OTHERS_CITABLE ارزیابی کارایی و محک زنی مناطق در یکی از شرکت های توزیع برق با استفاده از مدل مدیریت دارایی‌های روشنایی معابر شرکت‌های توزیع برق سرویس و نگهداری روشنایی معابر را که به منظور ایجاد امنیت اجتماعی و عبور ومرور احداث شده اند، انجام می دهند. با گسترش شهرها توسعه روشنایی معابر امری اجتناب ناپذیر است، و نتیجه آن انجام سرمایه‌گذاری‌های جدید است. علاوه بر این اجرای برنامه سرویس و نگهداری روشنایی موجود، هزینه‌های قابل‌توجهی را به شرکت های توزیع تحمیل می‌نماید. از آنجائی که روش های ارزیابی کارایی روی شاخص های کلیدی عملکرد تمرکز دارند و در نهایت میزان کارایی نسبی را براساس ترکیبی از شاخص های کلیدی در اختیار شرکت های توزیع قرار می دهند، لذا بررسی عوامل موثر بر کارایی و تنظیم اهداف اقتصادی بایستی بعنوان اقدامی ثانویه از طریق شرکت های توزیع انجام شود. در این تحقیق با استفاده از مدل مدیریت دارایی های روشنایی معابر و بدون نیاز به اقدام ثانویه، همزمان با ارزیابی کارایی و محک زنی مناطق، ابزاری برای تنظیم اهداف اقتصادی در سرمایه‌گذاری اولیه و سرویس و نگهداری دوره عمر روشنایی معابر به شرکت توانیر و شرکت توزیع پیشنهاد می شود. این مدل با استفاده از اطلاعات سازندگان در خصوص عمر نامی قطعات، امکان مقایسه هزینه ها براساس عمر نامی و واقعی را برای شرکت توزیع فراهم می‌نماید. نتایج نشان می دهد که هزینه‌های نگهداری واقعی بصورت قابل توجهی بیش از هزینه های نگهداری براساس عمر نامی قطعات می باشد. http://ieijqp.ir/article-1-739-fa.pdf 2021-07-01 1 13 مدیریت دارائی روشنایی معابر سیستم‌های پویا. Evaluating the Efficiency and Benchmarking of Regions in an Electricity Distribution Company Using a Public Lighting Asset Management Model Public lighting networks are constructed and maintained to provide social security and traffic safety. Due to the expansion of cities, the development in public lighting is inevitable. In addition to new investment, the public lighting service and maintenance program imposes high costs on distribution companies. Since performance assessment methods focus on a combination of key performance indicators and provide relative efficiency, distribution companies should identify the effective efficiency factors and then set economic goals. This research, simultaneously uses  public lighting asset management model and assesses the efficiency and benchmarking of regions, and finally proposes a tool for setting economic goals for initial investment and maintenance of public lighting to Regulator and Distribution Company. This tool allows comparing costs and, using manufacturer information on the lifetime of the parts. The results show that actual maintenance costs are significantly higher than maintenance costs based on the nominal lifetime of the parts. http://ieijqp.ir/article-1-739-en.pdf 2021-07-01 1 13 Asset management Public lighting System Dynamics Reza Ghotboddini r.ghotboddini@gmail.com 1 Shahrood University of Technology AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-9600-0923 Heydar Toossian Shandiz htoosian@um.ac.ir 2 Ferdowsi University of Mashhad AUTHOR https://orcid.org/0000-0001-9948-3062
OTHERS_CITABLE ارزیابی پتانسیل رخداد حوادث پی‌درپی به ازای خروج خط در سیستم-های قدرت بوسیله روش تئوری اطلاعات و توابع پایه‌ای شعاعی در این مقاله، ارزیابی پتانسیل رخداد حوادث پی­درپی ناشی از خروج خط انتقال در سیستم قدرت مورد بررسی قرار گرفته است. خطوط انتقال باتوجه به تعدد آن­ها در سیستم قدرت نسبت به سایر تجهیزات، بیشتر مستعد خروج ناشی از حادثه و آغازگری حوادث پی­درپی می­باشند. بنابراین مهم­ترین دغدغه در راستای جلوگیری از رخداد حوادث­پی­درپی ناشی از خروج خط، تعیین پتانسیل رخداد حوادث پی­درپی ناشی از خروج خط بوسیله مرکز کنترل سیستم قدرت [1](PSCC) می­باشد. از آنجا که PSCC فقط می­تواند به متغیرهای بهره­برداری سیستم قدرت دسترسی داشته باشد، جهت تعیین پتانسیل حوادث پی­درپی باید روشی مبتنی بر متغیرهای بهره­برداری ارائه شود. با توجه به تعداد زیاد متغیرهای بهره­برداری در سیستم­ قدرت، استفاده از کلیه متغیرها برای برآورد پتانسیل یک خط خاص باتوجه به محدودیت در وسایل اندازه­گیری و ارتباطی مورد نیاز، میسر نیست. بنابراین، شناسایی متغیرهای بهره­برداری برجسته جهت تعیین پتانسیل رخداد حوادث پی­درپی ناشی از خروج خط دارای اولویت می­باشد. از اینرو، در این مقاله از روش­های مبتنی بر تئوری اطلاعات متقابل جهت شناسایی و انتخاب متغیرهای بهره­برداری برجسته استفاده شده است. نهایتاً جهت ارزیابی پتانسیل رخداد حوادث پی­درپی ناشی از خروج هر خط، با استفاده از متغیرهای بهره­برداری برجسته و تابع پایه­ای شعاعی[2](RBF) یک معادله مرزی مبتنی بر روش حداقل مربعات خطا [3](LSE) تشکیل می­شود. بنابراین، PSCC با استفاده از متغیرهای بهره­برداری برجسته و معادله مرزی ایجادشده قادر خواهد بود تا در هر نقطه­کار از سیستم قدرت به ارزیابی پتانسیل رخداد حوادث پی­درپی ناشی از خروج هر خط بپردازد. روش پیشنهادی روی خطوط سیستم قدرت استاندارد 39 باس و 118 باس پیاده­سازی شده و نتایج مطلوبی نیز بدست آمده است.         http://ieijqp.ir/article-1-750-fa.pdf 2021-07-01 14 27 حوادث پی‌درپی تئوری اطلاعات متقابل متغیرهای بهره‌برداری برجسته تابع پایه‌ای شعاعی معادله مرزی Evaluating the potential of cascading failure occurrence due to line outage in power systems by information theory method and radial base functions In power systems, a connected topology is created to increase reliability and economic performance. Increasing dimensions of power systems on the one hand and the need to continuously monitor power systems for secure operation on the other challenge the evaluation of power system security. In such conditions, due to economic conditions and considering the fast growth of consumers in a power system and the need to supply them, power systems are operated in the proximity of their allowed operation limit. Since a power system includes a large number of transmission lines, the location of the lines in the power system and the number of lines compared to other devices like transformer and generator make the lines more vulnerable to events and potent to the outage. Therefore, events like a sudden loss of one or more transmission lines might violate operation constraints of the network and threaten the stability margins of the power system, resulting in the occurrence of cascading failures. The most important concern to prevent cascading failure resulting from line outages is, thus, to determine the potential of cascading failure resulting from line outages using power system control center (PSCC) information. Since PSCC can only access the operating variables of the power system, a method based on operating variables should be presented to determine the potential of cascading failure. Considering the large number of operating variables in a power system and the limitations of measurement and communication devices, it is impossible to use all variables to estimate the cascading failure potential of a specific line outage. Therefore, dominant operating variables (DOVs) should be identified to determine the potential of cascading failure resulting from line outage. This study presents a method based on mutual information theory and boundary equation to evaluate the potential of cascading failure. In the proposed method, the mutual information theory method is used to identify DOVs. Since identifying the DOVs of a power system alone is not sufficient for evaluating the potential of line outage-induced cascading failure, an index is also required to evaluate the potential of cascading failure. A mathematical equation is, therefore, developed as the boundary equation to evaluate the potential of cascading failure using the least-squares error (LSE) method based on the radial basis function (RBF). As such, the PSCC employs the identified DOVs and the boundary equation of each line to evaluate the potential of cascading failure at each operating point of the power system online before line outage. The proposed method is implemented on a standard 39-bus power system and a standard 118-bus power system, and desired results are obtained.   http://ieijqp.ir/article-1-750-en.pdf 2021-07-01 14 27 Cascading failure mutual information theory dominant operating variables Radial Base Function boundary equation morteza abedi mor_abedi@sbu.ac.ir@sbu.ac.ir 1 AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-3584-855X mohammadreza aghamohammadi M_Aghamohammadi@sbu.ac.ir 2 AUTHOR https://orcid.org/0000-0003-0919-8810 mohammadtaghi ameli M_ameli@sbu.ac.ir 3 AUTHOR https://orcid.org/0000-0000-0000-0000
OTHERS_CITABLE ارائه چارچوب مفهومی جامع برای شاخص‌های تاب‌آوری سیستم‌های قدرت در سال‌های اخیر، رخدادهای شدید (فجایع) طبیعی و انسانی با فراوانی پایین و تأثیر بالا بر سیستم‌های قدرت، به طور جدی مورد توجه قرار گرفته‌اند. یک سیستم قدرت باید تاب‌آور باشد، یعنی توانایی مقابله با رخدادهای شدید، سازگاری با آنها و بازیابی از شرایط بعد از وقوع آنها را داشته باشد. شاخص‌های تاب‌آوری، ابزارهایی برای اندازه‌گیری سطح تاب‌آوری سیستم قدرت هستند که برای تحلیل هزینه – فایده تاب‌آوری در حوزه‌های برنامه‌ریزی و بهره‌برداری به کار می‌روند. در ادبیات سیستم‌های قدرت، شاخص‌های تاب‌آوری متعددی ارائه شده‌اند؛ اما تاکنون چارچوب مفهومی جامعی در مورد انواع مختلف شاخص‌های تاب‌آوری سیستم‌های قدرت ارائه نشده است و چارچوب‌های موجود نیز دارای ایرادهای اساسی هستند. در این مقاله، پس از معرفی و نقد چارچوب‌های موجود، چارچوب مفهومی جدیدی پیشنهاد شده است که می‌تواند انواع مختلف شاخص‌های تاب‌آوری سیستم‌های قدرت را به طور جامع توصیف و طبقه‌بندی کند. به منظور صحت‌سنجی جامعیت و کاربردی بودن چارچوب پیشنهادی، ابتدا شاخص‌های تاب‌آوری موجود به گروه‌های مختلف این چارچوب تخصیص داده شده‌اند و سپس مزایای چارچوب پیشنهادی نسبت به چارچوب‌های موجود مطرح شده است. چارچوب مفهومی پیشنهادی می‌تواند توسط محققین صنعتی و دانشگاهی به منظور انتخاب مناسب‌ترین شاخص تاب‌آوری در مسائل مختلف سیستم‌های قدرت و شناسایی بخش‌هایی که نیاز به یافتن شاخص‌های جدید دارند به کار برده شود. http://ieijqp.ir/article-1-769-fa.pdf 2021-07-01 28 39 تاب‌آوری شاخص اندازه‌گیری سنجش فاجعه رخداد شدید سیستم قدرت چارچوب مفهومی Building a Comprehensive Conceptual Framework for Power Systems Resilience Metrics Recently, the frequency and severity of natural and man-made disasters (extreme events), which have a high-impact low-frequency (HILF) property, are increased. These disasters can lead to extensive outages, damages, and costs in electric power systems. A power system must be built with “resilience” against disasters, which means its ability to withstand disasters efficiently while ensuring the least possible interruption in the supply of electricity, sustaining critical social services, and enabling a quick recovery and restoration to the normal operation state. Quantifying the power system resilience is a complicated and controversial problem. However, this is necessary for the evaluation and comparison of different resilience enhancement strategies. The resilience metrics are mathematical tools to measure the resilience level of a power system, which are normally employed for resilience cost-benefit in the planning and operation domains. Numerous resilience metrics have been presented in the power system literature. However, there is a lack of a comprehensive conceptual framework regarding the different types of resilience metrics in electric power systems, and existing frameworks have essential shortcomings. In this paper, after introducing and criticizing the existing frameworks, a conceptual framework is suggested to classify different types of resilience metrics in the power system literature. In this conceptual framework, power system resilience metrics are divided into “non-performance-based” and “performance-based” groups. The “performance-based” resilience metrics are also divided into “performance” and “consequence (outcome)” groups. The “performance” resilience metrics consist of five groups including “power”, “duration”, “frequency”, “probability” and “curve”. The “consequence (outcome)” resilience metrics consist of four groups including “economic”, “social”, “geographic” and “safety and health”. In addition, both of the “performance” and “consequence (outcome)” groups have a distinct group naming “general”. In order to verify and validate the comprehensiveness and inclusivity of the proposed conceptual framework, two actions are accomplished. Firstly, the existing power system resilience metrics are allocated to the framework’s groups. Secondly, the proposed conceptual framework is compared with the existing frameworks. These actions show that the proposed conceptual framework can cover and classify different types of power system resilience metrics in the literature, is more comprehensive comparing the existing frameworks, and lacks the essential shortcoming of those frameworks. Thus, the proposed conceptual framework is comprehensive and useful. The proposed conceptual framework can be used by academic and industrial researchers. Academic researchers can concentrate on groups that need further research to propose new resilience metrics, whereas industrial researchers can choose the appropriate resilience metric according to their needs.         http://ieijqp.ir/article-1-769-en.pdf 2021-07-01 28 39 Resilience Resiliency Metric Index Measurement Quantification Disaster Extreme event Power system Conceptual framework Habibollah Raoufi h_raoufi@sbu.ac.ir 1 Faculty of Electrical Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran AUTHOR https://orcid.org/0000-0003-1979-0631 Vahid Vahidinasab v_vahidinasab@sbu.ac.ir 2 Faculty of Electrical Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-0779-8727 Kamyar Mehran - k.mehran@qmul.ac.uk 3 School of Electronic Engineering and Computer Science, Queen Mary University of London AUTHOR https://orcid.org/0000-0001-9139-0646
OTHERS_CITABLE بهره برداری بهینه هاب انرژی خانگی همراه با بهینه سازی ظرفیت سیستم های تولید انرژی تجدیدپذیر خورشیدی سیستم­ های چندگانه­ انرژی یا به ­اصطلاح هاب­ های انرژی یکی از رویکردهای جدید در سیستم­های تامین انرژی با دیدگاه افزایش بهره ­وری سیستم­های انرژی الکتریکی، گاز و ... به­ حساب می­ آید. اجرای طرح مدیریت انرژی در قالب هاب­ های انرژی خانگی نیز با توجه به درصد قابل توجه انرژی مصرفی بخش خانگی از مصارف انرژی جهانی می­تواند بسیار اثرگذار باشد. تا کنون، بهره ­برداری بهینه هاب­ های انرژی خانگی همزمان با تعیین بهینه ظرفیت سیستم­های تولید انرژی تجدیدپذیر خورشیدی در کارهای گذشته کم­تر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، روش نوینی برای پاسخ به خلاء تحقیقاتی بهینه ­سازی همزمان ظرفیت سیستم خورشیدی و بهره­ برداری هاب انرژی خانگی ارائه می­ گردد. روش پیشنهادی بر روی یک هاب انرژی خانگی شامل بارهای قابل کنترل و کنترل ­ناپذیر، واحد تولید همزمان برق و گرما، خودروهای برقی هیبریدی قابل اتصال به شبکه، بارهای گرمایشی و سیستم خورشیدی و ذخیره­ ساز گرمایی پیاده­ سازی می­ گردد. مطالعات انجام شده در حالات مختلف و با دیدگاه مقایسه روش پیشنهادی و روش­های موجود بهره ­برداری بهینه هاب انرژی خانگی، بهینه­ سازی همزمان موضوعات برنامه ­ریزی و بهره ­برداری با تاکید بر سیستم خورشیدی برای برجسته نمودن مزایای روش پیشنهادی ارائه می­ گردد. نتایج به­ دست آمده دلالت بر کارآیی روش پیشنهادی برای کاهش هزینه ­های بهره­ برداری و افزایش بهره ­وری هاب انرژی خانگی با حفظ سطح راحتی مشترک در بالاترین سطح را دارند. http://ieijqp.ir/article-1-777-fa.pdf 2021-07-01 40 56 مدیریت انرژی بهره برداری بهینه مولدهای تولید پراکنده خورشیدی هاب انرژی خانگی ظرفیت بهینه سیستم های تولید انرژی تجدیدپذیر Optimal Operation of Residential Energy Hubs Considering Optimized Capacity of Photovoltaic-based Renewable Energy Systems The deployment of multi-carrier energy systems, which are called energy hubs, is one of the most recent and useful strategies in the field of energy systems. The reliability of energy systems and their operation cost and efficiency could be improved by applying the concepts of energy hubs. The simultaneous management of electrical consumptions and heat demands by the concepts of energy hub would be effective. The energy management of residential energy hubs has received a great deal of attention because the energy consumption of the residential sector is significant in the amount of global energy consumption of the world. There is a knowledge gap in developing a new method simultaneously considering optimal operation and optimal allocation of photovoltaic units in residential energy hubs. This paper tries to fill this knowledge gap. Integrating the optimal planning and optimal scheduling of residential energy hubs could improve the system cost and other features. Considering the capacity of the photovoltaic unit as one of the decision variables in the proposed optimization problem besides other operation and scheduling decision variables is one of the most important contributions of this research. The proposed method is applied to a residential energy hub, including the controllable and uncontrollable appliances, combined heat and power units, plug-in hybrid electric vehicles, heating loads, photovoltaic units, and heat storage systems. The proposed optimization problem is solved by the genetic algorithm in MATLAB. Different case studies are analyzed to assess the impacts of photovoltaic units’ capacity, energy storage systems, and simultaneous optimization of planning and operation decision variables. The test results illustrate the advantages of the simultaneous optimization of operation and capacity of the photovoltaic unit in the proposed method. It is inferred from the comparative test results that by applying the proposed method, it is possible to improve the operation cost and efficiency of energy systems, while the constraints of customer satisfaction are concerned. It is revealed that an around 5% improvement in the daily cost of the studied residential energy hub could be achieved compared to conventional studies. The sensitivity analysis is performed to investigate how energy storage systems besides photovoltaic units influence the residential energy hubs. http://ieijqp.ir/article-1-777-en.pdf 2021-07-01 40 56 Energy Management Optimal Operation Photovoltaic-based Distributed Generation Units Residential Energy Hubs Optimal Capacity of Renewable-based Energy Systems Pouriya Emrani-Rahaghi p.emrani74@grad.kashanu.ac.ir 1 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Kashan, 6 km Ghotbravandi Blvd, postal code: 8731753153, Kashan, Iran AUTHOR https://orcid.org/0000-0001-8266-0472 Hamed Hashemi-Dezaki hamed.hashemi@gmail.com 2 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Kashan, 6 km Ghotbravandi Blvd, postal code: 8731753153, Kashan, Iran AUTHOR https://orcid.org/0000-0003-2056-2388
OTHERS_CITABLE بهبود تاب آوری شبکه توزیع فعال با مدیریت بهینه شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی در پارکینگ ها در صورت وقوع یک حادثه شدید - با تأثیر زیاد و احتمال وقوع کم- ممکن است با وقوع هم‌زمان چندین خطا در شبکه توزیع، بخش وسیعی از شبکه دچار خاموشی شود. در چنین شرایطی به­منظور افزایش تاب­آوری شبکه توزیع و جلوگیری از خاموشی‌های با مدت زمان طولانی، اقدامات بازآرایی و جزیره ­سازی شبکه توزیع با هدف بازیابی بیشترین بار ممکن انجام می­شود. از سوی دیگر، با توجه به افزایش نفوذ خودروهای الکتریکی در جوامع پیشرفته امروزی به دلایل زیست‌محیطی و قیمت سوخت‌های فسیلی، مدیریت شارژ و دشارژ این خودروها در پارکینگ‌ها می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ای در بهبود شاخص تاب­ آوری شبکه توزیع داشته باشد. در این مقاله، یک مدل برنامه‌ریزی تصادفی خطی آمیخته با عدد صحیح به‌منظور بهبود تاب­ آوری شبکه توزیع مجهز به منابع تولید پراکنده پیشنهاد شده است که مرزبندی بهینه جزایر را با هدف حداکثرکردن مقدار مورد انتظار بار بازیابی‌شده مشخص می‌کند. در مدل پیشنهادی، با در نظر گرفتن جابجایی خودروهای الکتریکی بین پارکینگ­ها، آرایش شبکه و مرزهای جزایر، منابع تولید پراکنده پیشرو و پیرو در هر جزیره و برنامه ­ریزی شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی به ­صورت بهینه تعیین می‌شوند. به­ منظور ارائه یک مدل واقعی، عدم قطعیت توان تولیدی منابع تجدیدپذیر بادی نیز در ­نظر گرفته ­شده است. مدل پیشنهادی با اعمال چندین خطای هم‌زمان بر روی شبکه 118 شینه در نرم‌افزار  GAMS پیاده‌سازی و اعتبارسنجی شده است. نتایج به‌دست‌آمده، تأثیر مثبت برنامه‌ریزی شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی در پارکینگ‌های متصل به شبکه الکتریکی را بر بهبود تاب­ آوری شبکه توزیع نشان می‌دهند. http://ieijqp.ir/article-1-781-fa.pdf 2021-07-01 57 74 بازآرایی بازیابی بار پارکینگ شارژ تاب آوری جزیره‌سازی خودروهای الکتریکی Improving the resilience of active distribution networks by optimal charging/discharging management of electric vehicles in parking lots In the event of a severe incident with a high impact and low probability of occurrence, distribution networks may be separated from upstream networks and several feeders may be disconnected simultaneously within the distribution networks. In such circumstances, to maximize the resilience of the distribution networks and to prevent long-term global outages, they are reconfigured and islanded to allow restoring the loads as much as possible. On the other hand, because of the increasing penetration of electric vehicles in today's advanced societies for environmental reasons and fossil fuel prices, charging and discharging management of plug-in electric vehicles (PEVs) into parking lots can have a significant impact on improving the resilience of distribution networks. Technically, electric vehicles can be connected to the electrical grid in two modes of charging or grid-to-vehicle (G2V) mode as an electrical load and discharging or vehicle-to-grid (V2G) mode as energy storage units. Therefore, this paper proposes a mixed integer linear stochastic programming model to improve the resilience of distribution networks equipped with distributed generation (DG) resources. The proposed model optimizes the distribution network reconfiguration with the aim of maximizing load restoration criteria by using optimal charging and discharging planning of PEVs in parking lots. In the proposed model, the master and slave DGs in each island and the charging and discharge planning of PEVs are optimally determined considering the movement of PEVs between parking lots and the formation and boundaries of the islands. To present a realistic model, the uncertainty of the generation capacity of renewable wind resources is also taken into account. The proposed model has been implemented and validated by applying several concurrent faults on a 118-bus distribution network in GAMS software. The results show the positive impact of PEVs parking lots on improving the resilience and increasing the load recovery of the distribution network. http://ieijqp.ir/article-1-781-en.pdf 2021-07-01 57 74 Electric Vehicles Islanding Load Recovery Parking lots Reconfiguration Resiliency. mohammad alizadeh m.alizadeh@nit.ac.ir 1 Babol Noshirvani University of Technology AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-7155-3951 meysam jafari m.jafari@nit.ac.ir 2 Babol Noshirvani University of Technology AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-4668-6680 majid shahabi shahabi.m@nit.ac.ir 3 Babol Noshirvani University of Technology AUTHOR https://orcid.org/0000-0003-4315-4598
OTHERS_CITABLE طراحی یک مبدل چندورودی غیرایزوله با کلیدزنی نرم و بهره ولتاژ بالا در این مقاله یک مبدل چند ورودی با بهره بالا ارائه شده که با استفاده از روش­های کلیدزنی نرم می­توان بهره آن را افزایش داد. در این مبدل، از ترکیب ساختار سلف تزویج همراه با ضرب­کننده ولتاژ به­­­منظور افزایش ولتاژ استفاده شده است. برای کاهش استرس ولتاژ کلید اصلی ناشی از انرژی سلف نشتی و همچنین ارائه حالت کلیدزنی نرم، از مدار کلمپ فعال استفاده شده که با ترکیب این دو روش کلیدهایی با استرس ولتاژ پایین و در نتیجه رسانایی کم می­توانند استفاده شوند. برای طراحی مبدل چند ورودی با بهره بالا ابتدا ساختار و عملکرد مبدل پیشنهادی به‌طور کامل تحلیل و بررسی شده است. روش طراحی دقیق مبدل به‌منظور عملکرد صحیح مبدل ارائه می‌شود و در انتها نتایج شبیه­سازی برای حالت­های مختلف درستی عملکرد مبدل را نشان می­هد. http://ieijqp.ir/article-1-788-fa.pdf 2021-07-01 75 87 مبدل چند ورودی کلیدزنی نرم بهره ولتاژ سلف تزویج Design of a non-isolated multi-input converter with soft switching and high step-up voltage gain Energy is one of the most important factors for the economic growth and development of each country. Most of the energy is consumed in the form of electricity. One of the most important ways to generate electricity is to produce electricity through fossil fuels. However, due to their disadvantages such as limitations and concerns about the environment and increased demand for energy, engineers are focusing on renewable energy sources such as Wind turbines, hydro, solar cells, and the use of renewable energies and energy with less pollution is concerned. As we know, the sun is the largest source of energy on Earth, that the energy exported is used in various ways. due to the high cost of the main element of these systems, the use of this type of energy production system alone has no economic justification. Due to the diversification of energy sources and the need to use more than one source of electricity in some applications, it is better to use a multi-input converter instead of a few independent converters because multi-input converters make it easier to reduce the cost and increase efficiency and increase the power conversion capacity due to lower semiconductor elements, lower inductors, and capacitors, and lower control capacities have become. In many applications of multi-input converters, where the terminal output voltage of a specified value should not be greater, non-isolated converters can be used to simultaneously provide high voltage output and high efficiency. Isolation in multi-input converters has advantages and disadvantages that are selected based on the type of system application. Its advantage is the isolation of sources from each other (in multi-input magnetic converters) as well as the load of the sources, which allows the use of different sources with different voltages. Disadvantages of isolation include design problems for transformers with multiple windings, as well as increasing circuit volume. Since energy sources are inherently low voltage, high-step-up techniques are used to increase their voltage gain. In switching converters, to reduce the amount of inductor and capacitor elements, the increase in switching frequency is desirable. But with increasing switching frequency, the switching losses and electromagnetic disturbances increase, which is due to the use of common elements in multi-input transducers, to increase the problems mentioned above than other switching converters. To solve these problems, one of the voltage or current parameters must be limited at the moment of switching so that soft switching can be achieved. In this paper, a high step-up multi-input converter is presented which, using soft switching techniques, the voltage gain of converter can be increased. In this converter, the combination of the inductance coupling method with the voltage multiplier is used to achieve high voltage. Due to the addition of a voltage multiplier cell, the amount of leakage inductor and the ratio of transformer increase and as a result, the circuit volume decreases. To reduce the voltage stress of the main switch, due to leakage inductor energy and also an active clamp circuit is used to provide a soft-switching mode, Switches with low voltage stress and low conductivity can be used by combining these two methods. first, the structure and performance of the proposed converter to design a high step-up multi-input converter, have been thoroughly analyzed and reviewed. To the converter to function properly, the exact converter design method is presented, Finally, the simulation results for different modes show the correctness of the converter operation. http://ieijqp.ir/article-1-788-en.pdf 2021-07-01 75 87 Multi-input converter non-isolated converters Soft switching high step-up coupled inductor Donya Taheri donya.electronic91@gmail.com 1 Najafabad Branch, Islamic Azad University AUTHOR https://orcid.org/0000-0000-0000-0000 Ghazanfar Shahgholian shahgholian@iaun.ac.ir 2 Najafabad Branch, Islamic Azad University AUTHOR https://orcid.org/0000-0003-2774-4694 Mohammad Mehdi Mirtalaei mirtalaei.iaun@gmail.com 3 Najafabad Branch, Islamic Azad University AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-4644-5473
OTHERS_CITABLE مدیریت بهینه مصرف انرژی الکتریکی ساختمان‌های مسکونی در یک ریز شبکه با در‌نظرگرفتن اولویت بهره‌برداری از طریق زیرساخت اینترنت اشیا پاسخ‌دهی سمت تقاضا در منازل مسکونی منجر به تغییرات عمده‌ای در الگوی مصرف انرژی الکتریکی آن‌ها می‌گردد. هدف از پیاده‌سازی چنین سیستمی، جابجایی بار از ساعت پرباری به سمت ساعت کم‌باری است. این امر با آزادسازی ظرفیت خطوط شبکه توزیع در ساعت‌های پیک، علاوه بر کاهش هزینه‌های مشترکین، مزایای متعددی ازجمله در مدار نبودن نیروگاه‌های پیک، بهبود قابلیت اطمینان شبکه، کاهش خاموشی‌های غیرمنتظره و ... را نیز به همراه دارد. در این مقاله، ساختار جدیدی برای مدیریت مصرف انرژی الکتریکی منازل مسکونی از طریق تجمیع کننده توان با درنظرگرفتن اولویت مصرف تعیین‌شده توسط مشترک در یک ریزشبکه، معرفی‌شده است. در این رویکرد، ابتدا اولویت‌های عملکرد تجهیزات کنترل‌پذیر به همراه اطلاعات مصرفی تجهیزات برقی مشترک از طریق کنتور هوشمند به واحد تجمیع کننده توان ارسال‌شده و سپس برنامه‌ریزی صورت پذیرفته به‌صورت رشته کدهای باینری به‌طور مستقیم از تجمیع کننده به سمت پریزهای هوشمند و به کمک فناوری اینترنت اشیا ارسال می‌گردد. بدین منظور از نرخ تعرفه سه‌زمانه سال 1398 در یک افق زمانی ۲۴ ساعته و طول گام زمانی ۱۵ دقیقه‌ای بهره گرفته‌شده است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی بر روی یک سیستم ۱۵ باسه استاندارد IEEE می‌توان گفت که با برنامه‌ریزی مصرف تجهیزات کنترل‌پذیر 21.8 درصد در هزینه کل مصرف انرژی برق صرفه‌جویی می‌شود. http://ieijqp.ir/article-1-791-fa.pdf 2021-06-27 88 95 مدیریت مصرف تجهیزات خانگی اولویت بهره‌برداری اینترنت اشیا الگوریتم ژنتیک تجمیع کننده توان Optimal scheduling for the electrical energy consumption of residential buildings in a microgrid considering the priority of operation through IoT infrastructure Demand-side response in residential homes is responsible for significant changes in their electricity consumption patterns. Such systems are implemented to shift the load from peak hours to off-peak hours. This approach not only reduces the costs of consumer’s energy bills but also brings about many benefits such as postponing power system planning investments, improving network reliability, reducing unexpected outages, and so on. This paper introduces a new structure for managing the electrical energy consumption of residential homes via power aggregation by considering the consumers’ priorities in a microgrid. In this situation, the performance priorities of the controllable types of equipment are first sent along with the consumption information of the total electrical equipment to the power aggregator unit through a smart meter. After gathering all information from customers, scheduling is done by a power aggregator in which network constraints are considered. Finally, management programs are sent as a series of binary codes directly from the aggregator to the smart sockets with the help of the Internet of things (IoT) infrastructure. In fact, in this project, there is no need to use home energy management systems (HEMSs) for residential homes, and only smart meters are employed to send information. In this method, information is sent directly from the central control unit to the smart sockets using the IoT technology and the process of information by another separate unit is not needed. In other words, consumption planning for all consumer’s controllable devices is coordinated from the power aggregation’s point of view to minimize the energy cost of all consumers by taking the constraints of the distribution network and all consumption priorities into account. In this project, an IEEE standard 15-bus microgrid with 50 households (with the average consumption pattern of a 4-person household for 3 months) is used. For each family, there are 12 electrical devices, in which two of them (dishwasher and washing machine) are considered as controllable appliances, and all planning programs are done for scheduling their operating time. The time horizon is considered 24 hours consisting of 15-min time-steps. To better understand the results in different working conditions, six different scenarios are defined in this regard and the results are compared with each other. Finally, according to the simulation results based on the time of use (TOU) tariff defined for 2019 in Iran, it can be realized that by planning the consumption of controllable types of equipment, 42.1% of peak-load duration cost and 21.8% of the total cost of electricity consumption is saved. http://ieijqp.ir/article-1-791-en.pdf 2021-06-27 88 95 Home Appliance Consumption Management Operating Priority Internet of Things Genetic Algorithm. Seyed ali hosseini sa.hosseini@iau-shahrood.ac.ir 1 AUTHOR https://orcid.org/0000-0001-8925-5584 mehrdad hojjat mehrdad.hojat@iau-shahrood.ac.ir 2 AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-7205-672x Azita Azarfar 3 AUTHOR
OTHERS_CITABLE حل مسئله مشارکت واحدها در شبکه های هوشمند با در نظر گرفتن مدیریت سمت تقاضا و سیستم های ذخیره ساز انرژی مسئله مشارکت واحدها (UC) یا به عبارتی مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها یک مسئله بهینه­سازی بسیار مهم می­باشد که حل دقیق آن می­تواند منجر به کاهش چشمگیر هزینه­ ها شود. به طور کلی هدف UC کمینه کردن هزینه کل واحدهای تولیدی با در نظر گرفتن قیود واحدها و سیستم در طول دوره در نظر گرفته شده می­ باشد. در مجموع UC به دو مسئله تقسیم می­شود، نخست مسئله­ ای برای تعیین حالت روشن و یا خاموش شدن واحدهای تولیدی برای هر ساعت در نظر گرفته شده که معمولا 24 ساعته می­ باشد و مسئله دیگر نیز پخش بار اقتصادی بین واحدهای تولیدی می­ باشد. در نظر گرفتن هر دو مسئله به صورت همزمان سبب پیچیده شدن حل خواهد شد، همچنین باید توجه داشت که دشواری مسئله نیز متناسب با تعداد واحدهای تولیدی و همچنین قیود در نظر گرفته شده افزایش می­ یابد. همانطور که گفته شد به طور معمول هزینه واحدها به عنوان هدف اصلی کمینه­ سازی در مسائل UC قرار می­گیرد. در این مقاله شبکه­ های هوشمند مد نظر قرار گرفته است، که یکی از اهداف این شبکه­ ها علاوه­ بر کاهش هزینه، کاهش مسائل زیست محیطی هم می ­باشد، لذا در این مقاله حل مساله UC در شبکه­ های هوشمند با در نظر گرفتن آلودگی واحدهای تولیدی مد نظر قرار گرفته است، در نتیجه یک تابع چند هدفه برای کمینه­ سازی انتخاب شده است، از طرفی دیگر با معرفی شبکه­ های هوشمند، وجود سیستم­های ذخیره­ ساز انرژی (ESS) هم در شبکه مد نظر قرار گرفته است، که در این مقاله شارژ و دشارژ بهینه سیستم­ های ذخیره­ ساز انرژی نیز پیشنهاد شده است. از دیگر مسائل مدل­سازی شده در این مقاله مسئله مدیریت سمت تقاضا در شبکه­ های هوشمند می­ باشد که در این مقاله به آن پرداخته شده است. مدل پیشنهاد شده یک مدل برنامه­ ریزی خطی آمیخته با عدد صحیح می­ باشد (MILP)، که به منظور صحت­ سنجی عملکرد مدل و روش پیشنهادی دو سیستم 4 و 10 واحدی به همراه منابع ذخیره­ ساز آزمایش شده است، که نتایج نشان از عملکرد مطلوب مدل پیشنهادی می­باشد. http://ieijqp.ir/article-1-760-fa.pdf 2021-06-27 96 105 مشارکت واحدها آلایندگی برنامه ریزی خطی آمیخته با عدد صحیح سیستم ذخیره ساز انرژی مدیریت سمت تقاضا Unit Commitment in Smart Grids Considering Emission and Energy Storage Systems The problem of unit commitment (UC) or in other words, the issue of placing the units in orbit is a very important optimization problem, the exact solution of which can lead to a significant reduction in operation costs. In general, UC's goal is to minimize the total cost of production units by considering the constraints of the units and the system during the intended period. In fact, UC is divided into two issues. First, there is the issue of determining the on or off mode of production units for each hour, which is usually 24 hours, and the second is the distribution of economic dispatch between production units. Considering both problems at the same time will complicate the solution. It should also be noted that the difficulty of the problem also increases in proportion to the number of production units as well as the constraints considered. As mentioned, unit cost is typically the primary goal of minimizing UC issues. This paper considers smart grids, one of whose goals is reducing environmental pollution in addition to reducing costs. Therefore, this paper considers UC problem-solving in smart grids by considering the pollution of production units, so a multi-objective function is selected for minimization. On the other hand, with the introduction of smart grids, the existence of energy storage systems (ESS) in the network is also considered. This paper suggests optimal charging and discharging of energy storage systems, too. Another issue modeled in this paper is the issue of demand response in smart grids. Demand response program modeling allows grid demands to be shifted within the specified range at different times of the day. The proposed model is a mixed integer linear programming model (MILP) that has been tested to validate the performance of the proposed model, i.e., 4-unit and 10-unit systems with storage resources. To solve the proposed model, a powerful Gurobi solver is used. This solver also guarantees optimal global solutions and can get optimal solutions in the shortest time. In the end, the simulation results showed that modeling the problem of optimizing the charge and discharge of the energy storage system, along with the problem of demand-response management in the issue of unit participation, is very effective in reducing operating costs and reducing pollution. On the other hand, due to the linear nature of the problem, the proposed model can be solved in larger dimensions of the power systems. http://ieijqp.ir/article-1-760-en.pdf 2021-06-27 96 105 Unit commitment Pollution Mixed-Integer Linear Programming Energy Storage System mohsen simab msimab@miau.ac.ir 1 AUTHOR https://orcid.org/0000-0002-6222-6019 ali zandi ali72zandi@gmail.com 2 AUTHOR https://orcid.org/0000-0003-3847-4976