Zastosowanie sztucznej sieci neuronowej do optymalizacji rozpływów mocy w elektroenergetycznych sieciach dystrybucyjnych

Application of artificial neural network to optimization of power flows in power distribution networks
W artykule przedstawiono zastosowanie sieci neuronowej do optymalizacji rozpływów mocy w sieciach dystrybucyjnych, strukturę i parametry zastosowanej sieci neuronowej oraz proces uczenia i jej testowania.
W artykule przedstawiono zastosowanie sieci neuronowej do optymalizacji rozpływów mocy w sieciach dystrybucyjnych, strukturę i parametry zastosowanej sieci neuronowej oraz proces uczenia i jej testowania.
Rys. redakcja EI

W artykule przedstawiono zastosowanie dwuwarstwowej jednokierunkowej sieci neuronowej do rozwiązania problemu optymalizacji rozpływów mocy w elektroenergetycznych sieciach dystrybucyjnych. Skuteczność zaproponowanej sieci neuronowej oceniono porównując jej wyniki do metodyki „Primal dual interior point method” [7, 9], na której opiera się funkcja „runopf” pakietu „Matpower” [9, 10], który to pakiet jest biblioteką funkcji i procedur utworzonych w programie Matlab.

W artykule:

• Czym są sztuczne sieci neuronowe
• Opis problemu
• Opis zastosowanej sieci neuronowej
• Analiza obliczeniowa

streszczenie

W artykule przedstawiono zastosowanie sieci neuronowej do optymalizacji rozpływów mocy w sieciach dystrybucyjnych. Przedstawiono strukturę i parametry zastosowanej sieci neuronowej oraz proces uczenia i testowania sieci neuronowej. Rezultaty uzyskiwane przez sieć neuronową oceniono porównując jej do rezultatów osiąganych przy użyciu metody „Primal dual interior point method” wykorzystywanej przez funkcje optymalizacyjne pakietu „Matpower”. Obliczenia zrealizowano w środowisku obliczeniowym programu Matlab. Analizy obliczeniowe pokazały, iż zaprojektowana sieć neuronowa uzyskuje zbliżone wyniki jak klasyczne algorytmy optymalizacji.



abstract

The article presents the use of a neural network to optimize power flows in distribution networks. The structure and parameters of the used neural network as well as the process of learning and testing the neural network are presented. The results of the neural network were compared to the results of the „Primal dual interior point method” method used by the optimization functions of the „Matpower” package. The calculations were made in the Matlab program. Computational analyzes have shown that the designed neural network obtained similar results as classical optimization algorithms.

Sztuczne sieci neuronowe są zbiorem prostych elementów pracujących równolegle, których zasada działania inspirowana jest biologicznym systemem nerwowym. Sztuczną sieć neuronową można wyuczyć realizacji specyficznych funkcji poprzez modyfikację wartości (wag) połączeń pomiędzy neuronami.

Sieci te charakteryzują się zdolnościami wykonywania obliczeń równoległych oraz szybkim przetwarzaniem dużych ilości informacji [1, 8].

Sieci neuronowe umożliwiają także aproksymacją dowolnej funkcji z zadaną dokładnością przy użyciu sieci o odpowiedniej strukturze i dobranych współczynnikach wagowych [2, 8].

Dzięki możliwościom uczenia się i adaptacji sieci neuronowe pozwalają na wydobycie z danych uczących właściwości badanego systemu za pomocą algorytmu uczenia.

Znanych jest wiele rodzajów sieci neuronowych, m.in. sieci jednokierunkowe i rekurencyjne oraz inne [1, 3, 4].

W artykule przedstawiono opis i rezultaty obliczeń, które przeprowadzono dla testowych struktur sieci z pakietu Matpower [9]. Przykładową testową strukturę sieci przedstawiono na rys. 1.

Rys. 1. Sieć testowa 30-węzłowa [9]
Rys. 1. Sieć testowa 30-węzłowa [9]

Opis problemu

Zadaniem zastosowanej sieci neuronowej było wyznaczenie wartości generowanej mocy w punktach zasilania sieci elektroenergetycznej oraz obliczenie optymalnych rozpływów mocy. Tego rodzaju obliczenia jak wcześniej nadmieniono, można zrealizować przy pomocy funkcji „runopf”, która realizuje obliczenia na podstawie twierdzenia Lagrange’a oraz warunków Kuhna-Tuckera. Warunki te są równoważne warunkom istnienia punktu siodłowego funkcji Lagrange’a, zbudowanej na funkcji f(x) przy ograniczeniach gi(x). Rozpatrywane zadanie optymalizacji w ogólnej postaci opisane jest wzorami [9,10]:

Optymalizowany wektor x dla standardowego zadania wyznaczania optymalnych rozpływów mocy, można przedstawić w postaci:

gdzie:

Θ – wektor wartości kątów przesunięcia napięcia,
Vm – wektor wartości napięć węzłowych,
Pg, Qg – wektory wartości generowanych mocy czynnych i biernych.

Funkcje celu dla rozpatrywanego zadania można przedstawić jako sumowanie funkcji kosztów dla poszczególnych węzłów generacji [9]:

Warunki ograniczające są zestawem równań bilansowych mocy opisanych wzorami:

Macierz połączeń Cg można zdefiniować tak, że jej element (i, j) ma wartość 1, jeśli generator j znajduje się na magistrali i oraz 0 w przeciwnym razie. Warunki ograniczeń w postaci nierówności składa się z dwóch kompletów przepływów gałęziowych jako nieliniowych funkcji napięć węzłowych i kątów przesunięć i są one opisane jak poniżej:

przy czym:
Ff
– przepływy gałęziowe są wyrażone w MVA,

Przepływy Ff są zazwyczaj przepływami mocy pozornej wyrażonymi w [MVA], ale mogą być też przepływami mocy czynnej lub prądu, dając trzy możliwe postacie dla ograniczeń przepływu:

Zależności opisane powyżej zawierają ograniczenia odnoszące się do limitów górnych i dolnych, granice dla wszystkich węzłowych wielkości, w tym generowanych mocy, opisano poniżej:

(...)

Literatura

1. Grad L.: Przykład optymalizacji struktury sztucznej sieci neuronowej metodą algorytmów genetycznych. Biuletyn Instytutu Automatyki i Robotyki, 23/2006, s. 31 - 41.
2. Haidar AMA, Mohamed A, Hussain A.: Vulnerability assessment of power system using radial basis function neural network and a new feature extraction metod. American Journal of Applied Sciences. 2008, 5(6), pp. 705-713
3. Korbicz J.: Sztuczne sieci neuronowe i ich zastosowanie w elektrotechnice i energetyce. Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 85 NR 9/2009, s. 194 – 200.
4. Osowski S.: Sieci neuronowe do przetwarzania informacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000.
5. Patan K., Artificial Neural Networks for the Modelling and Fault Diagnosis of Technical Processes, Lecture Notes in Control and Information Sciences, Vol. 377, Springer-Verlag, Berlin (2008).
6. Piotrowski P.: Analiza zastosowań sztucznych sieci neuronowych do krótkoterminowego prognozowania mocy oraz produkcji energii elektrycznej w systemach fotowoltaicznych. Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 8/2015, s. 162 – 165.
7. Siwek K. , Osowski S. , Szupiluk R. , Ensemble neural network approach for accurate load forecasting in a power system, International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, 19 (2009), n. 2, 303-315.
8. Tadeusiewicz R.: O celowości zastosowania sieci neuronowych w problemach związanych z elektrotechniką. Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 85 NR 2/2009, s. 200 – 211.
9. Zimmerman R., Murillo-Sanchez C.: Matpower 6.0 User’s Manual, Power Systems Engineering Research Center December 16, 2016.
10. Zimmerman R., Murillo-Sanchez C.: Matpower Optimal Scheduling Tool MOST 1.0 User’s Manual Power Systems Engineering Research Center December 16, 2016.

Czytaj też: Oddziaływanie linii i stacji elektroenergetycznych na środowisko - czy pola elektromagnetyczne niskiej częstotliwości mogą wywoływać choroby lub przyspieszać ich rozwój? >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[sieci elektroenergetyczne, sieć neuronowa, rozpływ mocy, optymalizacja, funkcja optymalizacji, algorytm optymalizacji]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2018

Wybrane dla Ciebie

 


Jak zoptymalizować sieci produkcyjne i sterujące »

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Czujniki inteligentne działają coraz lepiej ze względu na dostępność coraz mniejszych i atrakcyjniejszych cenowo mikrokontrolerów. Dzięki nim nasze czujniki są w stanie (...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz  producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »

 


 


Oznaczniki kabli i przewodów - jakie wybrać »

Gdzie znajdziesz systemy zasilania dla każdej dziedziny przemysłu »

drukarka etykiet systemy zasilania
Sposoby oznaczania kabli i przewodów w elektrycznych są różne.Jedne mniej trwałe, a inne (...) czytam więcej » Oferują zaawansowane usługi badawczo-rozwojowe obejmujące elektronikę, wbudowane oprogramowanie, mechanikę systemu zasilania (...) czytam dalej »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Jaką drukarkę do oznaczeń elektrycznych wybrać»

etykietowanie kabli i przewodów Priorytetem przy oznaczaniu sieci i jej poszczególnych elementów czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych, kilometrów kabli, dziesiątek przełączników czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych jest ...... czytam dalej »


Automatyka i czujniki - dlaczego to takie ważne »

Poznaj tajemnicę elektryków - złączki bezszynowe »

Czujniki i automatyka złączki bezszynowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Czy wiesz jak wykonać montaż i jak można łączyć ze sobą złączki bez użycia szyn ... czytam dalej »

Zasilacze a odporność na zwarcia - dlaczego to takie ważne?

Promocje na kamery termowizyjne W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwyc ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Uwaga konkurs! Znasz "elektrycznych" producentów? Zagraj i wygraj atrakcyjne nagrody »

Oświetlenie jakie wybrać aby przypominało światło dzienne Konkurs
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i ... czytam dalej » Weź udział w letnim konkursie i zgarnij nagrody. Co tydzien nowa gra i nowa szansa na wygraną. Sprawdź się i zawalcz o wygraną! chcę zagrać »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz ... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
6/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wpływ stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych na sieć elektroenergetyczną
  • - Projekt zasilania oświetlenia terenu bazy logistycznej
Zobacz szczegóły

Międzynarodowe Targi „Instal System 2019”

W dniach 27-29 września 2019 roku odbędą się Międzynarodowe Targi w Bielsku-Białej (21 Targi Technik Grzewczych i Oszczędności Energii „Instal System 2019” oraz 56 Międzynarodowe Targi...
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl