پایان نامه شناسایی فرورزونانس در شبکه های توزیع انرژی الکتربکی توسط تبدیل موجک

چکیده 

یکی از عوامل سوختن و خرابی ترانسفورماتورها در سیستم های قدرت، وقوع پدیده فرورزونانس است. با توجه به اثرات مخرب این پدیده، تشخیص آن از سایر پدیده های گذرا از اهمیت ویژه ای برخوردار است که در این پایان نامه کارکرد دو شبکه عصبی ی ادگیری کوانتیزه کننده برداری (LVQ) و شبکه عصبی رقابتی در دسته بندی دو دسته سیگنال که دسته اول شامل انواع فرورزونانس و دس ته دوم شامل انواع کلیدزنی خازنی، کلیدزنی بار، کلیدزنی ترانسفورماتور می باشد، با استفاده از ویژگیهای استخراج شده توسط تبدیل موجک خانواده Daubechies تا شش سطح مورد بررسی قرار گرفته است. نقش شبکه های عصبی مذکور بعنوان طبقه بندی کننده، جدا سازی پدیده فرورزو نانس از سایر پدیده های گذر ا است. سیگنالهای مذکور با شبیه سازی توسط نرم افزار EMTP بر روی یک فیدر توزیع واقعی بدست آمده اند. برای استخراج ویژگیها، کلیه موجکهای موجود در جعبه ابزار Wavelet نرم افزار MATLAB بررسی شده است که تبدیل موجک خانواده Daubechies بعنوان مناسبترین موجک تشخیص داده شد. به منظور استخراج هرچه بهتر ویژگیها سیگنالها، الگوها نرمالیزه (مقیاس بندی) شده اند سپس انرژی شش سیگنال جزئیات حاصل از اعمال تبدیل موجک به عنوان ویژگیهای استخراج شده از الگوها، برای آموزش و امتحان دو شبکه عصبی مذکور بکار رفته است. به کمک این الگوریتم تفسیر برخی از رخدادها که احتمال بروز پدیده فرورزونانس در آنها وجود دارد قابل انجام بوده، همچنین میتوان نسبت به ساخت رله هایی برای مقابله با پدیده فرورزونانس کمک نماید. عناوین روشهای ارایه شده در این پایان نامه به شرح زیر می باشند: 

1) شناسایی فرورزونانس با استفاده از تبدیل موجک و شبکه عصبی LVQ 

2) شناسایی فرورزونانس با استفاده از تبدیل موجک و شبکه عصبی رقابتی 

نتایج حاصل از این روشها بیانگر موفقیت بسیار هر دو روش در شناسایی فرورزونانس از سایر پدیده های گذرا می باشد. 

فصل اول 

مقدمه 

امروزه انرژی الکتریکی نقش عمده ای در زمینه های مختلف جوامع بشری ایفا می کند و جزء لاینفک زندگی است. بدیهی است که مانند سایر خدمات اندیسها و معیارهایی جهت ارزیابی کیفیت برق تولید شده مورد توجه قرار گیرد. اما ارزیابی میزان کیفیت برق از دید افراد مختلف و در سطوح مختلف سیستم قدرت بکلی متفاوت است. به عنوان مثال شرکتهای توزیع، کیفیت برق

مناسب را به قابلیت اطمینان سیستم برق رسانی نسبت می دهند و با ارائه آمار و ارقام قابلیت اطمینان یک فیدر را مثلا 99% ارزیابی می کنند سازندگان تجهیزات الکتریکی برق با کیفیت را ولتاژی می دانند که در آن تجهیزات الکتریکی به درستی و با راندمان مطلوب کار می کنند و بنابراین از دید سازندگان آن تج هیزات، مشخصات مطلوب ولتاژ شبکه بکلی متفاوت خواهد بود. اما آنچه که مسلم است آنست که موضوع کیفیت برق، نهایتًا به مشترکین و مصرف کنندگان مربوط میشود و بنابراین، تعریف مصرف کنندگان اهمیت بیشتری دارد. 

بروز هر گونه اشکال یا اغتشاش در ولتاژ، جریان یا فرکانس س یستم قدرت که باعث خرابی یا عدم عملکرد صحیح تجهیزات الکتریکی مشترکین گردد به عنوان یک مشکل در کیفیت برق، تلقی می گردد. 

واضح است که این تعریف نیز از دید مشترکین مختلف، معانی متفاوتی خواهد داشت. برای مشترکی که از برق برای گرم کردن بخاری استفاده می کند، وجود هارمونیک ها در ولتاژ یا انحراف فرکانس از مقدار نامی هیچ اهمیتی ندارد، در حالی که تغییر اندکی در فرکانس شبکه، برای مشترکی که فرکانس برق شهر را به عنوان مبنای زمان بندی تجهیزات کنترلی یک سیستم به کار گرفته است، می تواند به طور کلی مخرب باشد. 

یکی از مواردی که بعنوان یک مشکل در کیفیت برق تلقی می گردد، پدیده فرورزونانس است. در اثر وقوع این پدیده و اضافه ولتاژ و جریان ناشی از آن، موجب داغ شدن و خرابی ترانسفورماتورهای اندازه گیری و ترانسفورماتور های قدرت می گردد که میتوانند بر حسب شرایط اولیه، ولتاژ و فرکانس تحریک و مقادیر مختلف پارامترهای مدار (کاپاسیتانس و شکل منحنی مغناطیسی)، مقادیر متفاوتی پیدا کنند، بنابراین بایستی محدودیت هایی بر پارامترهای سیستم اعمال کرد تا از وقوع چنین پدیده ناخواسته جلوگیری نمود. 

با توجه به اهمیت شناسایی پدیده فرورزونانس از سایر حالتهای گذرا دراین پایان نامه تلاش شد تا سیستمی هوشمند جهت تشخیص این پدیده از سایر حالتهای گذرای کلید زنی ارائه گردد. در طراحی این سیستم هوشمند اولا از جدیدترین روش های تجزیه و تحلیل و پردازش سیگنال های الکتریکی برای پردازش داده ها استفاده گردید. ثانیًا از طبق هبندی کننده های پیشرفته با توانایی بالا در دسته بندی داده ها بهره گرفته شد. به منظور مقایسه نتایج حاصل از فرورزونانس با سایر سیگنالهای گذرای شبکه توزیع، تعدادی از حالتهای گذرا نظیر کلیدزنی بار، کلیدزنی خازنی و کلید زنی ترانسفورماتور توسط نرم افزار EMTP بر روی یک فیدر توزیع واقعی شبیه سازی شد. در فصل دوم به مروری بر کارهای انجام شده در زمینه پردازش سیگنال در سیستمهای قدرت پرداخته، در فصل سوم به معرفی پدیده فرورزونانس خواهیم پرداخت. در فصل چهارم مبانی علمی روشهای پیشنهادی، در فصل پنجم نحوه جمع آوری اطلاعات و سیگنالها بررسی می شود و درفصل ششم نحوه پیاده سازی روشهای پیشنهادی بررسی می شود و نهایتا نتیجه گیری و پیشنهادات پایان بخش مطالب خواهند بود.