دانلود رایگان ترجمه مقاله تخصیص بهینه چند منظوره محدود کننده های جریان خطا در سیستم توان – الزویر ۲۰۱۷

elsevier1

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

تخصیص بهینه چند منظوره محدود کننده های جریان خطا در سیستم توان

عنوان انگلیسی مقاله:

Multi objective optimal allocation of fault current limiters in power system

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۷
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۱ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله مهندسی برق
گرایش های مرتبط با این مقاله مهندسی الکترونیک، سیستم های قدرت و مهندسی کنترل
چاپ شده در مجله (ژورنال) سیستم های انرژی و توان الکتریکی – Electrical Power and Energy Systems
کلمات کلیدی خطا، محدود کننده جریان خطا، بهینه سازی چند منظوره، اطمینان پذیری، جریان اتصال کوتاه
ارائه شده از دانشگاه دانشکده مهندسی برق، دانشگاه سمنان، ایران
رفرنس دارد 
کد محصول F1155
نشریه الزویر – Elsevier

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۲۲ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر و جداول ترجمه شده است ✓ 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است  
ترجمه متون داخل جداول ترجمه نشده است 
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
درج جداول در فایل ترجمه درج شده است  
درج فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه  به صورت عکس درج شده است  
منابع داخل متن به صورت عدد درج شده است 
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده
۱ مقدمه
۲ خطا محاسبه جریان و اثر اضافه کردن یک FCL در امپدانس ZBUS
۳ معرفی شبکه های مورد مطالعه
۴ فرموله کردن مسئله
۱-۴ بهبود قابلیت اطمینان
۱-۱-۴ تاثیر محدودکننده جریان خطا در قابلیت اطمینان سیستم
۲-۱-۴ برآورد قابلیت اطمینان سیستم
۲-۴ جنبه های اقتصادی استفاده از محدودکننده جریان خطا
۳-۴ به حداقل رساندن جریان خطا
۵ الگوریتم با چند تابع هدف ابتکاری
۱-۵ الگوریتم تکاملی با چند تابع مبتنی بر تجزیه (MOEA/D)
۲-۵ چند الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات هدف (MOPSO)
۳-۵ غیر تحت سلطه مرتب سازی الگوریتم ژنتیکII- (NSGA-II)
۴-۵ روش بهینه سازی
۶ نتایج شبیه سازی
۱-۶ سیستم باس IEEE 39
۲-۶ سیستم باس IEEE 57
۷ نتیجه گیری

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
سیستم های انتقال، ارتباط تولید پراکنده با شبکه به دلیل افزایش تقاضای توان افزایش می یابد. وقوع خطا در چنین شبکه ای منجر به جریان اتصال کوتاه بزرگ در سراسر سیستم می شود، که ممکن است از رنج قطع کننده مدار موجود تجاوز و می تواند به تجهیزات سیستم آسیب برساند. برخی از روش ها برای کاهش این جریان خطا تقویت شبکه برق و استفاده از محدودکننده جریان خطا (FCLs) در سیستم های توان وجود دارد. تقویت سیستم توان بیش از حد دشوار است ولی غیر عملی نمی باشد. بنابراین، استفاده از FCLs می تواند یک راه موثر برای متوقف سازی جریان های خطا فراهم کند. اثربخشی FCL بستگی به تعداد FCLs و محل نصب آن ها دارد. در این مقاله، یک روش جدید برای تعیین تعداد بهینه و محل FCLs برای بهبود قابلیت اطمینان شبکه توان و کاهش خطا موجود بر اساس توابع مختلف متضاد هدف ارائه شده است. سیستم ۳۹ BUS و سیستم باس IEEE 57 برای ارزیابی اثربخشی و امکان سنجی از روش ارائه شده در نظر گرفته شده است. توابع هدف برای تخصیص بهینه قابلیت اطمینان سیستم توان، تاثیر اقتصادی و کاهش جریان اتصال کوتاه در نظر گرفته شده است. بر خلاف آنچه قبلا در مقالات انجام شده است ، این مقاله بر اساس الگوریتم های بهینه سازی پارتو می باشد ، یعنی مرتب سازی الگوریتم غیر تحت سلطه ، بهینه سازی ازدحام ذرات با چند تابع هدف و الگوریتم تکاملی با چند تابع هدف مبتنی بر تجزیه، برای مقابله با این مسئله مورد استفاده است. استفاده از این روش ها امکان دست یابی به مرز بهینه پارتو را که در آن این توابع هدف به طور همزمان بهینه سازی می شود فراهم اورده است.
 
۱- مقدمه
امروزه با توجه به افزایش تقاضا برای انرژی الکتریکی، سیستم های توان بیشتر و پیچیده تر شده اند، در نتیجه جریان خطا افزایش یافته است. با افزایش جریان خطا، در برخی موارد مقدار مجاز تجهیزات در شبکه به خصوص قطع کننده مدار (CBS) ممکن است از مقدار مجاز تجاوز کند و حتی می تواند به تجهیزات آسیب برساند. بنابراین، استفاده از CBS با جریان شکست بالاتر لازم است. این به نوبه خود هزینه های سنگین بر روی سیستم تحمیل می کند. بعد از شناسایی خطا، به وضوح می توانید با استفاده از روش هایی آن را محدود کنید ، و به صرفه جویی فنی و اقتصادی قابل توجهی دست یابید. این امر با محدودکننده جریان خطا (FCLs) ممکن است. FCL ها عناصری هستند که در مجموعه ای با تجهیزات شبکه برای کاهش سطح جریان اتصال کوتاه در طول یک خطا قرار داده شده اند. این تجهیزات به طور معمول مقاومت کمی در برابر جریان نشان می دهد. با این حال، اگر اتصال کوتاه در لحظات اولیه پس از خطا اتفاق بیفتد ، مقاومت آن ها به طور ناگهانی افزایش می یابد که مانع از اتصال کوتاه تر می شود [۱،۲]. محدودکننده ها افت ولتاژ و تلفات توان در شرایط پایدار سیستم [۳] ایجاد نمی کنند. در [۴]، نویسندگان پایداری گذرا را به علت استفاده از FCLs در شبکه با مطالعه نوسان روتور ژنراتور پس از وقوع خطا با دامنه بزرگ مورد بررسی قرار داده اند، به عنوان مثال، اتصال کوتاه. در [۵]، یک برنامه کاربردی از یک ابررسانا محدود جریان (SFCL) به منظور افزایش سیستم پایداری توان گذرا ارائه شده است. در رفرنس [۶]، امنیت سیستم توان و افزایش ثبات بررسی شده است و بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) الگوریتم برای بهینه سازی سیستم مورد استفاده است. در [۷]، دو ویژگی استفاده از FCL ، خطا محدود کننده جریان و متوقف سازی ولتاژ ضعیف در شبکه توزیع مورد بررسی قرار می گیرد. اثر FCLs در شبکه توزیع در حضور ژنراتورهای توربین بادی نیز در [۸] مورد بررسی قرار دارد. تمرکز اصلی این مقاله بر اثر محدودیت های خطا جریان FCLs می باشد. علاوه بر محدودیت های جریان اتصال کوتاه ، مطالعات نشان داده اند که استفاده از FCLs در شبکه توان اجازه می دهد تا افزایش در پایداری گذرا و ژنراتور مشاهده شود و در نتیجه ثبات جهانی شبکه را پدید می آورد [۹،۱۰].
مطالعات قبلی در تخصیص بهینه FCL عمدتا در یک تابع هدف یا کاهش خطا در [۱۱-۱۳] و یا ثبات در [۹،۱۳] تمرکز داشته اند. الگوریتم ژنتیک سلسله مراتبی (GA) در ترکیب با یک GA میکرو برای پیدا کردن مکان بهینه FCLs [14،۱۵] استفاده شد. در [۱۲]، نویسندگان از یک تکنیک کاهش فضای جستجو GA برای پیدا کردن شماره مطلوب و مکان های FCLs استفاده کرده اند. در رفرنس. [۱۶]، یک رویکرد دو مرحله ای ارائه شده است، که در آن منافع مرحله اول از روش تصمیم گیری منطق فازی سلسله مراتبی و یک نوع الگوریتم ژنتیک به اصطلاح هش کردن-یکپارچه شده است. به منظور مرتب سازی بر اساس راه حل های عملی، روش منطق فازی سلسله مراتبی استفاده شده است. الگوریتم ژنتیک هش کردن یکپارچه مکان بهینه FCL را در فضای جستجو کاهش می دهد. و سپس در مرحله دوم PSO برای بهینه سازی پارامترهای FCL استفاده شده است. تمرکز اصلی [۱۷] در زمان کارکرد کل می باشد، که در مجموع زمان عملیاتی رله اولیه برای هر خطا و معیار جداقل برای حفاظت از سیستم توان با توجه به عدم اطمینان از (تولید پراکنده) DG تعیین می شود. با این حال، رویکرد چند هدفه و عامل تطبیقی در این تحقیق در نظر گرفته نشده است. در رفرنس. [۱۸]، یک عدد صحیح مختلط برای روش بهینه سازی غیر خطی تکرار شونده ارائه شده است و FCLs میزان بهینه شده در یک سیستم توان می باشد. رویکرد دیگر تاثیر نوع خطا در تخصیص بهینه از SFCL در شبکه برق [۱۰] بررسی شده است. تجزیه و تحلیل مقادیر ویژه نیز برای بهینه سازی مقاومتی SFCL برای توان های چند دستگاه [۱۹] استفاده می شود. الگوریتم بهینه سازی چندمنظوره برای حل مشکلات مختلف سیستم توان مانند توان راکتیو و کنترل ولتاژ [۲۰] ، جریان برق [۲۱]، و جریان برق بهینه ادوات FACTS [22] اعمال می شود. در رفرنس. [۲۳]، محاسبه حساسیت و روش محدودیت ظرفیت برای پیدا کردن مکان بهینه و ارزش تعیین شده SFCLs استفاده شده است. در رفرنس. [۲۴]، اثر حضور FCLs برای حفظ بیشتر هماهنگی رله حرارتی در شبکه های برق با تولید پراکنده مطرح شده است.
در این مقاله، به منظور تخصیص بهینه FCLs در یک سیستم توان، سه تابع هدف در نظر گرفته شده است. توابع هدف در در مسئله FCL عبارتند از : (الف) قابلیت اطمینان ، (ب) بهبود مصرف FCLs و (ج) به حداقل رساندن جریان اتصال کوتاه می باشد. مشکلات معیار باس IEEE 39 و باس IEEE 57 در نظر گرفته می شود. بر خلاف آنچه که می توان در مقالات دیده ترکیب توابع هدف مختلف در یک تابع هدف واحد انجام شده است ، در این مطالعه، سه تابع هدف با استفاده از الگوریتم پارتو حل شده است. استفاده از چنین الگوریتمی می تواند به طور همزمان تعداد، محل و مقدار امپدانس FCLs را تعیین کند. علاوه بر این، این روش در مقالات بهینه سازی محل و ارزش FCLs به وجود نمی آورد. بلکه برخی از مکان ها برای FCLs را انتخاب می نمایید و سپس ارزش های خود را بهینه سازی می کند . با این حال، روش پیشنهادی بهینه سازی محل و ارزش های FCLs، به طور همزمان. الگوریتم های بهینه سازی مبتنی بر پارتو الگوریتم تکاملی چند هدفه مبتنی بر تجزیه (MOEA/D)، الگوریتم چند هدفه بهینه سازی ازدحام ذرات (MOPSO) و مرتب سازی الگوریتم ژنتیکII- (NSGA-II) را پدید می آورند. از آنجا که هوش ازدحامی و روش تکاملی دو کلاس اصلی روش های بهینه سازی مورد استفاده در روش بهینه سازی چندمنظوره است ، MOPSO بر روی هوش ازدحامی NSGA-II و MOEA/D که بر اساس روش های مبتنی انتخاب شونده هستند. علاوه بر این، دیگر سهم روش پیشنهادی در این مطالعه با استفاده از یک عامل سازگار پدید آمده است. عامل مجازات نسبت به نقض حداکثر اتصال کوتاه مجاز در سیستم استفاده شده است. علاوه بر این، از آنجا که سیستم توان می تواند برخی از سطوح جریان اتصال کوتاه را تحمل کند، محدودیت دیگری برای حد پایین تر از جریان اتصال کوتاه که باعث FCLs کمتر مورد استفاده قرار گیرد و هزینه ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. علاوه بر این، دیگر مجازات نقض فاصله مجاز از امپدانس در نظر گرفته شده است. نشان داده شده است که سه الگوریتم بهینه سازی چند منظوره قادر به به دست آوردن یک پارتو مقابل و مطلوب مناسب است.
بقیه مقاله به شرح زیر است: در بخش ۲، خطا محاسبه جریان و اثر اضافه کردن یک FCL در ماتریس امپدانس شرح داده شده است. در بخش ۳، شبکه های مورد مطالعه در این مقاله معرفی می شوند. در بخش ۴، مسئله اصلی که در این مقاله در نظر گرفته شده است ، فرموله شده است. در بخش ۵، الگوریتم های بهینه سازی چند تابع هدف در این مقاله مورد استفاده قرار داده شده است. بخش ۶ نتایج شبیه سازی را پوشش می دهد. اظهارات و نتایج در بخش ۷ داده شده است.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

Transmission systems, connection of distributed generation to the grid are increased due to increase in power demands. This fact causes the increase in short circuit level of power networks. The occurrence of fault in such networks leads to large short circuit currents throughout the system, which may exceed the rating of existing circuit breakers and can damage system equipment. There are some approaches to reduce this fault current such as power network reinforcement and utilization of fault current limiter (FCLs) in power systems. Power system reinforcement is too difficult if not impractical. Therefore, the utilization of FCLs can provide an effective way to suppress fault currents. The effectiveness of FCL depends on the number of FCLs and their installation location. In this paper, a novel approach is presented to determine the optimal number and location of FCLs to improve the power network reliability and fault current reduction based on different conflicting objective functions. IEEE 39 BUS system and IEEE 57 BUS system are considered to evaluate the effectiveness and feasibility of the proposed method. The objective functions considered for the optimal allocation are reliability of power system, economic impact and short circuit current reduction. Unlike what has been previously done in literature, in this paper Pareto based optimization algorithms, namely non-dominated sorting algorithm, multiobjective particle swarm optimization and multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition, are utilized to deal with this problem. The use of these methods made it possible to obtain the Pareto optimal front in which these objective functions are optimized simultaneously.

۱ Introduction

Nowadays, with the increasing demand for electric energy, power systems have become greater and more complex, as a result fault current increases. By increasing the fault current, in some cases allowable level of equipment on the network particularly circuit breakers (CBs) may exceed the allowable level and even can damage equipments. Therefore, it is necessary to use CBs with higher breaking current. This, in turn imposes heavy costs on the system. If after identifying the fault, its current can clearly be limited by a method, a technically and economically significant saving is achieved. This is possible by fault current limiters (FCLs). FCLs are elements that are placed in series with the network equipment to reduce the level of short circuit current during a fault. This equipment normally reveals little resistance against the flow of the current; however, if short-circuit happens and in the initial moments after fault, their resistance suddenly increases which prevents more short circuit current [1,2]. Limiters do not cause voltage sag and power loss in the steady state conditions of the system [3]. In [4], authors examined transient stability due to use of FCLs in network with studying the rotor oscillation of generator after the occurrence of fault with large amplitude, e.g. short circuit. In [5], an application of a superconducting fault current limiter (SFCL) to enhance the power system transient stability is presented. In Ref. [6], power system security and stability enhancement is examined and particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to optimize the system. In [7], two characteristics of FCL utilization, fault current limiting and voltage sag suppression in distribution network are examined. The effect of FCLs in distribution network in the presence of wind turbine generators is also investigated [8].The main focus of this paper is on fault current limitation effect of FCLs. In addition to the short circuit current limitation, studies have shown that the use of FCLs in power network allows the incensement in the transient stability of generators and consequently the global stability of the network [9,10]. Previous studies on FCL optimal allocation mainly focus on one objective function either fault reduction as in [11–۱۳] or stability as in [9,13]. Hierarchical genetic algorithm (GA) combined with a micro GA was used to find the optimum locations of FCLs [14,15]. In [12], authors used a search space reduction technique and GA to find the optimum number and locations of FCLs. In Ref. [16], a twostage placement approach is proposed, where Stage I benefits from the hierarchical fuzzy logic decision method and a variant of generic algorithm so-called Hashing-integrated. In order to sort feasible solutions, the hierarchical fuzzy logic decision method is used. The Hashing-integrated genetic algorithm determines an optimal FCL placement in the reduced search space. PSO is then employed in Stage II for optimizing the FCL parameters. The main focus of [17] is on the total operating time, which is the sum of the operating times of primary relays for each fault and minimax regret criterion is proposed for power system protection considering the uncertainty of the (distributed generation) DGs to determine SFCL placement. However, multiobjective approach and adaptive penalty factor are not considered in this research. In Ref. [18], an iterative mixed integer nonlinear optimization method is proposed to optimally locate and size FCLs in a power system. Another approach has examined the influence of fault type on the optimal allocation of SFCL in electrical power grid [10]. Eigenvalue analysis is also used to optimize resistive SFCL for multi-machine power system [19]. Multiobjective optimization algorithm is applied to solve different problems of power system such as reactive power and voltage control [20], power flow [21], and optimal power flow with FACTS devices [22]. In Ref. [23], sensitivity calculation of capacity constraints method is used to find out the optimal placement and value of the determined number of SFCLs. In Ref. [24], the effect of the presence of FCLs for maintaining over current relay coordination in power network with distributed generation is discussed. In this paper, in order to optimally allocate the FCLs in a power system, three objectives functions are considered. The objective functions considered in FCL placement problem are: (a) improving reliability; (b) economical usage of FCLs and (c) minimizing the short circuit current. The benchmark problems considered are IEEE 39 Bus and IEEE 57 Bus. Unlike what can be seen in literature which combine different objective functions in a single objective function, in this study, the three objective functions are solved using Pareto based algorithms. The uses of such algorithms make it possible to simultaneously determine the number, location and the impedance values of FCLs. Moreover, existing methods in literature do not optimize the location and the value of FCLs; but rather choose some locations for the FCLs and then optimize their values. However, the proposed approach optimizes the location and the values of FCLs, simultaneously. The Pareto based optimization algorithms are multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition (MOEA/D), multiobjective particle swarm optimization algorithm (MOPSO) and non dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II). Since Swarm intelligence and evolutionary methods are two main classes of optimization methods used in multiobjective optimization approaches, MOPSO which is based on swarm intelligence and NSGA-II and MOEA/D which are evolutionary based methods are selected. Moreover, another contribution of the proposed approach in this study is the use of an adaptive penalty factor. The penalty factor used is relative to the violation of maximum short circuit allowed in the system. Furthermore, since the power system can tolerate some levels of short circuit current, another constraint is defined for the lower bound of the short circuit current which causes less FCLs to be used and reduces the costs considerably. In addition, another penalty term is considered for the violation of allowable interval of impedances. It is shown that the three multiobjective optimization algorithms are capable of obtaining an appropriate Pareto optimal front. The rest of the paper is organized as follows: in Section 2, fault current calculation and the effect of adding a FCL on impedance matrix is described. In Section 3, the networks studied in this paper are introduced. In Section 4, the main problem considered in this paper, is formulated. In Section 5, multiobjectives optimization algorithms which are used in this paper are presented. Section 6 covers the simulation results. The concluding remarks are given in Section 7.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

تخصیص بهینه چند منظوره محدود کننده های جریان خطا در سیستم توان

عنوان انگلیسی مقاله:

Multi objective optimal allocation of fault current limiters in power system

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *