Application of the crow search algorithm to the parametric estimation in transformers employing voltage and current measures

El problema de la caracterización eléctrica de transformadores monofásicos se aborda en esta investigación mediante la aplicación del algoritmo de búsqueda de cuervos (CSA). Un modelo de programación no lineal para determinar las impedancias en serie y paralelas del transformador se formula utilizando el error cuadrático medio (MSE) entre las tensiones y corrientes medidas y calculadas como la función objetivo. El CSA se selecciona como una técnica de solución, ya que es eficiente en el tratamiento de modelos complejos de programación no lineal utilizando factores de penalización para explorar y explotar el espacio de la solución con un mínimo esfuerzo computacional. Los resultados numéricos en tres transformadores monofásicos con tamaños nominales de 20 kVA, 45 kVA, 112,5 kVA y 167 kVA demuestran la eficiencia del enfoque propuesto para definir los parámetros del transformador en comparación con el solucionador no lineal a gran escala fmincon en el entorno de programación de MATLAB. En cuanto al valor final de la función objetivo, el CSA alcanza funciones objetivas inferiores a 2,75×10−11 para todos los casos de simulación, lo que confirma su eficacia para minimizar el MSE entre las variables de tensión y corriente reales (medidas) y esperadas (calculadas) en el transformador.The problem of the electrical characterization of single-phase transformers is addressed in this research through the application of the crow search algorithm (CSA). A nonlinear programming model to determine the series and parallel impedances of the transformer is formulated using the mean square error (MSE) between the voltages and currents measured and calculated as the objective function. The CSA is selected as a solution technique since it is efficient in dealing with complex nonlinear programming models using penalty factors to explore and exploit the solution space with minimum computational effort. Numerical results in three single-phase transformers with nominal sizes of 20 kVA, 45 kVA, 112.5 kVA, and 167 kVA demonstrate the efficiency of the proposed approach to define the transformer parameters when compared with the large-scale nonlinear solver fmincon in the MATLAB programming environment. Regarding the final objective function value, the CSA reaches objective functions lower than 2.75x10-11 for all the simulation cases, which confirms their effectiveness in minimizing the MSE between real (measured) and expected (calculated) voltage and current variables in the transformer