بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به این که غالًبا محلهایی از خط انتقال دچار خطاي گذرا میشوند که به لحاظ عایقی ضعف دارند و وقوع مکرر خطاي گذرا در این محلها میتواند منجر به ایجاد خطاي دائمی گردد، لذا محل یابی خطاهاي گذرا از اهمیت خاصی برخوردار است. روشهایی که تاکنون براي محاسبه محل وقوع خطاهاي گذرا ارائه شدهاند، از فازورهاي اندازهگیري شده توسط واحدهاي سنجش فازور که در پایانههاي ابتدایی و انتهایی خط نصب شدهاند، استفاده می کنند و در الگوریتمهاي پیشنهادیشان از مدل خط کوتاه استفاده میکنند.
این فرض، براي خطوط انتقال که معمولا طولهاي زیادي دارند نادرست است و در نتیجه این روشها محل وقوع خطاي گذرا در خطوط بلند را با خطاي قابل ملاحظهاي تشخیص میدهند. براي حل این مشکل، در این مقاله روشی جدید جهت محل یابی خطاهاي گذرا در خطوط انتقال بلند ارائه میشود. عملکرد روش پیشنهادي بر روي یک خط انتقال نمونه مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج به دست آمده دقت بالاي روش پیشنهادي را نسبت به سایر روش هاي مرسوم نشان میدهد. از طرفی روش پیشنهادي علاوه بر تعیین محل دقیق خطا، قادر به تعیین مقاومت خطا نیز هست و این مزیت دیگر روش پیشنهادي است.
-1 مقدمه:
خطاهایی که در خطوط انتقال انرژي رخ میدهند به دو دسته خطاهاي دائمی و گذرا تقسیم می شوند. خطاهاي دائمی عبارتند از خطاهایی که به علت بروز حادثه در خط موجب برقراري قوس شده و تغییراتی را در مشخصات خط و تجهیزات آن - مقره ها، پایه ها و ... - به وجود می آورند. در صورت وقوع این نوع خطاها، تا رفع نقص از خط و برگشت آن به حالت اول، بهره برداري مجدد از خط غیر ممکن می باشد. در نقطه مقابل، خطاهایی که با ایجاد قوس الکتریکی و قطع موقتی خط، خود به خود رفع شده و قوس الکتریکی به وجود آمده خاموش می شود بدون این که در مشخصات خط و تجهیزات مربوطه اش هیچ تغییري پدید آید، خطاهاي گذرا نامیده می شوند. در این نوع خطاها، خط انتقال پس از عملکرد کلید قدرت و خاموش شدن قوس، خاصیت عایقی خود را باز می یابد و قابل بهره برداري می گردد.
آمارها نشان می دهند حدود 70 تا 90 درصد از خطاهاي خطوط فشار قوي از نوع گذرا هستند؛ که بیش از 90 درصد آن ها از نوع تک فاز به زمین می باشند. تغییرات و شرایط جوي محیط از جمله عواملی است که باعث پدید آمدن خطاهاي گذرا می شود. از عوامل دیگر می توان به افزایش ولتاژ خط به طوري که از ولتاژ قابل تحمل توسط هواي بین فازها تجاوز کند، قرار گرفتن اجسام خارجی در فاصله هواي بین فازها - عبور پرندگان و ... - و کاهش فاصله هوایی بین فازها در نتیجه حرکت هادي ها اشاره کرد.
با توجه به این که محل هایی از خط انتقال دچار خطاي گذرا می گردند که به لحاظ عایقی ضعف دارند، چنانچه این خطا به صورت مکرر رخ دهد در نهایت می تواند منجر به ایجاد خطاي دائمی گردد. به عنوان مثال شکست هاي عایقی جزیی پی در پی بر روي مقره ها منجر به شکست کامل عایقی در آن ها و ایجاد خطاي دائمی مقره می گردد.[1] لذا براي جلوگیري از شکست کامل عایقی باید محل وقوع خطاي گذرا مشخص شده و نسبت به تعمیر یا تعویض تجهیزات معیوب اقدام لازم را به عمل آورد. تاکنون چندین روش براي محاسبه محل وقوع خطاي گذرا در خطوط انتقال انرژي ارائه شده است.[9-2] در مراجع [2] و [3] با استفاده از معادلات حوزه زمان و روش حداقل مربعات خطا، روش هایی جهت تعیین محل وقوع خطاي گذرا پیشنهاد شده اند.
در روش مراجع [7-4] از فازورهاي ولتاژ و جریان اندازه گیري شده در ترمینال هاي ابتدایی و انتهایی خط استفاده می شود. شایان ذکر است در این روش ها براي استخراج فازورهاي مولفه هاي هارمونیکی از تبدیل فوریه گسسته در زمان تمام سیکل استفاده شده است. همچنین در مراجع [8] و [9] تنها از فازورهاي اندازه گیري شده ولتاژ و جریان در ابتداي خط به منظور محاسبه محل وقوع خطاهاي گذرا استفاده شده است.
روش هاي مذکور در روند توسعه الگوریتمشان، براي سادگی مدل خط کوتاه را در نظر می گیرند و لذا تاثیر ظرفیت خازنی خطوط انتقال که معمولا خطوط بلندي هستند را لحاظ نمی کنند. وجود ظرفیت خازنی باعث ایجاد خطا در خروجی الگوریتم می شود. در نتیجه این روش ها محل وقوع خطاي گذرا در خطوط بلند را با خطاي قابل ملاحظه اي تشخیص می دهند. لذا لزوم ارائه روشی نو جهت محاسبه محل وقوع خطاي گذرا در خطوط انتقال بلند احساس می شود. در این مقاله روشی جدید جهت محل یابی خطاهاي گذرا در خطوط انتقال بلند ارائه می شود.
در این روش از فازورهاي اندازه گیري شده توسط واحدهاي سنجش فازور که در پایانه هاي ابتدایی و انتهایی خط قرار دارند، استفاده می شود و به کمک مدل T مربوط به خطوط انتقال بلند و مدل خطاي گذرا، معادلاتی براي محاسبه محل وقوع خطا و تعیین مقاومت خطا ارائه می شوند. ساختار مقاله بدین صورت است که در قسمت دوم مقاله مدل خطاي گذراي استفاده شده در مقاله معرفی می شود. سپس روش پیشنهادي در بخش سوم مقاله شرح داده می شود. در بخش چهارم، نتایج شبیه سازي ها ارائه می شود. بخش پنجم مقاله به مقایسه روش پیشنهادي با روش هاي مرسوم اختصاص دارد. در نهایت نتیجه گیري مقاله نیز در قسمت ششم مقاله آورده می شود.
-2 مدل سازي خطاي گذرا
-1-2 پارامترهاي مدل استفاده شده براي خطاي گذرا
اولین گام براي ارائه روشی جهت تعیین محل وقوع خطاهاي گذرا در خطوط انتقال، مدل سازي این خطاها و به دست آوردن روابط حاکم بر آن ها است. بدین منظور در این مقاله از مدل معتبر ارائه شده در مرجع [10] استفاده می شود. در این مرجع پس از انجام آزمایشات مختلف، شکل موج هاي ولتاژ قوس و جریان خطاي گذرا در محل وقوع خطا به صورت شکل - 1 - به دست آمده اند.
