جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "شبکه هوشمند" در نشریات گروه "برق"
تکرار جستجوی کلیدواژه «شبکه هوشمند» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
ریزشبکه های DC به دلیل ویژگی های قابل توجهی از جمله حذف توان راکتیو، تلفات کمتر توان و قابلیت اطمینان بالا، پایداری، کنترل پذیری و بهره وری انرژی، جذابیت بیشتری در شبکه های هوشمند دارا می باشند. یک بازار برق محلی مناسب به صورت نظیر به نظیر (P2P) برای اطمینان از پیشرفت ریزشبکه های DC چندگانه به هم پیوسته در حفظ نفوذ فزاینده منابع انرژی تجدیدپذیر بسیار ضروری می باشد. اشتراک انرژی P2P زیرساخت سودمندی را برای همتایان، از جمله ژنراتورهای تولید پراکنده، مصرف کنندگان نهایی و پروزیومرها فراهم می کند که بتوانند به طور مستقیم با یکدیگر به تبادل انرژی الکتریکی بپردازند. این مقاله یک مدل بهینه سازی تجارت انرژی P2P برای ریزشبکه های DC چندگانه به هم پیوسته، که به وسیله یک سیستم مدیریت انرژی (EMS) هماهنگ شده اند تا سود کل شرکت کنندگان را به حداکثر برساند، ارائه می کند. هر ریزشبکه DC شامل چندین آرایه فتوولتائیک، توربین بادی، بارهای مسکونی و خودروی الکتریکی (EV) می باشد. در چارچوب پیشنهادی، مقدار مجاز تلفات توان در نظر گرفته شده است که منعکس کننده محدودیت تبادل توان بین همتایان است که می تواند بر مقدار تابع هدف تاثیرگذار باشد. نتایج نشان می دهد که اگر تلفات توان مجاز 10% افزایش یابد، سود کل حدود 20% افزایش خواهد یافت.کلید واژگان: ریزشبکه Dc, سیستم مدیریت انرژی, تجارت انرژی نظیر به نظیر, تلفات مجاز توان, شبکه هوشمندDC microgrids are attaining more attraction in the smart grids on account of major characteristics such as reactive power removal, low power losses and high reliability, stability, controllability and energy efficiency. A suitable peer-to-peer (P2P) local electricity market is very essential to ensure the prosperity of networked DC microgrids in the sustainment of increasing penetration of renewable energy resources. The P2P energy trading provides a beneficial platform so that the peers including the distributed generators, end-use consumers and prosumers can buy or sell electrical energy directly with each other. This paper presents an optimization model of P2P energy trading for interconnected multiple DC microgrids coordinated via an energy management system (EMS) to maximize the total profit of participants. Each DC microgrid includes several photovoltaic arrays and wind turbines, residential loads, and electric vehicles (EVs). In the proposed framework, the permissible value of power losses is considered that reflects the limitation of power exchange between the peers and significantly influences the objective value.Keywords: DC Microgrid, Energy Management System, Peer-To-Peer Energy Trading, Permissible Power Losses, Smart Grid
-
در مسایل بهینه سازی سیستم های توزیع هوشمند که متغیرها و پارامترهای زیادی وجود دارد، ارایه یک الگوریتم کارآمد که قابلیت همگرایی و حل در شبکه های بزرگ را داشته باشد از چالش های اصلی محققان می باشد. در این مقاله یک مدل بهینه سازی درجه دوم عدد صحیح مرکب برای بهبود عملکرد شبکه توزیع در مقیاس بزرگ با استفاده از مسیله مدیریت سمت تقاضا، سیستم ذخیره انرژی، سیستم باتری به مترو، کنترل بهینه تپ ترانس OLTC و SVR و همچنین منابع تولید پراکنده فسیلی و تجدیدپذیر در کنار خازن و راکتورهای شنت ارایه شده است. تابع چند هدفه در نظر گرفته شده یک مدل تصادفی مبتنی بر سناریو است، که مدل دقیقی از عدم قطعیت های موجود در منابع انرژی تجدیدپذیر را مدل سازی می کند. با توجه به مسایل در نظر گرفته شده و همچنین مدل شبکه های بزرگ 118 و 874 باس اغلب الگوریتم ها به دلیل وجود متغیرهای زیاد قادر به همگرایی نمی باشد. در این مقاله عملکرد مطلوب الگوریتم تکاملی ترکیبی پیشنهادی بر روی شبکه های توزیع بزرگ نشان داده شده است، که قادر رسیدن به جواب های بهینه سراسری نسبت به الگوریتم های مشابه می باشد.
کلید واژگان: مدیریت بار, شبکه هوشمند, الگوریتم تکاملی, باتری, انرژی تجدیدپذیرIn the optimization problems of intelligent distribution systems where there are many variables and parameters, providing an efficient algorithm that has the ability to converge and solve in large networks is one of the main challenges of researchers. In this paper, a compound integer quadratic optimization model for improving the performance of large-scale distribution network using demand-side management problem, energy storage system, battery-to-metro system, optimal control of OLTC and SVR tap-trans and distributed generation resources. Fossil and renewable are offered alongside capacitor and shunt reactors. The considered multi-objective function is a scenario-based stochastic model, which accurately models the uncertainties in renewable energy sources. According to the considered problems and also the model of large networks of 118 and 874 buses, most of the algorithms are not able to converge due to the existence of many variables. In this article, the optimal performance of the proposed hybrid evolutionary algorithm is shown on large distribution networks, which is able to reach global optimal solutions compared to similar algorithms.
Keywords: Load management, smart grid, evolutionary algorithm, battery, renewable energy -
Journal of Operation and Automation in Power Engineering، سال دوازدهم شماره 2 (Summer 2024)، صص 142 -151
یکی از چالش های حیاتی در عملکرد بهینه شهرهای هوشمند، مدیریت هماهنگ حامل های انرژی متعدد در ساختمان های مسکونی به دلیل اهداف متفاوت و اغلب متناقض است. در پاسخ به این چالش، این مقاله یک طرح مفهومی مبتنی بر انتشار هزینه برای استفاده بهینه از انرژی-گاز در یک خانه هوشمند در زمینه هاب های انرژی مسکونی با در نظر گرفتن یک مبادله معنادار بین صرفه جویی در هزینه و حفاظت از محیط زیست پیشنهاد می کند. منابع مختلف تبدیل انرژی شامل سیستم های ذخیره انرژی و گرما، ماژول های فتوولتاییک پشت بام، و همچنین واحدهای حرارتی و توان ترکیبی به همراه بارهای الکتریکی و حرارتی مسیول در مدل پیشنهادی در نظر گرفته شده اند. علاوه بر این، یک روش مبتنی بر سناریو تصادفی کارآمد برای مقابله با عدم قطعیت شدید مرتبط با تولید فتوولتاییک اجرا می شود. مدل پیشنهادی مصرف انرژی خانگی و هزینه های آب و برق را با ترکیب یک تابع هدف ترکیبی جمع وزنی تحت محدودیت های سیستم مختلف و ترجیحات کاربر کاهش می دهد، در حالی که در عین حال برنامه ریزی بهینه کار و راحتی را برای ساکنان فراهم می کند که می تواند یک سبک زندگی خوب را تضمین کند. طرح ارایه شده بر روی یک مطالعه موردی واقع گرایانه مجهز به هاب های انرژی انجام شده و همانطور که انتظار می رود، کاربرد و اثربخشی آن را در مدیریت بهینه انرژی مشکل هاب انرژی مسکونی پیشنهادی معرفی می کند. نتایج شبیه سازی تایید می کند که هزینه های تامین انرژی را می توان تا 46.16 درصد و هزینه های انتشار را تا 34.07 درصد صرفه جویی کرد و در عین حال سطح مطلوبی از آسایش را برای سرپرست خانوار حفظ کرد.
کلید واژگان: هاب های انرژی مسکونی, مدیریت انرژی, انرژی های تجدیدپذیر, شبکه هوشمندJournal of Operation and Automation in Power Engineering, Volume:12 Issue: 2, Summer 2024, PP 142 -151One of the crucial challenges within the optimal operation of smart cities is coordinated management of multiple energy carriers in the residential buildings owing to disparate and often conflicting objectives. In response to this challenge, this paper proposes a novel conceptual cost-emission-based scheme for optimal energy-gas use in a smart home in the context of residential energy hubs considering a meaningful trade-off between cost saving and environmental protection. Various energy conversion resources containing energy and heat storage systems, rooftop photovoltaic modules, and also combined heat and power units along with responsible electrical and thermal loads are taken into account in the proposed model. Furthermore, an efficient stochastic scenario-based method is executed to tackle the intense uncertainty associated with photovoltaic production. The proposed model reduces domestic energy consumption and utility costs by incorporating a weighted summation mixed objective function under various system constraints and user preferences, while at t the same time optimal task scheduling and comfort for the resident that it can guarantee a good lifestyle. The presented scheme is carried out on a realistic case study equipped with energy hubs and as expected, introduces its applicability and effectiveness in the optimal energy management of the proposed residential energy hub problem. The simulation results confirm that energy procurement costs can be saved by up to 46.16% and emission costs by 34.07% while maintaining the desired level of comfort for the head of the household.
Keywords: Residential energy hubs, energy management, Renewable energy, Smart grid -
Journal of Operation and Automation in Power Engineering، سال دوازدهم شماره 2 (Summer 2024)، صص 163 -174در شبکه های برق تجدیدساختار یافته، خرده فروش برق به عنوان شرکتی سود محور انرژی الکتریکی را از بازارهای برق عمده-فروشی خریداری کرده و به مصرف کنندگان نهایی می فروشد. از طرفی با حرکت صنعت برق به سمت شبکه های هوشمند مصرف-کنندگان کوچکی که علاوه بر دریافت انرژی از شبکه ی توزیع، توانایی تولید توان در مقیاس کوچک را دارند تحت عنوان مشترکین فعال، در محیط بازار برق ظهور پیدا کرده اند. لذا تجمیع کنندگان مشترکین فعال با هدف ماکزیمم کردن سود مجموعه ای از مشترکین فعال در این محیط تعریف شده اند. در این مقاله نحوه ی تبادل انرژی و همچنین تعیین قیمت تبادل انرژی بین خرده فروش و تجمیع کننده ی مشترکین فعال به صورت یک بازی دو سطحی مدل شده است. در سطح بالاتر خرده-فروش به عنوان لیدر با هدف ماکزیمم کردن سود خود یا همان مینیمم کردن هزینه های خود به ارایه ی قیمت پیشهادی جهت خرید یا فروش انرژی به تجمیع کننده مشترکین فعال می پردازد. تجمیع کننده نیز با هدف مینیم کردن هزینه های تامین انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان خود با توجه به قیمت پیشنهادی خرده فروش در رابطه با مقدار توان تبادلی در جهت خرید یا فروش تصمیم گیری می کند. در این مقاله از یک روش ترکیبی مبتنی بر MILP و MO جهت یافتن نقطه ی بهینه ی این بازی مدل شده، استفاده شده است. جهت بررسی کارایی روش پیشنهادی، سه روش قیمت دهی FP، TOU و RTP به عنوان برنامه های پاسخگویی بار مبتنی بر قیمت با استفاده از الگوریتم پیشنهادی با یکدیگر مقایسه شده اند.کلید واژگان: خرده فروش, شبکه هوشمند, منابع انرژی تجدید پذیر, تجمیع کننده ی مصرف کنندگان فعال, تسویه انرژیJournal of Operation and Automation in Power Engineering, Volume:12 Issue: 2, Summer 2024, PP 163 -174In the restructured electricity industry, the electricity retailer, as a profit-oriented company, buys electricity from wholesale electricity markets and sells it to end customers. On the other hand, with the move of the electricity networks towards smart grids, small customers who, in addition to receiving energy from the distribution network, can generate power on a small scale, have emerged as prosumers in the electricity market environment. Therefore, the prosumers' aggregator is defined to maximize the profit of a set of prosumers in this environment. In this paper, the energy exchange between the retailer and the aggregator has been modeled as a bi-level game. At a higher level, the retailer, as a leader to maximize its profit or minimize its expenses, offers a price to buy or sell energy to the prosumers' aggregator. The aggregator also decides on the amount of exchange energy to buy or sell, to minimize the energy supply costs required of its consumers according to the retailer's bid price. In this paper, a combined method based on~MILP (Mixed Integer Linear Programming)~and MO (Mayfly Optimization) has been used to find the optimal point of this modeled game. To evaluate the efficiency of the proposed method, the three pricing methods FP (Fixed Pricing),~TOU (Time Of Using), and RTP (Real Time Pricing) as price-based demand response programs have been compared using the proposed algorithm. The simulation results show that among the three pricing methods for customers, the RTP pricing method has the highest profit for the retailer and the lowest cost for the aggregator.Keywords: Retailer, Smart grid, Renewable energy resources, Prosumers' aggregator, Energy procurement
-
پدیده بازیابی تاخیری ولتاژ ناشی از خطا (FIDVR [i]) در شبکه هایی با ضریب نفوذ بالای بارهای موتوری پدیدار می شود؛ زیرا افزایش توان راکتیو درخواستی بارهای موتوری بعد از رفع خطا از بازیابی سریع ولتاژها جلوگیری می کند. حذف بار یکی از روش های موثر مقابله با پدیده FIDVR است که سبب نزدیک شدن میزان تقاضا به تولید توان راکتیو می شود. در این مقاله یک روش ناحیه گسترده ارایه می شود که براساس شرایط شبکه و بارها اقدام به حذف بار می کند. با توجه به اینکه شاخص های معرفی شده برای مشخص کردن مکان و مقدار حذف بار از ولتاژ شین ها، جریان بارها و درایه های ماتریس امپدانسی شبکه تشکیل شده اند؛ بنابراین، روش پیشنهادی قادر به حذف موثر بارها است. پروسه تخمین ولتاژ ابزار مهمی است که در روش پیشنهادی از آن بهره گرفته می شود و بر پایه پخش بار گوس-سایدل تعمیم یافته و مدل درجه سه موتور القایی تعریف شده است. این ابزار، روش پیشنهادی را قادر می سازد تاثیر حذف بارهای پیشنهادی بر میزان بازیابی ولتاژ شین ها را متوجه بشود و از اعمال موارد غیرضروری جلوگیری کند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده خطای زیر 2 درصد در پروسه تخمین ولتاژ و همچنین، کاهش 17 درصدی مقدار بار قابل حذف نسبت به روش های مرسوم است.
کلید واژگان: بازیابی تاخیری ولتاژ ناشی از خطا, پخش بار گوس-سایدل, حذف بار, تخمین ولتاژ, شبکه هوشمندThe phenomenon of Fault-Induced Delayed Voltage Recovery (FIDVR) appears in networks with high penetration of induction motor loads because the increase in requested reactive powers of motor loads after clearing the fault prevents the rapid return of the bus voltage to the pre-fault level. Load shedding is one of the effective ways to deal with the FIDVR phenomenon, which causes the amount of demand to approach the production of reactive power. In this paper, a wide-area load-shedding method is presented, which performs based on network conditions and loads. Since the introduced indicators for determining the locations and amounts of loads to be shed are based on the values of bus voltages, loads currents, and network impedance matrix; therefore, the proposed method can effectively shed the loads and deal effectively with FIDVR. The voltage estimation process is an important tool to predict the voltages at future moments and is defined based on the modified Gauss-Seidel load flow and the three-order model of the induction motor. This tool enables the proposed method to understand the effect of applying load shedding on voltage recovery and prevents the application of unnecessary ones.
Keywords: Fault-induced delayed voltage recovery, Gauss-Seidel load flow, Load Shedding, voltage estimation, Smart grid -
نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، سال بیست و یکم شماره 2 (پیاپی 78، تابستان 1402)، صص 92 -102
حمله تزریق داده غلط (FDIA) یک تهدید سایبری مخرب برای عملکرد اقتصادی بازار های انرژی الکتریکی در شبکه های هوشمند است. یک مهاجم سایبری می تواند با پیاده سازی یک FDIA و با نفوذ در معاملات مجازیبازارهای انرژی الکتریکی، از طریق دستکاری قیمت برق به سود مالی گزافی دست پیدا کند. در این مقاله، روش جدیدی در مساله برنامه ریزی یک FDIA به صورت کاملا مخفی و با هدف دستیابی به بیشترین سود مالی از دیدگاه یک مهاجم سایبری مشارکت کننده در معاملات مجازی در دو بازار روز پیش (DA) و زمان حقیقی (RT) ارایه شده است. یک فرضیه رایج که در مطالعات موجود روی FDIAs در مقابل بازارهای برق صورت گرفته، این است که مهاجم، اطلاعات کاملی از شبکه هوشمند در اختیار دارد. اما واقعیت این است که مهاجم، منابع محدودی دارد و به سختی می تواند به همه اطلاعات شبکه دسترسی پیدا کند. این مقاله روش مقاومی را در طراحی استراتژی حمله با شرایط اطلاعات شبکه ناقص پیشنهاد می کند. به طور خاص فرض گردیده که مهاجم نسبت به ماتریس های مدل کننده شبکه دارای عدم قطعیت است. اعتبار روش پیشنهادی بر اساس سیستم معیار 14- باس IEEE و با استفاده از ابزار Matpower سنجیده شده است. نتایج عددی، موفقیت نسبی حمله پیشنهادی را در حالت های از درجه مختلف اطلاعات ناقص تایید می کنند.
کلید واژگان: بازار انرژی الکتریکی, حمله سایبری, حمله تزریق داده غلط, شبکه هوشمند, عدم قطعیتFalse data injection attack (FDIA) is a destructive cyber threat to the economic performance of electricity markets in smart grids. A cyber attacker can make a huge financial profit by implementing an FDIA through penetrating the virtual transactions of the electricity markets and manipulating electricity prices. In this paper, a new approach to planning an absolutely stealthily FDIA is presented with the aim of achieving maximum financial profit from the perspective of a cyber attacker participating in virtual transactions from two markets of day-ahead (DA) and real-time (RT). A common hypothesis in studies of FDIAs against electricity markets is that the attacker has complete information about the smart grid. But the fact is that the attacker has limited resources and can hardly access all the network information. This paper proposes a robust approach in designing an attack strategy under incomplete network information conditions. In particular, it is assumed that the attacker has uncertainties about the network modeling matrices. The validity of the proposed method is evaluated based on the IEEE 14-bus standard system using the Matpower tool. Numerical results confirm the relative success of the proposed attack in cases of varying degrees of incomplete information.
Keywords: Electricity market, cyber attack, false data injection attack, smart grid, uncertainty -
گسترش استفاده از سیستم های مخابراتی و دستگاه های اندازه گیری پیشرفته در شبکه های قدرت، زمینه ساز برقراری حملات سایبری در این شبکه ها است. وقوع حمله تزریق داده بد و تشخیص ندادن به موقع آن، آسیب های جبران ناپذیری را به شبکه تحمیل می کند. در این مقاله، روش جدیدی به منظور تشخیص داده بد (BDD) در تخمین حالت، هنگامی که مهاجم سایبری اندازه گیری های حساس و مهم را اندازه گیری می کند، ارایه می شود. بدین منظور، شاخص جدید حمله با دستکاری کردن هم زمان پارامترهای شبکه و تزریق داده های اشتباه به مقادیر اندازه گیری شده تعریف می شود. در این صورت، ابتدا دستگاه های اندازه گیری با اهمیت و نفوذ بالا که در مکان های حساس نصب شده اند، از دستگاه های اندازه گیری با اهمیت و نفوذ پایین با وجود اثر masking و swaming با استفاده از الگوریتم پتانسیل تعمیم یافته و مطمین (DRGP) تشخیص و جداسازی می شوند. بعد از این دسته بندی، مجدد فرآیند تخمین حالت با استفاده از اندازه گیری های با نفوذ پایین انجام می شود. اندازه گیری های حاوی داده بد با استفاده از الگوریتم باقیمانده تعمیم یافته (GSR) تشخیص داده می شوند. با دستکاری کردن هم زمان پارامترهای شبکه و مقادیر اندازه گیری ها، روش های معمول BDD قادر به تشخیص حمله نیستند. به منظور بررسی کارایی الگوریتم های تشخیص داده بد بیان شده، پیاده سازی آنها روی شبکه استاندارد 14 و 123 باسه IEEE با استفاده از نرم افزارهای MATLAB و Rstudio انجام شده است. نتایج، شبیه سازی توانایی الگوریتم پیشنهادی را در تشخیص حمله داده بد به خوبی نشان می دهند.
کلید واژگان: تخمین حالت, تشخیص داده بد, حمله سایبری, حمله تزریق داده بد, شبکه هوشمندNowadays, using telecommunication systems and advanced measuring devices underlies cyberattacks on electrical grids. Bad data injection and failure to detect it on time, cause drastic damage to the network. This paper presents a new method for bad data detection (BDD) in state estimating when a cyber attacker manipulates the important measurements. Therefore, the new attack index is defined by simultaneously manipulating the network parameters and injecting incorrect data into the measured values. For this purpose, considering the masking and swamping effect, the diagnostic robust generalized potential (DRGP) algorithm detected and isolated high-leverage measurements installed in important locations from low-leverage measurements. Then, the state estimation process performs using low-leverage measurements. The Generalized Studentized Residual (GSR) algorithm detects bad data. With simultaneous manipulation of network parameters and measurement values, conventional BDD methods are unable to detect an attack. To evaluate the performance of the proposed method, they were implemented on the IEEE standard 14-bus network using MATLAB and Rstudio software. The simulation results show the ability of the proposed algorithm to detect a bad data attack.
Keywords: State Estimation, bad data detection, Cyberattack, bad data injection attack, Smart grid -
صنایع برق با مشکلاتی مانند کاهش سوخت های فسیلی، انتشار گازهای گلخانه ای و فقدان آنالیز خودکار شبکه برق مواجه است. برای مقابله با چالش های موجود، ایجاد زیرساخت جدید ضروری است. مفهوم شبکه های هوشمند با هدف به روزکردن شبکه های برق کنونی با ادغام زیرساخت های مخابراتی پیشرفته با شبکه برق موجود، شبکه های برق را قابل اطمینان تر، بهینه و دوستدار محیط زیست می سازند. تجمیع شبکه های برق و شبکه های مخابراتی درحالی که فواید فراوانی دارد، دارای معایبی در زمینه ی امنیت سیستم و حفاظت است. در این مقاله، بعد از آشنایی با زیرساخت های مخابراتی شبکه هوشمند، ویژگی ها و کاربردهای آنها به معرفی تهدیدهای موجود علیه امنیت شبکه های مخابراتی و بررسی اقدامات مناسب شامل پیش گیری، شناسایی و مقابله با خطرات امنیتی پرداخته شده است. در مرحله پیش گیری از خطرات امنیتی، راه کارهایی مانند رمزنگاری و زنجیره بلوکی با هدف حفظ دسترسی به اطلاعات شبکه برای افراد مجاز، مطالعه و بررسی شده است. در زمینه شناسایی حملات در شبکه هوشمند به دلیل نیاز به راه حلی هوشمند و سریع، یادگیری عمیق به عنوان یکی از ابزارهای هوشمند، پویا و قدرتمند به همراه کاربردهای آن در بهبود امنیت شبکه هوشمند بررسی شده است.
کلید واژگان: شبکه هوشمند, شبکه های مخابراتی, امنیت, حملات سایبری, یادگیری عمیقThe power industry is facing problems such as fossil fuel reduction, greenhouse gas emissions and the lack of automated analysis of the power grid. To meet the existing challenges, creating a new infrastructure is essential. The concept of smart grids aims to update existing power grids by integrating advanced communication infrastructure with the existing grid, making power grids more reliable, efficient, and environmentally friendly. Integration of power networks and communication networks, while it has many benefits, it has disadvantages in system security and protection. In this paper, after familiarizing with the smart grid communication infrastructure, their features and applications, the existing threats against the security of communication networks are introduced, and suitable actions are discussed, including prevention, detection, and counteract against security risks. At the security risks prevention stage, solutions such as encryption and blockchain have been studied and reviewed with the purpose of maintaining access to network information for authorized users. In the field of identifying attacks in the smart grid due to the need for a smart and fast solution, deep learning as one of the smart, dynamic and powerful tools with its applications in improving smart grid security has been investigated.
Keywords: Smart grid, Communication networks, Security, Cyber-attacks, Deep learning -
در پرتو پیدایش شبکه هوشمند، عملکردهای مرتبط با این شبکه در بلوک های سیستم مدیریت انرژی، نیازمند اتخاذ استراتژی های مقاوم اند تا سطح بالاتری از کنترل و خدمات محافظتی را ارایه دهند. طرح های حذف بار زیرفرکانسی (UFLS)، بلوک های بار را هنگامی که افت فرکانس زیر محدوده آستانه قرار می گیرد، جدا می کند. در طرح های UFLS تطبیقی در یک بستر مخابراتی پیشرفته، کمیت های اصلی سیستم در هر لحظه و در زمان واقعی اندازه گیری می شوند و متناسب با میزان انحراف فرکانس، مقدار بهینه ای از بار حذف می گردد. در این مقاله، یک چهارچوب ساعتی توسط برنامه ریزی خطی آمیخته عدد صحیح (MILP) برای طراحی بهینه یک سیستم UFLS تطبیقی پیشنهاد شده است. هدف از این کار، ارایه یک UFLS تطبیقی منظم تر است که به مقدار کمتری به سعی و خطا وابسته باشد. در اینجا، رله زیرفرکانسی برای هر ساعت از یک شبانه روز و با توجه به شرایط بهره برداری و عدم قطعیت های ناشی از پیشامد، منابع انرژی تجدیدپذیر (RES) و نوسانات بار در آن ساعت تنظیم می شود. شبیه سازی ها بر روی سیستم تست 39 شینه IEEE، در یک افق زمانی 24 ساعته اجرا شده اند.
کلید واژگان: شبکه هوشمند, حذف بار زیرفرکانسی تطبیقی, منابع انرژی تجدیدپذیر, نوسانات بارIn the light of the emergence of smart grids, the functions associated with this type of grids in the blocks of the energy management system require the adoption of robust strategies in order to provide a higher level of control and protection. Under-frequency load shedding (UFLS) sheds load blocks when the frequency drop is below the threshold limit. In adaptive UFLS, in an advanced telecommunications platform, the main quantities of the system are measured at each hour and in real-time; besides, the optimal amount of load is shed according to frequency deviation. In this paper, an hourly framework using Mixed-Integer Linear Programming (MILP) is proposed for an optimal design of an adaptive UFLS in smart networks. The goal is to provide a more systematic adaptive UFLS that is less dependent on trial and error. Here, the under-frequency relay is set for each hour in regard to operating conditions and uncertainties resulting from contingencies, to renewable energy sourses (RES), and to load fluctuations at that hour. The simulations are performed on the IEEE 39-bus test system over a 24-hour time horizon.
Keywords: Smart Grid, Adaptive under-frequency load shedding, Renewable energy sources, Load fluctuations -
در بستر سیستمهای قدرت هوشمند، تعیین پتانسیل منابع پاسخگویی تقاضا به علت اثرگذاری بر تمامی سیاستهای تصمیمگیری حوزه انرژی حایز اهمیت است. در مقاله حاضر، پتانسیل منابع پاسخگویی تقاضا در حضور تجهیزات سرمایشی و گرمایشی، با استفاده از روش الگوریتم طبقهبندی k-means به عنوان یک روش دادهکاوی، تعیین میشود. ابتدا دادههای انرژی مصرفی در ساعات پیک دورههای گرم (بهار و تابستان) و دورههای سرد (پاییز و زمستان)، با توجه به تغییرات قیمت و دما، با استفاده از الگوریتم k-means در خوشههای مختلفی گروهبندی میشوند. خوشههایی با امکان حضور وسایل سرمایشی و گرمایشی، انتخاب میشوند. سپس نمودار بازه اطمینان دادههای انرژی مصرفی در خوشههای منتخب با توجه به تغییرات قیمت انرژی ترسیم میگردد. با توجه به فاصله کمینه و بیشینه در میانگین دادههای موجود در آستانه بالا و آستانه متوسط نمودار بازه اطمینان، پتانسیل نامی منابع پاسخگویی تقاضا (بار انعطافپذیر) به دست میآید. اطلاعات انرژی مصرفی، دما و قیمت انرژی شبکه برق BOSTON در یک افق زمانی ششساله به منظور ارزیابی مدل پیشنهادی استفاده میشود.
کلید واژگان: انرژی مصرفی, پاسخگویی بار, داده کاوی, شبکه هوشمند, قیمت, تغییرات دماییUnder the smart power systems, determining the amount of Demand Response Resources(DRRs) potential is considered as a crucial issue due to affecting in all energy policy decisions. In this paper, the potential of DRRs in presence of cooling and heating equipment are identified using k-means clustering algorithm as a data mining technique. In this regard, the energy consumption dataset are categorized in different clusters by k-means algorithm based upon variations of energy price and ambient temperature during peak hours of hot (Spring and Summer) and cold (Autumn and Winter) periods. Then, the clusters with the possibility of cooling and heating equipment’s commitment are selected. After that, the confidence interval diagram of energy consumption in elected clusters is provided based upon energy price variations. The nominal potential of DRRs, i.e. flexible load, will be obtained regarding the maximum and minimum differences between the average of energy consumption in upper and middle thresholds of the confidence interval diagram. The energy consumption, ambient temperature and energy price related to BOSTON electricity network over a six-year horizon time is utilized to evaluate the proposed model.
Keywords: Energy consumption, demand response, data mining, smart grid, energy price, temperature variations -
در سال های اخیر تقاضا برای انرژی الکتریکی به شدت افزایش یافته است. در مقابل، توسعه سیستم های قدرت علاوه بر نیاز به سرمایه گذاری های کلان، فرآیندی زمان بر است و اغلب با مخالفت دوستداران محیط زیست مواجه می شود. از این رو متولیان صنعت برق احداث واحدهای تولید و خطوط انتقال جدید را راه حل مناسبی برای تامین تقاضای رو به رشد مصرف کنندگان نمی بینند و به گزینه های دیگری مانند مدیریت سمت تقاضا روی آورده اند تا با اعمال سیاست های مدیریتی به مصرف کنندگان، تقاضا را با محدودیت های تولید برق همسو سازند. نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر به سیستم های توزیع و استفاده فراگیر از تجهیزات هوشمند، فضای سیستم های قدرت را دگرگون ساخته است. بدیهی است سیاست های مدیریت تقاضا نیز باید برای حفظ کارایی در شرایط جدید دستخوش تغییراتی شوند. انرژی تراکنشی یکی از حوزه های نوپدید مدیریت سمت تقاضا می باشد که به منظور حفظ تعادل توان در فضای کنونی شبکه برق هوشمند به کار گرفته می شود. این مقاله نخست به بررسی ضرورت مدیریت سمت تقاضا می پردازد و در ادامه با تشریح مفهوم پاسخگویی تقاضا و ارزیابی انواع برنامه های آن، چالش های موجود را واکاوی می کند. در انتها انرژی تراکنشی به عنوان شکل جامع تری از پاسخگویی تقاضا معرفی می گردد و اهداف، چالش های پیاده سازی و نیز برخی مطالعات انجام شده در خصوص چارچوب های انرژی تراکنشی بررسی می شوند. در سال های اخیر تقاضا برای انرژی الکتریکی به شدت افزایش یافته است. در مقابل، توسعه سیستم های قدرت علاوه بر نیاز به سرمایه گذاری های کلان، فرآیندی زمان بر است و اغلب با مخالفت دوستداران محیط زیست مواجه می شود. از این رو متولیان صنعت برق احداث واحدهای تولید و خطوط انتقال جدید را راه حل مناسبی برای تامین تقاضای رو به رشد مصرف کنندگان نمی بینند و به گزینه های دیگری مانند مدیریت سمت تقاضا روی آورده اند تا با اعمال سیاست های مدیریتی به مصرف کنندگان، تقاضا را با محدودیت های تولید برق همسو سازند. نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر به سیستم های توزیع و استفاده فراگیر از تجهیزات هوشمند، فضای سیستم های قدرت را دگرگون ساخته است. بدیهی است سیاست های مدیریت تقاضا نیز باید برای حفظ کارایی در شرایط جدید دستخوش تغییراتی شوند. انرژی تراکنشی یکی از حوزه های نوپدید مدیریت سمت تقاضا می باشد که به منظور حفظ تعادل توان در فضای کنونی شبکه برق هوشمند به کار گرفته می شود. این مقاله نخست به بررسی ضرورت مدیریت سمت تقاضا می پردازد و در ادامه با تشریح مفهوم پاسخگویی تقاضا و ارزیابی انواع برنامه های آن، چالش های موجود را واکاوی می کند. در انتها انرژی تراکنشی به عنوان شکل جامع تری از پاسخگویی تقاضا معرفی می گردد و اهداف، چالش های پیاده سازی و نیز برخی مطالعات انجام شده در خصوص چارچوب های انرژی تراکنشی بررسی می شوند.
کلید واژگان: انرژی تراکنشی, پاسخگویی تقاضا, مدیریت سمت تقاضا, شبکه هوشمندJournal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:19 Issue: 1, 2022, PP 259 -271Electricity demand has increased drastically during recent years. Expansion of power generation and transmission systems to address the growing demand for electricity is a lengthy process and requires extensive capital investment. Moreover, conventional methods of power generation can cause severe environmental issues. Discussed concerns have attracted considerable attention to demand-side management (DSM) policies by which system operators can monitor and control consumers in order to better match the electricity demand with power supply conditions. Meanwhile, power systems are going through a transition period due to the high penetration of renewable energy resources (RERs) and widespread use of smart devices. To remain efficient, DSM policies need to adapt to these transformations. Transactive energy (TE) is a newly-introduced DSM policy which is intended for the changing environment of power systems and is able to maintain the dynamic power balance in smart grids. This paper studies the reasons that led to the initiation of DSM programs. Further, the concept of demand response (DR) is elaborated and various types of DR programs and the existing challenges toward these programs are evaluated. Last but not least, TE is introduced as a general form of DR and the benefits and challenges that implementation of TE frameworks may bring about are analyzed.
Keywords: Transactive Energy, Demand Response, Demand-Side Management, Smart Grid -
در این مقاله سیستمهای سنتی با مشکلاتی مانند اتلاف انرژی، افزایش تقاضای انرژی، قابلیت اطمینان و امنیت روبرو هستند. بنابراین برای حل این مشکلات به شبکههای هوشمند (SG) تبدیل میشوند. SG ها یک ارتباط انرژی دو طرفه بین ارایه دهندگان خدمات و مصرف کننده فراهم میکنند. از سوی دیگر، SG ها دارای دستگاههای مختلفی برای نظارت، تجزیه و تحلیل و کنترل در قسمتهای مختلف شبکه هستند. بنابراین، SG ها به زیرساخت ارتباطی بین این دستگاههای مختلف نیاز دارند. در نتیجه، این اتصال با زیرساخت جدیدی مانند اینترنت اشیاء (IoT) حاصل میشود. اینترنت اشیا به سیستمهای SG کمک میکند تا عملکردهای مختلف شبکه را در طول تولید، انتقال، توزیع و مصرف انرژی با استفاده از تجهیزات اینترنت اشیاء (مانند سنسورها، عملگر ها و کنتورهای هوشمند) و همچنین با ارایه اتصال، اتوماسیون و ردیابی را انجام دهند. در این مقاله، برنامهریزی تولید در بازار برق تجدید ساختار یافته با زیرساختهای اینترنت اشیاء که در آن هدف حداکثرسازی سود شرکتهای تولید کننده (GENCO) است، بهینه شده است. سپس، این مقاله از برنامههای پاسخ به تقاضا (DR) برای بررسی بهتر چالشهای پیش رو در آینده SG ها با زیرساخت اینترنت اشیاء استفاده کرده است. نتایج به ارزیابی کیفیت و کارایی چنین سیستمی کمک میکند.
کلید واژگان: تجدید ساختار, شبکه هوشمند, برنامه ریزی, پاسخگویی تقاضا, اینترنت اشیاء Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:19 Issue: 1, 2022, PP 161 -175Traditional systems are faced with problems such as energy loss, growing in energy demand, reliability and security, so they are turning into smart grids (SGs) to solve these problems. SGs provide a bi-directional energy connection between service providers and consumer. On the other hand, SGs have various devices for monitoring, analysis and controlling in different parts of the network. Therefore, the SGs needs a communication infrastructure between these different devices. As a result, this connectivity will be achieved by a new infrastructure such as the internet of things (IoT). IoT helps SGs systems to perform various network functions throughout the generation, transmission, distribution, and consumption of energy by using IoT equipment (such as sensors, actuator, and smart meters), as well as by providing the connectivity, automation and tracking for such devices. In this paper, the day-ahead generation scheduling is optimized in the deregulated power market with IoT infrastructure where the goal is to maximize the profit of generation companies (GENCOs). Moreover, this paper has used the demand response (DR) programs to better explore the challenges ahead in the future of SGs with IoT infrastructure. The results help to assess the quality and efficiency of such a system.
Keywords: Deregulation, smart grid (SG), scheduling, demand response (DR), internet of things (IoT) -
در بستر شبکه های هوشمند الکتریکی، بهره گیری از منابع سمت تقاضا (منابع پاسخ گویی بار)، مدیریت مناسب تر تقاضای روزافزون انرژی و همچنین کاهش چشم گیر هزینه های متحمل شده سیستم را فراهم می آورد. تعیین پتانسیل منابع سمت تقاضا به علت اثر گذاری بر برنامه ریزی های کوتاه مدت تا بلندمدت سیستم قدرت حایز اهمیت می باشد. مقاله ی حاضر، به ارایه ساختاری دو مرحله ای به منظور شناسایی پتانسیل نامی منابع پاسخ گویی تقاضا، بر مبنای تغییرات الگوی مصرف انرژی و تغییرات دمایی در افق زمانی سالیانه، می پردازد. در مرحله اول، با استفاده از الگوریتم حداکثر درست نمایی، آستانه دمایی عملکرد وسایل سرمایشی و گرمایشی تعیین می گردد. در مرحله دوم، براساس آستانه عملکردی وسایل سرمایشی و گرمایشی، داده های مصرف انرژی به دو بخش تفکیک می گردند؛ سپس، با اعمال ضرایب مختلف به منحنی تقاضا متوسط روزانه و منحنی تقاضا پرباری روزانه، میزان بار انعطاف پذیر(پتانسیل نامی منابع سمت تقاضا) تعیین می گردد. در پایان، با آنالیز آماری پتانسیل نامی منابع سمت تقاضا به دست آمده در سال های مختلف، پتانسیل نامی منابع مجازی سمت تقاضا در فصول گرم و سرد مشخص می گردد. ساختار پیشنهادی، با استفاده از داده های مصرف انرژی و داده های دمایی شهر BOSTON مورد ارزیابی قرار می گیرد؛ نتایج حاصله، حاکی از میزان تفاوت در پتانسیل نامی با توجه به تغییرات دوره ای دما می باشد.
کلید واژگان: انرژی مصرفی, پاسخ گویی تقاضا, تغییرات دما, شبکه هوشمندUnder the smart environment, utilizing demand side resources (DSRs), the so-called demand response resources (DRRs), provide more suitable management for the growing energy consumption as well as considerable reduction of system expenditures. Estimation of DSRs potential due to affecting the power system scheduling ranging from short-term to long-term is contemplated as an essential issue. In this paper, a two-stage structure is proposed to determine the potential of DRRs based upon the variation of energy consumption in comparison with the temperature along one year horizon time. In the first stage, utilizing a sample estimation method, the temperature threshold for commitment of cooling and heating appliances is specified. In the next stage, the energy consumption data are clustered in two categories regarding temperature thresholds. Then, the flexible load level, DRRs potential, is determined via implementing multifarious indices to the maximum and average daily load profile. Lastly, the final potential of DSRs will be determined in warm and cold weather conditions regarding the statistical analysis of computed DRRs’ potential in different years. To evaluate the capability of the proposed structure, the energy consumption as well as ambient temperature of Boston city is utilized. The obtained results show the difference between DRRs’ potential in different climate conditions.
Keywords: Energy consumption, Demand response, Temperature variations, Smart grid -
امروزه با توجه به رشد گسترده و نفوذ استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکههای هوشمند، پیشبینی بار خالص شبکه با در نظر گرفتن اثر تولیدات پراکنده اهمیت قابل توجهی پیدا کرده است. در این مقاله یک روش بهینهسازی ترکیبی به منظور پیشبینی احتمالاتی بلندمدت بار خالص شبکه با استفاده از روش تحلیل اجزای همسایگی و حل مساله رگرسیون به روش mini-batch-LBFGS و ترکیب پیشبینیهای به دست آمده با استفاده از سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی ارایه شده است. این ساختار شامل ترکیب چندین پیشبینی بلندمدت از جمله پیشبینی بار، توان یک ایستگاه خورشیدی و توان یک مزرعه بادی با توربینهای بادی مجهز به ژنراتور القایی دوسوتغذیه است. پیشبینی بار خالص و بررسی وابستگی موجود بین خطاهای پیشبینی بار و توانهای خورشیدی و بادی نیز در این مقاله مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی و مقایسه آن با مدلهای تایو و رگرسیون چندکی نشان میدهد که درصد میانگین مطلق خطا برای پیشبینیهای بار و توانهای خروجی ایستگاه خورشیدی و مزرعه بادی به ترتیب به میزان 947/0%، 3079/0% و 0042/0% بهبود یافته است که کاهش خطای کلی پیشبینی را سبب میشود.
کلید واژگان: پیش بینی احتمالاتی بلندمدت بار, تحلیل اجزای همسایگی, سیستم استنتاج عصبی- فازی, شبکه هوشمند, تولید بادی, تولید فوتوولتائیکWith the growth and integration of distributed generation resources in smart grids, net load forecasting is of significant importance. A hybrid optimization method is proposed in this paper for probabilistic net load forecasting using neighborhood component analysis and solving regression problem with the aid of mini-batch LBFGS method. Net load forecasting is suggested in this paper trough forecast combination via adaptive network-based fuzzy inference system. The structure includes a combination of several long-term forecasts, including forecasts of load, the generation of a solar station, and the generation of a wind farm with wind turbines equipped with doubly-fed induction generator. Also, the net load forecasting and the relationship between errors of load, wind and solar predictions are studied in this paper. The simulation results of the proposed method and its comparison with Tao and quantile regression models show that mean absolute percentage error of load forecasting, and the forecasts of solar and wind generations improved by 0.947%, 0.3079% and 0042%, respectively which result to a decrease in net load forecasting error.
Keywords: Long term probabilistic load forecasting, neighborhood component analysis, adaptive network-based fuzzy inference system, smart grid, wind generation, solar generation -
در این مقاله، یک راه کار بهینه و هماهنگ برای تنظیم برخط ولتاژ شبکه های هوشمند که دارای ترانسفورماتور تپ چنجری و منابع تولید پراکنده انرژی هستند، تبیین شده است. راه کار پیشنهادی نقاط کار توان راکتیو مولدهای پراکنده و همچنین موقعیت تپ ترانسفورماتور تپ چنجری را به صورت سلسله مراتبی تعیین می کند. در مرحله اول، با اجرای روش زیرگرادیان توزیع شده تابع تلفات توان باتوجه به قیود محدودیت ولتاژ کمینه می شود تا توان راکتیو بهینه مولدهای پراکنده یافته شود. درصورت عدم موفقیت مرحله اول برای تنظیم ولتاژ در محدوده مجاز، در مرحله دوم موقعیت تپ ترانسفورماتور تپ چنجری به طور بهینه تغییر می کند. راه کار پیشنهادی به وسیله تغییرات ناگهانی در وضعیت بار و سطح تولید توان اکتیو مولدهای پراکنده ارزیابی می شود. شبکه نامتعادل تست 123 باسه انجمن مهندسین برق و الکترونیک برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی استفاده می شود. پاسخ دهی سریع، پاسخ گویی به ازای تغییر شدید و ناگهانی در شرایط بهره برداری و کاهش تعداد دفعات تغییر تپ از نتایج شبیه سازی استنتاج شد. همچنین نتایج حالت ماندگار مشابه با الگوریتم متمرکز نقطه میانی، توانایی و کارایی راه کار پیشنهادی را نشان داد.کلید واژگان: کنترل توزیع شده, کنترل سلسله مراتبی, کنترل برخط ولتاژ, شبکه هوشمندIn this paper, an online optimal coordinated solution for the voltage regulation of a distribution smart grids including an on-load tap changer (OLTC) and multiple distributed generators (DG) is presented. The proposed strategy sets reactive power points of distributed generators as well as tap position of the OLTC hierarchically. In the first stage, a distributed sub-gradient method in order to find the optimal reactive powers for the DGs is implemented to minimize the power losses subject to voltage limits. If the first stage could not regulate voltage profile inside acceptable limits, in the second stage tap position of the OLTC will change optimally. The proposed solution is verified by studying suddenly load change and DGs’ active power output. An IEEE 123-bus unbalanced test system is used for the verification of the proposed method. Fast response, responsibility to different suddenly changes in the operating condition, and reduction in the number of needed taps are the results of this study. Moreover, analogous steady state results in comparison with another centralized method i.e. interior point algorithm demonstrate the ability and efficiency of the proposed solution.Keywords: Decentralized control, distributed control, hierarchical control, online voltage control, Smart Grid
-
با حرکت به سمت هوشمندنمودن سیستم های قدرت الکتریکی و استفاده از منابع تجدیدپذیر، روزبه روز بر پیچیدگی این سیستم ها افزوده می شود. از طرفی، به منظور انجام موفقیت آمیز وظایف کنترلی و مدیریتی، دقت مقادیر الکتریکی تخمین زده شده مسئله ای مهم و اساسی خواهد بود. تخمین حالت از این دیدگاه نقش مهمی را ایفا کرده و به عنوان حلقه نهایی زنجیره اندازه گیری در نظر گرفته می شود. اثرگذاری خطاهای دستگاه های اندازه گیری به گونه ای می باشد که مستقیما بر دقت نتایج تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین، ارایه روش هایی جهت مقاوم نمودن الگوریتم های تخمین حالت نسبت به خطاهای اتفاق افتاده بر ورودی های این مسئله لازم و ضروری است. در این مقاله، روشی جهت مقاوم سازی الگوریتم تخمین حالت سیستم های توزیع ارایه می شود که دستیابی به تحلیل هایی واقعی و دقیق از شرایط بهره برداری یک سیستم توزیع را میسر می سازد. بدین ترتیب، با استفاده از تابع نمایی برای تنظیم وزن دستگاه های اندازه گیری سیستم و مدل سازی ترکیب گوسی به صورت هم زمان به ارایه الگوریتمی در قالب پوشش خطای اندازه گیرهای نصب شده در حضور نیروگاه های بادی و بارهایی با توزیع احتمالی غیرگوسی پرداخته می شود. به منظور بررسی الگوریتم پیشنهادی، مطالعه بر روی دو سیستم تست 33 و 50 شینه انجام شده و نتایج به دست آمده بررسی می شود.
کلید واژگان: شبکه هوشمند, عدم قطعیت غیرگوسی, تخمین حالت مقاوم, وزنهای متغیر, انرژیهای تجدیدپذیرThe complexity of power systems increases with the advent of intelligent electrical power systems and the use of renewable resources. In order to successfully carry out control and management tasks, the accuracy of the estimated electrical quantities will be an important issue. State estimation plays an important role in this view and is considered as the final loop of the measurement chain. The effect of the errors of measuring devices is such that it directly affects the accuracy of the results, so providing methods to improve robustnessof the estimation algorithm is necessary in relation to the errors in the inputs of this problem. In this paper, a method is proposed to improve the distribution system state estimation (DSSE) algorithm, which provides real and accurate analyzes of the operating conditions of an active distribution system. Thus, in this paper is presented an algorithm using exponential function for weighting tuning of measurement sets of the power system in the form of measurement errors in the presence of wind power plants and loads by non-Gaussian uncertainties and probability functions. For analysis of proposed algorithm, simulations results are carried on IEEE 33-bus and 50-bus distribution systems and demonstrate the effectiveness of the proposed method.
Keywords: Smart Grid, non-gaussian uncertainty, robust state estimation, variable weights, Renewable energy -
در این مقاله، یک مکانیزم مدیریت انرژی روزپیش در چارچوب تیوری بازی در یک شبکه هوشمند طراحی شده که در آن شرکت توزیع و مشترکین مسکونی نقش دارند. تعامل هوشمند مشترکین و شرکت توزیع در چارچوب بازی «استکلبرگ» یک رهبر-چندپیرو معرفی و مدل می شود. رهبر بازی شرکت توزیع بوده که با ماکزیمم کردن سود خود با بکارگیری بهینه سازی تصادفی ارزش درمعرض ریسک شرطی، قیمت انرژی را محاسبه و به مشترکین ارسال می کند. مشترکین هوشمند که پیروان بازی استکلبرگ هستند، با درنظرگرفتن قید مشترک تنظیم ماکزیمم دیماند شبکه در مسئله بهینه سازی خویش، در یک «بازی عام نش» با دیگر مشترکین شرکت می کنند. در این مقاله اثبات می شود که بازی عام نش مشترکین «قویا یکنوا» بوده و دارای یک نقطه تعادل «یکتا» است؛ بر همین اساس الگوریتم مدیریت انرژی مبتنی بر بهترین پاسخ، برای رسیدن به نقطه تعادل استکلبرگ طراحی و شرایط همگرایی آن اثبات می شود. همچنین در این مقاله اثبات می شود که نقطه تعادل استکلبرگ مکانیزم مدیریت انرژی پیشنهادی، یک نقطه تعادل «بهینه اجتماعی» است که در آن مجموع هزینه مشترکین مینیمم و سود شرکت توزیع ماکزیمم می شود. با بکارگیری مکانیزم مدیریت انرژی پیشنهادی، در شبکه نمونه ماکزیمم دیماند شبکه 21.89% کاهش و ضریب بار 27.72% افزایش می یابد.
کلید واژگان: شبکه هوشمند, مدیریت انرژی, ضریب بار, بازی استکلبرگ, بازی عام نش, الگوریتم بهترین پاسخJournal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:17 Issue: 2, 2020, PP 123 -133In this paper, a new day ahead energy management system is proposed for a smart grid in which distribution company and residential customers are involved. The interaction between customers and the distribution company is modeled as a single leader-multiple followers Stackelberg game. The leader of Stackelberg game is the distribution company which calculates the price of energy by maximizing its profit in a stochastic optimization framework. The residential customers, who are the followers of Stackelberg game, consider the common constraint of maximum aggregated load regulating in their optimization problem and thus play a general Nash game with each other. It is proved the customers’ general Nash game is strongly monotone and consequently has a unique equilibrium. To achieve the unique Stackelberg equilibrium, the best response-based energy management algorithm is devised, and its convergence condition is proved. It is also proved that the Stackelberg equilibrium is an optimal social equilibrium, in which the sum of customers’ cost is minimized, and the profit of the distribution company is maximized. The proposed energy management mechanism decreases the maximum aggregated load by 21.89% and increases the load factor by 27.72%.
Keywords: Smart Grid, Energy Management, Stackelberg Game, General Nash Game, Best Response-Based Algorithm -
در این مقاله تاثیر کلیدزدنی بهینه انتقال (TS) بر برنامه ریزی یکپارچه تعمیرات واحدهای نیروگاهی و خطوط انتقال (IMS) بررسی و مدل شدهاست. مسئله برنامه ریزی یکپارچه تعمیرات واحدهای نیروگاهی و خطوط انتقال با درنظرگرفتن کلیدزنی بهینه بهصورت یک مسئله برنامه ریزی خطی مختلط با عدد صحیح فرموله شده است. وجود متغیرهای فراوان برنامهریزی تعمیرات با بازه زمانی های مختلف از یک سو و متغیر باینری کلیدزدنی بهینه انتقال ازسویدیگر، حل این مسئله را با استفاده از حل کننده های متداول موجود دشوار ساختهاست. در این مقاله یک روش تجزیه بهمنظور مدیریت بار محاسباتی مسئله برنامه ریزی جامع تعمیرات و کلیدزنی بهینه ارایه شدهاست که مسئله برنامه ریزی یکپارچه تعمیرات با کلیدزنی بهینه انتقال را به دو زیرمسئله برنامه ریزی یکپارچه تعمیرات (IMS) و کلیدزدنی بهینه خطوط انتقال (TS) تجزیه میکند و این دو زیرمسئله را بهصورت تکراری حل خواهندشد. مدل و روش تجزیه ارایه شده، برروی سیستم تست قابلیت اطمینان IEEE پیاده سازی شدهاست. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اضافهکردن TS به IMS، برنامه تعمیرات خطوط انتقال و واحدهای نیروگاهی را تغییر می دهد و منجربه کاهش هزینه می گردد.
کلید واژگان: برنامه ریزی تعمیرات, کلیدزنی بهینه, شبکه هوشمند, تجزیه, برنامه ریزی خطی با عدد صحیحThis paper models and investigates the incorporation of optimal transmission switching (TS) into integrated generation and transmission maintenance scheduling (IMS). The IMS with TS (IMSwTS) problem is formulated as a mixed-integer linear programming model. This problem is hard to solve by off-the-shelf commercial optimization solvers since on the one hand maintenance scheduling variables couple several time intervals together and on the other hand TS variables. A solution approach is proposed in this paper to address the problem’s high computational burden which decomposes the IMSwTS problem into two subproblems, an IMS subproblem and an optimal TS subproblems, and solves them iteratively. The proposed model and decomposition approach are implemented on IEEE reliability test system. The results demonstrate that adding TS to IMS alters the maintenance schedule and brings cost saving.
Keywords: transmission switching, integrated maintenance scheduling, decomposition, smart grid, mix integer linear programming -
شبکه هوشمند برق یک شبکه مقیاس عظیم با استفاده از فناوری دیجیتال است که مولفه های تولیدی برق)تولیدکنندگان و مصرف کنندگان(را به منظور بهبود قابلیت اطمینان، امنیت و بهره وری با استفاده از سنجش، پردازش، اندازه گیری و کنترل یکپارچه و متحد می سازد. این تولید انرژی می تواند آن ها را نسبت به خرید انرژی از شبکه اصلی توزیع بی نیاز کند یا حتی باعث شود مشتریان بتوانند میزان اضافی انرژی خود را به همسایگان و دیگر مصرف کنندگانی که مایل به خرید انرژی هستند بفروشند. کاربران در سیستم جدید شبکه برق قادرند تا انرژی های مورد نظر خود را با استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی مانند صفحه های خورشیدی، مولد های الکتریکی و... تولید کنند. با این وجود، این فناوری ها باید بر پایه ابزارهای ریاضی محض قرار گیرند تا بطور قاطع و صریح چنین عملیات های پیچیده ای را کنترل و مدلسازی نمایند. در نظریه بازی به مدلسازی رفتار عامل های مستقل و عقلانی پرداخته می شود که هر کدام خواستار بیشینه کردن سود خود هستند. در این مقاله به بررسی کامل کارهای انجام شده در حوزه شبکه های هوشمندبرق با اتخاذ از نظریه بازی، بالاخص بازی های همکارانه پرداخته ایم. در ادامه کاربرد های نظریه بازی در سه حوزه شبکه هوشمند شامل ریزشبکه، مدیریت سمت تقاضا و ارتباطات ارائه شده است که مفصلا در ادامه به تشریح آنها می پردازیم.
کلید واژگان: ائتلاف, مدیریت سمت تقاضا, تابع مطلوبیت, بازی های همکارانه, شبکه هوشمندThe Smart Grid is a large-scale electric power grid by using digital technology that integrates the components of power generations (producers and consumers) in order to enhance the reliability, security, and efficiency by utilizing sensing, processing, measurement, and control. Now, the technologies should lie on the abstract mathematics firmly to model and control the operations. Game theory is a mathematical tool to model systems with Multi-agents (rational decision-makers). Game theory models the behavior of independent and rational agents which in they want to maximize their profits. To this end, we model the behavior of agents and the possible behaviors profit. In the new system, users are able to generate the required energy from renewable energy sources such as solar panels, electric generators, and so forth. Hence, in these complex systems, we would make the use of the mathematical tools to model the interactions and features between agents. In this paper, three basic questions will be answered which I) Why cooperation between agents is valuable. II) Which forms of cooperation are forming and III) Why and how game theory can model the cooperation. In the following, we survey a number of Game theory-based applications especially cooperative game theory to solve relevant problems in Smart Grid. The applications of the Game theory have been presented in three scopes: Micro-grid, Demand Side Management (DSM), and Communications that we will describe them in detail in the following.
Keywords: Smart Grid, Coalition, Demand Side Management (DSM), Cooperative Games, Utility Function -
استفاده از پست های هوشمند مبتنی بر فناوری دیجیتال در شبکه قدرت در حال افزایش است. در این پست ها انتقال اطلاعات از تجهیزات هوشمند سطح پردازش با سطوح مختلف، آن ها را مستعد حملات سایبری نموده است. در این مقاله حملات سایبری به حسگرهای سطح پردازش پست های دیجیتال در سه تجهیز سخت افزاری سوئیچ، واحد جمع کننده و واحد کنترل هوشمند بررسی می شود. تجزیه و تحلیل میزان حملات مهاجمین و دفاع صورت گرفته توسط مدافعین با روش نظریه بازی ها انجام می شود. بر اساس تعیین نقطه تعادل نش در درخت بازی معرفی شده، استراتژی بهینه حمله و دفاع تعیین می شود. روش پیشنهادی، میزان خسارت به حسگرهای سطح پردازش پست دیجیتال را مشخص می کند. با ارزیابی استراتژی دفاع سایبری، بودجه دفاعی بهینه جهت تامین امنیت سایبری برآورد می شود.کلید واژگان: شبکه هوشمند, حملات سایبری, نظریه بازی, پست دیجیتال, سطح پردازش, حسگرThe use of smart substations based on digital technology is increasing in the power system. In these substations, according to the data transmission from different levels to intelligent devices of process bus, makes them susceptible to the cyber-attacks. In this paper, cyber attacks are made to the sensors of process bus in three hardware equipment including switches, merging units and intelligent control units. Analysis of the attacks by attackers and created defense through defenders has been assessed with game theory. Regarding to the Nash Equilibrium point for the suggested game, the best attack and defense strategy is determined. According to the proposed method, the damage to the process bus sensors of digital substation can be specified. Optimal defense budget is estimated for cyber security through assessment of cyber defense strategy.Keywords: Smart Grid, Cyber Attack, game theory, Digital Substation, Process Bus, Sensor
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.