شبیه سازی جایابی خازن با الگوریتم رقابت استعماری برای شبکه 33 باسه

جایابی بهینه خازن در شبکه توزیع با الگوریتم رقابت استعماری (ICA)

از آن جایی که توان راکتیو مورد نیاز بارهای موجود در شبکه توسط ژنراتورها و نیروگاه ها تامین می گردد ، لذا نیازمندیم تا با خازن گذاری بتوانیم از اشغال خطوط توسط توان راکتیو جلوگیری نماییم. از طرفی مکان یابی خازن نیز باید به طور صحیح انجام گیرد. زیرا اگر مکان خازن مناسب نباشد نه تنها مزیتی آن چنانی برای شبکه ایجاد نخواهد کرد بلکه می تواند مشکلات زیادی نیز برای شبکه ایجاد کند. در نتیجه مکانیابی خازن باید به گونه ای انجام گیرد تا بتواند مزیت هایی نظیر بهبود کیفیت توان و کاهش تلفات را به ارمغان آورد. روش های ریاضی زیادی برای جایابی خازن مورد استفاده قرار می گیرد. اما الگوریتم های تکاملی زیادی نیز هستند که می توانند در جایابی خازن مثمر ثمر واقع گردند. یکی از این الگوریتم های بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری می باشد. در این محصول نیز جایابی بهینه خازن در شبکه های توزیع با الگوریتم رقابت استعماری مد نظر قرار گرفته است.

این محصول جایابی بهینه خازن با متلب توسط الگوریتم رقابت استعماری بوده و بر روی شبکه 33 باسه مورد بررسی قرار گرفته است. شبکه 33 باسه را در شکل زیر مشاهده می کنید:

در این شبکه ولتاژ شین 18 بسیار کاهش یافته و از نظر استانداردهای مربوط به کیفیت توان به هیچ عنوان قابل قبول نیست. جهت جلوگیری از این مورد بهترین راه برای مهندسین برق ، جایابی خازن در این شبکه می باشد. به طوری که بتواند در زمان های بحرانی کیفیت ولتاژ شبکه را حفظ نماید.

جایابی خازن با الگوریتم رقابت استعماری (ICA)

حال اگر مسئله را جهت بهینه سازی با الگوریتم رقابت استعماری مورد بررسی قرار دهیم. خواهیم دید مکان و اندازه ای برای خازن ها به دست می آید که خازن بزرگ تر نزدیک شین 18 و یا سایر شین هایی که افت ولتاژ در آن ها زیاد بوده است، قرار گرفته اند. الگوریتم رقابت استعماری از جمله قوی ترین الگوریتم های بهینه سازی است که اکثر دانشجویان از این الگوریتم و نیز الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات و مورچگان برای بهینه سازی استفاده می کنند. اگر به صورت ساده بخواهیم مکان یابی خازن را مورد بررسی قرار دهیم. شاید لازم باشد بیش از میلیاردها حالت را برای یافتن مکان و اندازه بهینه مورد بررسی قرار دهیم. بخاطر محدودیت زمانی نیاز است تا از الگوریتم های بهینه سازی برای یافتن پاسخ استفاده نماییم. لذا از الگوریتم های بهینه سازی در مسائل مکان یابی استفاده می شود. الگوریتم رقابت استعماری در واقع مدلسازی ریاضی فرآیند تکامل اجتماعی – سیاسی است. همانند سایر الگوریتم های بهینه سازی نظیر الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات و مورچگان، الگوریتم رقابت استعماری نیز دسته ای از جواب ها را تشکیل می دهد. به جای واژه ی “کروموزم” در الگوریتم ژنتیک یا “ذره” در الگوریتم PSO در این الگوریتم از واژه ی “کشور” استفاده می شود. و بعد از انجام برخی تکنیک ها در نهایت جواب بهینه یا همان کشور مطلوب به دست می آید. در این محصول برای جایابی بهینه ی خازن بر روی شبکه 33 باسه از الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده و در نهایت بهترین مکان ها تشخیص داده شده اند.

در نهایت بعد از جایابی بهینه خازن همانطور که انتظار می رفت پروفیل ولتاژ دچار بهبود گردد ، نمودار پروفیل ولتاژ بهبود یافته به دست می آید. این نمودار نشان دهنده ی قبل و بعد از جایابی خازن با متلب است که رنگ سبز نشان دهنده ی پروفیل ولتاژ بعد از مکان یابی خازن می باشد که با بهبودی همراه است.

از طرف دیگر اکثر مقالات از نمودار همگرایی برای نشان دادن کاهش مقدار تابع هدف استفاده می کنند. این نمودار نیز نشان دهنده ی نمودار همگرایی در کاهش تلفات شبکه با جایابی خازن توسط الگوریتم رقابت استعماری را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می کنید مقدار تابع هدف در هر تکرار کاهش یافته و در نهایت به صفر رسیده است.

در حالت کلی این محصول حاوی فایل های متلب مربوط به بدنه ی اصلی الگوریتم رقابت استعماری و تابع هدف شامل پخش بار پسرو پیشرو شبکه 33 باس و … بوده و نحوه ی اجرا و ران کردن ، همچنین تغییرات بر روی اعضا و تعداد تکرار در آن بسیار ساده می باشد. در پایان اجرا شما می توانید مکان و اندازه بهینه خازن ها رو مشاهده کرده و همچنین نمودار پروفیل ولتاژ قبل و بعد از جایگذاری و نمودار همگرایی برای شما نمایان خواهد شد. فایل PDF زیر نیز تابع هدف و شرایط لحاظ شده برای جایابی را نشان می دهد:

اکثرا از تولباکس های بهینه سازی استفاده می کنند ولی آن چیزی که این محصول را از سایر محصولات جایابی خازن با الگوریتم رقابت استعماری جدا می کند استفاده از اصل برنامه ی رقابت استعماری می باشد.