فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال سوم شماره 3 (پاییز 1391)

نشریه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال سوم شماره 3 (پاییز 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/02/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ابراهیم کریمی، سید محمد مدنی، اکبر ابراهیمی صفحات 1-10
    خاموشی های سراسری فراوانی که در سال های اخیر رخ داده، اهمیت و ضرورت ارزیابی آسیب پذیری سیستم های قدرت را به روشنی مطرح کرده است. در این میان، بخش های آسیب پذیر سیستم انتقال نقش پررنگ تری دارند. آسیب پذیری سیستم انتقال معیاری برای تشخیص نقاط ضعف و میزان مشارکت این بخش در رخدادهای آبشاری است. در این مقاله معیاری برای تشخیص شاخه های آسیب پذیر سیستم انتقال ارائه شده است. در این راستا، از مفهوم زنجیره خطا استفاده شده که هدف آن، یافتن دنباله ای از شاخه هاست که خروج آنها می تواند به رخ دادن خاموشی سراسری منجر شود. از الگوریتم ژنتیک در حداقل نمودن یک تابع هدف چند متغیره برای یافتن موثرترین شاخه ها استفاده شده است. فرآیند تحلیل سلسله مراتبی نیز برای تعیین ضرایب پارامترهای تابع هدف چند متغیره به کار گرفته شده است. نتایج ارزیابی آسیب پذیری شبکه انتقال شرکت برق منطقه-ای اصفهان به روش پیشنهادی و مقایسه آن با تجارب بهره برداری، صحت و دقت روش پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، الگوریتم ژنتیک، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، رخدادهای آبشاری
  • سمیرا عبدی دویران، محمد تشنه لب، مهدی علیاری شوره دلی، حمید گل احمدی صفحات 11-24
    بهینه سازی بر پایه جغرافیای زیستی، الگوریتم تکاملی جدیدی بر اساس جمعیت است که ریاضیات جغرافیای زیستی، بر آن حاکم است و الگوریتم تکامل تفاضلی، الگوریتمی قدرتمند برای حل بسیاری از مسائل بهینه سازی است. الگوریتم تکامل تفاضلی در اکتشاف فضای جستجو و تعیین مکان مینیمم سراسری خوب، ولی در استخراج راه حل مساله کند است. در این مقاله قابلیت اکتشاف الگوریتم تکامل تفاضلی با قابلیت استخراج الگوریتم بهینه سازی بر پایه جغرافیای زیستی، ادغام شده و با معرفی یک عملگر مهاجرت ترکیبی، الگوریتم جدیدی برای حل مسائل بهینه سازی چندهدفه ارائه شده است. در الگوریتم پیشنهادی از فرایند مرتب سازی غیرمغلوب برای بهبود همگرایی و از مفهوم فاصله جمعیتی محلی برای حفظ پراکندگی اعضای موجود در مجموعه پرتو استفاده شده است. در این مقاله کارایی الگوریتم پیشنهادی با استفاده از چند تابع آزمون رایج آزمایش شده و معیارهای مطرح در مسائل بهینه سازی چندهدفه تکاملی، ارزیابی و با الگوریتم های مطرح در این زمینه مقایسه شده است. نتایج حاصل بیانگر کارایی مطلوب الگوریتم پیشنهادی در رقابت با سایر الگوریتم های مطرح است.
    کلیدواژگان: الگوریتم جغرافیای زیست، محیطی، الگوریتم تکامل تفاضلی، بهینه سازی چندهدفه، مرتب سازی غیرمغلوب
  • حبیب عموشاهی، رحمت الله هوشمند، امین خدابخشیان، مجید معظمی صفحات 25-40
    اهمیت استفاده از انرژی های نو باعث افزایش نفوذ منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع شده که علاوه بر مزیت های اقتصادی متعدد، تامین انرژی در وضعیت ایزوله شدن سیستم توزیع را سبب می شود. در وضعیت ایزوله شدن ریزشبکه، جهت برقراری تعادل فرکانس و حفظ پروفیل ولتاژ در سطح مجاز نیاز به یک سیستم بارزدایی موثر ضروری است. در این مقاله با بررسی تاثیر حضور نیروگاه بادی و عدم قطعیت تولید آن در ریزشبکه، معیارهای جدیدی برای بارزدایی ارائه شده است. با توجه به فاصله الکتریکی کوتاه در ریزشبکه، ایجاد تعادل توان راکتیو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این مبنا، روش بارزدایی پیشنهادی از ترکیب معیارهای فرکانسی و ولتاژی استفاده می کند. تعیین میزان بارزدایی توسط آنالیز پایداری گذرا انجام شده و بارزدایی به وسیله ANFIS در ریزشبکه اجرا می شود. نتایج شبیه سازی نشان دهنده موثر بودن روش پیشنهادی برای بارزدایی در میکروگرید و حفظ پایداری آن می باشد.
    واژه های کلیدی: ریزشبکه، نیروگاه بادی، بارزدایی، سیستم استنتاج عصبی- فازی
    کلیدواژگان: ریزشبکه، نیروگاه بادی، بارزدایی، سیستم استنتاج عصبی، فازی
  • بهرام نوشاد، مرتضی رزاز، سید قدر الله سیف سادات صفحات 41-54
    یکی از عملکردهای ناخواسته حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور در طی برق دار کردن ترانسفورماتور بدون بار به همراه یک امپدانس یا بار اضافی از سمت منبع (اولیه) رخ می دهد که ناشی از پدیده ای موسوم به پدیده فوق اشباع است. این پدیده مشکلی بزرگ برای حفاظت ترانسفورماتور قدرت ایجاد می کند. در این مقاله برای نخستین بار مدلی جدید بر اساس الگوریتم تبدیل فوریه گسسته برای بررسی پدیده فوق اشباع در هنگام برق دار کردن ترانسفورماتور قدرت بدون بار به همراه امپدانس یا بار اضافی از سمت منبع (اولیه) و تاثیر آن بر حفاظت دیفرانسیل ارائه می گردد. در این مدل علاوه بر غیرخطی بودن شاخه مغناطیس شوندگی، اثر ترانسفورماتور جریان در نظر گرفته شده و امپدانس یا بار اضافی در سمت اولیه به صورت مختلط است. همچنین، در این مقاله پدیده فوق اشباع در هنگام برق دار کردن ترانسفورماتور قدرت بدون بار، با و بدون امپدانس یا بار اضافی در سمت اولیه ترانسفورماتور بررسی شده و تاثیر آنها بر حفاظت دیفرانسیل مقایسه می گردد. پیشامد عملکرد ناخواسته حفاظت دیفرانسیل بر اثر پدیده فوق اشباع به پارامترهای متنوعی بستگی دارد که از مهمترین این پارامترها می توان به شار باقیمانده و زاویه شروع هدایت اشاره کرد که در این مقاله به ازای سناریوهای مختلف برای ترانسفورماتور قدرت بدون بار، با و بدون امپدانس یا بار اضافی بررسی می شود. در این مقاله برای بررسی عملکرد ناخواسته حفاظت دیفرانسیل از الگوریتم تبدیل فوریه گسسته استفاده می شود.
    کلیدواژگان: الگوریتم تبدیل فوریه گسسته، پدیده فوق اشباع، ترانسفورماتور قدرت بدون بار با و بدون امپدانس یا بار اضافی از سمت منبع، حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور
  • رضا شریعتی نسب، محسن عکافی مبارکه، محسن فرشاد صفحات 55-66
    یکی از علل اصلی قطعی خطوط انتقال، بویژه برای سطوح ولتاژ بالاتر از kV 345، شکست عایقی ناشی از اضافه ولتاژهای کلیدزنی است. بنابراین، بررسی این اضافه ولتاژها برای حفاظت خطوط انتقال ضروری است. با توجه به ماهیت آماری برخی عوامل، معمولا مطالعه ریسک عایقی کلیدزنی به صورت آماری و با انجام تعداد زیادی شبیه سازی حالت گذرا انجام می شود. همچنین، با اضافه شدن تجهیز حفاظتی برقگیر، توزیع ولتاژ در کلیه نقاط به هم ریخته است و باید تمامی شبیه سازی ها به ازای هر محل استقرار جدید مجددا تکرار شود که فرایندی پیچیده و زمانبر است. در این مقاله یک شبکه هوشمند فازی پیشنهاد شده که قادر است در مرحله طراحی با دریافت اطلاعات ساختاری خطوط شبکه، مقدار ریسک عایقی، تعداد قطعی و محل وقوع بیشترین اضافه ولتاژ در شبکه را تعیین کند. این شبکه هوشمند می تواند مستقیما برای تعیین استقامت عایقی خط و تعیین نقاط بحرانی خط که بهترین کاندید برای نصب برقگیر هستند، استفاده شود. همچنین، به طور غیرمستقیم می تواند برای تعیین محل بهینه برقگیر در شبکه قدرت به کار رود. شبکه هوشمند طراحی شده در مرحله بهره برداری نیز می تواند برای مشخص کردن ترتیب اولویت برقدار کردن خطوط مختلف پست، به منظور وارد شدن کمترین تنش عایقی به خطوط استفاده شود.
    کلیدواژگان: اضافه ولتاژ کلیدزنی، برقگیر، سیستم هوشمند عصبی، فازی، هماهنگی عایقی
  • حامد برادران توکلی، بابک مظفری صفحات 67-80
    در این مقاله روشی جدید برای حل مساله برنامه ریزی کوتاه مدت واحدهای آبی – حرارتی، برای مینیمم کردن هزینه نهایی تولید و تولید انرژی الکتریکی به صورت بهینه، با استفاده از الگوریتم توسعه یافته بهینه یابی جفت گیری زنبور عسل معرفی شده است. با توجه به اینکه در برنامه ریزی مربوط به واحدهای آبی - حرارتی قیود بسیاری، از جمله: قید تعادل توان تولیدی، قید تعادل آب پشت سد، لختی آب انتقالی بین سدها، محدودیت حجم آب ذخیره شده و محدودیت مربوط به عملکرد واحدهای آبی و حرارتی وجود دارد، مساله برنامه ریزی واحدهای آبی - حرارتی به یک مساله بهینه یابی بسیار پیچیده و غیر خطی تبدیل شده است. در این مقاله، علاوه بر روش بهینه یابی جفت گیری زنبور عسل، الگوریتم جفت گیری زنبور عسل به شکل توسعه یافته نیز معرفی شده و بر روی یک سیستم نمونه پیاده سازی و در پایان، نتایج مربوط به روش توسعه یافته با نتایج مربوط به دیگر روش های بهینه یابی مقایسه شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی آشکار است که روش توسعه یافته جفت گیری زنبور عسل دارای سرعت همگرایی بسیار بالاتر و زمان حل و هزینه نهایی پایین تری نسبت به روش های الگوریتم بهینه یابی جفت گیری زنبور عسل، الگوریتم ژنتیک، بهینه یابی انبوه ذرات و دیگر روش های بهینه یابی است.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی کوتاه مدت واحدهای آبی، حرارتی، الگوریتم توسعه یافته بهینه یابی جفت گیری زنبور عسل
|
  • E. Karimi, S. M. Madani, A. Ebrahimi Pages 1-10
    Recent blackouts in power systems have shown the necessity of vulnerability assessment. Among all factors، transmission system components have a more important role. Power system vulnerability assessment could capture cascading outages which result in large blackouts and is an effective tool for power system engineers for defining power system bottlenecks and weak points. In this paper a new method based on fault chains concept is developed which uses new measures. Genetic algorithm with an effective structure is used for finding vulnerable branches in a practical power transmission system. Analytic hierarchy process is a technique used to determine the weighting factors in fitness function of genetic algorithm. Finally، the numerical results for Isfahan Regional Electric Company are presented which verifies the effectiveness and precision of the proposed method according to the practical expriments.
    Keywords: analytic hierarchy process, genetic algorithm, power transmission system, vulnerability assessment
  • Samira Abdi, Mohammad Teshnehlab, Mahdi Aliyari Shouredeli, Hamid Golahmadi Pages 11-24
    Biogeography-Based Optimization (BBO) which is a new population based evolutionary optimization method inspired by biogeography and Differential Evolution (DE) is a fast and robust evolutionary algorithm for optimization problems. DE algorithm is good at the exploration of the search space and finds global minimum but is not good in exploitation of solutions. In this paper، we combine the exploration of DE with the exploitation of BBO to solve multi-objective problems by introducing a hybrid migration operator effectively. The proposed algorithm (MOBBO/DE) makes the use of nondominated sorting approach improve the convergence ability efficiently and hence it can generate the promising candidate solutions. It also combines crowding distance to guarantee the diversity of Pareto optimal solutions. The proposed approach is validated using several test functions and some metrics taken from the standard literature on evolutionary multi-objective optimization. Results indicate that the approach is highly competitive and that can be considered a viable alternative to solve multi-objective optimization problems.
    Keywords: Biogeography Based Optimization Algorithm, Differential Evolutionary algorithm, Multi Objective Optimization, Non domination Sort, Crowding Distance
  • Habib Amooshahi, Rahmat, Allah Hooshmand, Amin Khodabakhshian, Majid Moazzami Pages 25-40
    The benefits of renewable energy have led to the high penetration of Distributed Generators (DG) in the distribution systems. Besides the technical, economical and environmental benefits, Microgrids can operate in islanded (autonomous) modes. Microgrids need an effective load shedding system for the control of system frequency and voltage profile in an autonomous operation mode. The generation uncertainty of wind turbines in microgrids is analyzed in this paper and a new load shedding criteria has been proposed. Reactive power balance is an important problem with considering short electrical distances in microgrids and considering this basic fact, the proposed load shedding method uses a combination of frequency and voltage criteria. The total load shedding amount is determined by using transient stability analysis. This method is implemented by using ANFIS network in microgrids. Simulation results show the effectiveness of the proposed load shedding method. Keywords:
    Keywords: Micro grid, Wind Turbine, Load Shedding, ANFIS
  • Bahram Noshad, Morteza Razaz, Seyed Ghodratollah Seifossadat Pages 41-54
    One of mal-operations of the transformer differential protection during the unload transformer energizing with additional line/load from the supplying side is ultra-saturation phenomenon. In this paper، first a new model according to Discrete Fourier Transform (DFT) algorithm for investigating the ultra-saturation phenomenon during the unload transformer energizing with additional line/load from the supplying side is presented and its effect on the differential protection of the transformer is considered. In this model، the nonlinear characteristic of the transformer core and the effect of current transformer are taken into account. It is assumed that the additional line/load from the supplying side of the power transformer is a resistive-inductive load. Also، the effect of the residual flux، inception angle and additional line/load from the supplying side on the ultra-saturation phenomenon is investigated. Then، the mal-operation of differential protection by using DFT algorithm is described.
    Keywords: Discrete Fourier Transform (DFT) algorithm, unloaded transformer energization with additional line, load from the supplying side, transformer differential protection, ultra, saturation phenomenon, mal, operation
  • Reza Shariatinasab, Mohsen Akafi, Mohsen Farshad Pages 55-66
    Insulation failure caused by switching overvoltages (SOVs) is one of the main sources of transmission lines’ outage، specially، on voltage levels of 345 kV and above. Therefore، the estimation of SOVs is vital in order to control and/or to reduce the switching–related outages. Due to the stochastic behavior of some of the parameters affecting on SOVs، the study of this phenomenon should be carried out based on a statistical study of the switching. Also، in the case of surge arrester installation on the transmission lines، depending on the location of arrester، voltage profile on line is changed and all the simulation should be performed for each new location of arresters، separately. One can conclude that this procedure is complex and time consuming. In this paper، a fuzzy based meta-model is presented which is be able to estimate the switching surge flashover rate (SSFOR)، the maximum value of SOVs on the network and the location where the maximum overvoltage takes place. In the proposed meta model، the effect of altitude on SSFOR and the magnitude of SOVs is considered. This meta-model can be used، directly، for planning the insulation level of transmission lines in order to meet a certain number of outages and locating arresters on the region/nodes of the network of weak operation against SOVs. It is also possible to utilize the proposed meta model، indirectly، for assigning the optimal location of any specified set of arresters on the network without simulating of real network by a transient software، e. g. EMTP/ATP draw. The presented meta model can also be used in the operating stage to decide on the sequence of energizing and re-energizing of different transmission lines connected to the substations with the aim of reducing of maximum SOVs.
    Keywords: Insulation Coordination, Neuro, Fuzzy System, Surge Arrester, Switching Overvoltages
  • Hamed Baradaran Tavakoli, Babak Mozafari Pages 67-80
    In this paper، a new approach for solving short term hydrothermal scheduling problem is suggested، to minimize the total production cost and to produce electrical energy in an optimized way، by using honey-bee mating optimization algorithm. In the proposed method، lots of the hydrothermal system constraints such as power balance، water balance، time delay between reservoirs، volume limits and the operation limits of hydro and thermal plants، are considered. Therefore، the problem of short term hydrothermal scheduling becomes a complicated and nonlinear problem. In this paper، in addition to implementing the honey-bee mating optimization on a sample system، the improved honey-bee mating optimization algorithm has also been tested and analyzed. With regard to the simulation results، it is apparent that the improved honey-bee mating optimization has far higher convergence speed and takes less time، and less total cost in comparison with honey-bee mating optimization algorithm، genetic algorithm، particle swarm optimization algorithm and other optimization methods.
    Keywords: Short term hydrothermal scheduling, Improved honey, bee mating optimization algorithm