الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 68000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۵۶
کد مقاله
ELC156
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کاربرد الگوریتم ترکیبی بیگ بنگ – بیگ کرانچ برای باز پیکربندی و تخصیص قدرت تولید پراکنده بهینه در سیستم های توزیع
نام انگلیسی
Application of the hybrid Big Bang-Big Crunch algorithm to optimal reconfiguration and distributed generation power allocation in distribution systems
تعداد صفحه به فارسی
۵۹
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۱
کلمات کلیدی به فارسی
بازآرایی سیستم توزیع, تولید پراکنده, الگوریتم ترکیبی بیگ بنگ – بیگ کرانچ, بهینه سازی چند هدفه
کلمات کلیدی به انگلیسی
Distribution system reconfiguration, Distributed generation, Hybrid Big Bang-Big Crunch algorithm, Multi-objective optimization
مرجع به فارسی
دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
دانشگاه آزاد اسلامی، واحد غرب تهران، تهران، ایران
الزویر
مرجع به انگلیسی
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Shahid Beheshti University, Evin, Tehran, Iran;
Department of Electrical Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran; Elsevier
کشور
ایران
کاربرد الگوریتم ترکیبی بیگ بنگ – بیگ کرانچ برای باز پیکربندی و تخصیص قدرت تولید پراکنده بهینه در سیستم های توزیع
چکیده
در این مقاله یک چارچوب چند هدفه برای باز پیکربندی / بازارایی بهینه شبکه و تخصیص قدرت DG (تولید پراکنده) به صورت همزمان ارائه شده است. روش ارائه شده توابع هدف تلفات توان پایداری، ولتاژ هزینه DG و تولید گازهای گلخانه ای را شامل میشود و همچنین برای بهره برداری سیستم قدرت و مسایل فنی بهینه شده است. به منظور حل مسله بهینه سازی، الگوریتم HBB-BC (بیگ بنگ – بیگ کرانچ ترکیبی) به عنوان یکی از اخرین ابزارهای ابتکاری در مبحث جاری از طریق ارائه عملگر جهش[۱] به منظور افزایش قابلیت اکتشافی آن، اصلاح و بکار گرفته شده است. به منظور حل مسئله مقیاس گذاری در توابع هدف با مقیاس های گوناگون از توابع عضویت فازی استفاده شده تا همگی به یک مقیاس برده شوند و سرانجام به منظور ارزیابی سطح رضایتمندی از راه حل حاصله از توابع تناسب / برازندگی فازی تابع هدف نهایی استفاده شد. روش ارائه شده در سیستم های تست متعادل و نامتعادل مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج ان به طور جامع با روش های پیشین با در نظر گرفتن حالت های مختلف مقایسه شد. با توجه به نتایج، روش ارائه شده علاوه بر اینکه قابلیت اکتشافی بهتری ارائه میکند دارای نرخ همگرایی بهتری نسبت به روش های پیشین است. علاوه بر آن، بازپیکربندی شبکه و تخصیص توان DG به صورت همزمان منجر به حصول نتایج بهینه تری نسبت به انجام مجزای فرآیندهای باز پیکربندی و تخصیص قدرت DG می شود.
واژه های کلیدی : بازآرایی سیستم توزیع، تولید پراکنده، الگوریتم ترکیبی بیگ بنگ – بیگ کرانچ، بهینه سازی چند هدفه
الگوریتم بیگ بنگ – بیگ کرانچ تخصیص قدرت سیستم های توزیع
۱- مقدمه
اخیرا، استفاده از DGها (تولیدات پراکنده) بعنوان راه حل امید بخشی به منظور رفع چالشهایی مانند گرمایش جهانی و کیفیت نامطلوب هوا در مناطق شهری به دلیل استفاده از نیروگاههای سنتی مطرح گردیده است. DG به معنای تولید انرژی الکتریکی است که بصورت مستقیم به بار یا شبکه توزیع متصل میشود. حدود تولیدی آن از چند کیلو وات تا چند مگاوات بوده و انواع گسترده ای نظیر توربینهای بادی، فتوولتائیک[۱]، پیل های سوختی[۲]، بیومس (زیست توده) و میکرو توربین ها را شامل میشود. بعضی از آنها مثل توربین های بادی و فتوولتائیک قادر به تامین سوخت پاکی هستند که فواید محیطی را نیز برای جوامع خود فراهم می اورند. تمرکز زدایی / خصوصی سازی بیشتر صنعت برق سبب ایجاد مشوق های مناسبی برای سرمایه گذران شده تا در DG سرمایه گذاری کرده و انرژی الکتریکی تولیدی خود را در بازار انرژی الکتریکی به فروش برسانند. از زمان های قدیم همواره تلفات توان از جمله مسایل مهم در سیستم های توزیع در صنعت برق بوده است و امروزه شرکت های توزیع در بازار برق به دنبال استفاده بهینه از شبکه با تلفات کمتر به منظور سود دهی بیشتر هستند . DG را می توان در سیستم توزیع به منظور تولید انرژی الکتریکی و همچنین کنترل و کاهش تلفات توان مورد استفاده قرار داد.
سیستم های توزیع معمولا دارای ساختار شعاعی با سوئیچهای بخش کننده به طور معمول بسته و سوئیچ های اتصال به طور معمول باز بوده تا ارتباط بین فیدر ها و امکان انتقال بار بین انها فراهم شود . در سیستم های توزیع بزرگ با تعداد سوئیچ بالا ترکیبات مختلف سوئیچ ها امکان پذیر بوده که میتوانند میزان تقاضا را تامین کند و البته هر یک از این ترکیب ها توپولوژی خود و تلفات خود را خواهند داشت.
بازآرایی شبکه در سیستم های توزیع به منظور پیکربندی بهینه سوئیچ ها انجام میشود بنابراین تلفات توان کمینه و قیود عملیاتی مثل حد ولتاژ ،قدرت نامی شاخه، و شعاعی بودن شبکه در ان لحاظ میشود .
تحقیقات ارزشمندی اخیرا درزمینه بازارایی انجام شده است. در مرجع از الگوریتم اصلاح شده برای بازارایی سیستم توزیع با تابع هدف حداقل کردن تلفات توان اکتیو انجام داده است. قیودهای مورد توجه شامل ساختار شعاعی شبکه و قیود ولتاژ باس و جریان خطوط بوده است. در مرجع مسله باز پیکر بندی چند هدفه بر پایه (الگوریتم ژنتیک تطبیقی) با توابع هدف حداقل کردن تلفات توان، تجاوز ولتاژ نسبت به مقدار نامی، تجاوژ مقدار جریان شاخه ها، و تعداد سوئیچها پیشنهاد گردید. توابع هدف به عضویت فازی در همان محدوده با استفاده از توابع عضویت فازی کوتاه سینوسی و ذوزنقه ای منتقل شده اند.
به منظور تعیین میزان زضایت مندی کلی راه حل چند هدفه، عملگر “میانگین حداکثر هندسی ” به عنوان تناسب تابع روش الگوریتم ژنتیک تطبیقی مورد استفاده قرار گرفت.
در مرجع از روش (االگوریتم جستجوی هارمونی(توازن)) برای بازارایی سیستم توزیع با در نظر گرفتن حداقل کردن تلفات توان با قیود نمودار ولتاژ، توان نامی فیدر، و شعاعی بودن شبکه استفاده کرد. در مرجع بهینه سازی چند هدفه به منظور بازآرایی شبکه با استفاده از پیل سوختی و پخش بار احتمالی پیشنهاد شده است. در مرجع الگوریتم جستجوی گرانشی به منظور بازارایی سیستم توزیع با تابع هدف حداقل کردن تلفات توان و متعادل سازی بار در فیدر ها با در نظر گرفتن قیود نمودار ولتاژ و شعاعی بودن شبکه مورد استفاده قرار گرفت.
قابل ذکر است که انجام دو عمل بازارایی و تخصیص توان دارای توابع هدف مشترک حداقل کردن تلفات توان هستند. بهینه سازی همزمان بازارایی و تخصیص توان راه حل رضایت بخش تری نسبت به بهینه سازی هر کدام از موارد به صورت جدا ارائه میدهد. از این رو تعدادی از مقالات اخیر تمرکز خود را بر بهینه سازی بازارایی و تخصیص توان به صورت همزمان گذاشته اند. برای مثال در مرجع مساله چند هدفه تصادفی را برای بازارایی شبکه توزیع توسط منابع DG تجدید پذیر مورد مطالعه قرار داد. تابع هدف شامل موارد تلفات، هزینه های انرژی، تولید گازهای گلخانه ای، و انحرافات ولتاژ باس بود. Rao در مرجع روشی را برای مسله بازارایی در حضور با توابع هدف حداقل کردن تلفات توان و بهبود نمودار ولتاژ ارائه کرد. سایر موارد بازارایی به همراه تخصیص توان در در مراجع قابل مشاهده هستند.
مسله مهم در انجام همزمان بازارایی شبکه و تخصیص توان مسله بهینه سازی غیر خطی است که میتوان ان را با روش های ابتکاری و هوشمند حل کرد. اگرچه در گذشته روش هایی مثل شبکه های عصبی مصنوعی و هوش مصنوعی برای حل مسایل بازارایی مور استفاده قرار میگرفتند، امروزه دیگر به دلیل پیشرفت و توسعه در ابزارالات و وسایل، مورد استفاده قرار نمیگیرند.
ابزار های هوشمند یا تکاملی مثل (الگوریتم ژنتیک) ، (بهینه سازی ازدحام ذرات)، (الگوریتم مورچگان)، و عملکرد بهتری را از نقطه نظر زمان اجرا و بهینه تر بودن نسبت به روشهای ابتکاری ارائه میدهند . به طور خلاصه از الگوریتم های تکاملی به منظور حل مسایل بازارایی و تخصیص توان در شبکه های توزیع استفاده میشود. برای مثال، میتوانیم به الگوریتم در مرجع ، (کلونی زنبور عسل) در مرجع، اگوریتم اصلاح شده (الگوریتم جفت گیری زنبور عسل) در مرجع ، الگوریتم اصلاح شده بر اساس ازدحام کرم شب تاب در مرجع ، (بهینه سازی ازدحام ذرات اصلاح شده تطبیقی) در مرجع در ، (الگوریتم ژنتیک مرتب سازی شده غیر غالب ۲) در ، الگوریتم خفاش در ، و (الگوریتم جهش غورباغه) در اشاره کنیم.علاوه بر این یکی از روش های تکاملی جدید است که اخیرا در کاربردهای سیستم قدرت مور استفاده قرار میگیرد. این یک حقیقت اثبات شده است که ترکیب روش های هوشمندانه برای مسایل غیر خطی به مراتب نتایج بهتری را ارائه میدهند. به تبع ان ما در اینجا از روش جدید به نام که نتیجه افزودن قابلیت های الگوریتم ازدحام ذرات به روش پایه ای است به منظور بهبود بهینه سازی راه حل مربوطه استفاده میکنیم.همچنین استفاده از روش به منظور حل مسایل بهسنه سازی در سایر زمینه ها نیز عملکرد بهتری را نسبت به سایز الگوریتم های تکاملی نشان میدهد.
با در نظر گرفتن قابلیت های برشمرده شده بالا، هدف این مقاله بازارایی بهینه و تخصیص توان به صورت همزمان با استفاده از روش برنامه نویسی چند هدفه بر اساس فازی است. مسله بهینه سازی پیشنهادب دارای متغییر های گسسته (وضعیت سوئیچ های بازارایی) و همچنین متغییرهای پیوسته مانند قدرت خروجی است.از این رو این یک مسله (برنامه نویسی غیر خطی عدد مختلط) است.
تابع هدف شامل موارد تلفات توان، هزینه انرژی، شاخص پایداری ولتاژ ، و گازهای گلخانه ای تولیدی توسط و شبکه است. همچنین ما سیستم قدرت غیر متعادل را در بازارایی و و تخصیص توان را در نظر گرفتیم ،موردی که در مرور اجمالی کمتر از ان حرفی به میان امد. از چارچوب فازی برای تبدیل توابع هدف به عضویت فازی استفاده شد و سرانجام همه انها به یک تابع هدف تبدیل شده که با توجه قیود مختلف عملیاتی سیستم قدرت بهینه شد. الگوریتم به عنوان یکی از اخرین ابزار تکاملی بهینه سازی به منظور حل مسایل چند هدفی در اینجا با اضافه کردن یک عملگر جهشی برای حصول بهبود در قابلیت اکتشافی ان[۲۱] مورد اصلاح قرار گرفت.
الگوریتم بیگ بنگ – بیگ کرانچ تخصیص قدرت سیستم های توزیع
۲- روش پیشنهاد شده برای بازارایی و تخصیص توان DG
در این بخش فرمول پیشنهادی برای باز ارایی سیستم توزیع در حضور واحد با توجه به تولبع هدف و قیود مورد نظر با دقت شرح داده میشود.در اینجا ما ۳ نوع واحد توربین بادی ،پیل سوختی، و فتوولتائیک برای مدل کردن در مسله مد نظر قرار میدهیم، اگر چه روش پیشنهادی میتواند شامل سایر روش های باشد و گسترش یابد.
۲-۱- توابع هدف
حداقل کردن تلفات توان
حداقل کردن تلفات توان یکی از مسایل قاطع در سیستم های توزیع بوده است.با جمج تلفات شاخه ها تلفات توان اینگونه بدست می اید:
۲-۲٫ ترکیب فازی توابع هدف
به منظور دستیابی به راه حلی که همه توابع هدف بهینه گردند بایستی از برنامه نویسی چند هدفه استفاده کنیم. با در نظر گرفتن این واقعیت که چهار تابع هدف ما دارای مقیاس های مختلفی میباشند. استفاده از روشهای ساده ترکیب انها به بک تابع هدف منجر به مشکل مقیاس خواهد شد. به منظور تبدیل توابع هدف در یک محدوده در اینجا از روش فازی استفاده میکنیم . با استفاده از این روش همه توابع هدف به حوزه فازی و به محدوده برده میشوند. خطی سازی عضویت فازی برای تابع هدف i به منظور حداقل کردن بدین ترتیب است:
۲-۳٫ محدودیت ها
مساله چند هدفه برای بازآرایی و تخصیص تولید پراکنده، موضوع بهینه سازیبر اساس قیود زیر می باشد.
۳- الگوریتمترکیبی
در این بخش، بعد از مرور خلاصه روش اساسی، نسخه اصلاح شده که برای حل بیان ریاضی روش پیشنهادی بکار برده شده است، معرفی گردیده است.
۳-۱٫ BB-BC اساسی
روش BB-BCیکی از الگوریتم های تکاملی اخیر معرفی شده در ۲۰۰۶ ]۲۵[ به عنوان یک ابزار برای حل مساله های بهینه سازی معرفی شده شده است. این روش براساس جمعیت الهام گرفته از دو تئوری تکامل جهان و است. با مقایسه با دیگر روش های بر پایه جمعیت، این مدل سختی محاسباتی کمتری و سرعت همگرایی بالاتری ارائه می دهد [۲۶]. تاکنون این روش بهینه سازی به تعداد کمی کاربردهای سیستم قدرت از قبیل حفاظت فاصله [۱۹] و کنترلر فرکانس بار [۲۰] اعمال شده است.
۳-۲٫ الگوریتم ترکیبی BB-BC
هر الگوریتم بهینه سازی بر پایه جمعیت نیاز دارد تا به بهره برداری و اکتشاف [۲۱] یک فضای جست و جو نظارت کند. بهره برداری به قابلیت روش جست و جو برای بررسی ناحیه فضای جست و جو در همسایگی نقاط بررسی شده قبلی، برمیگردد، در حالیکه اکتشاف به قابلیت الگوریتم برای بررسی ناحیه جدید همه فضای جست و جو برمیگردد. بمنظور موفقیت آمیز بودن، یک الگوریتم جست و جو نیاز به یک تعادل خوب بین بهره برداری و اکتشاف دارد [۲۷].
الگوریتم بیگ بنگ – بیگ کرانچ تخصیص قدرت سیستم های توزیع
۴- کاربرد الگوریتم HBB-BC در بازآرایی شبکه و تخصیص توان تولید پراکنده
در اعمال تکنیک بهینه سازی به مساله پیشنهادی، متغیر های تصمیم گیری باید شناسایی گردند. برای مساله ما، متغیرهای تصمیم گیری شامل وضعیت کلیدهای باز در هر حلقه (به عنوان متغیرهای عددی) و توان خروجی تولیدات پراکنده (به عنوان متغیرهای پیوسته). در اینجا فرض می کنیم سه نوع تکنولوژی تولید پراکنده شامل ، و در برخی از باسها نصب شده اند. در نتیجه، بردار متغیر های تصمیم گیری بصورت زیر خواهد بود:
۵- نتایج شبیه سازی
بمنظور محاسبه کارایی الگوریتم پیشنهادی ، در دو مورد مورد آزمایش متعادل با ۲۳ باس و نامتعادل با ۲۵ باس در سیستم های توزیع تست شده است.جدول ۱ پارامترهای ورودی الگوریتم پیشنهادی تنظیم شده به صورت آزمایشگاهی برای شبیه سازی ها نشان داده شده است. همه پارامترها تاکنون در بخش های قبلی شرح داده شده اند. سطح نفوذ تولیدات پراکنده در این مقاله فرض شده است که دلالت بر این دارد که کل توان های اکتیو می تواند به شبکه، حداکثر تا ۴۰ درصد کل اکتیو تقاضا شده شبکه، تزریق گردد.
۵-۱٫ سیستم مورد آزمایش متعادل با ۲۳ باس
این سیستم مورد آزمایش یک سیستم توزیع شعاعی کیلوولت با ۳۲ سوئیچ بخش کننده و ۵ سوئیچ اتصال می باشد [۶]. همانطور که در دیگرام تک خطی شکل ۳ نشان داده شده است، سوئیچ های بخش کننده(عموما بسته) از ۱ تا ۳۲ شماره گذاری شده اند و سوئیچ های اتصال(عموما باز) از ۳۳ تا ۳۴ شماره گذاری شده اند. همانطور که در این شکل نشان داده شده است، باس ۰ نقطه اتصال سیستم با شبکه بالادستی را نشان می دهد.
۵-۲٫ سیستم آزمایش نامتعادل با ۲۵ باس
این سیستم مورد آزمایش یک شبکه توزیع شعاعی سه فاز نامتعادل کیلوولت است که در شکل ۶ نمایش داده شده است. این سیستم شامل ۲۴ سوئیچ بخش کننده(عموما بسته) از تا و سوئیچ های اتصال(عموما باز) از تا شماره گذاری شده اند. اطلاعات این سیستم مورد آزمایش می تواند از مرجع دوباره بدست آید. توان اکتیو و راکتیو کل بارهای این سیستم بترتیب ۳۲۴۰ کیلووات و ۲۳۹۳ کیلووار هستند. در این سیستم مورد آزمایش، همانطور که در شکل ۶ نشان داده شده است، باس های ۸ و ۲۱ بعنوان محل های سیستم ترکیبی در نظر گرفته شده اند. برخی از ویژگی های جدول ۴ برای ها و شبکه در اینجا استفاده شده است.
الگوریتم بیگ بنگ – بیگ کرانچ تخصیص قدرت سیستم های توزیع
۶- نتیجه گیری
در این مقاله، یک روش جدید چندهدفه برای بهینه سازی مشترک مساله بازآرایی شبکه و تخصیص توان در سیستم توزیع ارائه شده است. توابع هدف، حداقل کردن تلفات کلی توان اکتیو، حداکثر کردن شاخص پایداری ولتاژ، حداقل کردن هزینه کل و حداقل کردن آلودگی تولید شده کل توسط شبکه و ها را در بر میگیرد. الگوریتم کارامد برای حل مساله پیشنهادی در یک قالب فازی، اعمال گردیدع است. بمنظور ارزیابی کارایی روش پیشنهادی، روش بر روی سیستم توزیع متعادل با ۳۲ باس و نامتعادل با ۲۵ باس آزمایش گردیده است. نتایج عددی بدست آمده از الگوریتم با روش های تکاملی دیگر شامل ، و در دسترس در کارهای آزمایش شده روی سیستم مورد آزمایش مشابه، مقایسه گردیده است. نتایج با هر دو توابع تک هدفه و چند هدفه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین، نرخ همگرایی روش پیشنهادی ، با و در دسترس در مقاله های قبلی مورد مقایسه قرار گرفته است. با در نظر قرار گرفتن سیستم مورد آزمایش با ۳۲ باس، روش پیشنهادی در ۲۵ تکرار همگرا می شود که بترتیب سریعتر از ۷۰ و ۹۵ تکرار الگوریتم های و می باشد. همچنین الگوریتم در سیستم مورد آزمایش با ۲۵ باس نامتعادل در برازش در تکرار ۹۸ همگرا می شود که پریازده تر از با ۱۷۰ تکرار و برازش می باشد. دلیل اینکه چرا روش قادر است تا پاسخ را در تکرار های کمتر پیدا کند در قابلیت اکتشاف تقویت شده آن بخاطر استفاده کردن از عملگر جهش می باشد. علاوه بر این، پنج حالت مختلف برای دست یابی به عملکرد بهینه مساله چند هدفه در شرایط های گوناگون، مورد آزمایش قرار گرفته است. در می یابیم که بازآرایی و تخصیص توان همزمان (حالت ۵)، پاسخ بهینه تر در مقایسه با بقیه حالت های بازآرایی شبکه و تخصیص توان جدا از یکدیگر، بدست می دهد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
