بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله روشی بر پایه الگوریتم بهینه سازی - - ALO، برای کنترل بار- فرکانس - LFC - به منظور حذف نوسان های سیستم قدرت را ارائه می دهد . الگوریتم - ALO - بر مبنای راه رفتن تصادفی مورچه ها ، ساختمان تله ، به دام افتادن مورچه در تله ، خوردن طعمه و دوباره بازسازی ساختمان تله می باشد. همچنین این الگوریتم با الگوریتم های مختلف کلاسیک و پیشرفته توسط طرحی سه خرپا و مسائل بهینه سازی در چهار چوب عملکردی بهتر مقایسه شده است. در این مقاله از یک سیستم دو ناحیه ای غیر خطی با تغییرات در تقاضای بار ناحیه ی اول و اعمال HVDC به هر دو ناحیه را شامل می شود . نتایج شبیه سازی عملکرد بهتر کنترلرPID بهینه شده بر مبنای الگوریتمALO در مقایسه با الگوریتم PSOدر دامنه وسیعی از نقاط کاری و قضییه پارامترهای سیستم تاکید دارد.
.1 مقدمه
امروزه با توسعه و گسترش سیستم های قدرت ، کنترل بار -فرکانس از اهمیت زیادی در بهره برداری از سیستم ها برخوردار شده به گونه ای که بدون استفاده از این کنترلر ممکن است شبکه قدرت با مشکلات پیش بینی نشده ای مواجه گردد. این کنترلر به جهت هر چه نزدیک نگه داشتن فرکانس سیستم و قدرت درون ناحیه به مقادیر برنامه ریزی شده دارای اهمیت است. توان مکانیکی ورودی به ژنراتور برای کنترل فرکانس توان الکتریکی خروجی و نگه داشتن تبادل توان بین نواحی مطابق برنامه ریزی می شود.[1]
در سیستم قدرت مقررات زدایی شده ، هر ناحیه کنترلی دارای انواع مختلف عدم قطعیت و اغتشاش های گوناگونی ناشی از افزایش پیچیدگی خطاهای مدل سازی سیستم و تغییرساختارسیستم قدرت است که خطای ناحیه ای کنترلی - ACE - ناشی از ترکیب خطی تغییرات توان بین نواحی و خطاهای فرکانسی برای ورودی کنترلرPID محسوب می شود .
همچنین در این روش خطاهای کنترل نواحی ACE بر اساس فیدبک برای هر ناحیه محاسبه و تعریف می شود و عمل کنترلی برای تنظیم ACE در مقدار صفر صورت می گیرد بنابراین فرکانس و توان تبادل بین نواحی در مقادیر مورد نظر نگه داشته می شوند [2] .لذا در این مقاله سعی شده است ضمن بهبود کنترل کننده بار-فرکانس ، مقدار انحراف فرکانس در حین عملکرد دینامیکی سیستم قدرت در کمترین زمان را کاهش دهد.
علاوه براین ، از یک بایاس ثابت برای هردو ناحیه استفاده شده تا تناسب خطای فرکانس را با توجه به خطای توان خط ارتباطی فراهم کند. همچنین معیارهای کارایی متفاوتی برای ارزیابی عملکرد سیستم های کنترل شده مورد استفاده قرار گرفته است .در برخی از مقالات از انتگرل قدر مطلق پاسخ پله انحراف فرکانس به ازای ورودی پله تغییرات بار استفاده شده[4- 3] و برخی دیگر از مقالات انتگرال مربع پاسخ پله انحراف فرکانس به ازای ورودی پله تغییرات بار استفاده می نمایند.
در این مقاله با رویکرد جدید ضمن بهبود کنترل بار-فرکانس در سیستم های قدرت بهم پیوسته دوناحیه ای غیر خطی با تغییرات در تقاضای بار ناحیه اول و دوم از الگوریتم های ALO و[4] PSO برای بهینه سازی پارامترهای کنترل کننده ی PID استفاده شده است . علاوه بر این ، برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده ی PID از تابع هزینه انتگرال مربع خطا - ISE - استفاده می گردد.
دلیل استفاده از این تابع هزینه این است که باعث بزرگتر شدن مقدار تابع عملکرد و کنترل خودکار تولید زمان نشست خطا در کمترین مقدار ممکن است . درسیستم دو ناحیه ای یک [6] HVDC در هر دو ناحیه و همزمان به صورت AC متصل شده برای پایدارسازی نوسانات فرکانس و برای بهینه سازی خروجی گین کنترلر جهت پایدار سازی فرکانس به کار برده شده است .
یک سری روش جدید تطبیقی حذف بار که حفاظت اضطراری در برابر کاهش شدید فرکانس را فراهم اورده و در عین حال ریسک اضافه بار خط را کمینه می کند [7] ارائه شده. انواع روش های جستجوی تصادفی سلسله مراتب جدید در [8] برای بهینه سازی بهره برداری PID استفاده شده . در کنترل خودکار تولید AGC نیروگاهها تولید حرارت چند ناحیه ای بر مبنای منطق فازی معرفی شده اند .
یک کنترلرPID مقاوم جدید برای AGC سیستم های قدرت با توربین آبی در [9] ارایه شده این روش عمدتا برای مشخصه بیشینه پیک رزونانس با استفاده گرافیکی از چارت نیکولز استوار است . سیستم های بررسی شده شامل AGC با سیستم قدرت دو ناحیه ای متصل به هم چند واحدی تمام آبی و دو سیستم دیگر شامل تمام حرارتی و ترکیب آبی-حرارتی است.
.2 الگوریتم بهینه سازی شیر مورچه - - ALO
مکانیزم این الگوریتم ، الهام گرفته از شکار در طبیعت است . به این صورت که شیر مورچه ها ، حفره های کوچک در شن و ماسه درست کرده و از آن به عنوان تله استفاده می کنند . شیر مور ها به کمک بدن بیضی شکل خود حفر های مخروطی به قطر و ارتفاع 2تا 4 سانتی متر ایجاد کرده و با آرواره های بلند خود در انتهای حفره درون خاک پنهان شده و با آرامش و صبر در انتظار طعمه خود می نشیند.
به طوری که با ورود طعمه - مورچه - دیوار ریزش کرده و طعمه را به سمت انتهای حفره و آروار های خود هدایت می کند [11 -10] ؛ و در صورتی که سعی در فرار داشته باشند اقدام به پرتاب کردن شن به سمت مورچه ها خواهد کرد و در نهایت به دام شیر مورچه می افتند. شیر مورچه طعمه را به عمق بیشتری درون شن ها برده و سیالات درون بدن او را می مکد و سپس باقی مانده جسد ، به وسیله لارو حشره به بیرون از حفره پرتاب می گردد.
یکی دیگر از رفتار های جالبی که در ارتباط با زندگی شیر مور چه ها دیده شده اندازه تله و دو چیز دیگر : میزان گرسنگی و شکل ماه است به طوری که هر چه دهانه تله بزرگتر باشد بیشتر گرسنه می شوند ویا زمانی که ماه کامل می شود.[13-12] از این روش برای تطبیق و استنتاج در بهبود تغییرات بقا می توان به کار برد . الگوریتم ALO از رفتار کاوشگرانه نوزاد شیر مور الهام گرفته شده است . علاوه بر مورچه ها ، فرض شده است که شیر مورها در برخی جاها از فضای جستجو پنهان شده در جهت حفظ موقعیت ها و مقادیر برازندگی در ماتریسهای و استفاده شده اند که در این صورت شبه کد الگوریتم به صورت زیر تعریف می شود .[14]
گام اول : مقدار دهی جمعیت اولیه مورچه ها و شیر مورها به صورت تصادفی؛ محاسبه برازندگی مورچه ها و شیر مورچه ها گام دوم: پیدا کردن بهترین نوع شیر مور و فرض کردن آن به عنوان یک نخبه گام سوم: برای هر مورچه یک شیر مور با استفاده از چرخه رولت انتخاب شده. 3-1 راه رفتن تصادفی مورچه ها با استفاده از معادله 1 : 3-2 هنجار کردن مورچه ها جهت نگه داشتن راه رفتن تصادفی در اطراف فضای جستجو: تمامی راه رفتن تصادفی مورچه ها بر مبنای معادله 1 است و به روزرسانی موقعیت این مور چه ها با راه رفتن تصادفی در هر مرحله از بهینه سازی است .
