سیستم های فازی و کاربردها

سیستم های فازی و کاربردها

طراحی کنترل کننده فازی بهینه شده برای بهبود کنترل خودکار بار- فرکانس در سیستم های چند ناحیه ای در شبکه قدرت با استفاده از الگوریتم فراابتکاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت‌الله بروجردی‏، بروجرد، ایران
10.22034/jfsa.2025.506599.1261
چکیده
اهمیت کنترل فرکانس بار در سیستم قدرت الکتریکی برای خدمات کمکی بدون وقفه حیاتی است. یک کنترل کننده فرکانس بار از یک ناحیه به هم پیوسته تشکیل شده است که فرکانس را در حد دلخواه حفظ می کند و توان خط میان دو ناحیه را در یک مقدار مشخص شده نگه می دارد. نکته حائز اهمیت در این میان تنظیم پارامترهای کنترل کننده های به کارگرفته شده در این سیستم می باشد که بتواند در زمان کم و با نوسانات پایین خطای ایجاد شده در شبکه را به صفر برساند. امروزه به کارگیری هوش مصنوعی در صنایع مختلف به ویژه مهندسی رو به افزایش می باشد چرا که با هزینه کم و قدرت بالا می توانند مسائل پیچیده و غیرخطی را به راحتی تحلیل نمایند. از این رو در این مقاله از ترکیب کنترل کننده های فازی و الگوریتم بهینه سازی جدیدی که بر گرفته از طبیعت می باشد جهت تنظیم پارامترهای کنترل کننده پیشنهادی استفاده شده است تا بتواند به تغییرات بار به سرعت پاسخ داده و حتی در مقابل تغییر در پارامترهای سیستم مقاوم باشد و به صورت هوشمند و بدون نیاز به دخالت اپراتور سیستم پارامترهای کنترلر پیشنهادی را تنطیم نماید. برای نشان دادن عملکرد پیشنهادی نیز سه سناریو پیاده سازی شده است و روش پیشنهادی به خوبی میرایی سیستم را افزایش داده و خطای حالت ماندگار ناشی از اغتشاش در شبکه را در زمان کوتاه به صفر می رساند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]    Dewangan S, Prakash T, Pratap Singh V. Design and performance analysis of elephant herding optimization based controller for load frequency control in thermal interconnected power system. Optim. Control Appl Meth. 2021; 42.
[2]    Mishra, R.N.; Chaturvedi, D.K.; Kumar, P. Recent Philosophies of AGC Techniques in Deregulated Power Environment. J. Inst. Eng. Ser. B 2020, 101, 417–433.
[3]    Khan, I.A.; Mokhlis, H.; Mansor, N.N.; Illias, H.A.; Jamilatul Awalin, L.; Wang, L. New Trends and Future Directions in Load Frequency Control and Flexible Power System: A Comprehensive Review. Alex. Eng. J. 2023, 71, 263–308.
[4]    Ghasemi-Marzbali, A. Multi-Area Multi-Source Automatic Generation Control in Deregulated Power System. Energy 2020, 201, 117667.
[5]    Sumit Nema, Vivek Prakash, Hrvoje Pandžić, The role of thermostatically controlled loads in power system frequency management: A comprehensive review, Sustainable Energy, Grids and Networks, Vol 42, 2025.
[6]    Stankovic, A. M., G. Tadmor, and T. A. Sakharuk, “On Robust Control Analysis and Design for Load Frequency Regulation,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 13, no. 2, pp. 481-489, May 1998.
[7]    Trinh, H. and Aldeen, M. “Decentralized Load-Frequency Control of Interconnected Power Sys- tems,” IEE International Conference on Advances in Power System Control, Operation and Manage- ment, Vol. 2, pp. 815-820, 1991.
[8]    Aldeen, M. “Interaction Modeling Approach to Distributed Control with Application to Power Systems,” International Journal Control, Vol. 53, pp. 1035-1054, 1991.
[9]    Parveen Dabur, Naresh Kumar Yadav, Ram Avtar. “Matlab Design and Simulation of AGC and AVR For Single Area Power System with Fuzzy Logic Control,” International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE). January 2012.
[10]    Hoseinpour, A., Rahmatikahkha, P. harmonic distortion Improvement and power factor increasing by modifying the hybrid filter structure by using fuzzy multi-objective meta-heuristic algorithms. Fuzzy Systems and its Applications, 2023; 6(2): 149-166. doi: 10.22034/jfsa.2024.394284.1174.
[11]    Hiroi, K.; Togari, Y. Two Degrees of Freedom PID Algorithm with Compound Filter. Trans. Soc. Instrum. Control. Eng. 1991, 27, 402–408.
[12]    Sahu, R.K.; Panda, S.; Rout, U.K. DE optimized parallel 2-DOF PID controller for load frequency control of power system with governor dead-band nonlinearity. Int. J. Electr Power Energy Syst. 2013, 49, 19–33.
[13]    Soundarrajan, A., Sumathi, S., Sundar, C.: “Particle swarm optimization based LFC and AVR of autonomous power generating system,” Int. J. Comput. Sci., 2009, 37, (1).
[14]    Qian. K, Z Hou, J Liang, R Liu, D Sun. Interior Sound Quality Prediction of Pure Electric Vehicles Based on Transfer Path Synthesis. Applied Sciences. 2021.
[15]    Wang, S., Dong, Z. Y., Luo, F. K. Meng, and Y. Zhang, “Stochastic collaborative planning of electric vehicle charging stations and power distribution system,” IEEE Transactions on Industrial Informat- ics, vol. 14, pp. 321-331, 2018.
 
[16]    Panda, R.K., Pradhan, S, ‘A novel firefly algorithm and pattern search technique for automatic generation control of multi-area power system’, Electr. Power Energy Syst., 2015, 64, pp. 9–23.
[17]    Sahu, B.K., Pati, S., Mohanty, P.K., et al.: ‘Teaching–learning based optimization algorithm based fuzzy-PID controller for automatic generation control of multi-area power system’, Appl. Soft Com- put., 2015, 27, pp. 240–249.
[18]    Guha, D., Roy, P. K., Banerjee, S. (Load frequency control of large scale power system using quasi- oppositional grey wolf optimization algorithm. Engineering Science and Technology, an International Journal, 2016,19(4), 1693 1713.
[19]    Chen G, Li Z, Zhang Z, Li S, An improved ACO algorithm optimized fuzzy PID controller for load frequency control in multi area interconnected power systems. IEEE Access 8:6429–6447,2020.
[20]    Sidhartha Panda, “Design and analysis of fuzzy PID controller with derivative filter for AGC in multi-area interconnected power system,” IET Gener. Transm. Distrib., 2016, Vol. 10, Iss. 15, pp. 3764–3776 The Institution of Engineering and Technology 2016.
[21]    Gottapu K, Chennamsetty DP, Isukapalli KK, Gorle PK, Nakka S, Chinta DP Load frequency control of interconnected power system with renewables using improved fractional integral controller. Int J Renew Energy Res,13(1):392–400,2023.
[22]    Saadat, H. Power system analysis: McGraw-Hill.1999.
[23]    Kevin M. Passino, Stephen Yurkovich. Fuzzy Control. California, USA: Addison Wesley Longman Inc. 1998.
[24]    Bezdec, J. C. Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms, Plenum Press, 1981.
[25]    Shahrzad Saremi, Seyedali Mirjalili, Andrew Lewis, Grasshopper Optimisation Algorithm: Theory and application, Advances in Engineering Software,Volume 105,2017, Pages 30-47.
[26]    Qin, P., Hu, H. Yang, Z. The improved grasshopper optimization algorithm and its applications. Sci Rep 11, 23733, 2021.
[27]    Panda, S., Mohanty, B., Hota, P.K.: ‘Hybrid BFOA–PSO algorithm for automatic generation control of linear and nonlinear interconnected power systems’, Appl. Soft Comput., 2013, 13, pp. 4718–4730.
[28]    Rout, U.K., Sahu, R.K., Panda, S.: ‘Design and analysis of differential evolution algorithm based automatic generation control for interconnected power system’, Ain Shams Eng. J., 2013, 4, pp. 409–421.
[29]    Ghosal, S.P. , Application of GA/GA-SA based fuzzy automatic generation control of a multi-area thermal generating system. Electr Power Syst Res, 70 (2) (2004), pp. 115-127.
[30]    Abumeteir HA, Vural AM. Design and Optimization of Fractional Order PID Controller to Enhance Energy Storage System Contribution for Damping Low-Frequency Oscillation in Power Systems Integrated with High Penetration of Renewable Sources. Sustainability. 2022; 14(9):509.
دوره 8، شماره 1 - شماره پیاپی 16
بیانیه دسترسی آزاد
تیر 1404
صفحه 1-25

  • تاریخ دریافت 26 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 19 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 06 خرداد 1404