امروز : جمعه ۴ بهمن ۱۳۹۸ ساعت ۱۲:۵۵ قبل ‏از ظهر
خوش آمدید !

بصیرت خوشاب


مدیریت سایت

الکترونیک سبزوار-آموزش نرم افزارهای برق ورایانه

این سایت شخصی با هدف ارائه تجربیات و گسترش علم و دانش در اردیبهشت 1391 راه اندازی و از 16 مرداد 98 با تغییر رویکرد به یک سایت خبری و اطلاع رسانی تبدیل گردید.

 

09153715735

فیلم مستندوآموزشی
 
موضوعات
آخرین اخبار

جستجو درسایت



موضوعات: آموزش نرم افزار متلب(matlab) ، چهارشنبه 28 آبان 1393 ساعت 09:45 بعد از ظهر , 499 بازدید

مسئله بازآرایی فیدرهای توزیع در متلب

 

مسئله بازآرایی فیدرهای توزیع یک مسئله بهینه سازی می باشد که می تواند از طریق هر یک از روش های بهینه سازی حل گردد. در این شبیه سازی الگوریتم های GA و BFA مورد استفاده قرار گزفته اند. شبیه سازیها برای حالت تکهدفه و دوهدفه بیان شده است.

 

4-1- نحوه ی کدبندی جواب های مسئله

 

یکی از اولین الزاماتی که باید در استفاده از روش های هوش جمعی در حل مسائل بهینه سازی مدنظر داشت ، نحوه ی کدبندی آنها می باشد. هر آرایشی از کلیدها ( هر جواب ممکن از مسئله بازآرایی ) شبکه توزیع را می توان توسط رشته ای از اعداد نشان داد که در BFA ، باکتری نامیده می شود. این اعداد با توجه به شرایط مسئله می توانند اعداد صحیح ، حقیقی ، یا باینری باشند که هرچه طول این باکتری کمتر باشد ، زمان انجام محاسبات کمتر خواهد شد.


نحوه ی کدبندی جواب ها باید به گونه ای باشد که بیشترین سازگاری را در محاسبه ی تابع هدف و جهت برآورده کردن قیود داشته باشد. ما در این پایان نامه از روش حذف حلقه ها[1]  با متغییرهای عددصحیح استفاده خواهیم کرد. زیرا ، این روش نسبت به روش های دیگر بکاربرده شده تاکنون دارای تعداد باکتری های کمتری می باشد ، بعلاوه سازگاری خاصی جهت برآورده ساختن قید شعاعی مسئله دارد که یکی از مهمترین چالش ها در حل مسئله بازآرایی می باشد. بنابراین در این قسمت ، به توضیح روش حذف حلقه ها می پردازیم.

4-1-1- روش حذف حلقه ها

همانطور که عنوان شد، در روش فرا ابتکاری باید در میان کل راه حل های موجود برای مسئله، بهترین راه حل را پیدا نمود.  لذا در ابتدا باید چگونگی ایجاد راه حل ها مشخص شود.  راه حل های مسئله بازآرایی، همان آرایش های ممکن برای شبکه هستند.  هر آرایش از شبکه توزیع با مشخص شدن وضعیت همه کلیدها در شبکه ایجاد می شود.  اما در این پایان نامه، به جای استفاده از همه کلید ها برای هر آرایش، تنها از شماره کلیدهای باز به عنوان متغیرهای مسئله استفاده می شود.  بنابراین ، هر جواب و راه حل ممکن برای مسئله، از مشخص شدن شماره کلیدهایی که باید باز باشند ، بدست می آید.  لذا سایر کلیدها که که به عنوان متغیر در نظر گرفته نشده اند ، بسته می باشند. پس هر متغیر می تواند یک عدد صحیح باشد که شماره آن کلید در شبکه می باشد. لذا این نوع از مسائل را که از اعداد صحیح گسسته به عنوان متغیر در آنها استفاده می شود، مسئله بهینه سازی گسسته با اعداد صحیح می نامند.

اما برای تعیین کلیدهای باز برای هر آرایش، ابتدا همه کلیدهای شبکه بسته فرض می شوند.  در این حالت، به علت طراحی حلقوی شبکه ، چندین حلقه در شبکه به وجود می آید  سپس به شرطی که ساختار شعاعی شبکه حفظ بماند، از هر حلقه یک کلید باز می شود.  به این ترتیب ، یک آرایش از شبکه با یافتن کلیدهای باز به دست می آید.  به عنوان نمونه  شبکه 33 باسه استاندارد IEEE را که در شکل 4-1 آورده شده است ، درنظر می گیریم.

 

 

 

 

 

شکل 4-1- شبکه 33 باسه استاندارد IEEE

در این شبکه 37 کلید وجود دارد و از بسته بودن تمام کلیدها، 5 حلقه در شبکه ایجاد شده است. لذا برای رسیدن به آرایشی شعاعی، باید از هر حلقه، یک کلید را باز کنیم.  در ابتدا کلید های واقع در هر 5 حلقه را مشخص می کنیم.

کلید های موجود در حلقه شماره 1 =    

کلید های موجود در حلقه شماره 2 = 

کلید های موجود در حلقه شماره 3 = 

کلید های موجود در حلقه شماره 4 =  

کلید های موجود در حلقه شماره 5 = 

بنابراین ، برای ایجاد یک آرایش از شبکه کافی است از مجموعه کلیدهای معرفی شده از هر حلقه یک کلید انتخاب کنیم تا 5 کلیدی که در حالت باز قرار دارند معرفی شوند. طبیعی است که بقیه کلیدها در این آرایش بسته درنظرگرفته می شوند.

آرایش نمونه =

این آرایش همان آرایش اولیه شبکه است که کلیدهای مورد نظر به طور نقطه چین در شکل (4-1) نشان داده شده اند.

4-2- توابع هدف مورد بررسی

در هر مسئله بهینه سازی فرمولی جهت ارائه شاخصی جهت سنجش راه حل ها و جواب های ممکن مسئله ( هر باکتری ) مطرح می شود که تابع هدف نامیده می شود. هر مسئله بهینه سازی می تواند دارای یک یا چند تابع هدف باشد. اهداف مورد بررسی در این پایان نامه بصورت زیر می باشد.

  • اصلی ترین و مهم ترین هدف در بازآرایی شبکه های توزیع کاهش تلفات می باشد. این هدف بصورت زیر فرمول بندی می شود:

 

(4-1)                                                               

 

در این فرمول  تعداد کل شاخه های شبکه ،  مقاومت شاخه iام ، توان اکتیو شاخه iام ،  توان راکتیو شاخه iام ، و  ولتاژ شاخه iام می باشد. نحوه ی محاسبه ی این هدف بدین صورت می باشد که متناسب با هر باکتری (شماره ی کلید های باز شبکه) ماتریس اطلاعات شاخه های شبکه توزیع تغییر می کند. این ماتریس بعنوان ورودی به برنامه پخش بار داده می شود و میزان تلفات از این برنامه محاسبه می گردد.

  • هدف دوم موردمطالعه در این پایان نامه ، شاخص تعادل بار[2]  می باشد.جهت درنظرگرفتن شاخص تعادل بار برای کل سیستم ، ابتدا یک پارامتر مناسب بعنوان شاخص تعادل بار برای شاخه i ام تعریف شده است که در معادله 4-2 نشان داده شده است. این شاخص نشان می دهد این شاخه چقدر بارگذاری شده است.

(4-2)                                                                                         

که توان ظاهری باس فرستنده شاخه i ام ،  حداکثر ظرفیت توان عبوری از شاخه i ام می باشد. سپس ، شاخص تعادل بار بصورت زیر مطرح شده است.

 

  • سومین تابع هدفی که در بسیاری از مقالات درنظرگرفته شده است ، بهبود شاخص پروفیل ولتاژ[3] سیستم می باشد که بصورت زیر فرمول بندی می شود.

(4-3)                                                                 

 

(4-4)                                                                                        

که  شاخص پروفیل ولتاژ ،  ولتاژ شاخه iام ،  تعداد گره های شبکه ، و  میانگین ولتاژ گره ها می باشد. مقدار ولتاژ تمامی باس ها نیز خروجی برنامه پخش بار می باشد.

4-3 – نحوه ی مدیریت قیود مسئله

قیود موجود در این مسئله به دو دسته کلی تقسیم می گردند که نحوه ی برآورده کردن هر دسته متفاوت می باشد.

4-3-1-     محدودیت های نامساوی

این دسته از محدودیت ها شامل چهار قید جریان شاخه ها ، ولتاژ باس ها ، محدودیت تعداد کلیدزنی و محدودیت بارگیری ترانس ها می باشد.

 روش های مختلفی جهت مدیریت قیود در مسائل بهینه سازی وجود دارد که بطورکلی بصورت زیر می باشد. 1- روش دیواره انعکاس : چنانچه متغییرهای مسئله در هر بعدی از حدود خود تجاوز کند ، به همان اندازه به داخل محدوده ی خود برمی گردد.

2- روش دیواره جذب : چنانچه متغییرهای مسئله در هر بعدی از حدود خود تجاوز کند ، در مقدار حدی خود ثابت می شود.

3-روش جریمه ثابت : در این روش به ازای هر تجاوزی از هر قید ، مقدار ثابت بزرگی به تابع هدف افزوده می شود.

4-توابع جریمه : در این روش به ازای هر تجاوزی از هر قید مسئله ، تابعی ( معمولا درجه اول یا درجه دوم ) برحسب مقدار تجاوز به تابع هدف اضافه می شود و از این طریق مسئله مقید ما به یک مسئله غیرمقید با تابع هدف جریمه شده (تابع هدف اضافه شده[4]) تبدیل می شود.

(4-5)

 

که OF نشان دهنده تابع هدف اصلی ، AOF تابع هدف جریمه شده ، X متغییرهای موجود در قیود مساوی ، y متغییرهای موجود در قیود نامساوی می باشند و m ، می تواند یک یا دو باشد.  و  ضرایب جریمه قید تساوی i ام و قید نامساوی j ام  می باشند که بسته به اهمیت و رنج هر قید می توانند مقدار مختلفی بپذیرند.

این دسته از قیود توسط روش جریمه با ضریب ثابت مدیریت خواهند شد.

 

 

 

4-3-2-     محدودیت شعاعی بودن شبکه توزیع و عدم ایزولاسیون قسمتی از شبکه

سخت ترین محدودیتی که بر مسئله ی بازآرایی شبکه های توزیع حاکم می باشد ، محدودیت شعاعی بودن شبکه می باشد. بیان این محدودیت برخلاف محدودیت های دیگر مسئله بصورت معادله ی ریاضی و تحلیلی ممکن نمی باشد ، بنابراین ، نحوه ی برآورده شاختن آنها از طریق روش جریمه ممکن نمی باشد.  

شرط لازم برای شعاعی بودن شبکه اینست که تعداد شاخه های موجود در شبکه برابر تعداد باس ها منهای تعداد منابع سیستم توزیع باشد ، اما شرط کافی مسئله نمی باشد.

(4-6)                                                                                         

M  تعداد شاخه ها ،  و  بترتیب تعداد گره ها و تعداد منابع موجود در سیستم می باشند. از طرف دیگر ، تمام گره های شبکه باید طی آرایشهای مختلف برقدار باشند و هیچ گره ی تنهایی ایجاد نشود.

ایجاد چنین حالت های غیر شعاعی طی مراحل تکرار ( مخصوصا در شبکه هایی با مسیرهای مشترک زیاد بین حلقه ها و حلقه های بسیار ) موجب ایجاد جواب های غیرمعقول نهایی ، کند شدن فرآیند همگرایی الگوریتم می گردد. در الگوریتم هایی مانند الگوریتم غذایابی باکتری که تعداد اعضای جمعیت در هر تکرار اندک می باشد و از اپراتور تولیدمثل استفاده می کنند ، مشکلات چند برابر شده و کلا باید از تولید جواب های غیر شعاعی در جمعیت طی فرآیند تکرار جلوگیری کرد و یا حالت های غیر شعاعی ایجاد شده را به طریقی حذف یا جابجا کرد. ما در این پایان نامه روشی برای جلوگیری از بوجود آمدن حالت های غیر شعاعی ارائه خواهیم داد. 

 

  • ·        روش ارائه شده جهت ایجاد حالت شعاعی در جواب ها

الگوریتم غذایابی باکتری یک الگوریتم تصادفی برمبنای جمعیت کم می باشد. از طرفی دیگر ، یکی از اپراتورهای آن ، فرآیند تولید مثل می باشد. بنابراین ، بعلت جمعیت کم آن ، ایجاد حتی یک حالت غیر شعاعی طی فرآیند تکرار و تکثیر آن می تواند جواب های غیر شعاعی نهایی ایجاد کند. بنابراین ، باید روشی اتخاذ کرد که به هیچ وجه منجر به ایجاد جواب های غیر شعاعی نگردد. از طرف دیگر ، شنا کردن یک باکتری در یک جهت در چند مرحله می تواند متناقض با حفظ حالت شعاعی باشد و بنابراین این اپراتور قابلیت کافی در این مسئله نداشته باشد. در این قسمت ، تکنیک هایی جهت رفع این مشکل ها ارائه خواهیم کرد که قسمتی از این تکنیک ها ، از کارهای گذشته اتخاذ شده است که دچار ضعف هایی می باشد که باعث ایجاد حالت های شعاعی اندکی می گردد و قسمتی نیز ایده خودمان می باشد که به تکمیل آن می پردازد. ابتدا به توضیح ایده های اتخاذ شده از گذشته می پردازیم و در قسمت بعدی روش اصلاحی خود را ارئه خواهیم داد.

همانطورکه در قسمت کدبندی باکتری ها توضیح داده شد ، هر باکتری رشته ای از اعداد صحیح می باشد که شماره کلیدهای باز را نشان می دهد که هر کدام از کلیدهای متناظر با هر حلقه انتخاب شده اند. اگر در این روش کدبندی دو محدودیت زیر رعایت شود ، آرایش متناظر با این باکتری غالبا ، شعاعی خواهند بود.

1-    حلقه ها در مورد برخی از کلیدها باهم اشتراک دارند.  لذا نباید شماره کلیدی بیش از یکبار انتخاب شده باشد.  یعنی در بین کلیدهای انتخابی دو حلقه مختلف ، کلید مشترکی نباید وجود داشته باشد.

2-    اگر کلیدی به عنوان متغیر از حلقه ای انتخاب شده باشد، برای انتخاب کلید سایر حلقه ها ، اگر با این حلقه اشتراک داشته باشند، نمی توان کلیدی از این مسیر مشترک انتخاب کرد.

این دو وضعیت در شکل های (4-2) و (4-3)  نشان داده شده است.

 

شکل 4-2- نمونه 1 از آرایش نامناسب شبکه

در شکل 4-2 آرایش کلیدهای 4 ، 21 ، 13 ، 4 ، 36 انتخاب شده اند. همانطور که مشاهده می شود، از هر حلقه یک کلید انتخاب شده است.  اما انتخاب یک کلید یکسان برای دو حلقه که با هم اشتراک دارند، منجر به ایجاد یک حلقه در شبکه شده است.  لذا این آرایش ، یک آرایش نامناسب برای این شبکه است که قید شعاعی بودن را نقض می کند.

در شکل 4-3 نیز شرط دوم بیان شده در بالا رعایت نشده است. در این شکل باکتری متناظر 3،39،34،5،36 بعنوان آرایش کلیدهای باز انتخاب شده است. در این آرایش چون کلید 3 از حلقه ی 1 انتخاب شده است و این کلید مشترک بین حلقه های 1و 4 می باشد ، لذا جهت شعاعی بودن شبکه ، جهت باز کردن کلیدی از حلقه 4 نباید این کلید از مسیر مشترک با حلقه 1 انتخاب شود. در شکل زیر کلید 5 از حلقه 4 انتخاب شده که سبب ایزوله شدن خط 4 و باس های 3 و 4 می شود.

 

شکل 4-3- نمونه ای از آرایش نامناسب شبکه

باید توجه داشت چنانچه تعداد کلیدهای باز برابر تعداد حلقه های سیستم باشد ( یا درحالت کلی تعداد باس های شبکه یکی بیشتر از تعداد شاخه ها باشد ) ، یا شبکه شعاعی می باشد و یا درصورت وجود حلقه و غیر شعاعی شدن شبکه ، باس هایی از شبکه ایزوله خواهند شد. بنابراین ، این دو قید کاملا به یکدیگر وابسته می باشند و در روشی که ما ارائه خواهیم داد بصورت همزمان برآورده می شوند.

 تا این مرحله از تکنیک های برآورده ساختن قید شعاعی در مقالات گذشته مطرح شده است. اما با وجو این اقدامات بازهم در شرایط خاص حالت های غیر شعاعی حاصل می شود. در شکل 4-4 ، آرایش 18،8،9،22،34 جهت آرایش کلیدهای باز انتخاب شده است. کلیدهای باز با رنگ قرمز مشخص شده اند و بقیه کلیدهای شکل بسته می باشند. این آرایش منجر به ایجاد حلقه ای بزرگ ( شامل حلقه های 2و3و5 ) می گردد.   ما برای حل این مشکل از روش تبدیل حلقه[5] به حلقه جدید استفاده می کنیم.

اگر مانند باکتری بالا ، کلید 18 از حلقه ی اول باز شود ، این حلقه از بین می رود ، اما برای حلقه ی دوم کلید 8 باز می شود که مشترک بین حلقه 2 و 5 می باشد. در این حالت ، حلقه 2 از بین نمی رود ، بلکه تنها به حلقه ی بزرگ تری تبدیل می شود. بنابراین ، حلقه ی 5 را باید بصورت مجموع کلیدهای حلقه 2و حلقه 5 منهای کلید 8 (قسمت مشترک دو حلقه) درنظرگرفت. سپس کلید 9 از اشتراک با حلقه 5 جدید انتخاب می شود.

 

      شکل  4-4- آرایش کلیدهای باز

بنابراین حلقه 5 به مجموع حلقه های 2و3و5 منهای اشتراک آنها ( کلیدهای 8 – 9- 10-11-34 )  تبدیل می شود.  بنابراین ، کلید مربوط به حلقه پنجم باید از مجموعه زیر انتخاب شود.

 

برای مثال ، کلید 29 برای حلقه 5 و همان کلید 22 برای حلقه 4 انتخاب شود. بنابراین ، آرایش حاصله برابر 18-8-9-22-29 می شود. این آرایش در شکل زیر نشان داده شده است و کلیدهای باز باعلامت سبز نشان داده می شود.

 

4-5-نمونه ای از حالت شعاعی شبکه

تنها مشکلی که این روش نسبت به روش های قبلی دارد این می باشد که ژن های مختلف یک باکتری باید بترتیب و بطور غیر همزمان انتخاب شوند که این عمل سرعت الگوریتم را کاهش می دهد. اما از طرفی دیگر ، با حداقل کردن ابعاد مسئله و جلوگیری از ایجاد حالت های غیر شعاعی و غیرقابل قبول و جلوگیری از حضور آنها در فرآیند محاسبات پخش بار ، موجب صرفه جویی در زمان می گردد.

البته روش های موثر دیگری نیز برای برقرار کردن قید شعاعی وجود دارد که شامل تشخیص  حالت هایی غیر شعاعی و تبدیل آنها به حالت شعاعی می باشد. درمورد روش های چگونگی تشخیص حالت های غیر شعاعی در فصل گذشته بحث شده است.

4-4-            مراحل پیاده سازی الگوریتم غذایابی باکتری در مسئله بازآرایی

4-4-1-   ایجاد جمعیت اولیه

در ابتدا باید تعدادی جمعیت اولیه در فضای مسئله ساخته شود تا بصورت همزمان عملیات جستجو را در فضای موردنظر آغاز کنند. این راه حل ها که جمعیت اولیه الگوریتم را تشکیل می دهند، در ابتدا به صورت تصادفی تولید می شوند. همانطور که اشاره شد، تعداد متغیرهای هر یک از اعضای جمعیت به تعداد حلقه های شبکه توزیع (در حالتی که همه کلیدها بسته می باشند) است.  لذا در این الگوریتم ، هر کدام از اعضای جمعیت شامل 5  متغیر می باشد که شماره کلیدهای باز در هر آرایش را نشان می دهد.  تعداد اعضای جمعیت در این پایان نامه ، برای شبکه 33 باسه 10 عضو می باشد. با استفاده از روش حذف حلقه ها و تبدیل حلقه ها می توان جمعیت اولیه ای کاملا شعاعی ایجاد کرد.

4-4-2-   شیموتاکسی

در شیموتاکسی هر باکتری ابتدا جهت تصادفی برای حرکت اولیه ایجاد می کند. اما برای اعمال این جهت به هر بعد از مسئله باید حلقه ها را بترتیب بروزرسانی کرد. برای مثال برای شبکه 33 باسه برای هر حرکت باید 4 بار این بروز رسانی انجام گیرید. هنگامیکه حرکت دربعد اول مشخص شد و کلید حلقه اول مشخص شد ، آنگاه بروزرسانی حلقه دوم انجام می پذیرد و این کار تا متغییر پنجم ادامه می یابد. مقدار و جهت حرکت در این مرحله متناظر با الگوریتم تکامل تفاضلی می باشد. در این روش ، جهت حرکت هر باکتری ، دو باکتری دیگر بصورت تصادفی انتخاب شده و درصدی از فاصله ی آنها بعنوان بردار حرکت باکتری درنظرگرفته می شود.

4-4-3-   تولید مثل

در این اپراتور ، باکتری هایی با تابع هدف بزرگتر حذف شده و باکتری های دیگر در محل کنونی خود تکثیر می شوند. این اپراتور موجب بوجود آمدن جواب های غیرشعاعی نمی گردد.

4-4-4-   حذف و پراکندگی

در این حلقه ، تعدادی از باکتری ها بطور تصادفی حذف شده و باکتری های جدیدی در فضای جستجو ایجاد می شود. این باکتری ها باید مطابق تکنیک جمعیت اولیه ساخته شوند تا قید شعاعی را تامین کنند.

4-4-5-   پخش بار

در هر مرحله از محاسبه توابع هدف ( تلفات یا تعادل بار) نیازمند محاسبات پخش بار می باشیم.

       
     
   
 

 

 

 

 

همانطورکه از شکل بالا مشاهده می شود ورودی برنامه پخش بار توان بارها و ژنراتورهای شبکه و اطلاعات شاخه های شبکه می باشد و خروجی آن ولتاژ تمام باس های شبکه می باشد که ازطریق آن می توان تلفات کل شبکه و توان تمام شاخه ها و شاخص تعادل باررا محاسبه کرد. بنابراین ، متناظر با هر آرایش از شبکه ماتریس اطلاعات شاخه های شبکه متفاوت می باشد. ما در برنامه پخش بار ، ابتدا ماتریسی با 37 سطر متناظر با 37 شاخه موجود در شبکه 33 باسه (تمامی کلیدهای درحالت عادی باز و درحالت عادی بسته) تشکیل می دهیم.سپس ، سطرهای متناظر با کلیدهای باز در هر باکتری را از ماتریس حذف می کنیم تا ماتریس 32 سطری متناظر با 32 کلید بسته بدست آید. برای مثال در شکل زیر ماتریس متناظر با آرایش 20-10-14-22-34 نشان داده شده است.

           
     
     
   
 
 

 

 

 

 

4-5-           نتایج شبیه سازی

بمنظور آزمایش الگوریتم و روش های مطرح شده در فصل های گذشته ، آن ها را برروی سیستم استاندارد 33 باسه  IEEE  پیاده سازی می کنیم. روش مطرح شده با استفاده از برنامه نویسی مطلب پیاد سازی شده و برروی یک کامپیوتر شخصی 2 گیگا هرتز اجرا شده است. اطلاعات شبکه مورد استفاده در ضمیمه آورده شده است و توپولوژی کلی شبکه در شکل 4-5 آورده شده است.

سیستم تست مورد مطالعه شامل یک ترانسفورماتور منبع ، 32 باسبار و 5 کلید ارتباطی [6] می باشد  که در شکل با علامت نقطه چین نشان داده شده است. قدرت اکتیو و راکتیو کل برای تمام بارهای سیستم بترتیب 5048.26 کیلووات و 2547.32 کیلووار می باشد. تعداد حلقه های این سیستم نیز 5 حلقه می باشد که با بسته شدن تمام کلیدهای سیستم تشکیل می شود.

4-5-1- سناریوی اول

در این سناریو ، از الگوریتم غذایابی باکتری و ژنتیک جهت مینیمم کردن تلفات در شبکه توزیع 33 باسه استاندارد IEEE استفاده می شود. نمودار همگرایی الگوریتم غذایابی باکتری و الگوریتم ژنتیک برای شبکه 33 باسه در شکل 4-6  آورده شده است. مقادیر بهینه بدست آمده توسط دو الگوریتم در جدول 4-1 آورده شده است. بعلاوه ، پارامترهای دو الگوریتم نیز در جدول 4-2 نشان داده شده است.

همانطور که در شکل های 4-6 و 4-7 دیده می شود الگوریتم ژنتیک با استفاده از 80 جمعیت  در 7 تکرار به مقدار بهینه خود که تلفات 139.5101 می باشد ، همگرا می شود اما الگوریتم غذایابی باکتری با استفاده از 10 باکتری در هر تکرار و در 500 تکرار به مقدار بهینه خود که 139.93 می باشد همگرا می شود. در حالت اولیه این سیستم شامل 5 کلید ارتباطی باز 33،34،35،36،37 می باشد و الگوریتم BFA در نهایت به آرایش 7-9-14-28-32 می رسد.

 

شکل 4-6- نمودار همگرایی الگوریتم غذایابی باکتری در مسئله بازآرایی شبکه 33 باسه

 

شکل 4-7- نمودار همگرایی الگوریتم ژنتیک در مسئله بازآرایی شبکه 33 باسه

 

 

 

جدول 4-1

سیستم 33 باسه بدون درنظرگرفتن DG

 درصد کاهش(%)

 تلفات(KW)

شماره کلیدهای باز

 

-

202.5

s33,s34,s35,s36,s37

حالت اولیه

32

139.93

s7,s9,s14,s28,s32

BFA

31.11

139.5

s7,s9,s14,s32,s37

GA

 

 

 

جدول4-2- پارامترهای الکوریتم های GA و BFA

پارامترهای الگوریتم ژنتیک

تعداد اعضای جمعیت

 

80

درصد ترکیب

 

0.8

درصد جهش

 

0.08

تعداد تکرار

 

7

 

پارامترهای الگوریتم غذایابی باکتری

تعداد باکتری ها

10

درصد حذف و پراکندگی

0.25

تعداد مراحل حذف و پراکندگی

2

   

تعداد مراحل تولید مثل

3

تعداد مراحل شیموتاکسی

10

تعداد مراحل شنا

3

 

0.2

 

10

 

0.19

 

0.19

 

علاوه بر مینیمم کردن تلفات در مسئله بازآرایی ، محدودیت هایی وجود دارد که باید برآورده شوند. یکی از این محدودیت ها قرار گرفتن ولتاژ در محدوده ی مجاز می باشد. شکل 4-8 ، منحنی پروفیل ولتاژ شبکه 33 باسه را قبل و بعد از بازآرایی نمایش می دهد. این شکل نشان می دهد که پروفیل ولتاژ نیز بطور موازی با تلفات بهبود یافته و از محدوده ی مجاز نیز خارج نمی شود.

 

شکل 4-8- مقایسه پروفیل ولتاژ شبکه 33 باسه بدون DG قبل و بعد از بازآرایی با هدف کاهش تلفات

نتایج شبیه سازی بازآرایی با هدف بهبود شاخص تعادل بار در جدول زیر آورده شده است.

شکل 4-2-نتایج شبیه سازی بازآرایی تکهدفه با شاخص تعادل بار شبکه 33 باسه IEEE

 
 

درصد کاهش

شاخص تعادل بار

شماره کلید های باز

 

 

0

0/1196

37-36-35-34-33

آرایش اولیه

 

43

0/0679

7-35-34-37-30

آرایش بهینه

 

 

نمودار همگرایی برای این تابع هدف در شکل 4-7 آورده شده است.

 

شکل 4-7-نمودار همگرایی بازآرایی با شاخص تعادل بار شبکه 33 باسه

4-5-2- سناریوی 2

در این سناریو حضور DG ها را نیز در سیستم 33 باسه درنظر خواهیم گرفت. جدول 4-3  ، بترتیب ، گره های شامل DG و ظرفیت آنها را برای شبکه 33 باسه نشان می دهد.

جدول 4-3

شماره گره های شاملDG  و ظرفیت آنها

Capacity(kw/p.f)

Node

50/0.8

3

100/0.9

6

200/0.9

24

100/1

29

   
   


نتایج عددی بدست آمده از پیاده سازی الگوریتم غذایابی باکتری جهت مینیمم سازی تلفات با در نظر گرفتن تولیدات پراکنده در جدول زیر آورده شده است.

 

جدول 4-4

سیستم 33 باسه بادرنظرگرفتن DG

 درصد کاهش(%)

 تلفات(KW)

شماره کلیدهای باز

 

-

169.75

s33,s34,s35,s36,s37

حالت اولیه

31.82

115.72

s7,s9,s14,s28,s32

BFA

 

همانطورکه ملاحظه می شود حضور DG اثرات قابل توجهی در کاهش تلفات برروی فیدرها خواهد داشت و درصد کاهش تلفات نسبت به حالتی که DG در مدار نیست بیشتر می باشد. شکل های پروفیل ولتاژ اولیه و نهایی در حضور DG در شکل های 5-4  نشان داده شده است. همانطورکه ملاحظه می شود پروفیل ولتاژ نیز همراه با تلفات بهبود می یابد و مقادیر ولتاژ به مقدار 1 پریونیت نزدیک تر می گردند و در محدوده ی مجاز قیود حفاظتی قرار می گیرد.

 

شکل 4-5- مقایسه پروفیل ولتاژ شبکه 33 باسه درحضور DG قبل و بعد از بازآرایی با هدف کاهش تلفات

 

شکل4-6-نمودارهمگرایی الگوریتم bfa درحضور تولیدات پراکنده

همانطور که در نمودار همگرایی ملاحظه می شود این الگوریتم به مقدار 113.24 همگرا شده که تابع ازدحام مقدار 2.47- داشته و مقدار تلفات 115.72 می باشد.

4-3- سناریوی 3

در این سناریو ، سه تابع هدف شامل تلفات توان اکتیو، شاخص پروفیل ولتاژ و شاخص تعادل بار سیستم، در سه مرحله و به صورت دو به دو و همزمان برای مطالعات مربوط به شبیه سازی الگوریتم ژنتیک چند هدفه ، بر روی شبکه تست استاندارد 33 باسه IEEE مورد استفاده قرار گرفته اند.

     در اولین مرحله، دو شاخص تلفات توان اکتیو و شاخص پروفیل ولتاژ به عنوان دو تابع هدف برای بهینه سازی همزمان انتخاب شده اند. جدول (5-10) اطلاعات مربوط به نقاط به دست آمده در شکل (5-11) را نشان می دهد. همانطور که ملاحظه می شود، در بین کل جوابهای قابل قبول که در شکل آمده است، تنها دو نقطه به عنوان پارتو فرانت در این مرحله با این توابع هدف بدست آمده اند که هرگز توسط هیچ نقطه دیگری مغلوب نشدند. اما سایر نقاط که در این مجموعه نیستند قطعا حداقل یکبار توسط اعضای جمعیت مغلوب شده اند.

 

شکل(5-10): کل جوابهای مربوط به مسئله و نقاط پاراتو فرانت حاصل از دو تابع هدف انتخابی در مرحله اول

 

شکل(5-11): کل جوابهای مربوط به مسئله و نقاط پاراتو فرانت حاصل از دو تابع هدف انتخابی در مرحله دوم

 

در مرحله دوم، دو شاخص تلفات اکتیو و شاخص تعادل بار به عنوان توابع هدف انتخاب شده اند. کل مجموعه جواب ممکن مسئله و نقاط پارتو فرانت مربوط به این دو تابع هدف در شکل (4-19) نشان داده شده اند. جدول (4-18) اطلاعات مربوط به سه نقطه بدست آمده را نشان می دهد. این سه نقطه نیز نقاطی هستند که هرگز توسط هیچ نقطه ای مغلوب نشده اند. یعنی این نقاط بر تمام نقاط دیگر که حداقل یکبار مغلوب شده اند، وضعیت بهتری را دارا می باشند.

 

شکل(5-12): کل جوابهای مربوط به مسئله و نقاط پاراتو فرانت حاصل از دو تابع هدف انتخابی در مرحله سوم

در مرحله سوم نیز دو تابع هدف شامل، شاخص پروفیل ولتاژ و شاخص تعادل بار به عنوان توابع هدف برگزیده شده اند. نتایج شبیه سازی مربوط به این دو تابع هدف که با الگوریتم ژنتیک چند هدفه بدست آمده اند به ترتیب در شکل (4-20) و جدول (4-19) آورده شده اند.

جدول(5-11): اطلاعات مربوط به نقاط پارتو فرانت مربوط به مرحله 1

تعداد

شماره کلید

مقدار برازندگی شاخص تلفات توان (کیلو وات)

مقدار برازندگی شاخص پروفیل ولتاژ

1

32-28-14-9-33

536/144

016306/0

2

37-32-14-9-7

5101/139

016326/0

 

جدول(5-12): اطلاعات مربوط به نقاط پارتو فرانت مربوط به مرحله 2

تعداد

شماره کلید

مقدار برازندگی شاخص تلفات توان (کیلو وات)

مقدار برازندگی شاخص تعادل بار

1

37-32-14-9-7

5101/139

8174/53

2

31-28-14-9-7

1226/144

8977/49

3

32-28-14-9-7

9383/139

8769/50

 

 

 

جدول(5-13): اطلاعات مربوط به نقاط پارتو فرانت مربوط به مرحله 3

تعداد

شماره کلید

مقدار برازندگی شاخص پروفیل ولتاژ

مقدار برازندگی شاخص تعادل بار

1

32-28-14-9-33

0163069/0

392/55

2

31-28-14-9-7

0213661/0

8977/49

3

32-28-14-9-7

0165419/0

8769/50

4

32-28-34-11-33

0163435/0

559/53

5

37-32-14-9-7

0163262/0

8174/53

 

     کل نقاطی که جوابهای ممکن مسئله می باشند و 5 نقطه ای که پارتو فرانت مربوط به این مرحله را به وجود آورده اند در شکل دیده می شوند. این 5 نقطه، توسط هیچ نقطه ای مغلوب نشده اند. طبیعتا غیر از این 5 نقطه، سایر نقاط حداقل یکبار توسط سایر اعضای جمعیت مغلوب شده اند.

     نقاط پارتو فرانت بدست آمده مربوط به هر مرحله، نقاطی هستند که به طور مطلق هیچ کدام بر دیگری برتری ندارند و همگی نسبت به هم از یک جنبه برتر و از جنبه دیگر بدتر هستند. لذا اگر قرار باشد از بین این نقاط فقط یک نقطه به عنوان جواب نهایی انتخاب شود، یکی از روشها این است که از قبل روی محورها محدوده ای را به عنوان محدوده مد نظر انتخاب کنیم و بعد از بدست آمدن نقاط پاراتو فرانت، نقطه ای که در آن محدوده واقع شد به عنوان جواب نهایی معرفی کنیم.

 



[1] Eliminating-Loop method

[2] Load balancing  index

[3] Voltage Profile Index

[4] Augmented Objective Function

[5] Loop Trasformation

[6]  Tie Switc

الکترونیک سبزوار

www.Esabzevar.ir

 

منبع:http://matlabi.blogfa.com

برچسب ها: مسئله بازآرایی فیدرهای توزیع در متلب، نحوه ی کدبندی جواب های مسئله، روش حذف حلقه ها



ظفر در 1 سال و 8 ماه و 3 روز و 14 ساعت و 24 دقیقه پیش گفته

سلام شکل ها اصلا لود نشده یعنی هیچ شکلی تو سایت دیده نمیشه

شما هم نظری ارسال نمایید

نام شما
ایمیل (منتشر نخواهد شد)
آدرس وبسایت
کد امنیتی   
 

جدیدترین نظرات

نظرسنجی
کدامیک از موضوعات سایت علاقه دارید بیشتر باشد؟






مجموع آرا: (92)
نتایج نظرسنجی
نظرسنجی های دیگر
نرم افزار آموزشی و تخصصی برق

آموزش تخصصی مطلب matlab

 

آموزش جامع نرم افزار مطلب-ESABZEVAR.IR

 

 

 

نرم افزار آموزشی

نرم افزار ایمنی در برق

 

خرید 09153715735

 

251 استاندارد وزارت نیرو

دانلودآموزشdigsilent

 

 

 

 

 

 

 

دانلود فیلم های سری1

دانلود فیلم های سری 2

 

هزینه دانلود: صلوات بر محمد و آل محمد

نرم افزار موبایلی و آزمون گیر