کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در طراحی یک کنترل‌کننده هوشمند فرکانس برای یک ریزشبکه جزیره‌ای
الموضوعات :
فرشید حبیبی
1
(دانشگاه کردستان)
حسن بیورانی
2
(دانشگاه کردستان)
جمال مشتاق
3
(دانشگاه کردستان)
الکلمات المفتاحية: تنظیم آنلاین شبکه‌های عصبی مصنوعی ریزشبکه کنترل ثانویه فرکانس,
ملخص المقالة :
افزایش نیاز به انرژی الکتریکی، کمبود سوخت‌های فسیلی و نگرانی‌ها در رابطه با مسایل زیست‌محیطی، سبب ورود هرچه بیشتر منابع جدید از جمله منابع تولید پراکنده و تجدیدپذیر انرژی در سیستم‌های قدرت مدرن شده است. ریزشبکه‌ها به عنوان یکی از جدیدترین مفاهیم در سیستم‌های قدرت از چندین منبع تولید کوچک و بارهای الکتریکی محلی تشکیل شده‌اند. با افزایش تعداد ریزشبکه‌ها بر میزان پیچیدگی و غیر خطی بودن سیستم‌های قدرت افزوده شده و سبب می‌شود که کنترل‌کننده‌های مرسوم و غیر منعطف، کارایی مناسبی را در بازه وسیعی از نقاط کار نشان ندهند. از این رو احتیاج به روش‌های کنترلی هوشمندتر و مناسب‌تر بیش از پیش احساس می‌شود. در این مقاله، شبکه‌های عصبی مصنوعی به عنوان یکی از قوی‌ترین ابزارها در فرایندهای بهینه‌سازی و هوشمندسازی سیستم‌ها به کار گرفته شده است تا ضرایب یک کنترل‌کننده کلاسیک تناسبی- انتگرالی (PI) را به صورت خودکار تنظیم و بهینه نماید. کنترل‌کننده PI، در حلقه ثانویه کنترل فرکانس یک ریزشبکه جزیره‌ایی گمارده شده است. عملکرد مناسب و بهینه روش پیشنهادی در مقایسه با روش‌های کلاسیک در طی شبیه‌سازی‌های مختلف نشان داده می‌شود.
[1] P. Barker and R. De Mello, "Determining the impact of distributed generation on power systems. I. Radial distribution systems," in Proc. IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, vol. 3, pp. 1645-1656, Seattle, WA, US,16-20 Jul. 2001.
[2] H. Puttgen, P. MacGregor, and F. Lambert, "Distributed generation: semantic type or the dawn of a new era?," IEEE Trans. on Power and Energy, vol. 1, no. 1, pp. 22-29, Jan/Feb. 2003.
[3] F. Habibi, A. H. Naghshbandy, and H. Bevrani, "Robust voltage controller design for an isolated microgrid using Kharitonov's theorem and D-stability concept," Int. J. of Electrical Power & Energy Systems, vol. 44, no. 1, pp. 656-665, Jan. 2013.
[4] R. H. Lasseter, J. H. Eto, B. Schenkman, J. Stevens, H. Vollkommer, D. Klapp, E. Linton, H. Hurtado, and J. Roy, "CERTS microgrid laboratory test bed," IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 26, no. 1, pp. 325-332, Jan. 2011.
[5] C. Chowdhury, S. P. Chowdhury, and P. Crossley, Microgrids and Active Distribution Networks, the Institution of Engineering and Technology, London, United Kingdom, 2009.
[6] N. W. A. Lidula and A. D. Rajapakse, "Microgrids research: a review of experimental microgrids and test systems," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 15, no. 1, pp. 186-202, Jan. 2011.
[7] H. Bevrani, F. Habibi, P. Babahajyani, M. Watanabe, and Y. Mitani, "Intelligent frequency control in an AC microgrid: online PSO-based fuzzy tuning approach," IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 3, no. 4, pp. 1-10, Dec. 2012.
[8] R. H. Lasseter, "MicroGrids," in Proc IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, vol. 1, pp. 305-308, 2002.
[9] R. H. Lasseter, "Certs microgrid," in Proc. IEEE Int. Conf. on System of Systems Engineering, SoSE'07, 5 pp., Apr. 2007.
[10] R. H. Lasseter, A. Akhil, C. Marnay, J. Stephens, J. Dagle, R. Guttromson, A. Meliopoulous, and R. J. Yinger, "The CERTS microgrid concept," White Paper for Transmission Reliability Program, Office of Power Technologies, U.S. Dept. Energy, Apr. 2002.
[11] R. H. Lasseter and P. Paigi, "Microgrid: a conceptual solution," in Proc. IEEE 35th Annual the Power Electronics Specialists Conf., PESC'04, vol. 6, pp. 4285-4290, 20-25 Jun. 2004.
[12] P. Basak, A. K. Saha, S. Chowdhury, and S. P. Chowdhury, "Microgrid: control techniques and modeling," in Proc. of the 44th Int. Universities Power Engineering Conf., 5 pp., 1-4 Sep. 2009.
[13] J. Pecas Lopes, A. Moreira, and A. G. Madureira, "Defining control strategies for microgrids islanded operation," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 21, no. 2, pp. 919-920, May 2006.
[14] J. M. Guerrero, J. C. Vasquez, J. Matas, L. G. de Vicuna, and M. Castilla, "Hierarchical control of droop-controlled AC and DC microgrids-a general approach toward standardization," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 58, no. 1, pp. 158-172, Jan. 2011.
[15] D. J. Lee and L. Wang, "Small-signal stability analysis of an autonomous hybrid renewable energy power generation/energy storage system part I: time-domain simulations," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 23, no. 1, pp. 311-320, Mar. 2008.
[16] T. Senjyu, T. Nakaji, K. Uezato, and T. Funabashi, "A hybrid power system using alternative energy facilities in isolated island," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 20, no. 2, pp. 406-414, Jun. 2005.
[17] D. Xue, Y. Chen, and D. P. Atherton, Linear Feedback Control: Analysis and Design with MATLAB, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2009.
[18] H. Bevrani, Robust Power System Frequency Control, Springer, 2009.
[19] P. Kundur, J. Paserba, V. Ajjarapu, D. Hill, J. A. Stankovic, C. Taylor, T. Van Cutsem, and V. Vittal, "Definition and classification of power system stability IEEE/CIGRE joint task force on stability terms and definitions," Power Systems, IEEE Trans. on, vol. 19, no. 3, pp. 1387-1401, Aug. 2004.
[20] H. Bevrani and T. Hiyama, Neural Network Based AGC Design, Chapter 5 in Intelligent Automatic Generation Control, New York: CRC Press (Taylor & Francis Group), Apr. 2011.
[21] A. A. El-Keib and X. Ma, "Application of artificial neural networks in voltage stability assessment," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 10, no. 4, pp. 1890-1896, Nov. 1995.
[22] T. Hiyama, M. Tokieda, W. Hubbi, and H. Andou, "Artificial neural network based dynamic load modeling," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 12, no. 4, pp. 1576-1583, Nov. 1997.
[23] P. Subbaraj and K. Manickavasagam, "Automatic generation control of multi-area power system using fuzzy logic controller," European Trans. on Electrical Power, vol. 18, no. 3, pp. 266-280, Apr. 2008.
[24] S. R. Chu, R. Shoureshi, and M. Tenorio, "Neural networks for system identification," IEEE Control Systems Magazine, vol. 10, no. 3, pp. 31-35, Apr. 1990.
[25] C. T. Hsu, M. S. Kang, and C. S. Chen, "Design of adaptive load shedding by artificial neural networks," IEE Proc. Generation, Transmission, and Distribution, vol. 152, no. 3, pp. 415-421, 2005.
[26] H. Bevrani, (2011). Artificial Neural Networks, Lecture notes, available on line from http://www.bevrani.com/ANN/ANN.htm.
[27] M. M. Gupta, Static and Dynamic Neural Networks: from Fundamentals to Advanced Theory, IEEE Press & John Wiley, 2003.
