(۴-۳۶) وضعیت پایداری در m حالت جور واجور
توجه: بسته به رویکردهای جور واجور و نوع مطالعه مقادیر مختلفی به خود میگیره. وقتی که از میانگین زوایای هر ناحیه استفاده می کنیم، برابر تعداد نواحی سیستمه. وقتی که از مهمترین سیگنال در هر ناحیه استفاده می شه، برابر تعداد سیگنال هاییه که به واسطه نرم گرامیان به عنوان تاثیر گذارترین سیگنالا شناخته شدن. در راه و روش جایابی بهتر PMUها برابر تعداد باس بارهای سیستم قدرته.
شکل(۴-۶) ورودی و خروجی بردار ماشینای پشتیبان

۴-۴- طراحی و آموزش درخت اراده کردن واسه آزمایش امنیت دینامیک سیستم

واسه آموزش درخت اراده کردن دقیقا از پیش بینای تعریف شده واسه آموزش SVM به عنوان ورودی استفاده می کنیم و خروجی این دسته کننده هم یه بردار چند وضعیتیه که وضعیت امنیت شبکه رو پیش بینی می کنه. این خروجی یه بردار دو وضعیتیه که به وضعیت امن عدد ۰ یا secure و به وضعیت ناامن عدد ۱ یا insecure نسبت میده. در دسته بندی جزئی تر، سه تایی خروجی سیستم یه بردار سه وضعیتی نمایانگر درجه امنیت دینامیکی سیستمه ؛ طوریکه به وضعیت ناامن عدد ۰ یا insecure و به وضعیت کمتر-امن عدد ۱ یا less-secure به وضعیت بیشتر-امن عدد ۲ یا more-secure نسبت می دیم.

۴-۵ جایابی بهینه PMU ها با راه و روش آزمایش امنیت دینامیک و با به کار گیری تکنیکای هوشمند

از گذشته تا کنون روش‌های مختلفی واسه جایابی بهینه PMU ارائه شده. مثلا در [۶۳] ، واسه جایابی بهینه PMUا از راه عددی Integer Programming Based Procedure استفاده کرده و هدف، رسیدن به رویت پذیری کامل شبکه برق و به کمترین حد ممکن رسوندن کل هزینه نصب PMUه. در[۶۴]، الگوریتم تکراری Randomized Greedyبرای جایابی بهینه PMU در شبکه برق بکار برده می شه. در این الگوریتم تصادفی، در هر تکرار، یه باس واسه نصب PMU به صورت تصادفی انتخاب می شه. بعد، براساس شاخص greedy ، چند باس دیگه الابختکی کاندید می شن. اینجوری به مجموعه های جواب مختلفی دست پیدا میکنیم. در آخر، با بررسی وضعیت رویت پذیری سیستم، مجموعه‌ای با کمترین تعداد باس جهت نصب PMU برگزیده می‌شه. مقاله [۶۵]، از راه الگوریتم برنامه ریزی عدد درست واسه جایابی بهینه PMU با هدف رویت‌پذیری کامل شبکه استفاده کرده. با در نظر گرفتن اینکه این روش دارای جوابهای بهینه چندگانه‌ایه، در این مقاله با به کار گیری دو شاخص یکی مقدار حقیقی مقادیر خاص سیستم و دیگری بر اساسMSE^[44] ، از بین جواب‌های بهینه چندگانه، بهترین جواب رو از نظر آزمایش پایداری دینامیک انتخاب می‌کنه در [۶۶] یه روش کامل برنامه ریزی خطی باینری ^[۴۵] (BILP) با هدف رسیدن به رویت پذیری کامل سیستم در شرایط عادی و یا در وضعیت خروج یک یا چند PMU ارائه شده. مقاله [۲۲] راه حل جدیدی واسه مسئله جایابی بهینه PMU ارائه کرده با فرض اینکه PMUها بتونن تاثیر اغتشاشات بزرگی که روی کارکرد طبیعی سیستم اثر میذاره، در سطح وسیع رو بخوبی نمایشگر و کنترل کنن. در این مقاله از دو الگوریتم عددی استفاده شده تا جواب دریافتی به ماکزیمم مقدار برسه در حالی که اتحاد بین داده‌های دریافتی از هر PMU دست کم مقدار ممکن باشه. در مقاله ]۶۷[ با محاسبه ماتریس انسجام زاویه ای از روی داده های دریافتی از PMUا و به کار گیری اون به عنوان ورودی الگوریتم (FCM)Fuzzy C-mean باسای شبکه گروه بندی می شن. الگوریتم بهینه سازی برنامه ریزی عدد درست (BIP) جوابای چندگانه ای واسه جایابی PMUا براساس رویت پذیری کامل شبکه ارائه میده. با در نظر گرفتن وجود ناحیه منظم الکتریکی و به کار گیری ملاک Gramian norm در هر ناحیه بهترین باس واسه جایابی PMU ، مشخص می شه.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در این پایان نامه، تلاش بر اینه تا با راه و روش آزمایش امنیت دینامیک در سیستمای قدرت، جایابی بهینه PMUا صورت پذیرد. اول فرض بر اینه که همه باس بارهای سیستم قدرت می تونن مکانی واسه نصب PMU باشن، پس اطلاعاتی مثل دامنه ولتاژ و زاویه فازوری رو از همه باسای سیستم قدرت دریافت می کنیم. این داده ها رو در بخش زمان و فرکانس پردازش می کنیم تا پیش بینای بیان شده در بخش ۴-۱ رو بدست بیاریم. بعد این اطلاعات با دو فوت وفن قدم به جلو و قدم به عقب واسه آموزش درخت اراده کردن و بردار ماشینای پشتیبان استفاده می شه. پس از آموزشای زیاد این تکنیکای هوشمند در آخر باس منتخب بسته به اندازه تاثیرش در خطای آموزش و آزمایش DT وSVM به عنوان باس منتخب واسه جایابی PMU برگزیده می شه. در ادامه دو فوت وفن قدم به جلو و قدم به عقب به صورت جداگونه بیان میشه.

۴-۵-۱ معرفی فوت وفن قدم به جلو واسه جایابی PMU در شبکه قدرت

در این روش از اطلاعات باس بارها به صورت یدونه یدونه واسه آموزش DT و یا SVM استفاده می شه. بدین صورت که پیش بینای مربوط به هر باس بار در سیستم قدرت به تنهایی واسه آموزش تکنیکای نامبرده استفاده می شن. پس از بار آموزش DT و یا SVM به ازای n باس موجود در شبکه، خطای دسته بندی حاصل از وارد کردن پیش بینای مربوط به هر باس با هم مقایسه می شه. درآخر باسایی که با ورود اطلاعاتشون به DT و یا SVM خطای دسته بندی کمتری نسبت به بقیه باسا تولید کنه به عنوان نماینده های مناسب واسه نصب PMU برگزیده می شن. شکل (۴-۷) این روش رو خوب نشون میده.
شکل (۴-۷) روش انتخاب باسای مناسب جهت نصب PMU با فوت وفن قدم به جلو

۴-۵-۲ معرفی فوت وفن قدم به عقب واسه جایابی PMU در شبکه قدرت

در این راه و روش از اطلاعات همه باسا واسه آموزش DT و یا SVM استفاده می شه. بعد پیش بینای مربوط به هر باس بار از ورودیای DT و SVM خارج می شه. با خروج اطلاعات هر باس بار دسته کننده های زیادی آموزش داده می شه. در آخر خطای پیش بینی دسته کننده های نامبرده با هم مقایسه می شه و باسایی که با خروج اطلاعات مربوط به اونا خطای بزرگتری ایجاد شد. به عنوان باس بارهای منتخب واسه نصب PMU برگزیده می شن. شکل (۴-۸) این روش رو خوب نشون میده.
شکل (۴-۸) روش انتخاب باسای مناسب جهت نصب PMU با فوت وفن قدم به عقب

۴-۶ بررسی روش کاهش حجم داده (PCA) در آزمایش امنیت دینامیک سیستم قدرت

مثل الگوریتم ارائه شده در فصل ۳ واسه کاهش حجم داده های ورودی به تکنیکای هوشمند مثل DT و SVM، از PCA واسه کاهش بعد داده ها استفاده کردیم. از اونجا که تعداد پیش بینه ها واسه آزمایش امنیت دینامیک سیستم خیلی زیاده، در شبکه های قدرت بزرگ ممکن نیس که از همه اونا واسه پیش بینی وضعیت شبکه استفاده کرد، پس با به کار گیری روشای کاهش بعد از ترکیب خطی و یا غیر خطی این پیش بینا استفاده می شه تا بشه DT و یا SVMهای بهینه با خطای دسته بندی پایین آموزش داد. روش الگوریتم ارائه شده در شکل (۴-۹) نشون داده شده. هم اینکه وقتی که دادهامون آغشته به نویز باشه با کمک فوت وفن PCA میشه داده های کم اهمیت تر رو حذف کرد و اجزای اصلی داده رو بیرون کشید و با این داده های کم شده دسته کننده های کارآمدتری تولید کرد.
شکل (۴-۹) روش ارائه شده واسه آزمایش امنیت دینامیک با اعمال PCA و به کار گیری روشای دسته بندی SVM وDT
فصل پنجم
یافته های مثل سازی

۵-۱- معرفی شبکه های مورد مطالعه

روشای ارائه شده در این تحقیق روی شبکه نمونه New England 39-bus و شبکه واقعی بخشی از جنوب ایران آزمایش شده. دیاگرام یدونه خطی شبکه ۳۹- باسه به صورت شکل(۵-۱) است:
شکل (۵-۱) دیاگرام یدونه خطی شبکه ۳۹ باسه انگلیسی
هماطور که می بینین این شبکه دارای ۳۹ باس و ۴۶ خط انتقاله.
دیاگرام یدونه خطی یه نمونه از شبکه های عملی آزمایش شده هم در شکل (۵-۲) نشون داده شده. این شبکه دارای ۶۶ باس و ۷۳ خط انتقاله.
شکل( ۵-۲) دیاگرام یدونه خطی شبکه عملی کنگان و عسلویه

۵-۲- معرفی نرم‌افزار مثل‌ساز DIgSILENT

برنامه محاسباتی ^[۴۶]DIgSILENT یه وسیله مهندسی واسه موشکافی سیستم‌های قدرت الکتریکی می‌باشه. این وسیله به عنوان یه بسته نرم‌افزاری کامل و با کاربری آسون خاص آنالیزهای کنترلی و سیستم‌های قدرت، به گونه‌ای طراحی شده که بتونه اهداف طراحی و بهره‌ورداری بهینه از شبکه رو به بهترین راه بکنه[۶۲].
نرم‌افزار DIgSILENT با هدف پاسخگویی به پیشرفت‌ها و ویژگی‌های سیستم‌های قدرت امروزی به شکل مجموعه‌ای از ماژول‌های نرم‌افزاری جور واجور به شکل یه وسیله مهندسی کامل با یه طیف در برگیرنده کلیه توابع موجود، طراحی شده.
DIgSILENT با به کار گیری تنها یه پایگاه داده که شامل همه داده‌های لازم واسه همه بخش‌های یه سیستم قدرت می‌باشه (مثلا داده‌های خط، ژنراتور، حفاظتی، هارمونیکی و کنترلی) به آسونی اجازه کار روی همه توابع موجود رو فقط به شکل یه برنامه اجرایی جفت و جور می‌آورد. تعدادی از این توانایی‌ها عبارتند از: پخش بار، اتصال کوتاه، بررسی هارمونیکی، هماهنگی حفاظتی، محاسبات پایداری و بررسی مودال.

۵-۳ تحقیقات استاتیک ولتاژ در شبکه قدرت نمونه ۳۹-باسه

در این بخش اول شبکه ۳۹ باسه رو برابر مقاله ]۶۷[ به چندین ناحیه تقسم بندی می کنیم. شکل (۵-۳) این تقسیم بندی رو نشون میده. بعد با تغییر در بارهای هر ناحیه منحنی بارهایی واسه ۵ ناحیه ایجاد می کنیم. شکل (۵-۴) این منحنیای بار رو نشون میده. با در نظر گرفتن ۱۱ شرط کاری جور واجور واسه شبکه نمونه و خارج کردن همه شاخه های شبکه در هر شرط کاری، ۵۰۶ اتفاق جور واجور در شبکه ساختیم. در ۳۳% این مواقع سیستم ناامن و در باقی حالات سیستم امن بود. با به کار گیری پیش بینای معرفی شده در بخش ۳-۱ وضعیت شبکه رو پارامتریزه می کنیم. بعد با به کار گیری شاخصای نامبرده مثل همگرایی پخش بار، LI و PI وضعیت امنیت شبکه رو مشخص می کنیم. حال با به کار گیری داده های تولید شده درخت اراده کردن رو آموزش می دیم. از اونجا که تعداد شاخه ها در این شبکه بیشتر از ۳۲ تاست، پس با محدودیت آموزش درخت در نرم افزار MATLAB مواجه ایم. پس با دو راه و روش، آموزش DT رو انجام دادیم. تو یه راه و روش واسه شبکه قدرت درختان محلی واسه ۵ ناحیه آموزش دادیم و در راه و روش دیگه با به کار گیری تکنیکای کاهش بعد حجم داده ها رو تا حد امکان کم کرده و یه درخت کلی واسه سیستم آموزش دادیم. در ادامه کارکرد این DTا آورده شده.
شکل (۵-۳) چگونگی تقسم بندی شبکه ۳۹-باسه به ۵ ناحیه]۶۷[

شکل (۵-۴) منحنی بارهای ایجاد شده واسه ۵ ناحیه با تغییر در اسکیل بارهای هر ناحیه

۵-۳-۱ طراحی درختان اراده کردن محلی واسه شبکه ۳۹-باسه

از اونجا که ۴۳ مکان واسه ایجاد اتفاق در شبکه هست و قادر به طراحی یه درخت اراده کردن واحد با به کار گیری پیش بین واسه کل شبکه نیستیم، تصمیم به طراحی درختان محلی واسه نواحی منظم شبکه گرفتیم. همونطور که میدونید شبکه ۳۹-باسه رو به ۵ ناحیه تقسیم کردیم. حال با به کار گیری اطلاعات هر ناحیه و tielineای در رابطه کننده نواحی به همدیگه، ۵ درخت محلی واسه سیستم آموز ش دادیم. ۸۰% داده ها واسه آموزش درخت استفاده شده و۲۰ % باقی مونده واسه آزمایش درخت استفاده شده. جدول (۵-۱) خطای آموزش(TR.E) و خطای آزمایش (TS.E)حاصل از این DTا رو نشون میده. با به کار گیری ترکیب جور واجور پیش بینای بیان شده درختای محلی زیادی واسه نواحی جور واجور شبکه آموزش داده شده. همونطور که از یافته های پیداست به کار گیری پیش بینای categorical به همراه متغیرهای numerical یافته های بهتری به دنبال داره.

۵-۳-۲ آموز ش درخت اراده کردن کلی واسه شبکه ۳۹-باسه با به کار گیری تکنیکای کاهش بعد

از راهکارهای دیگه ارائه شده طراحی یه درخت کلی با فوت وفن کاهش حجم داده. برابر راه و روش ارائه شده در فصل ۳، در این روش اول اطلاعات دریافتی از سیستم در دو بعد کاهش داده می شن و بعد این اطلاعات به درخت اراده کردن داده می شه.

۵-۳-۲-۱ الگوریتم PCA روی داده شبکه برق نمونه ۳۹ باسه

مرحله ۱: جمع آوری داده
همونطور که می دونین این شبکه دارای ۳۹ پست و ۴۶ شاخه س و از اطلاعات ولتاژ و زاویه همه پستا و جریان وتوان راکتیو عبوری از تموم شاخه ها و هم اینکه بارگذاری اونا و تغییرات مصرف بارها در طول سال پس از پخش بار به عنوان معرف شبکه استفاده شده. هدف کاهش حجم این اطلاعات دریافتی از شبکه تا حد امکانه طوری که اطلاعات از دست رفته مانع شناسایی درست وضعیت سیستم نگردد.
جدول(۵-۱)آموز ش درخت اراده کردن محلی واسه ۵ ناحیه شبکه ۳۹- باسه با به کار گیری پیش بینای جور واجور برحسب درصد خطا