روش های هوشمند در صنعت برق
سال:1402 | دوره:14 | شماره:54 |تعداد مقالات:10

ژنراتور القایی دوتحریکه بدون جاروبک یکی از عناصر مهم خانواده ژنراتورهای جریان متناوب با تغذیه دوگانه است که در سال های اخیر به مرزهای تجاری سازی نزدیک شده است. این ژنراتور، برخی از خصوصیات بارز ژنراتور القایی قفس سنجابی و ژنراتور سنکرون معمولی را به طور همزمان داراست و در عین حال، به یک مبدل با ظرفیتی کمتر از ظرفیت نامی ژنراتور نیاز دارد. یکی از چالش های مهم در مسیر تکامل این ژنراتور، مسئله کنترل آن و ضرورت حضور یک کنترل کننده مناسب و کارا برای پایدارسازی ژنراتور در محدوده سرعت کاری و نیز تامین سایر الزامات عملکرد دینامیکی و حالت ماندگار است. لذا، در این مقاله یک طرح کنترل برداری جامع مبتنی بر روش های کنترل غیرخطی ارائه می شود. بر این اساس وظیفه کنترل سرعت ژنراتور بر عهده کنترل مدل مرجع قرار می گیرد. همچنین برای کنترل همزمان توان راکتیو و گشتاور از روش کنترلی مبتنی بر ترکیب حالت لغزشی و متناسب-انتگرال گیر (PI) استفاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با استفاده از ساختار کنترلی مزبور، پاسخ دینامیکی سیستم در شرایط مختلف مانند تغییر توان مکانیکی ورودی و سرعت مرجع بسیار مناسب تر از زمانی است که از کنترل کننده خطی استفاده می شود.

با اضافه شدن منابع تولید پراکنده به ساختار شبکه های توزیع، در زمان وقوع خطا، میزان و جهت جریان عبوری از حفاظت های اصلی و پشتیبان تغییر می کند و هماهنگی بین آنها را برهم می زند. در این میان منابع مبتنی بر ژنراتور سنکرون، نسبت به زمان رفع خطا حساس ترند و ممکن است پایداری شان به خطر بیفتد. با توجه به اینکه زمان رفع خطا به عملکرد سیستم حفاظتی وابسته است، این مقاله با بررسی انواع ترکیب ها برای المان های حفاظتی (رله-رله، رله-ریکلوزر و ریکلوزر-فیوز)، مناسب ترین ترکیب حفاظتی برای سیستم های دارای ژنراتور سنکرون را پیشنهاد می کند. از سوی دیگر به ارائه راه کاری اشاره می شود که به وسیله آن می توان ضمن حفظ پایداری نوسان اول ژنراتورهای سنکرون موجود در شبکه توزیع، هماهنگی بین حفاظت اصلی و پشتیبان را در زمان وقوع خطا و در حضور این منابع حفظ نمود. در این راه کار نیازی به تغییر و یا طراحی مجدد سیستم حفاظتی وجود ندارد. روش پیشنهادی با فعال سازی مشخصه آنی در کنار منحنی مشخصه رله موجود در سیستم، قادر است هماهنگی بین حفاظت ها و پایداری گذرای ژنراتورهای سنکرون موجود در سیستم توزیع را به ازای ضریب نفوذ صفر تا 100 درصد برقرار نماید. نتایج پیاده سازی روش پیشنهادی بر روی سیستم تست استاندارد 33 باسه IEEE در محیط نرم افزار ایتپ (ETAP) توانایی آن را تایید می نماید.

این مقاله یک مدیریت انرژی و بار با استفاده از یک استراتژی سناریو محور را برای ارزیابی عملکرد و برنامه ریزی هاب و با در نظرگیری عوامل نامعینی (قیمت الکتریسیته و توان توربین بادی) ارائه نموده است. سیستم جذب و ذخیره سازی کربن و نیز برنامه پاسخ گویی بار، به طور ویژه برنامه زمان استفاده مورد بررسی قرار گرفته است. فناوری جذب کربن افزون بر حل مسئله آلودگی واحدهای تولیدی از یکسو، درآمد قابل توجه را نیز برای سیستم های قدرت از سویی دیگر به ارمغان می آورد. همچنین برنامه های پاسخ گویی بار به بهبود پروفیل بار و کاهش هزینه ها و آلودگی هاب، افزایش قابلیت اطمینان و کیفیت توان کمک شایانی می نمایند. هاب پیشنهادی در برگیرنده ادوات تولیدی تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر، تبدیلی و ذخیره کننده های گوناگون است، همچنین برنامه ریزی هایی مانند نوع قطعی و مقاوم در نظر گرفته شده است. هاب مفروض در قسمت ورودی و خروجی از حامل های گوناگون انرژی شامل الکتریسیته، حرارت، سرما، گاز طبیعی و آب پشتیبانی می کند. مسئله به صورت یک برنامه ریزی خطی عدد صحیح مدل شده و به وسیله سالور سیپلکس در نرم افزار گمز حل گردیده است. در ادامه، از روش اپسیلون و تکنیک رضایت بخشی فازی جهت انتخاب راه حل بهینه استفاده شده است. نتایج نهایی نشان می دهد که هزینه و آلودگی کلی در نمونه مقاوم به ترتیب به اندازه 9/1 درصد و 3/12 درصد بیشتر از نمونه قطعی است، همچنین برنامه پاسخ-گویی بار و فناوری جذب کربن تأثیر چشم گیری بر روی تابع های هدف دارند. همچنین منحنی بار مسطح گردیده و سود خوبی با استفاده از فناوری جذب کربن برای هاب پیشنهادی به دست آمده است.

مدیریت صحیح انرژی الکتریکی در شبکه توزیع برق از اصلی ترین موضوع های بهره برداری شبکه به شمار می آید که تأثیر بالای کاهش هزینه های بهره برداری، کاهش تلفات شبکه، افزایش کیفیت به روزرسانی، افزایش رضایت مشترکین و. . . می تواند داشته باشد. دسترسی به این اهداف زمانی امکان پذیر است که ارکان شبکه توزیع در هماهنگی و آگاهی از یکدیگر عمل نمایند. در این مقاله این آگاهی میان مشترکین خانگی، پارکینگ های شارژ خودرو و شرکت بهره برداری شبکه در نظر گرفته شده است و مزایای آن مورد بررسی قرار داده شده است. یک مدل دو مرحله ای از مدیریت انرژی در شبکه توزیع ارائه شده است که مرحله اول آن مربوط به مدیریت انرژی منازل در شرایط حضور یا غیاب برنامه پاسخ گویی بار با در نظرگیری سلیقه های شخصی مشترکین انجام می شود تا نتایج به دنیای واقعی نزدیک باشد. سپس بر اساس اطلاعات ارسالی از این مشترکین و تعیین پروفیل بار مسکونی شبکه، بهره برداران پارکینگ شارژ خودروی برقی با توجه به محدودیت خود اقدام به مدیریت خودروی برقی می کند تا هم هزینه های شارژ و هم پارامترهای بهره برداری شبکه بهبود یابد. برخلاف روش های سنتی شارژ، در این روش نیازی به شارژ کامل باتری خودروها نبوده و صرفاً حد نهایی سطح شارژ باتری ها برحسب انرژی موردنیاز برای سفرهای آتی رانندگان تعیین خواهد شد و با استفاده از نرخ شارژ گسسته عملیات شارژ صورت خواهد گرفت. نتایج حاصل از بررسی موردهای مطالعاتی مختلف اعمال شده بر یک شبکه توزیع 37 باس نشان می دهد که روش پیشنهادی توانمندی بالایی در تأمین رضایت مشترکین، بهبود پارامترهای بهره برداری شبکه و کاهش هزینه های شارژ و تأمین نیاز رانندگان خودرو خواهد داشت. این روش می تواند زمینه ساز گسترش سطح نفوذ خودروهای در شبکه های توزیع شود و از مزایای برنامه پاسخ گویی بار و شارژ هوشمند نهایت بهره وری را ببرد.

با توجه به افزایش استفاده از انرژی باد و تاثیر قابل توجه آن بر شبکه قدرت، تحمل خطا در توربین بادی برای افزایش قابلیت اطمینان و سطح در دسترس بودن آن ضروری است. در این مقاله، یک روش جدید تحمل خطای کلید باز چندگانه برای مبدل AC-DC شش فاز، به عنوان آسیب پذیرترین قسمت سیستم توربین بادی ارایه شده است. روش پیشنهادی تحمل خطا از حالت افزونگی بردارهای فضایی مبدل شش فاز در مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی (SVPWM) استفاده نموده است و با تغییر سیگنال های کلیدزنی در ناحیه های خطادار، بردار فضایی دیگری را جایگزین بردار فضایی مطلوب نموده تا از ایجاد بردار فضایی نامطلوب براثر خطا کلید باز جلوگیری شود. مزیت اصلی روش پیشنهادی این است که بدون افزودن پایه، کلید یا تریاک (TRIAC)، به مدار مبدل و همچنین بدون نیاز به محاسبات پیچیده، خطاهای کلید باز مبدل را تحمل نموده و مقدار اضافه جریان و مقدار اعوجاج هارمونیک کل (THD) ناشی از این خطاها را در فازهای سالم و خطادار کاهش داده است. در نهایت روش پیشنهادی تحمل خطا با شبیه سازی در محیط سیمولینک نرم افزار متلب ارزیابی شده و نتایج حاصل از این شبیه سازی جهت تایید اثر بخشی آن ارائه شده است.

قابلیت اطمینان سیستم انتقال یک موضوع مهم در مسئله برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال(TNEP) است. اکثر مقالات و تحقیقات در مورد TNEP از معیار امنیت N-1 برای فرمول بندی قابلیت اطمینان سیستم انتقال استفاده می کنند، در حالی که تعداد کمی از آنها شاخص بارزدایی (LS) برای برآورده کردن قابلیت اطمینان مورد نیاز مصرف کنندگان را در نظر گرفته اند. بنابراین، یک ارزیابی اقتصادی برای روشن شدن اینکه کدام یک از این معیارهای قابلیت اطمینان برای مطالعات برنامه ریزی توسعه انتقال مناسب تر است، ضروری است. در این مقاله سعی شده است این شاخص های قابلیت اطمینان با یکدیگر مقایسه شده و نشان داده شود که کدام یک از آنها برای برنامه ریزی توسعه یک سیستم انتقال اقتصادی تر هستند. هدف این است که بین هزینه های توسعه خطوط انتقال و پست ها، تلفات شبکه و قابلیت اطمینان سیستم با در نظر گرفتن هزینه های نگهداری و تعمیر و همچنین هزینه جایگزینی خطوط فرسوده، مصالحه ایجاد شود. برای فرمول بندی قابلیت اطمینان شبکه، ابتدا معیار امنیت قطعی N-1 به کار گرفته شده و نتایج مورد بحث قرار گرفته است، سپس معیار N-1 با شاخص قابلیت اطمینان احتمالی بارزدایی در فرمول TNEP جایگزین شد و نتایج با نتایج مدل اول مقایسه شده است. هر دو مدل TNEP روی شبکه 6 باس معروف Garver و سیستم تست 24 باس IEEE RTS تست شده اند.

در این مطالعه، الگوریتمی موثر و کارآمد برای تشخیص نقشه برجستگی تصویر بر اساس مدل سازی پاسخ سریع سیستم بینایی انسان به تغییرات شدت روشنائی، بافت و رنگ ارائه شده است. برخی موارد مانند الهام گرفتن از عملکرد سیستم بینایی انسان، عدم نیاز به آموزش، کاهش تعداد رنگ، کاهش کانال های رنگی و استفاده صحیح از حداقل اطلاعات بافت در االگوریتم باعث افزایش کارایی آن شده است. در روش پیشنهادی در مرحله اول، با توجه به حساسیت سیستم بینایی انسان به سیگنال های با کنتراست بالاتر، فقط کانال با کنتراست بالاتر برای استخراج نقشه برجستگی رنگ استفاده و سپس با استفاده از مولفه شدت روشنایی در فضای رنگ Lab و با استفاده از مدل محاسباتی سلول ساده کورتکس بینایی نقشه برجستگی شدت روشنائی و نقشه برجستگی بافت استخراج می شوند. در نهایت، با ترکیب نقشه های برجستگی رنگ، شدت روشنائی و بافت، نقشه برجستگی به دست می آید. روش پیشنهادی و روش های موجود برروی پایگاه داده های MSRA10K و ECSSD آزمایش شده است. نتایج پیاده سازی ها نشان می دهد که الگوریتم ترکیبی پیشنهادی برای تشخیص نقشه برجستگی با استفاده از ویژگی های رنگ و بافت غالب، در پایگاه داده ECSSD به ترتیب دارای میانگین خطای مطلق، امتیاز معیار F و سطح زیر منحنی ROC، 173/0، 789/0 و 891/0 و در پایگاه داده MSRA10K به ترتیب 178/0، 790/0 و 919/0 است که در مقایسه با سایر مدل ها بیانگر عملکرد بهتر روش پیشنهادی نسبت به سایر روش ها است.

الگوریتم ردیابی یادگیری تشخیص (TLD) سنتی، نسبت به چالش هایی همچون تغییرات روشنایی، کلاترها و نرخ قاب پایین بسیار حساس بوده و باعث خطا در ردیابی هدف می گردد. در راستای غلبه بر این مشکلات و بهبود مقاومت الگوریتم، معماری الگوریتم ردیابی یادگیری تشخیص با ترکیب الگوریتم انتقال متوسط و الگوریتم یادگیری نیمه نظارتی هم یادگیری، بهبود داده شده است. این ساختار در شرایط نرخ قاب پایین نتایج بهتری را نتیجه می-دهد و مقاومت و دقت الگوریتم را نسبت به الگوریتم سنتی ردیابی یادگیری تشخیص افزایش می دهد. زیرا الگوریتم ردیابی انتقال متوسط نسبت به چرخش، موانع جزئی، تغییرات اندازه مقاوم بوده و به سادگی اجرا شده و به محاسبات کمی نیاز دارد. از طرف دیگر الگوریتم یادگیری نیمه نظارتی هم یادگیری با دو طبقه بند مستقل می-تواند تغییرات ویژگی های هدف را به خوبی آموزش ببیند. بنابراین، ساختار توسعه داده شده می تواند مشکل گم کردن هدف را در شرایط وجود همزمان نرخ قاب پایین و چالش های دیگر حل نماید. نهایتا، ارزیابی مقایسه ای روش پیشنهادی با الگوریتم های معروف ردیابی بر روی سناریوهای مختلف از پایگاه داده مشهور TB-100، حاکی از عملکرد برتر روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش ها از لحاظ مقاومت و پایداری است. نهایتا ساختار پیشنهادی بر اساس معماری ردیابی یادگیری تشخیص در ویدیوهایی با چالش های مختلف ذکر شده به طور متوسط حدود 33 درصد نتایج را نسبت به الگوریتم سنتی ردیابی یادگیری تشخیص بهبود خواهد بخشید.

در این مقاله بهبود الگوی تشعشعی و خواص چند بانده آنتن فراکتال ذوزنقه ای با لایه های خود مکمل، مورد بررسی قرار گرفته است. تغذیه آنتن توسط خط مایکرواستریپ و با دو زیر لایه، برای افزایش پهنای باند و بهبود پترن تشعشعی ایجاد شده است. طبقه بندی دو لایه مکمل باعث اثرات مثبت در فرکانس تشدید و بهبود پترن تشعشعی شده است. این آنتن بازدهی، پهنای باند و الگوی تشعشی مناسبی، در فرکانسهای تشدید طراحی شده ایجاد کرده است. شش فرکانس تشدید با افت برگشتی کمتر از 15 دسیبل (S11 کمتر از 15-دسیبل) در محدوده فرکانسی 5/0 تا 4 گیگاهرتز به دست آمده است. نتایج حاصل از اندازه گیری صحت نتایج به دست آمده از شبیه سازی را به وضوح تایید می کند.

برای پیاده سازی شمارنده های فرکانس بالا از روش های مبتنی بر تراشه های ASIC و یا مبتنی بر پردازنده ها استفاده می شود. هر کدام از این روش ها در قالب یک معماری پیاده سازی می شوند. با توجه به مزایا و معایب هر کدام از این روش ها و معماری-ها و همچنین نوع کاربرد شمارنده، روش و معماری مناسب انتخاب می شود. در این مقاله، با استفاده از معماری کلاک های دارای اختلاف فاز، شمارنده ای با فرکانس GHz 2 (تفکیک پذیری ps 500) بر روی تراشه ی ارزان قیمت XC6SLX9-2FTG256C از خانواده ی Spartan6 پیاده سازی شده است. از آنجا که منابع سخت افزاری موجود در تراشه ی یادشده برای پیاده سازی این طرح کافی نیست و همچنین تأخیرهای ذاتی منابع سخت افزاری داخل تراشه در حد چند نانوثانیه است. دستیابی به دقت یادشده اهمیت زیادی دارد و معماری استفاده شده نیز باید بهینه سازی شود. برای دستیابی به دقت یاد شده، لازم است شمارنده هایی با فرکانس کلاک بالا، لرزش و کجی کم و بدون وابستگی به زمان های نگهداشت و تنظیم، طراحی و پیاده سازی شوند. همچنین برای جبران کمبود منابع سخت افزاری مورد نیاز جهت پیاده سازی مسیرهای روتینگ کلاک، از منابع سخت افزاری جایگزین استفاده شده است.