چکیده
یافتن بارهای غیرخطی متغیر با زمان در سراسر سیستم های توزیع معمول است، مانند کوره های قوس الکتریکی (EAFs) که به صورت گسترده در بخش صنعتی فولادسازی مورد استفاده واقع می شوند. بر اساس فرآیند ذوب و تصفیه فلزات، کوره های قوس الکتریکی (EAF) بلوک های بزرگی از توان را مصرف می کنند (توان اکتیو و راکتیو) که منجر به اختلالات چشمگیری در کیفیت توان از جمله نوسانات هارمونیک و ولتاژ در شبکه های توزیع می شوند. مدل های پارامتریک کوره های قوس الکتریکی (EAF) مختلف با هدف پیش بینی شکل موج ولتاژ و جریان و سپس ارزیابی عملکرد دستگاه های جبران سازی توان راکتیو مطرح شده اند. این مقاله یک روش شناسی جدید را جهت تخمین بهینه پارامترهای یک مدل کوره قوس الکتریکی مطرح می کند که می تواند زمان اجرا و میزان خطای کمتری را در مقایسه با برخی از روش های روز دنیا به دست آورد. روش شناسی با استفاده از داده های واقعی و شبیه سازی شده و از طریق سه الگوریتم بهینه سازی فراابتکاری از جمله الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، الگوریتم جستجوی گرداب (VSA) و الگوریتم جستجوی کلاغ (CSA) مورد ارزیابی قرار می گیرد. بر اساس نتایج، روش شناسی مطرح شده بر پایه ی رویکردهای بهینه سازی فراابتکاری به طور موثر عمل نموده و امکان تخمین پارامترهای مدل کوره قوس الکتریکی را از طریق یک مرحله بهینهسازی واحد، ثبت رفتار تصادفی غیر سینوسی، غیر خطی و متغیر با زمان را فراهم می کند که نمونه های کوره قوس الکتریکی واقعی را نشان میدهد. خطاهای نسبی اعوجاج هارمونیک کل بین سیگنال های جریان و ولتاژ قوس تخمینی و برآورد شده به ترتیب حدود 1.23 درصد و 0.62 درصد به دست آمده اند.
3. تخمین پارامترهای مدل
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، مهمترین هدف این مقاله تخمین بردار پارامترهای قوس الکتریکی 𝐤 با استفاده از سنجش های واقعی ولتاژ و جریان وارد شده به MP مدار الکتریکی EAF می باشد که در بخش قبل توضیح داده شد. روش شناسی استفاده شده پارامترهای متغیر در هر نیم سیکل جریان قوس الکتریکی را در نظر می گیرد. این ایده با برخی مطالعات از جمله [28]، [25] و [7] مطابقت دارد. مولفان با وجود داشتن یک رفتار تصادفی برای قوس الکتریکی در یک پنجره مشاهده طولانی، به فرض تغییرات کمی در هر نیم سیکل [28،25،7] اشاره می کنند. آن ها همچنین نشان داده اند هنگامی که کنترل کننده سیستم یک جبرانکننده VAR استاتیک (SVC) طراحی می شود، توان راکتیو مصرف شده توسط کوره قوس در هر نیم سیکل متغیر با زمان فرض می شود [30]. بنابراین ما نیز فرض می کنیم که فرآیند تخمین به طور جداگانه برای هر نیم سیکل صورت می گیرد.
روش های متفاوتی جهت تخمین پارامترهای یک مدل قوس الکتریکی به کار گرفته شده است. از میان مهم ترین روش ها در [7] و [28]، فرض بر این است که مسئله تخمین پارامتر یک مسئله بهینه سازی چند هدفه با به کارگیری از الگوریتم ژنتیک (GA) است. مولفان از طریق GA، دو تابع هدف را کمینه سازی می کنند، که مربوط به پارامترهای مختلف مدل قوس الکتریکی از جمله ولتاژ قطع تخلیه و مقاومت قوس می باشند [28]. برخلاف روش های ارائه شده در [7] و [28]، این مقاله یک روش تخمین را بر اساس یک مسئله بهینه سازی تک هدفه مطرح می کند. روش مطرح شده در شکل 2 نشان داده شده است.
