مقاله بررسی بهبود حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور مبتنی بر تکنیک بازدارنده شاری به کمک شبکه های عصبی

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 21 صفحه

چکیده :

حفاظت دیفرانسیل یکی از مهمترین حفاظت های یک ترانسفورماتور قدرت می باشد. تاکنون از تکنیک های متفاوتی برای اعمال  حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت استفاده شده است. از آنجایی که حساسیت حفاظت دیفرانسیل توسط عوامل متعددی تحت تاثیر قرار می گیرد، روشهای مختلفی برای تشخیص هر کدام از این حالت ها ارائه شده اند. مهمترین این عوامل عبارتند از : جریان هجومی، اشباع شدن ترانسفورماتور قدرت ، اشباع CT  ها، عدم تطابق CT  ها، تغییر تپ  و.... در این مقاله برای اولین بار حفاظت دیفرانسیل مبتنی بر روش بازدارنده شاری به کمک شبکه های عصبی بازسازی گردیده و قابلیت‌های این روش در تشخیص شرایط کاری متفاوت ترانسفورماتور بررسی شده است.

1 - مقدمه :

حفاظت دیفرانسیل ، یکی از مهمترین روشهای ترانسفورماتورهای قدرت می باشد. اساس حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور بر مقایسه  جریان های اولیه و ثانویه بر حسب پریونیت است و در صورتی که تفاضل این دو جریان از مقدار از پیش تعیین شده ای بیشتر باشد، حفاظت دیفرانسیل سبب قطع بریکر ورودی  و بی برق شدن  ترانسفورماتور می گردد. از آنجایی که حفاظت دیفرانسیل تحت تاثیر فاکتورهای متفاوتی قرار می گیرد ، تحقیقات بسیاری برای درنظر گرفتن اثر این فاکتورها و بهبود حفاظت دیفرانسیل انجام گردیده است.

در این میان بیشترین تلاشها بر تشخیص و تمایز جریان هجومی ترانسفورماتور از دیگر جریان های عبوری از ترانسفورماتور ( جریانهای خطا و غیر خطا ) متمرکز شده است.

تکنیک های مختلف حفاظت دیفرانسیل  ترانسفورماتورها عمدتا به دو نوع روشهای عمل کننده براساس جریان و روشهای نیازمند به ولتاژ تقسیم بندی می شوند.

   روشهای عمل کننده بر اساس جریان خود به روش های تشخیص بر اساس شکل موج جریان  و حفاظت بازدارنده هارمونیکی [3 و 4] دسته بندی می شود.

  در روش تشخیص بر اساس شکل موج جریان تعیین حالت خطا و تشخیص آن از هجوم مغناطیسی (که از مهمترین وظایف حفاظت دیفرانسیلی است) بر اساس مدت زمان مثبت یا منفی بودن جریان ، انجام می گردد.

در روش حفاظت بازدارنده هارمونیکی ، از ماهیت جریان هجومی که حاوی هارمونیک های جریان است استفاده می شود. به عنوان مثال اگر هارمونیکهای زوج از حد معینی فراتر روند ، این امر بیانگر حالت هجوم مغناطیسی خواهد بود.

روشهای نیازمند به ولتاژ به روشهای بازدارنده شاری[8]، ماتریس اندوکتانس معکوس [7]، بازدارنده ولتاژی [16]، عمل کننده بر اساس مدل ترانسفورماتور [9] و دیفرانسیل توان [16]  تقسیم بندی می گردند.

     استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی از اوایل  دهه 90 در حفاظت سیستم های قدرت مطرح شد. در حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت نیز  تکنیک  شبکه های عصبی مصنوعی [12-16] و  منطق   فازی  [11]  مطرح  گردیده اند. استفاده از تکنیکهای مورد نظر مزایای بسیار زیادی بهمراه خواهد داشت که از جمله آنها می توان به عدم نیازمندی به تنظیم رله و عدم نیاز به عددی که بطور مشخص نسبت هارمونی دوم به هارمونی اول جریان هجومی را نشان دهد (در ترانسفورماتورهای جدید که در آنها از هسته های با تلفات کم استفاده شده است این نسبت کم است)، اشاره نمود.

 یکی از نکات مهمی که در مقاله های ارائه شده مبتنی بر شبکه های عصبی در حفاظت دیفرانسیل تا کنون در نظر گرفته نشده است اثر تغییر تپ ترانسفورماتور می باشد. در این مقاله اثر تغییر تپ مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. نشان داده خواهد شد که در صورت در نظر گرفتن پارامتر فوق در آموزش و تست شبکه عصبی تشخیص حالات خطا و غیر خطای ترانسفورماتور در حضور اثر تغییر تپ ترانسفورماتور مشکل شده و ساختار شبکه عصبی پیچیده تر می شود[1].

تحقیق درباره بررسی حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور قدرت به روش منطق فازی

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 25 صفحه

چکیده:

الگوریتمهای مختلفی جهت حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور قدرت معرفی شده اند که هر یک از آنها دارای محدودیتهایی هستند. با استفاده از تئوری منطق فازی از تعدادی از این الگوریتمها به طور همزمان استفاده شده است و بدین طریق از نقاط  قوت همه آنها استفاده شده و نقاط  ضعف هر یک از آنها توسط الگوریتمهای دیگر مرتفع شده اند. همچنین مقدار اطلاعات سینگنالهای حفاظتی و ضریب خسارت تصمیم گیری نادرست نیز در تصمیم گیری رله در نظر گرفته شده است و در نتیجه قابلیت اطمینان رله افزایش یافته است.

مقدمه:

در یک سیستم حفاظت دیفرانسیل در حالت عادی جریان تفاضلی قابل توجهی وجود ندارد ولی در هنگام وقوع خطای داخلی جریان تفاضلی افزایش می یابد. لذا افزایش جریان تفاضلی می تواند بعنوان نشانه وقوع خطای داخلی استفاده شود اما از آنجایی که افزایش جریان تفاضلی توسط عواملی غیر از خطای داخلی نیز رخ می دهد لذا وجود جریان تفاضلی لزوما نشانه وقوع خطای داخلی نخواهدبود. پدیده هایی نظیر جریان هجومی ترانسفورماتور، اضافه تحریک، اشباع یکی از CT ها در اثر اتصال کوتاه خارجی و تغییر قابل توجه تپ ترانسفورماتور نیز باعث ایجاد جریان تفاضلی می گردند. لذا با مشاهده جریان تفاضلی بیشتر از یک مقدار آستانه رله دیفرانسیل باید وقوع عوامل اخیر را رد نماید و در چنین وضعیتی دستور عملکرد رله را صادر نماید. برای رد کردن وقوع این پدیده ها باید نشانه های مربوط به هر کدام از آنها در هنگام وقوع خطای داخلی وجود نداشته باشد، لذا با جستجو در جریان تفاضلی در صورت عدم وجود آن نشانه ها، وقوع پدیده مربوطه رد می گردد. در همه این روشها، یک سیگنال اندازه گیری شده یا محاسبه شده باید با یک مقدار آستانه مقایسه گردد اما دستیابی به یک مقدار آستانه قطعی جهت تنظیم الگوریتم میسر نیست. دلیل این عدم قطعیت کافی نبودن اطلاعات درباره مواردی همچون محل خطا، مقاومت خطا و شار پسماند هسته است. از طرف دیگر سیگنال هایی که جهت مقاصد حفاظتی اندازه گیری و محاسبه می شوند نیز معمولا دچار عدم دقت و عدم قطعیت هستند. ابزار ریاضی مناسب برای غلبه بر این عدم قطعیت ها منطق فازیست. بنابراین با فازی کردن سیگنالها، عدم قطعیت های اندازه گیری و محاسبه جبران می شود و با فازی کردن تنظیمها، عدم قطعیت های مقادیر تنظیمی مرتفع می گردد و با ترکیب وزنی الگوریتمهای مختلف از نقاط قوت همه آنها استفاده گردیده و نقاط ضعف آنها جبران می گردد. در ادامه ابتدا منطق فازی بطور مختصر معرفی می گردد. پس از آن فازی کردن سیگنال های حفاظتی و مقادیر آستانه و عملکرد رله دیفرانسیل فازی مورد بررسی قرار می گیرد.

*مقدمه ای بر منطق فازی

جهت طراحی یک سیستم فازی باید روابط  تبدیل متغیرهای عددی به فازی، قوانین پردازشگر فازی و روابط تبدیل متغیرهای فازی به عددی مشخص گردند که در ادامه چگونگی انجام این کار بررسی می شود.

فازی کردن سیگنالهای حفاظتی:

جهت  اندازه گیری و محاسبه درست سیگنالها و استفاده بهینه از میزان اطلاعات آنها، از فازی کردن سیگنالها استفاده می شود. جهت فازی کردن سیگنالها، یک پنجره داده با k نمونه از آخرین مقادیر متوالی دامنه سیگنالها انتخاب گردیده و مقادیر متوسط، ماکزیمم و مینیمم داده های پنجره در نمونه nام محاسبه می شوند. روشهای متعددی جهت فازی کردن سیگنالها با استفاده از مقادیر محاسبه شده فوق وجود دارد. متداولترین روش، تعیین توابع عضویت مثلثی است که از آن استفاده گردیده است. در این روش به مقدار متوسط، تابع عضویت یک و به مقادیر مینیمم و ماکزیمم، تابع عضویت صفر نسبت داده می شود. مقادیر میانی نیز به صورت خطی تقریب می شوند. میزان عدم قطعیت سیگنال ها نیز به صورت عددی با تعریف مقدار اطلاعات توسط رابطه 1 بیان می گردد که در آن A(x(n)) مساحت زیرمنحنی تابع عضویت است.

مقاله بهبود حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور مبتنی بر تکنیک بازدارنده شاری به کمک شبکه های عصبی

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 22 صفحه

چکیده :

حفاظت دیفرانسیل یکی از مهمترین حفاظت های یک ترانسفورماتور قدرت می باشد. تاکنون از تکنیک های متفاوتی برای اعمال  حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت استفاده شده است. از آنجایی که حساسیت حفاظت دیفرانسیل توسط عوامل متعددی تحت تاثیر قرار می گیرد، روشهای مختلفی برای تشخیص هر کدام از این حالت ها ارائه شده اند. مهمترین این عوامل عبارتند از : جریان هجومی، اشباع شدن ترانسفورماتور قدرت ، اشباع CT  ها، عدم تطابق CT  ها، تغییر تپ  و.... در این مقاله برای اولین بار حفاظت دیفرانسیل مبتنی بر روش بازدارنده شاری به کمک شبکه های عصبی بازسازی گردیده و قابلیت‌های این روش در تشخیص شرایط کاری متفاوت ترانسفورماتور بررسی شده است.

1 - مقدمه :

حفاظت دیفرانسیل ، یکی از مهمترین روشهای ترانسفورماتورهای قدرت می باشد. اساس حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور بر مقایسه  جریان های اولیه و ثانویه بر حسب پریونیت است و در صورتی که تفاضل این دو جریان از مقدار از پیش تعیین شده ای بیشتر باشد، حفاظت دیفرانسیل سبب قطع بریکر ورودی  و بی برق شدن  ترانسفورماتور می گردد. از آنجایی که حفاظت دیفرانسیل تحت تاثیر فاکتورهای متفاوتی قرار می گیرد ، تحقیقات بسیاری برای درنظر گرفتن اثر این فاکتورها و بهبود حفاظت دیفرانسیل انجام گردیده است.

در این میان بیشترین تلاشها بر تشخیص و تمایز جریان هجومی ترانسفورماتور از دیگر جریان های عبوری از ترانسفورماتور ( جریانهای خطا و غیر خطا ) متمرکز شده است.

تکنیک های مختلف حفاظت دیفرانسیل  ترانسفورماتورها عمدتا به دو نوع روشهای عمل کننده براساس جریان و روشهای نیازمند به ولتاژ تقسیم بندی می شوند.

   روشهای عمل کننده بر اساس جریان خود به روش های تشخیص بر اساس شکل موج جریان  و حفاظت بازدارنده هارمونیکی [3 و 4] دسته بندی می شود.

  در روش تشخیص بر اساس شکل موج جریان تعیین حالت خطا و تشخیص آن از هجوم مغناطیسی (که از مهمترین وظایف حفاظت دیفرانسیلی است) بر اساس مدت زمان مثبت یا منفی بودن جریان ، انجام می گردد.

در روش حفاظت بازدارنده هارمونیکی ، از ماهیت جریان هجومی که حاوی هارمونیک های جریان است استفاده می شود. به عنوان مثال اگر هارمونیکهای زوج از حد معینی فراتر روند ، این امر بیانگر حالت هجوم مغناطیسی خواهد بود.

روشهای نیازمند به ولتاژ به روشهای بازدارنده شاری[8]، ماتریس اندوکتانس معکوس [7]، بازدارنده ولتاژی [16]، عمل کننده بر اساس مدل ترانسفورماتور [9] و دیفرانسیل توان [16]  تقسیم بندی می گردند.

     استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی از اوایل  دهه 90 در حفاظت سیستم های قدرت مطرح شد. در حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت نیز  تکنیک  شبکه های عصبی مصنوعی [12-16] و  منطق   فازی  [11]  مطرح  گردیده اند. استفاده از تکنیکهای مورد نظر مزایای بسیار زیادی بهمراه خواهد داشت که از جمله آنها می توان به عدم نیازمندی به تنظیم رله و عدم نیاز به عددی که بطور مشخص نسبت هارمونی دوم به هارمونی اول جریان هجومی را نشان دهد (در ترانسفورماتورهای جدید که در آنها از هسته های با تلفات کم استفاده شده است این نسبت کم است)، اشاره نمود.