE در نرم افزار EMTP-RV پیاده سازی شده است؛ که نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر دقت 97/2%، قابلیت اطمینان 98/5% و امنیت 98/8% می باشد.

    کلیدواژگان: خطای امپدانس بالا، تبدیل فوریه گسسته، تبدیل فوریه سریع، تشخیص اغتشاش، شبکه‎های توزیع، ماشین بردار پشتیبان
  • ندا جلالی، محمد طلوع عسکری*، هادی رزمی صفحات 14-37

    طبقه بندی خودکار اختلالات کیفیت توان پایه و اساس حل مشکل کیفیت توان است. از نقطه نظر سنتی، فرآیند شناسایی اختلالات کیفیت توان باید به سه مرحله مستقل تقسیم شود: تحلیل سیگنال، انتخاب ویژگی و طبقه بندی. با این حال، برخی نواقص ذاتی در آنالیز سیگنال وجود دارد و روند انتخاب ویژگی دستی خسته کننده و غیردقیق است که منجر به دقت طبقه بندی پایین اختلالات چندگانه می شود. با توجه به این مشکلات، در این مقاله یک سیستم خودکار به منظور شناسایی و طبقه بندی اختلالات کیفیت توان ارایه شده است. در سیستم پیشنهادی پس از دریافت سیگنال ورودی پیش پردازش هایی نظیر تغییر بازه مقادیر با تقسیم سیگنال ها به دامنه پایه خود انجام می شود. در مرحله بعد مقدار RMS سیگنال برای بررسی رخداد اختلال مورد ارزیابی قرار می گیرد. در صورتی که RMS سیگنال ورودی با مقدار RMS سیگنال نرمال یکسان نباشد، به معنی رخداد اختلال در سیگنال است. به منظور شناسایی و دسته بندی اختلال ها از یک روش جدید مبتنی بر الگوریتم یادگیری عمیق استفاده شده است. در این روش، توابع فعال ساز به کمک توابع فازی تعریف می گردد. با این کار، انعطاف پذیری سیستم افزایش می یابد. مزیت روش ارایه شده در این است که به خوبی اختلالات ایجاد شده را از فرکانس پایه جدا می سازد و از ماهیت سیگنال های کیفیت توان به منظور استخراج ویژگی استفاده می کند. این در حالی است که جداسازی اجزای سیگنال در روش های کلاسیک مانند تجزیه مد تجربی به خوبی امکان پذیر نبوده است. برای ارزیابی الگوریتم از شبیه سازی شبکه توزیع قدرت 33 باسه استفاده شده است. دقت ارزیابی به دست آمده با استفاده از الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با کارهای مشابه، بهبود نسبی پیدا کرده است.

    کلیدواژگان: طبقه بندی اختلالات کیفیت توان، سیستم قدرت، الگوریتم یادگیری عمیق، الگوریتم هوشمند فازی
  • آتنا تازیکه لمسکی، رضا ابراهیمی*، علیرضا ذکریا زاده صفحات 38-46

    در این مقاله، راهکاری جدید جهت خودبرنامه ریزی شارژ و دشارژ تجمیع کننده ی خصوصی خودروهای الکتریکی باهدف افزایش سودآوری آن ها در شبکه توزیع ارایه شده است. با توجه به مالکیت خصوصی تجمیع کننده، بدیهی است که تنها عامل موثر در برنامه ریزی، کاهش هزینه و یا افزایش سود بوده که درنتیجه اثر آن بر شاخص های شبکه همچون تلفات و پروفیل ولتاژ نامشخص و یا منفی می باشد. جهت حل این مسیله، یک مدل قیمت گذاری تجاری بر اساس پاسخگویی بار زمان استفاده (TOU) توسط بهره بردار شبکه توزیع (DSO) ارایه شده که درنتیجه تجمیع کننده به گونه ای برای شارژ و دشارژ خودروها برنامه ریزی می کند تا ضمن سودآوری خود، بتواند شاخص هایی همچون تلفات و پروفیل ولتاژ شبکه را نیز بهبود بخشد. جهت در نظر گرفتن عدم قطعیت رفتار رانندگان خودروها و مدل کردن پارامترهای احتمالی مربوط به آن، از توابع چگالی احتمال استفاده شده است. در پایان، رویکرد پیشنهادی بر یک شبکه 33 شینه نمونه توسط الگوریتم بهینه سازی ژنتیک با در نظر گرفتن یک تجمیع کننده ی خصوصی  به اجرا درآمده است. نتایج شبیه سازی نشان داده که روش پیشنهادی علاوه بر حداکثر سازی سود تجمیع کننده، منجر به هموار کردن منحنی بار شبکه شده که کاهش تلفات و بهبود ولتاژ مشترکین را به دنبال دارد.

    کلیدواژگان: تجمیع کننده ی خودروهای الکتریکی، مدیریت شارژ و دشارژ، قیمت گذاری TOU، بازار انرژی
  • حمزه عیسی زاده، مازیار میرحسینی مقدم*، بهنام علیزاده صفحات 47-63

    سیستم های قدرت جدید مبتنی بر نیروگاه های مجازی (VPPs) در آینده گسترش خواهند یافت. بنابراین تحلیل و بررسی رفتار فرکانسی این سیستم ها از سوی بهره برداران شبکه در مقایسه با سیستم های فعلی در صورت بروز اختلال در شبکه دارای اهمیتی حیاتی است. در این مقاله، معادلات مدل پاسخ فرکانسی سیستم های رایج قدرت با در نظر گرفتن VPPها و اجزای موثر آنان بسط داده شده، و برای پاسخ فرکانسی سیستم های قدرت بزرگ مبتنی بر VPP مدل جدیدی ارایه گردیده است. برای تحلیل رفتار فرکانسی شبکه، سناریوهای مختلفی بر روی یک شبکه نمونه مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. برای پوشش تمام وضعیت های شبکه های قدرت آتی، چندین مدل VPP با مشخصه های متفاوت از دیدگاه پاسخ دهی فرکانسی در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی ضرورت استفاده از تجهیزات پاسخگو را در شبکه های آتی مبتنی بر VPP نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سیستم قدرت نوین، پاسخ فرکانسی، کنترل تولید خودکار، نیروگاه مجازی
  • محمدرضا دهقانی، مهدی عباسی* صفحات 64-72

    جهت حفظ و ارتقا جایگاه شرکت های تولید برق حرارتی در بازار رقابتی، ارزیابی عملکرد لازم است. BSC یکی از کارآمدترین مدل های ارزیابی عملکرد است. در این مدل، دو فرض مساوی بودن وزن منظرها و مساوی بودن وزن شاخص های ارزیابی عملکرد وجود دارد که لزوما در مسایل واقعی برقرار نیست. BWM روشی قوی برای وزن دهی به شاخص ها در مسایل MADM است. در این تحقیق بدون  احتساب دو فرض یاد شده، الگوریتم BWM قابل اعتماد جهت حل مساله های MADM با تعداد متفاوت شاخص ها و سطوح سلسله مراتب ارایه گردید. الگوریتم مزبور می تواند جواب قابل اعتمادتری برای برخی از مسایل واقعی ارایه دهد. سپس با تلفیق الگوریتم پیشنهادی با مدل BSC نسبت به تعیین وزن شاخص های ارزیابی عملکرد در شرکت مدیریت بهره برداری تولید برق فارس اقدام شد. در شرکت مورد مطالعه، هفده شاخص ارزیابی عملکرد شناسایی و در چهار منظر مدل BSC طبقه بندی و وزن دهی شد. بر اساس یافته های به دست آمده، تلفیق الگوریتم پیشنهادی با مدل BSC می تواند رویکرد مناسبی جهت تعیین وزن شاخص ها در راستای ارزیابی عملکرد شرکت های تولید برق حرارتی باشد. همچنین الگوریتم همگرا و قابل اعتماد بوده و می تواند نتایج قابل اطمینانی برای حل مساله های MADM در وضعیت های مختلف تعداد شاخص ها و تعداد سطوح ساختار سلسه مراتب ارایه نماید.

    کلیدواژگان: ارزیابی عملکرد، کارت امتیازی متوازن (BSC)، روش بهترین-بدترین (BWM) قابل اعتماد، نرخ سازگاری، شاخص های ارزیابی عملکرد، شرکت های تولید برق حرارتی
  • علی گل دوست، مهرداد حجت*، سعید سیدمهدوی صفحات 73-85

    در این مقاله، یک چارچوب برای طراحی بهینه سیستم های انرژی ترکیبی با الگوریتم بهینه سازی جستجوی خفاش ارایه شده است. توربین های بادی، پنل های خورشیدی و سیستم های ترکیبی توان و حرارت به عنوان تولیدکننده های توان در نظر گرفته شده اند. چارچوب پیشنهادی قابلیت تبادل توان با شبکه بالادست را با در نظر گرفتن محدودیت های تبادل توان دارا است. هزینه نصب توربین های بادی، پنل های خورشیدی، سیستم های ترکیبی توان و حرارت، ذخیره سازهای باتری و مبدل ها در قالب هزینه سرمایه گذاری به همراه هزینه تعمیرات و نگهداری، هزینه سوخت سیستم ترکیبی توان و حرارت، هزینه حذف بار موردانتظار و هزینه تبادلات توان به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده است. همچنین، یک مجموعه کامل از محدودیت های مرتبط با سیستم انرژی ترکیبی در چارچوب مسئله گنجانده شده است. عدم قطعیت مرتبط با توان تولیدی توربین های بادی و پنل های خورشیدی به همراه عدم قطعیت تقاضای توان مصرف کننده ها با استفاده از روش تخمین دونقطه ای در چارچوب پیشنهادی نیز در نظر گرفته شده است. الگوریتم جستجوی خفاش به منظور یافتن جواب بهینه مسئله بهینه سازی استفاده شده است. نتایج حاصل از چارچوب پیشنهادی در قالب سناریوهای مختلف با نتایج بدست آمده ناشی از بکارگیری الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات مقایسه شده که بیانگر کارآمدی و عملکرد مطلوب آن در زمینه طراحی سیستم های انرژی ترکیبی است.

    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی خفاش، پنل های خورشیدی، تخمین دونقطه ای، توربین بادی، ذخیره سازهای باتری، سیستم انرژی ترکیبی، سیستم ترکیبی توان و حرارت
|
  • Zahra Moravej*, Mehrdad Ghahremani Pages 1-13

    This paper proposes a new method for extracting dynamic properties for high impedance fault (HIF) detection using discrete Fourier transform (DFT). Unlike conventional methods that use features extracted from data windows after fault to detect high impedance fault, in the proposed method, using the disturbance detection algorithm in the network, the normalized changes of the selected features are used to compare the data windows after the fault occurrence and before the fault occurrence. It also uses the post-disturbance data windows, develops a decision system based on the output of the support vector machines (SVM) classifier, and compares the amount of certainty of other network events with high impedance fault. The reliability and security of the proposed method have been improved. The proposed method is implemented on an IEEE 34 bus network in EMTP-RV software. The simulation results show 97.2% accuracy, 98.5% reliability, and 98.8% security..

    Keywords: High impedance fault, Discrete Fourier Transform, Fast Fourier Transform, Disturbance detection, distribution networks, Support Vector Machine
  • Neda Jalali, Mohammad Tolou Askari*, Hadi Razmi Pages 14-37

    Automatic classification of power quality disturbances is the foundation to deal with the power quality problem. From a traditional viewpoint, the identification process of power quality disturbances should be divided into three independent stages: signal analysis, feature selection, and classification. However, there are some inherent defects in signal analysis and the procedure of manual feature selection is tedious and imprecise, leading to a low classification accuracy of multiple disturbances. To deal with these problems, this paper presents an automated system for the classification and identification of power quality disturbances. After receiving input signals, the proposed system requires some preprocessing such as changing the range of values by dividing the signals into their basic domains. In the next stage, the RMS value of the signal can be appraised to know the occurrence of the disturbance. If the RMS value of the input signal is not equal to the normal signal, the disturbance is occurring. To identify and classify disturbances, a novel deep learning-based method is developed. In this method, the activation function is expressed by a fuzzy approach. This makes the system more flexible. The benefits of the proposed strategy are separating the disturbances of basic frequency and using the nature of power quality signals as a tool for feature extraction. However, in the traditional method, for example, in empirical mode decomposition, the separation of signals from their components is not conveniently possible. To evaluate the proposed algorithm, a 33-bus distribution power network has been applied. The results reveal good agreement in comparison with other assessment tests.

    Keywords: classification of power quality disturbances, power system, deep learning algorithm, fuzzy intelligent algorithm
  • Atena Tazikeh Lemeski, Reza Ebrahimi*, Alireza Zakariazadeh Pages 38-46

    In recent years, the issue of air pollution caused by greenhouse gas emissions and rising energy prices have contributed to developing and increasing the number of electric vehicles. Despite the many advantages of these vehicles, their increasing number and consequently their simultaneous charging in the distribution network can have destructive effects such as increased peak load, increased losses, unauthorized voltage drop, etc. On the other hand, managing the charging of vehicles by aggregators and using them as flexible loads and, if there is vehicle-to-grid (V2G) capability, as distributed generation units distributed across the distribution network can bring many financial and technical opportunities for the network. Accordingly, managing and planning the charging and discharging of these vehicles from the view point of network operators, aggregators, or vehicle owners in a centralized and decentralized manner are among the interesting topics that many articles have dealt with so far. This paper presents, a new solution for self-scheduling the charging and discharging of the private aggregator of electric vehicles to increase their profitability in the distribution network. Given the private ownership of the aggregator, it is obvious that the only factor influencing planning is cost reduction or profit enhancement, so its effect is unknown and/or negative on network indicators such as losses and voltage profiles. To solve this problem, a Time of Use (TOU) pricing model has been proposed by the Distribution Network Operator (DSO), so the aggregator plans to charge and discharge vehicles so that it can improve indicators such as losses and voltage profiles of the network in addition to be profitable. Density functions might have been used to include the uncertainty of vehicle drivers' behavior and to model the possible parameters related to him/her. Finally, the proposed approach is applied to a 33-bus test network by a genetic optimization algorithm using a private aggregator. The simulation results show that, in addition to maximizing the aggregator gain, the proposed method smoothes the network load curve, which reduces losses and improves voltage profile. It seems that in the probabilistic environment of vehicle behavior, the combination of TOU in private aggregator planning, which has led to an increase in their profits and at the same time in terms of the use of improved technical indicators, has not been studied yet.

    Keywords: Electric Vehicle Aggregator, Charging, Discharging Management, TOU Pricing, Energy Market
  • Hamzeh Eisazadeh, Maziar Mirhosseini Moghaddam*, Behnam Alizadeh Pages 47-63

    New power systems based on virtual power plants (VPPs) will expand in the future, so it is of crucial importance for system operators to analyze the frequency behavior of these systems compared to current systems in the field of disruptions. In this paper, the equations of the frequency response model of conventional power systems are expanded by considering VPPs and their effective components, and a new model is presented for the frequency response of large power systems based on VPPs. To analyze the frequency behavior of the network, different scenarios are studied on a sample network. To cover the possible situations of the future network, several VPP models with different specifications are considered from the perspective of frequency responsiveness. The simulation results indicate the necessity of using frequency responsive devices in future power networks that are based on VPP.

    Keywords: Modern Power System, Frequency Response, Automatic Generation Control, Virtual Power Plant
  • MohammadReza Dehghani, Mehdi Abbasi* Pages 64-72

    To keep and improve the position of thermal power generation companies in the competitive market, performance evaluation is necessary. BSC is one of the most efficient performance evaluation models. This model has two assumptions of equal weights of perspectives and equal weights of performance evaluation indicators, which are not necessarily true in real-world problems. BWM is a strong method for weighting criteria in MADM problems. This research presents a trustable BWM algorithm for solving MADM problems with various indicators and hierarchical levels without considering the two mentioned assumptions. This algorithm can provide more trustable solutions for some real-world problems. Then, the weight of performance evaluation indicators of Fars Power Generation Management Company was evaluated by integrating the proposed algorithm with the BSC model. Seventeen performance evaluation indicators were identified in this company. Then, the identified indicators were classified and weighted in four perspectives using the BSC model. Based on the results, the integration of the proposed algorithm with the BSC model can be a suitable approach to assigning weights to indicators as per the performance evaluation of thermal power generation companies. Also, the algorithm is convergent and trustable and can provide reliable results for solving MADM problems according to various number of indicators and hierarchical level numbers.

    Keywords: Performance Evaluation, Balanced Scorecard (BSC), Trustable Best Worst Method (BWM), Consistency Ratio, Performance Evaluation Indicators, Thermal Power Generation Companies
  • Ali Goldoust, Mehrdad Hojat*, Saeed Seyyed Mahdavi Pages 73-85

    This paper presents a framework for the optimal design of hybrid energy systems with a bat search optimization algorithm. Wind turbines, solar panels, and combined heat and power (CHP) systems are considered power generators. The proposed framework can exchange power with the upstream network, taking into account the limitations of power exchange, the cost of installing wind turbines, solar panels, CHP systems, battery storage, and converters in the form of investment costs plus maintenance costs, CHP system fuel costs, expected load removal costs, and power exchange costs as target functions. Also, a complete set of constraints related to the hybrid energy system is included in the problem framework. Uncertainties related to the production capacity of wind turbines and solar panels along with the uncertainty of consumer power demand using the two-point estimation method are also considered in the proposed framework. The bat search algorithm is used to find the optimal solution to the optimization problem. The results of the proposed framework in the form of different scenarios are compared with the results obtained by the genetic algorithm and particle swarm, which indicates its efficiency and optimal performance in designing hybrid energy systems.

    Keywords: Bat search algorithm, solar panels, two-point estimation, wind turbine, battery storage, hybrid energy system, Combined heat, power (CHP) system