بخشی از مقاله
چکیده :
مدیریت منابع برق یا توان واکنشی برای عملیات ثابت و ایمنی سیستم های برق در نقطه ای با ثبات ولتاژی مهم و اساسی است. در سیستم های برق، هدف از مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه، شناسایی مقادیر بهنیه از متغیرهای کنترل برای به حداقل رسانی تابع هدف با درنظرگرفتن محدودیت ها می باشد. مشهورترین توابع هدف در مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه، میرایی خط انتقال و انحراف کلی ولتاژ می باشند. این مقاله یک روش ترکیبی را براساس الگوریتم رقابت استعماری - - ICA و بهینه سازی ازدحام ذرات - PSO - برای یافتن راه حل ارسال توان واکنشی بهینه سیستم های برق پیشنهاد می نماید. روش ترکیبی پیشنهاد شده، روی سیستم های آزمایشی باس - گذرگاه - IEEE 57 و باس IEEE 118 اجرا شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که روش ترکیبی موثرتر است و دارای ظرفیت و قابلیت بیشتری در یافتن راه حل های بهتر در مقایسه با روشهای الگوریتم رقابت استعماری و بهینه سازی ازدحام ذرات می باشد.
کلمات کلیدی: الگوریتم رقابت ا ستعماری ، الگوریتم ازدحام ذرات ، ترکیب بهینه سازی الگوریتم ها ، بهینه سازی سی ستم های برق
.1 مقدمه
مسئله ارسال توان واکنشی بهینه - ORPD - براساس عملکرد به صرفه و ایمن سیستم های برق، موثر می باشد. در واقع این نقش مهمی را برای عملکرد ایمن سیستم های برق ایفا می نماید. این یک مسئله فرعی از محاسبه جریان برق بهینه است که همه نوع متغیرهای قابل کنترل را مثل ولتاژ های ژنراتور، شیرهای مبدل، خازن ها / القا کننده های موازی را تنظیم می نماید و یک مجموعه مشخصی از محدودیت های فیزیکی و عملی را برای به حداقل رسانی اتلافات انتقال یا اعمال هدف دیگر کنترل می نماید. میزان متعادل کننده های واکنشی و تنظیمات شیر مبدل، متغیرهای ناپیوسته می باشند درحالی که خروجی های توان واکنشی ژنراتورها و میزان ولتاژ مسیر، متغیرهای پیوسته می باشند که مسئله ارسال توان واکنشی بهینه را یک مسئله برنامه نویسی غیرخطی عدد صحیح مخلوط می سازد. تکنیک های بهینه سازی کلاسیک زیادی مثل برنامه نویسی خطی، جستجوی شیب، روشهای نقطه داخلی و برنامه نویسی درجه دوم برای حل مسائل ارسال توان واکنشی بهنیه در سیستم های برق استفاده شده اند.
روش نقطه داخلی تغییر یافته برای تعیین مقادیر بهینه منابع برق واکنشی برای به حداقل رسانی اتلافات واقعی برق پیشنهاد شده است. در [10] روش براساس تجزیه لاگرنجیان، برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه در سیستم های برق منطقه ای چندگانه پیشنهاد شده است. در این مقاله هزینه تبادلات برق واکنشی در میان نواحی نیز درنظرگرفته شده اند. این روشهای کلاسیک دارای برخی معایبی مثل همگرایی به نزدیک ترین بهینه های محلی می باشند. این روشها نیز قادر به جابجایی و کنترل محدودیت های غیرخطی و غیرمحدب و توابع و مسائل ناپیوسته دارای چندنقطه حداقل نمی باشند. در گذشته، تکنیک ها براساس هوش محاسباتی مثل الگوریتم ژنتیک - GA - بهبود یافته، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم ژنتیک پارامتر واقعی، برنامه نویسی تکاملی - - EP، الگوریتم ژنتیک انطباقی، بهینه سازی ازدحام ذرات، بهینه سازی کاوش باکتری - - BFO، بهینه سازی ازدحام ذرات ترکیبی، تکامل تفاضلی - - DI، الگوریتم جستجوی گرانشی - - GSA، الگوریتم بهینه سازی جستجوگر - SOA - برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه استفاده شده اند. این روشها در بدست آوردن بهینه کلی و در کنترل اهداف ناپیوسته و غیرمحدب برتری زیادی را نشان می دهند و در غلبه بر معایب الگوریتم های کلاسیک تاثیر دارند.
در [23] ، یک الگوریتم بهینه سازی جدید برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه پیشنهاد شده است که براساس برهم کنش های جرمی و قانون نیروی ثقل می باشد. به حداقل رسانی اتلاف کلی، کاهش انحراف ولتاژ و بهبود ثبات ولتاژ، توابع اصلی در نظرگرفته شده در حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه می باشند. در [25] الگوریتم بهینه سازی براساس جغرافیای حیاتی - - BBO برای حل مسائل ارسال توان واکنشی بهنیه چندهدفی ارائه شده است. در[26] ،الگوریتم جستجوی تطبیقی - - HSA برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه پیشنهاد شده است. در[27] یک روش الگوریتم ژنتیک بهبود یافته برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه برای افزایش ثبات ولتاژ ارائه شده است. NSGA-II تغییریافته MNSGA-II در [28] برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه چندهدفی بوسیله به حداقل رسانی اتلاف برق واقعی و به حداکثررسانی ثبات ولتاژ سیستم اجرا شده است. در این مقاله، راهکارهای فاصله انبوهی دینامیک و نخبه سالاری کنترل شده به NSGA-II معمولی اضافه می شوند.
عدم قطعیت بار با استفاده از شبیه سازی های Monte-Carlo درحل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه چندهدفی مدل سازی شده است. در [30] یک الگوریتم بهینه سازی براساس یادگیری آموزش گسترده به تازگی ایجاد شده - TLBO - برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه چندهدفی ارسال توان واکنشی بهنیه بوسیله به حداقل رساندن اتلاف برق واقعی، انحراف ولتاژ و شاخص ثبات ولتاژ پیشنهاد شده است. یک روش ترکیبی براساس الگوریتم رقابت استعماری دودویی و بهینه سازی ازدحام ذرات دودویی در [31] برای یافتن بدست آوردن انرژی بهینه برای خرده فروش برق با گزینه های تهیه چندگانه پیشنهاد شده است. در [32] بهینه سازی علف تهاجمی ترکیبی - - IWO و الگوریتم رقابت استعماری تغییریافته - - MICA برای حل مسئله ارسال توان الکتریکی بهینه پیشنهاد شده است.
در این مقاله ترکیب الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات و رقابت استعماری برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه از سیستم های برق استفاده شده است. دو سیستم برق استاندارد IEEE، یعنی سیستم های برق باس IEEE 57 و باس IEEE 118 برای حل مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه با اهداف به حداقل رسانی اتلاف انتقال و انحراف ولتاژ کلی - - TVD استفاده شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که ترکیب الگوریتم های بهینه سازی ازدحام ذرات و رقابت استعماری دارای عملکرد بهتر و قابل مقایسه ای نسبت به الگوریتم های دیگر می باشد. بقیه این مقاله به صورت زیرمرتب شده است: در قسمت فرمول بندی مسئله، مسئله ارسال توان واکنشی بهنیه فرمول بندی می شود. در قسمت روش پیشنهاد شده یک الگوریتم ترکیبی بهینه سازی ازدحام ذرات و رقابت استعماری توضیح داده شده است. در قسمت نتایج و بحث شبیه سازی، نتایج شبیه سازی ارائه و بحث می شوند. نتیجه گیری در قسمت زمان محاسبه بدست آورده می شود.
