دانلود مقاله یک الگوریتم تلفیقی با عملکرد بالا برای حل هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان در شبکه های توزیع شعاعی
چکیده
هماهنگی رله های اضافه جریان (OCRها) برای بهبود شاخص های قابلیت اطمینان و امنیت در شبکه های الکتریکی ضروری می باشد. این مقاله یک الگوریتم تلفیقی با عملکرد بالا (HPHA) را برای حل هماهنگی بهینه OCRها در شبکه های توزیع شعاعی (RDNها) ارائه می کند. مساله هماهنگی بهینه به صورت یک مساله غیرخطی عدد مرکب (MINLP) فرمول بندی می شود. ما به صورت متغیرهای تصمیم در نظر می گیریم: (1) جریان پیکاپ (Ip)؛ (2) تنظیم دیال زمان (TDS)؛ (3) نوع رله؛ (4) نوع منحنی. HPHA متشکل از یک الگوریتم ژنتیک خاص (SGA) و یک الگوریتم ابتکاری موثر (EHA) می باشد. بنابراین، HPHA ترکیب بهینه Ip، TDS، انواع رله و انوع منحنی را می یابد که زمان های عملیاتی رله ها را با تضمین گزینش پذیری برای چندین سطح خرابی کمینه می کند. الگوریتم پیشنهادی مقادیر گسسته Ip و TDS را در نظر می گیرد. نتایج شبیه سازی نشان دادند که تکنیک پیشنهادی موثر، سریع، قابل اطمینان است و هماهنگی را با کاهش زمان های عملیاتی OCRها بهبود می بخشد.
1- مقدمه
سیستم الکتریکی در برابر خرابی مصون نیست و حفاظت آن نقش کلیدی در حفاظت از تجهیزات دارد (مولدها، دنده سوییچ ها، کانداکتورها، خازن ها، ترانسفورمرها و غیره). به علاوه، تضمین پیوستگی ماکزیمم منبع تغذیه برای مصرف کنندگان ضروری می باشد. قطع ها موجب آسیب به کاربران و تاسیسات الکتریکی می شود. برای این ها، قطع ها می توانند اتلاف های بازده میانگین، آسیب به تصویر مطلوبیت توان و فین ها باشند [1]. به منظور کاهش تعداد کاربران تحت تاثیر قرار گرفته توسط قطع ها، دستگاه های حفاظتی باید هماهنگ شوند. این به یک دنباله ویژه از اقدامات وقتی که یک خرابی رخ می دهد اجازه می دهد. اهداف اصلی هماهنگی حساسیت، گزینش پذیری، قابلیت اطمینان و سرعت می باشند [2].
در طول یک شرط خرابی، یکی از پیامدهای اصلی برای سیستم الکتریکی افزایش سطح های جریان است. بنابراین، استفاده از این سطح ها به صورت پارامترهایی برای تعیین اینکه یک سیستم خراب است یا خیر طبیعی می باشد. رایج ترین دستگاه ها در این زمینه رله های اضافه جریان (OCR)، فیوزها و مدارشکن ها می باشند. OCRمعمولا به صورت حفاظت پشتیبانی استفاده می شوند، ولی در برخی موارد، آن ها ممکن است تنها نوع حفاظت موجود باشند [3]. به صورتی که اکثر سیستم های توزیع شعاعی هستند، حفاظت با استفاده از OCR غیرجهتی مناسب است و به طور گسترده استفاده می شود چونکه ساده، موثر و ارزان است. این مقاله بر رله اضافه جریان زمان مینیمم محدود وارون (IDMT OCR) متمرکز است. این رله ها دو پارامتر دارند: جریان پیکاپ و تنظیمات دیال زمان (TDS). ولی، برخی رله ها می توانند انواع منحنی اصلاح شده خودشان را داشته باشند (وارون، بسیار وارون و غیره). که در آن، هر نوع رله (IEEE[4]، IEC[5]، IAC[6]، U.S.[7] و غیره) یک مجموعه مختلف از منحنی های استاندارد شده دارد.
8- نتیجه گیری
این مقاله یک الگوریتم تلفیقی با عملکرد بالا (HPHA) را برای حل مساله هماهنگ سازی رله های اضافه جریان (OCRها) در شبکه های توزیع شعاعی (RDNها) ارائه کرد. HPHA یک الگوریتم ژنتیکی (GA) را با یک الگوریتم ابتکاری موثر (EHA) برای کاهش فضای جستجوی GA ترکیب می کند، به صورتی که تنظیمات دیال زمان بهینه (TDS) با EHA محاسبه می شوند. چندین مزیت با استفاده از EHA به دست می آیند: (1) این می تواند TDS پیوسته و گسسته را کنترل کند؛ (2) وابسته به حل کننده های تجاری نمی باشد؛ (3) سریعتر از تکنیک های برنامه نویسی خطی (LP) است و (4) یک پیاده سازی سریع دارد. EHA نشان داده شد که یک روش جالب تر از تکنیک های LP برای RDN است.
چندین متغیر تصمیم در مساله بهینه سازی در نظر گرفته می شوند. TDS، جریان پیکاپ (Ip)، انواع منحنی و انواع رله. برای هر متغیر تصمیم اضافه شده به مساله، زمان های عملیاتی OCR کاهش یافتند. بنابراین، در مساله بهینه سازی در نظر گرفتن تنظیماتی که هزینه های اضافی را متحمل نمی شوند، مانند TDS، Ip و انواع منحنی جالب می باشد. جمع انواع رله به صورت متغیر تصمیم می تواند در سیستمی که در فاز طراحی قرار دارد یا اگر رله ها چندین استاندارد منحنی را بپذیرند حفظ شود. در غیر اینصورت، یک تحلیل هزینه- سود باید برقرار شود. وقتی که انواع رله به صورت متغیرهای تصمیم در نظر گرفته می شوند، بیشتر شکل های منحنی برای انتخاب شدن در دسترس هستند. نتایج نشان دادند که انعطاف پذیری اضافه شده به طور قابل توجهی هماهنگ سازی را بهبود بخشید.
Abstract
The coordination of overcurrent relays (OCRs) is essential for improving reliability and security indicators in electrical networks. This paper proposes a high-performance hybrid algorithm (HPHA) to solve the optimal coordination of OCRs in radial distribution networks (RDNs). The optimal coordination problem is formulated as a mixed-integer nonlinear problem (MINLP). We considering as decision variables: (1) the pickup current (Ip); (2) time dial setting (TDS); (3) relay type; (4) curve type. The HPHA is composed of a specialized genetic algorithm (SGA) and an efficient heuristic algorithm (EHA). Thus, the HPHA finds the optimum combination of Ip, TDS, relay types and curve types that minimize the relays operational times, ensuring the selectivity for several fault levels. The proposed algorithm considers discrete values of Ip and TDS. The simulation results showed that the proposed technique is efficient, fast, reliable and improves the coordination by decreasing the operational times of OCRs.
1. Introduction
The electrical system is not immune to failure, and its protection has a key role in the preservation of equipment (generators, switchgears, conductors, capacitors, transformers etc.). In addition, it is necessary to ensure maximum continuity of power supply to consumers. Interruptions cause damage both for users and for electric utilities. For these, interruptions can mean revenue losses, damage to the power utility image and fines [1]. In order to reduce the number of users affected by the interruptions, the protection devices must be coordinated. This allows a specific sequence of operations when a fault occurs. The main goals of the coordination are sensitivity, selectivity, reliability and speed [2].
During a fault condition, one of the main consequences for the electrical system is the elevation of current levels. Thus, it is natural to use these levels as parameters to determine if the system is faulty. The most common devices in this category are the overcurrent relays (OCR), fuses and circuit breakers. The OCR are typically used as backup protection, but in some cases, they may be the only type of protection available [3]. As most of the distribution systems are radial, the protection using non-directional OCR is suitable and is widely used because it is simple, effective and cheap. This paper focuses on the inverse definite minimum time overcurrent relay (IDMT OCR). These relays have two parameters: pickup current (Ip) and time dial settings (TDS). However, some relays can have their curve types modified (inverse, very inverse etc.). Wherein, each relay type (IEEE [4], IEC [5], IAC [6], U.S. [7] etc.) has a different set of standardized curves.
8. Conclusion
This paper presented a high-performance hybrid algorithm (HPHA) to solve the problem of overcurrent relays (OCRs) coordination in radial distribution networks (RDNs). The HPHA combines a genetic algorithm (GA) with an efficient heuristic algorithm (EHA) to decrease the search space of the GA, as the optimum time dial settings (TDS) are computed with the EHA. Several advantages are obtained using the EHA: (1) it can handle discrete and continuous TDS; (2) it does not depend on commercial solvers; (3) it is faster than the linear programming (LP) techniques and (4) it has a simple implementation. The EHA showed to be a more interesting approach than LP techniques for RDN.
Several decision variables are considered in the optimization problem: TDS, pickup current (Ip), curve types and relay types. For each decision variables added to the problem, the OCR operational times were reduced. Therefore, it is interesting to consider in the optimization problem the adjusts that do not imply additional costs, like TDS, Ip and curve types. The addition of relay types as decision variable can be held in a system which lies in the design phase or ifthe relays acceptmultiple curve standards. Otherwise, a cost-benefit analysis must be held. When the relay types are considered as decision variables, more curve shapes are available to choose. Results showed that the added flexibility significantly improved the coordination.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1- مقدمه
2- مشخصات رله اضافه جریان
3- مساله هماهنگ سازی
4- مدل ریاضی
4-1 تابع هدف
4-2 قیدها
5- الگوریتم تلفیقی با عملکرد بالا
5-1 کدگذاری
5-2 جمعیت اولیه
5-3 تابع هدف
5-4 جستجوی محلی
5-5 الگوریتم ابتکاری موثر (EHA) برای محاسبه TDS بهینه
5-5-1 شماره گذاری رله
5-5-2 فرآیند تکرار
6- روش ها
7- نتایج و بحث
7-1 مثالی از HPHA
7-1-1 گام 1- هماهنگ سازی بین R3 و R5
7-1-2 گام 2- هماهنگ سازی بین R2 و R4
7-1-3 گام 3- هماهنگ سازی بین R1 و R3
7-1-4 گام 4- هماهنگ سازی بین R1 و R2
7-2 نتایج برای سیستم های آزمایشی I و II
8- نتیجه گیری
منابع
ABSTRACT
1. Introduction
2. Overcurrent relay characteristics
3. Coordination problem
4. Mathematical model
4.1. Objective function
4.2. Constraints
5. The high performance hybrid algorithm
5.1. Codification
5.2. Initial population
5.3. Objective function
5.4. Local search
5.5. Efficient heuristic algorithm (EHA) to calculate the optimum TDS
5.5.1. Relay numbering
5.5.2. Iterative process
6. Methods
7. Results and discussions
7.1. An example of the HPHA
7.1.1. Step 1 – coordination between R3 and R5
7.1.2. Step 2 – coordination between R2 and R4
7.1.3. Step 3 – coordination between R1 and R3
7.1.4. Step 4 – coordination between R1 and R2
7.2. Results for test systems I and II
8. Conclusion
References
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه