مقاله درباره سیستم توزیع دیتا

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

سیستم توزیع دیتا(DSC)

در تمامی ساختمانها اعم از ادارات، سازمانها و حتی منازل مسکونی می بایست امکان دسترسی به یک سیستم دیتای یکپارچه فراهم شود .

از طرف دیگر نیز با توجه به رشد روزافزون شبکه اینترنت و استفاده عمومی از این شبکه، باعث شده که در منازل روزانه علاوه بر اشغال شدن بلند مدت خطوط تلفن داخلی، هزینه های گزافی نیز به عنوان هزینه استفاده ساعتی یا روزانه و همچنین خرید کارت اینترنت پرداخت شود. ولی با پیاده سازی یک شبکه دیتای داخلی ساختمان این امکان بوجود می آید که بدون ایجاد مشکلات تعریف شده بالا با هزینه اندکی استفاده نامحدود و پر سرعتی را برای ساختمان ایجاد کرد.

در این سیستم که در این مرحله اصطلاحاً آنرا کابل کشی ساختاریافته (Structure Cabling)      می نامیم، با پیاده سازی یک مدل ستاره ای (Star Topology)  دیتا را از تمامی واحدها جمع آوری کرده و به مرکز دیتای ساختمان هدایت می نماید. در این سیستم جهت توزیع دیتای داخلی از کابلهای مسی و برای توزیع ارتباطات موثر و اصلی از فیبر نوری استفاده میشود. لازم است که در این ارتباط مزایای این سیستم کاملا توضیح داده شود.

(1-1-2)مزایای یک سیستم کابل کشی ساختار یافته عبارتند از :

-    ثبات : سیستم کابل کشی ساختار یافته یعنی برای اطلاعات، صدا و ویدئو از یک سیستم کابل کشی استفاده می شود .

-     پشتیبانی از انواع تجهیزات با نامهای مختلف : یک سیستم کابل کشی استاندارد از نرم افزارها درخواستها و سخت افزار، حتی با وجود نام های مختلف پشتیبانی می کند .

- آسان کردن حذف/ اضافه/ تغییر : در یک سیستم کابل کشی ساختار یافته هرگونه تغییری اعم از حذف کردن ، اضافه کردن و یا تغییر مکان دادن به آسانی امکان پذیر است.

- آسان کردن عیب یابی : در صورت استفاده از سیستم های کابل کشی ساختار یافته، احتمال اینکه اشکالات ایجاد شده، کل شبکه را مختل کند کمتر است و جدا کردن قسمتهای مشکل ساز و بر طرف کردن اشکالها به راحتی قابل انجام می باشد .

- حمایت از کاربردهای آتی : سیستم کابل کشی ساختار یافته بدون نیاز به بهسازی و مجهزتر کردن سیستم یا با کمی بهسازی به کاربردهای آتی مثل کاربردهای چند رسانه ای و کنفرانس ویدئویی کمک می کند .

یکی دیگر از مزایای اصلی کابل کشی ساختار یافته جدا کردن ایرادها و نقایص است . با تقسیم کل زیربنا به گروههای ساده قابل کنترل، بررسی و جدا کردن قسمت های دارای ایراد و اصلاح آنها، با ایجاد حداقل اختلال در شبکه آسانتر خواهد شد. روش ساختار یافته به کاهش هزینه های کابل نیز کمک میکند .

سیستم کابل کشی ساختار یافته سریعاً با سیستم های بزرگ، متوسط و کوچک هماهنگ می شود .

(2-2)سیستم کنترل گرما و شرایط دمایی (HVAC) (BMS)

در این سیستم که مبتنی بر بهینه سازی مصرف انرژی و کنترل صحیح تجهیزات مولد انرژی می باشد محل کنترل در سطوح مختلف ساختار برودتی و رطوبتی سیستم اعمال می شود .

سالهاست که چیلرها، بویلرها، هواسازها، فن کوئلها و دیگر تجهیزات مکانیکی یک ساختمان امکان کنترل را دارا می باشند که این کنترل بصورت کاملاً بسته و محلی صورت می گیرد . برای مثال در صورتی که فشار بخار داخل بویلر از حد استاندارد بالاتر رود بطور خودکار مشعل خاموش شده و یا شیر اطمینان عمل می کند .

در چنین سیستمی تمامی کنترلها و عملکردهای تجهیزات بصورت دستی صورت می گیرد مثلاً در ابتدای فصل این مدیر واحد تاسیسات است که تصمیم می گیرد چند درصد از سیستم فعال شده و چه تعداد از پمپها در مدار قرار گیرند و یا اینکه توالی فعالیت پمپها طوری انجام گیرد که استهلاک بصورت متناسب انجام شود.

ولی در سیستم مدرن و نوین، طی پیاده سازی یک شبکه عصبی و کنترلی، اطلاعات مربوط به کلیه تجهیزات اعم از فشار مایع، فشارگاز، دما، رطوبت، فرمان حرکت و غیره در یک کنترلر مرکزی وارد شده و سپس با نرم افزاری که در آن کلیه ساختمان و تجهیزات مکانیکی آن بصورت گرافیکی شبیه سازی شده است عمل برنامه ریزی صورت می گیرد. با این برنامه ریزی امکان آن بوجود می آید که :

-         در مصرف انرژی تا 30% صرفه جوئی شود،

-         هزینه های نگهداری تجهیزات مکانیکی ساختمان کاهش می یابد،

-         استهلاک دستگاهها تا حد بسیار زیادی کاهش یابد،

-         دمایی مطلوب بدون نیاز به کنترل لحظه ای و حتی مستقل از فصول در تمام طول سال ایجاد گردد،

-         امکان تعامل سیستم با دیگر زیرسیستم های ساختمان مانند کنترل روشنایی، اعلام حریق و غیره        وجود داشته باشد،

-         تمام تجهیزات از راه دور توسط شبکه جهانی اینترنت قابل کنترل باشند (Web base)،

-        خرابی تجهیزات مکانیک بلافاصله پس از وقوع و اعلام سریع آن توسط فکس، پست الکترونیکی(E-Mail)، آلارم، تلفن و دیگر روشهای ممکن جهت رفع سریع آن صورت پذیرد.

 (3-2)سیستم کنترل روشنا یی:Lighting Control))

سیستم کنترل روشنائی عبارت است از سیستمی که بر پایه آن کلیه مدولهای روشنائی بصورت آدرس پذیر بوده و امکان کنترل آنها بطور کاملاً هوشمند امکان پذیر است.

در چارچوب کنترل روشنائی دیگر از داخل کلیدهای روشنائی ولتاژ 220 متناوب عبور نمیکند بلکه تنها یک سیگنال کنترلی جهت عملکرد سوئیچها در داخل آنها جریان دارد که این امر تا حد بسیار زیادی از برق گرفتگی توسط سیستم روشنائی جلوگیری میکند. در این سیستم امکان آن بوجود می آید که چراغها براساس برنامه ریزی های متفاوتی فعالیت کنند که میتوان به برخی از آنها ذیلاً اشاره نمود:

-         برنامه ریزی زمانبندی شده جهت زمان روشن و خاموش کردن تجهیزات روشنائی،

-         برنامه ریزی جهت ترتیب روشنائی چراغها بسته به نوع استفاده از محیط،

-         کنترل سیستم روشنایی به وسیله تضعیف کننده های ولتاژ بصورت دستی و اتوماتیک(Dimming)،

-         کنترل فعالیت چراغها بوسیله دستگاه ریموت کنترل،

-         قابل کنترل بودن پرده ها(کنترل موتوری) به لحاظ شدت روشنایی به دوصورت تاریک           وروشن شدن و نیز باز یا بسته بودن،

-         کنترل فعالیت چراغها بر اساس حرکت یک متحرک در محیط،

-         کنترل روشنائی بر اساس شدت نور محیط،

-         بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی از طریق حذف روشنائی های بی مورد،

-         تعامل سیستم روشنائی با دیگر سیستم های کنترلی در چارچوب یکپارچه سازی سیستم،

-         امکان کنترل سیستم روشنایی با استفاده از شبکه جهانی اینترنت (Web Base) از طریق نرم افزار مربوطه.

 (4-2)سیستم کنترل تصاویر (CCTV)

در چارچوب استفاده از سیستم CCTV در داخل سازمانها پیوسته دو هدف کلی را میتوان دنبال نمود:

1- کنترل امنیت مکانها بصورت تصویری،

2- کنترل تردد افراد به لحاظ بررسی شرایط محیطی،

بطورکلی در یک ساختمان هر دو نوع هدف قابل پیگیری میباشد. هنگام استفاده از دوربین ها این امکان بوجود می آید که تصاویر را بر اساس یک واحد زمانی مثل ثانیه، دهم ثانیه و ... بصورت      فریم-فریم مشاهده نمود، بسته به حساسیت مکان، این مشاهده در واحد کوچکتری از زمان نیز صورت می گیرد.

با امکاناتی که ذیلاً به آنها اشاره میشود می توان از دوربینهائی که تحت شبکه (Network Camera) فعالیت می کنند نیز جهت کنترل کاملاً کامپیوتری از راه دور (حتی حرکت لنز دوربین) استفاده نمود. این کنترل را میتوان بصورت بدون سیم (Wire Less) نیز اجرا کرد.

این نوع کنترل تصویری باعث قوی تر شدن کنترل هوشمند ساختمان میشود که امکانات زیر در آن قابل پیاده سازی میباشد:

-         استفاده از آیفونهای تصویری بر کنترل ورودیها،

-         استفاده از دوربینهای IP Base ،

-         استفاده از دوربینهای متحرک،

-         استفاده از سنسورهای حرکتی منطبق با دوربینها،

-         استفاده از دوربینهایی که در مقابل حرکت فعال میشوند ودر نتیجه امکان ضبط وقایع بصورت هوشمند بوجود می آید،

-         با ایجاد یک زمانبندی و یا جدول بندی خاص این امکان وجود خواهد داشت تا کلیه تصاویر را به صورت تناوبی ضبط نمود تا بعدها امکان تحلیل وجود داشته باشد،

-         ضبط تصاویر به صورت نرم افزاری و کاملاً قابل برنامه ریزی.

بانک اطلاعاتی توزیع شده 48 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 49

دانشگاه آزاد اسلامی

نام تحقیق :

بانک اطلاعاتی توزیع شده

زیر نظر استاد محترم:

مهندس علیخانزاده

گرد آورنده:

اعظم شکوری نسب

کد کلاس:

12657

زمستان 86

بانکهای اطلاعاتی توزیع شده(گزارش شماره 1)

در این گزارش مباحثی کلی در مورد بانکهای اطلاعاتی توزیع شده، معماریهای آنها و مسائل و مشکلاتی که هنگام حرکت از بانکهای اطلاعاتی متمرکز به سمت بانکهای اطلاعاتی توزیع شده با آنها روبرو هستیم صحبت شده و تعدادی از کارهای جدیدی که در زمینه برطرف شدن مشکلات مربوطه انجام شده شرح داده شده است. از جمله یک کار جدیدی که در زمینه سنکرون کردن داده های کپی شده انجام شده در انتهای این گزارش شرح داده شده است.

فهرست مطالب این گزارش :

1. ذخیره اطلاعات به صورت توزیع شده

2. تراکنشهای توزیع شده

3. مدیریت همزمانی در بانکهای اطلاعاتی توزیع شده

4. مدیریت بن بست

5. سنکرون کردن اطلاعت کپی شده

6. منابع

مقدمه

بانک های اطلاعاتی توزیع شده متشکل از سایتهایی غیر وابسته هستند که هیچ منبعی را به صورت فیزیکی به اشتراک نمی گذارند. هر سایت می تواند در اجرای تراکنشی که منجر به دستیابی به اطلاعات یک یا تعداد بیشتری سایت دیگر می شود شرکت نماید. تفاوت اصلی مابین بانکهای اطلاعاتی متمرکز و توزیع شده این است که در بانکهای اطلاعاتی متمرکز همه اطلاعات در یک نقطه متمرکز شده است در حالی که در بانکهای اطلاعاتی توزیع شده ممکن است قسمتهای مختلف اطلاعات در نقاط مختلف توزیع شده باشند و یا اینکه کپی های مختلفی از اطلاعات در نقاط مختلف نگهداری شوند[1].

1. ذخیره اطلاعات به صورت توزیع شده

ذخیره اطلاعات به صورت توزیع شده به دو روش Replication یا Fragmentationو یا ترکیبی از این دو روش انجام می گیرد. در روش Replication دقیقا یک کپی فیزیکی از اطلاعات در نقاط مختلف سیستم یعنی سایر سایتها ذخیره می گردد ولی در روش Fragmentation‌ اطلاعات به چند بخش یا پارتیشن تقسیم می شود و هر بخش در یکی از سایتها نگهداری می شود. در روش ترکیبی اطلاعات به چند بخش تقسیم می شوند و از تعدادی از بخشها و یا همه آنها کپی هایی در سایتهای مختلف نگهداری می شود. روش Fragmentation به دو طریق عمودی و افقی صورت می گیرد. در روش عمودی تقسیم بندی یک Relation روی فیلدها صورت می گیرد. یعنی هر بخش از اطلاعات مشتمل بر تعدادی از فیلدهای Relation‌ است ولی در روش افقی تقسیم بندی روی رکوردهای Relation‌ صورت می گیرد. برای مثال رکوردهای مربوط به ماه خرداد در یک بخش و رکوردهای مربوط به ماه تیر در بخش دیگری ذخیره می گردند. در روش عمودی برای دستیابی به Relation اولیه باید بین بخش های مختلف join‌ بزنیم و در روش افقی برای دستیابی به آن باید از اجتماع استفاده نماییم.

محاسن روش Replication عبارتند از:

در دسترس بودن :‌ در شرایطی که یکی از سایتها بنا به دلیلی از بیفتد حداقل یک سایت دیگر وجود دارد که می تواند دسترسی به اطلاعات سایت از کار افتاده را امکان پذیر سازد. پس اگر درخواست دسترسی به اطلاعاتی که مربوط به یک سایت از کار افتاده است، صادر شود، پاسخگویی به این درخواست از طریق سایت دیگری که replication ای از سایت از کار افتاده را در اختیار دارد امکان پذیر می شود.

افزایش توانایی موازی سازی : در صورتی که چندکپی از اطلاعات در سایتهای مختلف وجود داشته باشد در هنگام درخواست خواندن این اطلاعات می توان به صورت موازی بخشی از اطلاعات را از یک سایت و بخشهای دیگر آن را از سایتهای دیگر خواند و به این طریق عمل خواندن حجم زیادی از اطلاعات را به صورت موازی و با هزینه ای کمتر انجام داد.

معایب روش Replication :

افزایش سربار بروزرسانی اطلاعات :‌ به دلیل اینکه از یک داده کپی های مختلفی در سایتهای مختلف وجود دارد در هنگام تغییر دادن این داده باید همه کپی های آن را نیز تغییر داد تا سازگاری در کل سیستم حفظ شود که این کار سرباز زیادی به همراه دارد.

پیچیدگی در مدیریت همزمانی :‌ به دلیل اینکه از یک داده چند کپی وجود دارد مدیریت Lock در این روش پیچیدگی بیشتری را نسبت به روش متمرکز به همراه خواهد داشت.

به طور کلی روش Replication بازدهی عمل خواندن را بالا برده و در دسترس بودن ایجاد می کند ولی برای عمل نوشتن بهینه نیست و سربار اضافی دارد.

2. تراکنشهای توزیع شده

هر سایتی یک مدیر تراکنش دارد که وظیفه آن حفظ خصوصیت های ACID در همان سایت است. همچنین هر سایت یک هماهنگ کننده تراکنش (Transaction Coordinator) دارد که وظیفه آن این است که در مورد تراکنشهایی که از آن سایت شروع می شوند:

تراکنش را شروع کند

تراکنش را به تعدادی زیر تراکنش تقسیم کند و آنها را بین مدیران تراکنش سایتهای مربوطه توزیع کند.

تراکنش را به پایان برساند یعنی یا آن را commit کند و یا در صورت commit نشدن تراکنش را در همه سایتهای شرکت کننده در آن Abort‌ کند.

علاوه بر مشکلاتی که در سیستمهای متمرکز به وجود می آید مانند خطای نرم افزاری، خطای سخت افزاری، خطای دیسک و ... نوع دیگری از خطاها در سیستم های توزیع شده وجود دارد که از این دست می توان به از کار افتادن یک سایت، گم شدن پیغامها، قطع شدن یک لینک ارتباطی و یا تقسیم شدن شبکه به دو بخش نا متصل اشاره نمود.

در سیستم توزیع شده ممکن است یک پیغام گم شود و یا خراب شود که برای رفع این مشکل از پروتکل های انتقالی مانند TCP استفاده می شود.

3. مدیریت همزمانی در بانکهای اطلاعاتی توزیع شده

همانطور که در یک سیستم متمرکز برای برقراری همزمانی مابین فراروندها از یک پروتکل Lock‌ استفاده می کنیم در سیستمهای توزیع شده نیز از یک پروتکل Lock استفاده می کنیم با این تفاوت که این پروتکل برای سیستم های توزیع شده طراحی شده است. برخی از این پرتکل ها عبارتند از Single Lock Manager، Primary Copy، Majority Protocol، Biased Protocol و ...

در Single Lock Manager یکی از سایتها را Lock Manager‌ می کنیم. هر کس که بخواهد Lock یا Unlock بکند از این سایت درخواست می کند. وقتی سایتی درخواست Lock‌ می کند اگر بتواند Lock را به آن می دهد و در غیر این صورت آن را در صف آن Lock قرار می دهد.

محاسن این روش عبارتند از : سادگی پیاده سازی و مدیریت Deadlock همانند روش متمرکز.

معایب این روش عبارتند از :‌ تبدیل سایتی که مدیر Lock روی آن قرار دارد به گلوگاه سیستم و از کار افتادن کل سیستم در صورت از کار افتادن مدیر Lock.

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات 10 ص1

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات

علی سوادپور

شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان‌شرقی

کلمات کلیدی‌:

بازآرایی بهینه، الگوریتم ژنتیک، کاهش تلفات

چکیده:

در این مقاله الگوریتم ژنتیک جهت حل یک مساله بهینه سازی بکار برده شده است. منظور از بهینه‌سازی انتخاب بهترین ساختار از یک شبکه توزیع جهت کمینه کردن تلفات می باشد. الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای پرقدرت در یافتن بهینه مطلق می باشد. نرم افزاری به زبان C برای الگوریتم پیشنهادی تهیه شده است و نتیجه عددی آن برای دو شبکه نمونه آورده شده است.

1. مقدمه

تغییر ساختار در شبکه‌های توزیع جهت کاهش تلفات در واقع حل یک مساله بهینه‌سازی می‌باشد. روش بکارگرفته شده در این مقاله جهت حل این مساله بهینه‌سازی استفاده از روش الگوریتم ژنتیک می‌باشد.

روش الگوریتم ژنتیک به دلیل اینکه کلیه جوابهای ممکن را تولید و سپس از میان آنها بهترین گزینه را انتخاب می‌کند. لذا از اطمینان بیشتری برای رسیدن به بهینه مطلق برخوردار می‌باشد.

در یک شبکه توزیع با گستردگی فراوان تنوع بار (اعم از صنعتی، خانگی یا تجاری) و همچنین تغییرات بار بدلیل تنوع فصول، ساعات کار و پیک مصرف و سایر عوامل دیگر و ثایت بودن ساختار شبکه، موجب افزایش تلفات در سیستم می‌شود. در چنین شرایطی لازم است با اعمال یک آرایش بهینه روی شبکه با باز و بسته کردن کلیدهای موجود به بهینه‌ساختن تلفات امیدوار بود. [1]

برای تجدید آرایش روی شبکه‌های توزیع روشهای مختلفی پیشنهاد شده است که می‌توان آنها را به روش‌های خاص و عام تقسیم‌بندی نمود.

الف: روشهای خاص:

در روشهای خاص برای حل مساله الگوریتم خاصی پیشنهاد می‌شود که با استفاده از این آلگوریتم ابتدا یک پاسخ محاسبه شده و از روی آن پاسخ و با توجه به الگوریتم مربوطه پاسخ بعدی تا رسیدن به نقطه بهینه با رعایت قیود مساله ادامه می‌یابد. روشهای خاص به دو روش SEM و SSOM تقسم بندی می گردند.

ب: روشهای عام:

روشهای عام روشهایی هستند که به شکل مساله بستگی نداشته و یگ الگوریتم کلی برای حل مساله پیشنهاد می‌گردد. دراین روش مجموعه وسیعی از جوابها انتخاب گردیده و با انجام عملیاتی بهینه مطلق انتخاب می‌گردد. الگوریتم ژنتیک یکی از این روشهاست. دراین مقاله سعی شده است از این روش جهت کاهش تلفات در شبکه‌های توزیع استفاده گردد.[2]

2. الگوریتم ژنتیک:

الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای بهینه‌سازیی است که بر پایه ایده توارث و تکامل پیاده‌سازی شده‌است.

نحوه عملکرد الگوریتم ژنتیک بدین صورت است که جمعیتی از نقاط به صورت تصادفی انتخاب گردیده و مقدار تابع هدف به ازای تک تک آنها محاسبه می‌شود. درمرحله بعد توسط سه عملیات چرخ رولت، تکثیر و جهش نسل جدید تولید می‌گردد و مقدار تابع هدف برای فرزندان نیز محاسبه می‌گردد تا سرانجام با توجه به شرایطی پاسخ بهینه بدست آید. [3]

3. مفاهیم اساسی الگوریتم ژنتیک

3-1: کد کردن:

جایگزین کردن دنباله‌‌ی مناسب از اعداد 0.1 (بیت‌ها) به جای پارامترهای مساله را کد کردن می‌نامند.

3-2: کروموزوم:

به رشته یا دنباله‌ای از بیت‌ها که به‌عنوان مشکل یک پاسخ، (اعم از ممکن یا غیرممکن) اطلاق می‌گردد. یک کروموزوم دارای n ژن یا بیت می‌باشد.

3-3: جمعیت:

به مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها جمعیت گفته می‌شود.

3-4: مقدار برازندگی:

مناسب بودن یا نبودن جواب، با معیاری که از تابع هدف بدست می‌آید سنجیده می‌شود. هر چه یک جواب مناسب باشدمقدار برازندگی بزرگتری دارد. برای آنکه شانس بقای چنین جوابی بیشتر شود، احتمال بقای متناسب با مقدار برازندگی آن در نظر گرفته می‌شود. معمولاً در صورت امکان تابع برازندگی را در بین [1.0] نرمالیزه می‌کنند.

3-5: عمل تکثیر:

این عمل برای یک جفت از کروموزوم عمل می‌کند و می‌تواند به صورت تک نقطه‌ای و یکنواخت باشد. به این صورت که دو کروموزوم از یک نقطه شکسته و بخش‌های شکسته شده کروموزوم جابه‌جا می‌گردد. نقطه شکست نیز یک عدد تصادفی n از بین 1 تا k (k طول کروموزوم) با توزیع احتمال یکنواخت ( 1/k ) صورت می‌پذیرد. (مطابق شکل 1)

3-6: عملگر جهش:

این عملگر روی هر یک از کروموزوم‌ها حاصل از عملگر تکثیر بکارگرفته می‌شود. بدین ترتیب که به ازای هر بیت از کروموزوم یک عدد تصادفی تولید می‌شود، درصورتیکه مقدار عدد تصادفی تولید شده از مقدار Pm (احتمال عمل جهش ) کمتر باشد در آن بیت عمل جهش انجام می‌شود. درغیر این صورت در آن بیت عمل جهش صورت نمی‌گیرد. [4] ( مطابق جدول1)

4. مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک

با توجه به صورت مساله، متغیرهایی که باید تعیین شوند مشخص شده سپس آنها را به نحو مناسبی کدگذاری کرده و به شکل کروموزوم نمایش داده می‌شوند. بر اساس تابع هدف یک تابع برازندگی برای کروموزوم‌ها تعریف می‌گردد و یک جمعیت اولیه دلخواه نیز به طور تصادفی انتخاب می‌شوند و بدنبال ان میزان تابع برازندگی برای کروموزوم جمعیت اولیه محاسبه می‌شود و الگوریتم مطابق شکل(2) صورت می پذیرد.

5. اعمال الگوریتم ژنتیک به مساله بهینه سازی

جهت درک بهتر اعمال الگوریتم ژنتیک، موضوع را برای یک شبکه ساده پیاده می کنیم. جهت این کار شبکه مطابق شکل (3) را با 15 شین و 17 فیدر در نظر می گیریم.

ابتدا جمعیت اولیه را به صورت تصادفی جهت شروع عملیات بهینه سازی انتخاب می کنیم. هر آرایش شبکه را در قالب یک کروموزوم (دنباله از اعداد 0.1) مطابق شکل زیر نشان می دهیم (عدد 0 نشانه بازبودن خط و عدد 1 نشانه بسته بودن خط) می باشد.

واضح است که همه کروموزوم های انتخاب شده همگی شرط شعاعی بودن را نداشته باشند. لذا لازم است همه کروموزوم ها بعد از لحاظ دارار بودن این شرط بررسی می گردند:

منظور از شعایی بودن این است که:

اولاً: همه پستهای توزیع مورد تغذیه قرار گیرند.

ثانیاً: هیچ مسیر بسته ای بین پستهای فوق توزیع ایجاد نشود.

ثالثاً: هیچ حلقه ای بین پست های توزیع ایجاد نگردد.

برای بررسی شعایی بودن یک شبکه از دو اصل زیر استفاده می کنیم:

الف: یک شبکه شعاعی با m پست توزیع و n پست توزیع دقیقاً دارای n فیدر در حال وصل است. (شرط لازم)

ب: اگر در یک درخت رئوسی که درجه آنها یک است حذف کنیم و این عمل تکرار پذیرد و چنانچه در نهایت تمامی رئوس درخت حذف شوند شبکه شعاعی خواهد بود. (شرط کافی)

جهت کنترل شرط ایزوله نشدن بار به این صورت عمل می گردد که مجموعه ای از شماره شین های ابتدا و انتهای تمامی خطوط تهیه می گردد و چنانچه این مجموعه تمامی شین های مصرف را در بر بگیرد شرط فوق تامین شده است.

همچنین دیگر قیود الکتریکی شبکه شامل حداکثر افت ولتاژ مجاز شین‌ها و همچنین حداکثر جریان عبوری از خطوط می باشد. درصورت عدم تامین قیود فوق کروموزوم مربوطه از اعضاء جمعیت اولیه کنار گذاشته می‌شود کروموزوم دیگری انتخاب می گردد. این مرحله از کار تا آنجا انجام می‌پذیرد که تعداد اعضاء جمعیت اولیه به تعداد تعریف شده برسد.[6]

6. تعیین تابع ارزیاب

ارزش‌گذاری یک کروموزوم توسط تابع ارزیاب صورت می‌پذیرد که مقدار برازندگی کروموزوم می‌باشد. تابع هدف در این مرحله مجموع تلفات شبکه است. چنانچه تلفات خط i ام برابر ri و جریان انتقالی در این خط Ii باشد، تابع هدف به صورت زیر خواهد بود:

و چون بدنبال یافتن حداکثر تابع هدف می‌باشیم، لذا تابع ارزیاب به صورت زیر تعریف می‌گردد:

برای آنکه بتوان ارزیاب را برای هر آرایش خاص از شبکه توزیع بدست آورد لازم است که برای هر آرایش از شبکه عمل پخش بار اجرا گردد و مقادیر ولتاژ باسها و جریان فیدرها محاسبه گردد. در نتیجه مقدار تلفات محاسبه می شود.

7. تولید جمعیت جدید و شرط توقف الگوریتم و رسیدن به جواب

جهت تولید جمعیت جدید از دو تابع تکثیر و جهش استفاده می‌گردد. در ضمن لازم است قبل از انجام دو تابع فوق از کروموزوم‌های با برازندگی بالا استفاده گردد که برای این کار نیز از عملیات چرخ رولت استفاده می‌کنیم. در نهایت دوباره از تابع برازندگی استفاده نموده و جمعیت جدید انتخاب می‌گردد.

در این الگوریتم شرط پایان و همگرایی عملیات جستجو، تغییر نکردن جواب برای تعداد مشخصی از نسل‌ها درنظر گرفته شده است. اما برای اطمینان بیشتر از تغییر نکردن جواب برای مدت طولانی لازم است که از تغییرات اضافی مانند تغییر مقدار احتمال جهش استفاده نمود. [6]

8. نتایج عددی و مقایسه

نرم افزاری به منظور اعمال الگوریتم پیشنهادی به کمک زبان برنامه نویسی ++C تهیه شده است. این نرم افزار محاسبات افت ولتاژ، پخش بار و تعیین وضعیت فیدرها ( از لحاظ باز یا بسته بودن ) را در شبکه‌های توزیع شعاعی انجام می دهد. (پخش بار بکار رفته در این نرم افزار از روش گوس–سایدل استفاده شده است)

برای تست الگوریتم پیشنهادی دو شبکه 16 شینه با 16 فیدر (شکل 5) و یک شبکه 19 شینه با 24 فیدر (شکل 6) درنظر گرفته شده اند. اطلاعات کامل خطوط و بار این دو شبکه در مرجع (5) و جدول (2) نشان داده شده است.

نتایج حاصله از اعمال نرم افزار بر روی این دوشبکه در جداول (3.4) نشان داده شده است و همچنین پاسخ نرم افزار برای شبکه اول که شبکه استفاده شده در مرجع [5] نیز می باشد، یکسان است.

جهت برآورد مقادیر مناسب پارامترهای الگوریتم ژنتیک، تغییرات پاسخ بهینه (تلفات) نسبت به تغییرات پارامترها بررسی گردید، شایان ذکر است برای ارائه این منحنی برای هر مقدار پارامتر به تعداد 10 بار برنامه اجرا و میانگین پاسخهای بهینه جهت رسم منحنی منظور شده است. به عنوان نمونه منحنی تغییرات تلفات توان (Ploss) نسبت به احتمال Pm (جهشی) رسم گردیده است. (شکل 7)

9. نتیجه‌گیری و پیشنهادات:

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات

علی سوادپور

شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان‌شرقی

کلمات کلیدی‌:

بازآرایی بهینه، الگوریتم ژنتیک، کاهش تلفات

چکیده:

در این مقاله الگوریتم ژنتیک جهت حل یک مساله بهینه سازی بکار برده شده است. منظور از بهینه‌سازی انتخاب بهترین ساختار از یک شبکه توزیع جهت کمینه کردن تلفات می باشد. الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای پرقدرت در یافتن بهینه مطلق می باشد. نرم افزاری به زبان C برای الگوریتم پیشنهادی تهیه شده است و نتیجه عددی آن برای دو شبکه نمونه آورده شده است.

1. مقدمه

تغییر ساختار در شبکه‌های توزیع جهت کاهش تلفات در واقع حل یک مساله بهینه‌سازی می‌باشد. روش بکارگرفته شده در این مقاله جهت حل این مساله بهینه‌سازی استفاده از روش الگوریتم ژنتیک می‌باشد.

روش الگوریتم ژنتیک به دلیل اینکه کلیه جوابهای ممکن را تولید و سپس از میان آنها بهترین گزینه را انتخاب می‌کند. لذا از اطمینان بیشتری برای رسیدن به بهینه مطلق برخوردار می‌باشد.

در یک شبکه توزیع با گستردگی فراوان تنوع بار (اعم از صنعتی، خانگی یا تجاری) و همچنین تغییرات بار بدلیل تنوع فصول، ساعات کار و پیک مصرف و سایر عوامل دیگر و ثایت بودن ساختار شبکه، موجب افزایش تلفات در سیستم می‌شود. در چنین شرایطی لازم است با اعمال یک آرایش بهینه روی شبکه با باز و بسته کردن کلیدهای موجود به بهینه‌ساختن تلفات امیدوار بود. [1]

برای تجدید آرایش روی شبکه‌های توزیع روشهای مختلفی پیشنهاد شده است که می‌توان آنها را به روش‌های خاص و عام تقسیم‌بندی نمود.

الف: روشهای خاص:

در روشهای خاص برای حل مساله الگوریتم خاصی پیشنهاد می‌شود که با استفاده از این آلگوریتم ابتدا یک پاسخ محاسبه شده و از روی آن پاسخ و با توجه به الگوریتم مربوطه پاسخ بعدی تا رسیدن به نقطه بهینه با رعایت قیود مساله ادامه می‌یابد. روشهای خاص به دو روش SEM و SSOM تقسم بندی می گردند.

ب: روشهای عام:

روشهای عام روشهایی هستند که به شکل مساله بستگی نداشته و یگ الگوریتم کلی برای حل مساله پیشنهاد می‌گردد. دراین روش مجموعه وسیعی از جوابها انتخاب گردیده و با انجام عملیاتی بهینه مطلق انتخاب می‌گردد. الگوریتم ژنتیک یکی از این روشهاست. دراین مقاله سعی شده است از این روش جهت کاهش تلفات در شبکه‌های توزیع استفاده گردد.[2]

2. الگوریتم ژنتیک:

الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای بهینه‌سازیی است که بر پایه ایده توارث و تکامل پیاده‌سازی شده‌است.

نحوه عملکرد الگوریتم ژنتیک بدین صورت است که جمعیتی از نقاط به صورت تصادفی انتخاب گردیده و مقدار تابع هدف به ازای تک تک آنها محاسبه می‌شود. درمرحله بعد توسط سه عملیات چرخ رولت، تکثیر و جهش نسل جدید تولید می‌گردد و مقدار تابع هدف برای فرزندان نیز محاسبه می‌گردد تا سرانجام با توجه به شرایطی پاسخ بهینه بدست آید. [3]

3. مفاهیم اساسی الگوریتم ژنتیک

3-1: کد کردن:

جایگزین کردن دنباله‌‌ی مناسب از اعداد 0.1 (بیت‌ها) به جای پارامترهای مساله را کد کردن می‌نامند.

3-2: کروموزوم:

به رشته یا دنباله‌ای از بیت‌ها که به‌عنوان مشکل یک پاسخ، (اعم از ممکن یا غیرممکن) اطلاق می‌گردد. یک کروموزوم دارای n ژن یا بیت می‌باشد.

3-3: جمعیت:

به مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها جمعیت گفته می‌شود.

3-4: مقدار برازندگی:

مناسب بودن یا نبودن جواب، با معیاری که از تابع هدف بدست می‌آید سنجیده می‌شود. هر چه یک جواب مناسب باشدمقدار برازندگی بزرگتری دارد. برای آنکه شانس بقای چنین جوابی بیشتر شود، احتمال بقای متناسب با مقدار برازندگی آن در نظر گرفته می‌شود. معمولاً در صورت امکان تابع برازندگی را در بین [1.0] نرمالیزه می‌کنند.

3-5: عمل تکثیر:

این عمل برای یک جفت از کروموزوم عمل می‌کند و می‌تواند به صورت تک نقطه‌ای و یکنواخت باشد. به این صورت که دو کروموزوم از یک نقطه شکسته و بخش‌های شکسته شده کروموزوم جابه‌جا می‌گردد. نقطه شکست نیز یک عدد تصادفی n از بین 1 تا k (k طول کروموزوم) با توزیع احتمال یکنواخت ( 1/k ) صورت می‌پذیرد. (مطابق شکل 1)

3-6: عملگر جهش:

این عملگر روی هر یک از کروموزوم‌ها حاصل از عملگر تکثیر بکارگرفته می‌شود. بدین ترتیب که به ازای هر بیت از کروموزوم یک عدد تصادفی تولید می‌شود، درصورتیکه مقدار عدد تصادفی تولید شده از مقدار Pm (احتمال عمل جهش ) کمتر باشد در آن بیت عمل جهش انجام می‌شود. درغیر این صورت در آن بیت عمل جهش صورت نمی‌گیرد. [4] ( مطابق جدول1)

4. مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک

با توجه به صورت مساله، متغیرهایی که باید تعیین شوند مشخص شده سپس آنها را به نحو مناسبی کدگذاری کرده و به شکل کروموزوم نمایش داده می‌شوند. بر اساس تابع هدف یک تابع برازندگی برای کروموزوم‌ها تعریف می‌گردد و یک جمعیت اولیه دلخواه نیز به طور تصادفی انتخاب می‌شوند و بدنبال ان میزان تابع برازندگی برای کروموزوم جمعیت اولیه محاسبه می‌شود و الگوریتم مطابق شکل(2) صورت می پذیرد.

5. اعمال الگوریتم ژنتیک به مساله بهینه سازی

جهت درک بهتر اعمال الگوریتم ژنتیک، موضوع را برای یک شبکه ساده پیاده می کنیم. جهت این کار شبکه مطابق شکل (3) را با 15 شین و 17 فیدر در نظر می گیریم.

ابتدا جمعیت اولیه را به صورت تصادفی جهت شروع عملیات بهینه سازی انتخاب می کنیم. هر آرایش شبکه را در قالب یک کروموزوم (دنباله از اعداد 0.1) مطابق شکل زیر نشان می دهیم (عدد 0 نشانه بازبودن خط و عدد 1 نشانه بسته بودن خط) می باشد.

واضح است که همه کروموزوم های انتخاب شده همگی شرط شعاعی بودن را نداشته باشند. لذا لازم است همه کروموزوم ها بعد از لحاظ دارار بودن این شرط بررسی می گردند:

منظور از شعایی بودن این است که:

اولاً: همه پستهای توزیع مورد تغذیه قرار گیرند.

ثانیاً: هیچ مسیر بسته ای بین پستهای فوق توزیع ایجاد نشود.

ثالثاً: هیچ حلقه ای بین پست های توزیع ایجاد نگردد.

برای بررسی شعایی بودن یک شبکه از دو اصل زیر استفاده می کنیم:

الف: یک شبکه شعاعی با m پست توزیع و n پست توزیع دقیقاً دارای n فیدر در حال وصل است. (شرط لازم)

ب: اگر در یک درخت رئوسی که درجه آنها یک است حذف کنیم و این عمل تکرار پذیرد و چنانچه در نهایت تمامی رئوس درخت حذف شوند شبکه شعاعی خواهد بود. (شرط کافی)

جهت کنترل شرط ایزوله نشدن بار به این صورت عمل می گردد که مجموعه ای از شماره شین های ابتدا و انتهای تمامی خطوط تهیه می گردد و چنانچه این مجموعه تمامی شین های مصرف را در بر بگیرد شرط فوق تامین شده است.

همچنین دیگر قیود الکتریکی شبکه شامل حداکثر افت ولتاژ مجاز شین‌ها و همچنین حداکثر جریان عبوری از خطوط می باشد. درصورت عدم تامین قیود فوق کروموزوم مربوطه از اعضاء جمعیت اولیه کنار گذاشته می‌شود کروموزوم دیگری انتخاب می گردد. این مرحله از کار تا آنجا انجام می‌پذیرد که تعداد اعضاء جمعیت اولیه به تعداد تعریف شده برسد.[6]

6. تعیین تابع ارزیاب

ارزش‌گذاری یک کروموزوم توسط تابع ارزیاب صورت می‌پذیرد که مقدار برازندگی کروموزوم می‌باشد. تابع هدف در این مرحله مجموع تلفات شبکه است. چنانچه تلفات خط i ام برابر ri و جریان انتقالی در این خط Ii باشد، تابع هدف به صورت زیر خواهد بود:

و چون بدنبال یافتن حداکثر تابع هدف می‌باشیم، لذا تابع ارزیاب به صورت زیر تعریف می‌گردد:

برای آنکه بتوان ارزیاب را برای هر آرایش خاص از شبکه توزیع بدست آورد لازم است که برای هر آرایش از شبکه عمل پخش بار اجرا گردد و مقادیر ولتاژ باسها و جریان فیدرها محاسبه گردد. در نتیجه مقدار تلفات محاسبه می شود.

7. تولید جمعیت جدید و شرط توقف الگوریتم و رسیدن به جواب

جهت تولید جمعیت جدید از دو تابع تکثیر و جهش استفاده می‌گردد. در ضمن لازم است قبل از انجام دو تابع فوق از کروموزوم‌های با برازندگی بالا استفاده گردد که برای این کار نیز از عملیات چرخ رولت استفاده می‌کنیم. در نهایت دوباره از تابع برازندگی استفاده نموده و جمعیت جدید انتخاب می‌گردد.

در این الگوریتم شرط پایان و همگرایی عملیات جستجو، تغییر نکردن جواب برای تعداد مشخصی از نسل‌ها درنظر گرفته شده است. اما برای اطمینان بیشتر از تغییر نکردن جواب برای مدت طولانی لازم است که از تغییرات اضافی مانند تغییر مقدار احتمال جهش استفاده نمود. [6]

8. نتایج عددی و مقایسه

نرم افزاری به منظور اعمال الگوریتم پیشنهادی به کمک زبان برنامه نویسی ++C تهیه شده است. این نرم افزار محاسبات افت ولتاژ، پخش بار و تعیین وضعیت فیدرها ( از لحاظ باز یا بسته بودن ) را در شبکه‌های توزیع شعاعی انجام می دهد. (پخش بار بکار رفته در این نرم افزار از روش گوس–سایدل استفاده شده است)

برای تست الگوریتم پیشنهادی دو شبکه 16 شینه با 16 فیدر (شکل 5) و یک شبکه 19 شینه با 24 فیدر (شکل 6) درنظر گرفته شده اند. اطلاعات کامل خطوط و بار این دو شبکه در مرجع (5) و جدول (2) نشان داده شده است.

نتایج حاصله از اعمال نرم افزار بر روی این دوشبکه در جداول (3.4) نشان داده شده است و همچنین پاسخ نرم افزار برای شبکه اول که شبکه استفاده شده در مرجع [5] نیز می باشد، یکسان است.

جهت برآورد مقادیر مناسب پارامترهای الگوریتم ژنتیک، تغییرات پاسخ بهینه (تلفات) نسبت به تغییرات پارامترها بررسی گردید، شایان ذکر است برای ارائه این منحنی برای هر مقدار پارامتر به تعداد 10 بار برنامه اجرا و میانگین پاسخهای بهینه جهت رسم منحنی منظور شده است. به عنوان نمونه منحنی تغییرات تلفات توان (Ploss) نسبت به احتمال Pm (جهشی) رسم گردیده است. (شکل 7)

9. نتیجه‌گیری و پیشنهادات:

انتقال و توزیع برق 47 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 47

فهرست

عنوان ..................................................................................... صفحه

معرفی …………………………………………………………………

انتقال و توزیع …………………………………………………………...

مقایسه سیستم انتقال هوایی و یرزمینی ……………………………………...

مزایا و معایب خطوط انتقال زیرزمینی ………………………………………

انتقال با خطوط ابررسانا …………………………………………………..

توزیع توان با خطوط انتقال کم مقاومت ………………………………………

خطوط رایج کم مقاومت ..............................................................

ابررسانایی ............................................................................

فیبرهای گرافیت با پوشش فلزی ....................................................

خطوط انتقال انعطاف پذیر ولتاژ متناوب (FACTS) .....................................

مبانی FATCS ......................................................................

سیستم های عامل FATCS .........................................................

توان الکتریکی سفارشی ..............................................................

خازنهای پیشرفته .....................................................................

عایقهای الکتریکی .............................................................................

کابلهای توزیع ..................................................................................

کابلهای کششی ........................................................................

عایقهای پیشرفته پلیمری .............................................................

انفجار زیرزمینی .....................................................................

حل مشکل انفجارهای زیرزمینی ...................................................

یافتن محل خطا ......................................................................

کابلهای هوشمند ......................................................................

خوردگی سیم زمین و سیم خنثی و محافظت از آن ...............................

ترانسفورماتورها .............................................................................

ترانسفورماتورهای معمولی ........................................................

ترانسفورماتورهای فشرده ..........................................................

ترانسفورماتورهای فرورزونانس ..................................................

ترانسفورماتئرهای حالت جامد .....................................................

منابع و ماخذ .................................................................................

مقدمه

در دهه 60 ظرفیت تولید انرژی الکتریسیته در آمریکا تقریبا دو برابر شد و میزان 175GW به 325GW رسید ( هر گیگاوات معادل 109 وات است . ) پس میزان در سال 1974 به 474GW و تا سال 1980 به 600GW رسیده بود . در پایان سال 1993 ، از 700GW نیز گذشت . پیش بینی می شود که تا سال 2010 تولید باید به میزان 210GW افزایش یابد که در نتیجه میزان مصرف برق آمریکا به یک TW می رسد ( هر تراوات 1012 وات است . ) . تنها 20% ظرفیت فوق در حال احداث است .

مصرف رو به رشد الکتریسته معمولا بیشتر از تولید ناخالص داخلی است . با حرکت به سوی انحصار زدایی و رقابت فشرده این رشد باید به دقت پیش بینی شود . نظارت بر رعایت حریم خط انتقال و سرمایه گذاریهای کلان ایجاب می کند که رشد مصرف به دقت پیش بینی شود . از آنجایی که این عوامل هم در توزیع و هم در انتقال تاثیر گذارند ، در اینجا بین آنها تمایز قائل نمی شویم و به طور کلی صحبت می کنیم .

قبل از بحران انرژی سال 1974 ، مصرف الکتریسیته در آمریکا و غرب اروپا در مدت نزیدک به 10 سال دو برابر شد که به معنی رشد سالانه 7% است . تا چند سال بعد از 1974 ، عوامل متعددی این میزان رشد را به 3% کاهش داد . در حال حاضر ، میانگین رشد مصرف خانگی در حدود 2% است . تا سال 2030 این میزان رشد در صورت افزایش مصرف از 30% فعلی به 50% پیش بینی شده افزایش فوق العاده ای خواهد داشت . افزایش جمعیت و به تبع آن افزایش تراکم باعث افزایش تراکم باعث افزایش این میزان می شود زیرا انرژی الکتریکی کم هزینه ، امن ، و ارزان است . بالا رفتن سطح زندگی مردم نیز عامل موثری در رشد مصرف برق است .

پیش گفتار

توانمندی شرکتهای خصوصی برق در دو دهه آینده به طور خاص وابسته به بهبود سیستمهای قدرتشان است . می توان کابلهای هوشمندی ساخت که در یافتن مکان خطا مفید باشند و هم بتوانند در مراحل اولیه آن را شناسایی کنند . این باعث می شود رفع خطا در زمان بازبینی ادواری امکان پذیر شود ، پس از آنکه خسارات زیادی به بار آید . در صورتیکه سرمایه و تلاش لازم را برای توشعه و پیشرفت ترانسفورماتورها صرف کنیم می توانیم ترانسفورماتورهای کوچک تری بسازیم . نتیجه مستقیم این اقدام کاهش تلفات است . پیشرفتهای جدید در زمینه حل مشکل تجمع بارهای الکتریکی به دلیل حرکت روغن به مراحل موفقیت آمیزی رسیده است . قادر خواهیم بود الکتریسیته را با کیفیت بهتر به مشتریانی که به کیفیت بالا نیاز دارند برسانیم . محدود کننده های جریان ، نه تنها از سیستم محافظت می کنند بلکه فشار وارد بر کلیدها را کاهش می دهند .

مواد ابررسانا تلفات توان را کم می کنند و در نتیجه چگالی توان افزایش می یابد . در تولید این مواد دقت خاصی به کار می رود . همانطور که در تولید مواد نمیه رسانا به دلیل مسمومیت زایی شدید انجام می شود . حتی اگر بی خطر بودن این مواد ثابت