کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
399831 1438754 2013 14 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Multi-objective planning of electrical distribution systems using dynamic programming
ترجمه فارسی عنوان
برنامه ریزی چند هدفة سیستم های توزیع الکتریکی با استفاده از برنامه نویسی پویا
کلمات کلیدی
برنامه نویسی پویا – برنامه ریزی سیستم توزیع الکتریکی – بهینگی پارتو – برنامه ریزی چند هدفه
فهرست مطالب مقاله


چکیده

کلمات کلیدی

.1 معرفی

.2 مدلسازی سیستم توزیع

2.1 مدلسازی پست برق

2.2 مدلسازی فیدر

2.3 مدلسازی بار

.3 مدل برنامه ریزی چند هدفه برای سیستمهای توزیع الکتریکی

3.1 اصل غلبة پارتو [20]

.4 برنامه نویسی پویای چند هدفه برای برنامه ریزی سیستمهای توزیع

شکل 1. تجزیة یک مسئله به چند زیرمسئلة همپوشان در برنامه نویسی پویا

4.1 گام 1: بهینه سازی توپولوژی شبکه

شکل 2. پروسة تصمیم چند لایهای در بهینه سازی توپولوژی شبکة توزیع   (a) تقسیم بندی ناحیة خدمت رسانی یک سیستم توزیع به تعدادی از لایه ها   (b) یک مثال که وابستگی پخش بار شاخهها را نشان میدهد.   و   (c) پروسة تصمیم چند لایهای برای دستیابی به توپولوژی شبکه با استفاده از برنامهنویسی پویا     (d) توسعة لایه به لایة شبکه

شکل 3. زیر روال برای ساختن شبکة جزئی j پس از بهینه سازی لایة j (شاخصهای p و q، به ترتیب یک عنصر از آرایة  QUOTE   و  QUOTE   را نشان میدهند.

بهینه سازی تمام لایه های بعدی به صورت ترتیبی، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، انجام میشود. بهینه سازی یک لایه، به یک زیرشبکه منجر میشود. زیرشبکة بدست آمده پس از بهینه سازی یک لایه به همراه زیرشبکه های تمام لایه های قبلی، یک شبکة جزئی (PN) را تشکیل میدهند که به عنوان ورودی به لایة بعدی وارد میشود. این شبکة جزئی، لایه به لایه توسعه مییابد، همانطور که در شکل 2d نشان داده شده است و سپس از بهینه سازی لایة اول، به توپولوژی شبکة نهایی (کامل) تبدیل میشود.

شکل 4. یک مثال برای نشان دادن روند ساختن شبکة جزئی   (a) یک شبکة جزئی که با خطوط توپر نشان داده شده است به همراهی چندین مسیر ممکن برای فیدر که با خطوط خط چین نشان داده شده است   و (b) بهترین مسیر ممکن فیدر برای اشافه کردن یک گره با منبع فرضی گره 5    (c,d) دو اتصال ممکن برای اضاهف کردن یک گره با منبع فرضی به ترتیب در گرههای 6 و 7.

شکل 5. تقسیم بندی ناحیة خدمترسانی شبکه برای بدست آوردن شبکه های چند فیدره   (a) دوفیدره   (b) سه فیدره

شکل 6. یک شبکة تک فیدره معمولی

4.2 گام 2: بهینه سازی اندازة هادی شاخه

4.3 تکنیک رسیدگی به قیود

4.4 الگوریتم کامل

.5 نتایج شبیه سازی

5.1 برنامه ریزی توسعه

شکل 7. زیر روال برای بهینه سازی اندازه های هادی شاخه

5.1.1 مزیتهای بهینه سازی اندازة هادی در مقایسه با انتخاب اندازة هادی

5.1.2 مقایسة عملکرد متدهای دومرحلهای غیر تکرار شونده و تکرار شونده

شکل 8. فلوچارت کلی برنامه نویسی پویای چند هدفه برای برنامه ریزی سیستم توزیع چند فیدره  (a) متد دومرحلهای غیر تکرار شونده  و  (b) متد دومرحلهای تکرار شونده

5.2 برنامه ریزی استاتیکی

5.2.1 برنامه ریزی شبکة چند فیدره

شکل 9. جبهة پارتو برای برنامه ریزی توسعة سیستم توزیع 21 گرهی

شکل 10. بستگی توابع هدف به وزن

5.2.2 تست حساسیت (با تعداد مختلفی از لایه ها)

شکل 11. دو شبکة نمونه از جبهة پارتو:  (a) اطمینان پذیرترین شبکه   و (b) اقتصادی ترین شبکه

شکل 12. پیشرفت لایه به لایة شبکه برای سیستم 21 گرهی با استفاده از وزنهای (0.5و0.5) و تعداد لایه های برابر با 5   (a) قبل از بهینه سازی و شبکة جزئی پس از بهینه سازی:   (b) لایة 5    (c) لایة 4   (d) لایة 3   € لایة 2 و   (f) لایة 1 (شبکة نهایی)

شکل 13. جبهة پارتوی بدست آمده با انتخاب اندازة هادی و بهینه سازی اندازة هادی

شکل 14. جبهة پارتوی بدست آمده با متد دومرحلهای غیر تکرار شونده و با متد دومرحلهای تکرار شونده

5.2.3 مقایسة عملکرد با MOEA

شکل 15. جبهه های پارتو برای برنامه ریزی استاتیکی برای سیستم توزیع 54 گرهی

شکل 16. جبهه های پارتو برای برنامه ریزی استاتیکی برای سیستم توزیع 100 گرهی

شکل 17. مقایسة جبهه های پارتور بین شبکه های تکفیدره و دو فیدره

شکل 18. مقایسة بین شبکه های تک فیدره و چند فیدره بر حسب   (a) تلفات توان    و    (b) کمترین ولتاژ گره

شکل 19. جبهه های پارتو برای سیستم 54 گرهی برای دو تعداد مختلف از لایه ها (یعنی M=2 و M=5)

جدول 2. مقایسة نتایج بین برنامه ریزی مبتنی بر MOGA [20] و برنامه ریزی مبتنی بر MODP

شکل 20. جبهه های پارتو برای سیستم توزیع 21 گرهی که با MOPD و MOPSO بدست آمده است

شکل 21. جبهه های پارتو برای سیستم توزیع 100 گرهی که با MOPD و MOPSO بدست آمده است

6.نتیجه گیری

 
ترجمه چکیده
این مقاله، یک رویکرد برنامه نویسی پویای نوین را برای برنامه ریزی چند هدفة سیستم های توزیع الکتریکی ارائه می دهد. در این برنامه ریزی، مسیرهای بهینة فیدر و اندازه های بهینة هادی یک سیستم توزیع، توسط بهینه سازی همزمان هزینه و اطمینان پذیری، تعیین می شود. اهداف برنامه ریزی چندگانه، کمینه سازی موارد زیر است: الف) هزینه های نصب و هزینه های عملیاتی و ب) هزینه های قطعی (ولتاژ). اولین تابع هدف، متشکل از هزینه های نصب شاخه های (انشعابات) فیدر و پست های برق جدید، هزینه های نگهداری شاخه های فیدر موجود و فیدر جدید و نیز هزینة تلفات انرژی می باشد. دومین تابع هدف، اطمینان پذیری شبکة توزیع را بر حسب هزینه های قطعی برق برای تمام شاخه ها اندازه می گیرد که این هزینه های شامل هزینة انرژی تحویل داده شده، هزینة تعمیرات و هزینة خسارتی که به دلیل ایجاد قطعی (وقفه) برای مشتریان اتفاق افتاده است، می-شود. یک الگوریتم برنامه ریزی مبتنی بر برنامه نویسی پویا، برای بهینه سازی مسیرهای فیدر واندازة هادی شاخه، پیشنهاد شده است. یک مجموعه از حل های پارتو با استفاده از یک تجمع وزنی از دو هدف با تنظیمات وزن متفاوت، بدست آمده است. رویکرد پیشنهادی بر روی سیستم توزیع 21، 54 و 100 گرهی ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی با نمونه های مطالعاتی مختلفی تحلیل شده است و با دو عدد از رویکردهای برنامه ریزی موجود که بر پایة الگوریتم های ابتکاری چند هدفه بوده اند، مقایسه شده است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر هوش مصنوعی
چکیده انگلیسی

This paper presents a novel dynamic programming approach for multi-objective planning of electrical distribution systems. In this planning, the optimal feeder routes and branch conductor sizes of a distribution system are determined by simultaneous optimization of cost and reliability. The multiple planning objectives are minimization of: (i) installation and operational cost, and (ii) interruption cost. The first objective function consists of the installation cost of new feeder branches and substations, maintenance cost of the existing and new feeder branches, and the cost of energy losses. The second objective function measures the reliability of the distribution network in terms of the associated interruption costs for all the branches, which includes the cost of non-delivered energy, cost of repair, and the customer damage cost due to interruptions. A dynamic programming based planning algorithm for optimization of the feeder routes and branch conductor sizes is proposed. A set of Pareto solutions is obtained using a weighted aggregation of the two objectives with different weight settings. The proposed approach is evaluated on 21-, 54-, and 100-node distribution systems. The simulation test results are analyzed with various case studies and are compared with those of two existing planning approaches based on multi-objective evolutionary algorithm.


► Simultaneous optimization of cost and reliability is done.
► The approach provides a set of Pareto solutions.
► The optimal feeder routes and branch conductor sizes are determined.
► Performance comparison with MOEA-based approaches shows better results.

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Electrical Power & Energy Systems - Volume 46, March 2013, Pages 65–78
نویسندگان
, , ,