بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله روشی جدید جهت طبقه بندي خطاها در خطوط انتقال با استفاده از تبدیل موجک گسسته و شبکه موجک ارائه شده است. در روش پیشنهادي علاوه بر تفکیک شرایط خطا از شرایط طبیعی شبکه و کلیدزنی ها، نوع خطا نیز تعیین می شود. همچنین در این روش تنها از اطلاعات ابتداي خط انتقال استفاده می شود. سیگنال هاي جریان هر سه فاز ابتداي خط انتقال با نرخ 2/5 کیلوهرتز نمونه برداري و سپس نویز زدایی می شوند.
آن گاه سیگنال هاي حاصل با استفاده از تبدیل موجک گسسته db4 مورد پردازش قرار می گیرند و با استفاده از ضرایب جزییات در سطح چهارم تجزیه، تغییرات انرژي هر سیکل نسبت به سیکل قبلی در هر فاز محاسبه شده و چنان چه تغییرات انرژي حداقل در یکی از فازها بیشتر از مقدار آستانه مشخص باشد، تشخیص وقوع اغتشاشی در سیستم داده می شود. این اغتشاش می تواند خطاي دائمی، گذرا و یا پدیده هاي مختلف کلیدزنی باشد.
در صورت تشخیص چنین حالتی، الگوریتم طبقه بندي فعال می شود و بردار ویژگی ها تشکیل و به عنوان ورودي به شبکه موجکی که از قبل آموزش دیده اعمال می شود. مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازي حالت هاي مختلف بر روي خط انتقال 400 کیلوولت اراك - عباسپور، نشان می دهد که روش مذکور نسبت به روش هاي متداول دقت بیشتري دارد و به خوبی می تواند به عنوان جایگزین روشهاي دیگر مطرح شود.
-1 مقدمه
طبقه بندي خطا از اهمیت خاصی براي سیستم هاي حفاظتی برخوردار است. شناسایی نوع خطا براي الگوریتم هاي محل یاب به عنوان پیش نیاز محسوب می شود و بدون اطلاع از نوع خطا احتیاج به صرف زمان و انجام محاسبات بیشتري براي تعیین محل خطا است. همچنین با دانستن نوع خطا می توان مشخصه برد ناحیه هاي امپدانسی را بهبود بخشید و کارکرد اشتباه رله هاي دیستانس را به خوبی کاهش و امنیت سیستم حفاظتی را افزایش داد.
تاکنون روش هاي مختلفی به منظور تشخیص نوع خطا در خطوط انتقال پیشنهاد شده اند.[16-1] در مراجع [5-1] از شبکه عصبی به منظور تعیین نوع خطا استفاده شده است. همچنین به کمک استنتاج فازي، روش هایی در [7-6] پیشنهاد شده اند. مراجع [11-8] با ترکیب شبکه هاي عصبی روشی نوین جهت طبقهبندي خطاها در خطوط انتقال با استفاده از تبدیل موجک گسسته و شبکه موجک و منطق فازي، انواع خطاها را طبقه بندي می کنند.
همچنین روش هایی با استفاده از تبدیل موجک در [14-12] ارائه شده اند. در مراجع [15] و [16] نیز با ترکیب تبدیل موجک و منطق فازي روش هایی جدید معرفی شده اند. این روش ها در فرایند طبقه بندي خطا، تنها شرایط خطا و شرایط نرمال شبکه را در نظر گرفته اند و شرایطی نظیر کلیدزنی بارها، کلیدزنی بانک هاي خازنی و کلیدزنی خط انتقال را لحاظ نکرده اند. این امر ممکن است موجب تشخیص نادرست روش در مواجهه با شرایط مذکور شود.
این موضوع یکی از عیوب روش هاي مذکور به حساب می آید. به علاوه در روش هایی که تاکنون ارائه شده اند، تنها شرایط خطاي دائمی لحاظ شده و خطاي گذرا در نظر گرفته نشده است. لذا لزوم ارائه روشی جدید که این معایب را نداشته باشد، احساس می شود. در روش پیشنهادي شرایط خطاي دائمی و گذرا، شرایط طبیعی شبکه، کلیدزنی خط، کلید زنی بار و کلیدزنی بانک خازنی، در نظر گرفته شده است.
روش کار بدین صورت است که ابتدا سیگنال هاي جریان هر سه فاز ابتداي خط انتقال با نرخ 2/5 کیلوهرتز نمونه برداري می شوند. سپس این نمونه ها با استفاده از امکانات نویززدایی تبدیل موجک، نویز زدایی می شوند و با استفاده از ضرایب جزییات در سطح چهارم تجزیه موجک، تغییرات انرژي هر سیکل نسبت به سیکل قبلی در هر فاز محاسبه شده و چنان چه تغییرات انرژي حداقل در یکی از فازها بیشتر از مقدار آستانه مشخص باشد، تشخیص وقوع اغتشاشی در سیستم داده می شود.
این اغتشاش می تواند خطاي دائمی، گذرا و یا پدیده هاي مختلف کلیدزنی باشد. در صورت تشخیص چنین حالتی، الگوریتم طبقه بندي فعال می شود و بردار ویژگی ها1 تشکیل و به عنوان ورودي به شبکه موجکی که از قبل آموزش دیده اعمال می شود. نتایج حاصل از شبیه سازي حالت هاي مختلف نشان می دهد که با به کار بردن الگوریتم پیشنهاد شده در این مقاله و به کمک شبکه موجک آموزش دیده، با دقت بالایی می توان هم شرایط خطا را از شرایط طبیعی شبکه و کلیدزنی ها تشخیص داد و هم نوع خطا را تعیین کرد.
-2 مروري بر شبکه موجک
شبکه هاي موجک2، شبکه هاي عصبی با یک لایه پنهان هستند که در گره هاي لایه پنهان آن ها از توابع پایه موجک استفاده شده است.[19-17] این توابع پایه، موجک هاي دختر3 به دست آمده از یک موجک مادر هستند. در این شبکه ها، توابع فعالیت گره ها یعنی پارامترهاي انتقال و مقیاس موجک هاي دختر در خلال تعلیم بهبود می یابند تا یک تابع انرژي خاص را بهینه کند. این باعث می شود که ناحیه پوشانده شده توسط هر گره در فضاي ورودي به صورت تطبیقی تعیین گردد. همچنین ضرایب بسط - وزن ها - در شبکه هاي موجک از طریق الگوریتم هایی که عمدتا بر پایه روش حداقل مربعات خطا هستند محاسبه می گردند.
پیشنهادي توضیحاتی ارائه می شود. به طور مختصر، مراحل اصلی روش پیشنهادي به صورت زیر قابل تعریف هستند:
-1 مرحله اول - نمونه برداي - : در این مرحله ابتدا در هر فاز، دو سیکل جریان انتخاب و با فرکانس 2/5 کیلوهرتز نمونه برداري می شوند.
-2 مرحله دوم - تجزیه سیگنال - : در این مرحله سیگنال نمونه برداري شده توسط تبدیل موجک گسسته db4 تا سطح چهارم تجزیه می شود.
-3 مرحله سوم - نویز زدایی - : در این مرحله، از امکان نویز زدایی توسط تبدیل موجک استفاده می شود و با تجزیه سیگنال به چهار سطح و به کمک روش SURE ابتکاري، عمل نویز زدایی از سیگنال انجام می شود.
-4 مرجله چهارم - تشخیص اغتشاش - : جهت تسریع در روند اجراي الگوریتم و جلوگیري از محاسبات اضافی ناشی از عملکرد شبکه موجک در شرایط طبیعی سیستم، معیاري براي هر فاز تعریف شده و در این مرحله معیار تعیین شده با مقدار آستانه مقایسه می شود. تنها در صورتی اجازه تشکیل بردار ویژگی ها - مرحله پنجم - صادر می شود که حداقل در یکی از فازها، معیار مذکور از سطح آستانه که برابر با 0/1 در نظر گرفته شده، بزرگتر باشد. به عبارت دیگر در شرایط طبیعی شبکه، این معیار در هر سه فاز، همواره کمتر از مقدار آستانه است و تنها در شرایط وقوع خطا یا وقوع کلیدزنی در شبکه، مقدار آن حداقل در یکی از فازها از حد آستانه بیشتر خواهد شد.
-5 مرحله پنجم - تشکیل بردار ویژگی ها - : در این مرحله بردار ویژگی ها تعیین و به عنوان ورودي شبکه موجک که از قبل آموزش دیده است، اعمال می شود.
-6 مرحله ششم - تشخیص شرایط خطا از سایر شرایط و طبقه بندي خطاها - : در این مرحله، به کمک شبکه موجک آموزش دیده، شرایط خطا از کلیدزنی ها تشخیص داده می شود و نوع خطا تعیین می گردد.
