بخشی از مقاله
واژههاي کلیدي: حفاظت سیستم هاي توزیع- تعیین مکان خطا- طیف فرکانسی- حوزه مدال
چکیده
در این تحقیق یک روش جدید جهت تعیین مکان خطا در سیستم هاي توزیع انرژي الکتریکی بر اساس مولفه هاي طیف فرکانسی امواج سیار ناشی از خطا ارائه شده است. وقوع خطا در یک سیستم توزیع باعث ایجاد امواج گذراي فرکانس بالایی می گردد که قسمتی از این امواج بین محل خطا و ابتداي فیدر توزیع در رفت و برگشت هستند و بخشی دیگر، بین انشعابات و ابتداي فیدر توزیع منعکس می گردند. هر کدام از این امواج باعث ایجاد مولفه هایی در طیف فرکانسی ولتاژهاي ابتداي فیدر می گردند. در این مقاله الگوریتمی ارائه شده است که با ثبت اطلاعات فرکانس بالاي خطا در ابتداي فیدر توزیع و تحلیل فرکانسی مولفه هاي ایجاد شده در ولتاژهاي ابتداي فیدر، بخش خطادار شناسایی و فاصله دقیق خطا از ابتداي فیدر به طور یکتا محاسبه می شود. نتایج حاصل از بررسی انواع مختلف خطا بر روي سیستم توزیع با چندین انشعاب، نشان دهنده کارآمد بودن الگوریتم پیشنهادي می باشد. همچنین اثر شرایط مختلف از جمله تغییر زاویه شروع خطا، تغییرات بار و مقاومت خطا نیز مورد بررسی قرار گرفته که نتایج بدست آمده حاکی از دقت بالاي الگوریتم پیشنهادي می باشند. شبیه سازي سیستم توزیع با استفاده از نرم افزار ATP/EMTP انجام گرفته و جهت پردازش اطلاعات از نرم افزار MATLAB استفاده شده است.
-1 مقدمه
موضوع تعیین مکان خطا در سیستم هاي توزیع انرژي الکتریکی همواره به عنوان یک مسئله مهم مورد توجه کارشناسان بوده است. شرایطی نظیر وجود انشعابات مختلف در سیستم توزیع، ثابت نبودن بار و عدم وجود امکانات اندازه گیري کافی، مسئله تعیین مکان خطا در سیستم هاي توزیع را روشی جدید و موثر جهت فاصلهیابی خطا در سیستمهاي توزیع بر اساس امواج سیار ناشی از خطا با مشکلات زیادي همراه کرده است. در سیستم هاي توزیع معمولا سیگنالهاي ولتاژ و جریان فقط در ابتداي فیدر ثبت می شود و تعیین محل خطا باید بر اساس همین اطلاعات انجام شود. با توجه به مشکلات فوق، روشهاي متعددي در زمینه تعیین مکان خطا در سیستمهاي توزیع ارائه شده است. روشهاي امپدانسی به عنوان روشهاي اولیه در زمینه فاصله یابی خطا، در سیستم هاي توزیع با مشکلاتی نظیر حساس بودن نسبت به مقاومت خطا و تغییرات بار و عدم وجود پاسخ یکتا براي یک اطلاعات ثبت شده روبرو هستند در روشهاي ارائه شده مبتنی بر امواج سیار معمولا از اطلاعات حوزه زمان جهت تعیین مکان خطا استفاده شده است.
در مراجع [3-5] با استفاده از ضرایب تبدیل موجک در مقیاس جزیی، انشعاب و فاصله خطا مشخص شده است. در مرجع [6] نیز روشی ارائه شده که با تحلیل فرکانسی گذراهاي ناشی از خطا در انتهاي انشعابات، محل خطا شناسایی شده است. روش دیگري بر اساس تکنیک جهت شناسایی فاصله خطا در سیستم هاي توزیع در مرجع [7] پیشنهاد شده است. در این مقاله روشی جدیدي ارائه شده است که با ثبت اطلاعات مربوط به خطا در ابتداي فیدر و تحلیل مولفه هاي فرکانسی امواج سیار ناشی از خطا در سیگنالهاي ولتاژ، بخش خطادار شناسایی و فاصله خطا از ابتداي فیدر در سیستم توزیع به طور یکتا محاسبه می شود.
بر خلاف دیگر روشهاي ارائه شده که در آنها امکان اشتباه در شناسایی امواج برگشتی از محل خطا و امواج برگشتی از انشعابات وجود دارد، در روش پیشنهادي به دلیل شناسایی امواج برگشتی از محل خطا و امواج برگشتی از انشعابات، احتمال اشتباه در شناساییبخش خطادار حداقل شده است. همچنین به دلیل اینکه در روش پیشنهادي براي محاسبه فاصله خطا از اطلاعات ذخیره شده در بانک اطلاعاتی - که بر اساس شبیه سازي هاي offline بدست آمده است - استفاده می شود، لذا می توان با افزایش اطلاعات ذخیره شده در بانک، دقت پاسخ نهایی را تا حد دلخواه افزایش داد. در روش پیشنهادي ابتدا سیگنالهاي ولتاژ با استفاده از تبدیل کلارك از حوزه فازي به حوزه مدال انتقال داده شده و سپس تحلیل فرکانسی بر روي ولتاژهاي مد هوایی و مد زمین انجام می شود.
-2 روش پیشنهادي جهت تعیین مکان خطا در
سیستمهاي توزیع شعاعی
بخشی عمده اي از امواج سیار ناشی از خطا بین محل خطا و ابتداي فیدر در رفت و برگشت هستند، لذا فرکانس این امواج به طور مستقیم با فاصله محل خطا از منبع رابطه دارد. بدین صورت که هر چه فاصله بین ابتداي فیدر و محل خطا بیشتر باشد، پریود نوسان امواج سیار افزایش پیدا کرده و بنابراین فرکانس این امواج کاهش پیدا می کند. به عبارت ساده تر می توان گفت که با افزایش فاصله بین ابتداي فیدر و محل خطا، فرکانس مولفه هاي موجود در طیف فرکانسی امواج سیار کاهش می یابد. اما در یک سیستم توزیع علاوه بر امواج منعکس شده از محل خطا، امواج منعکس شده از انشعابات نیز به ابتداي فیدر - محل اندازه گیري - می رسند که اگرچه این امواج انرژي کمتري دارند، اما باعث ایجاد فرکانسهایی فرعی در طیف فرکانسی امواج سیار می شوند. اما تمایز مولفه هاي فرعی ناشی از وجود انشعابات به دلیل انرژي کمترشان از مولفه هاي فرکانسی اصلی امواج سیار ناشی از خطا - که بر اثر انعکاسات بین ابتداي فیدر و محل خطا بوجود آمده اند - ، کار چندان مشکلی نیست. لذا در روش پیشنهادي در این مقاله با شناسایی مولفه هاي اصلی امواج سیار - ناشی از انعکاسات بین ابتداي فیدر و محل خطا - و همچنین مولفه هاي فرعی - ناشی از انعکاسات بین انشعابات و ابتداي فیدر - در طیف فرکانسی امواج سیار، فاصله و موقعیت خطا - اعم از فیدر اصلی یا انشعاب - به طور دقیق تشخیص داده می شود. در ادامه روش پیشنهادي با کمک سیستم توزیع نمونه شکل - 1 - تشریح می گردد.
