بخشی از مقاله
چکیده
روشهاي مختلفی براي حفاظت مورد نیاز سیستم فشار قوي جریان مستقیم ارایه شده است. این تحقیقات در این زمینه به انواع خطاهاي خط AC، DC و حداکثر دو نوع خطاي کموتاسیون مبدل محدود میشود. در این مقاله ابتدا انواع خطا در مبدلها معرفی شده و مشخصات هر خطا به تفصیل بررسی میگردد. سپس با استفاده از تبدیل موجک و بکارگیري شبکه عصبی RBF احتمالی، این خطاها شناسایی میشوند. نتایج شبیهسازي بیانگر کارایی روش مزبور در شناسایی خطا است.
-1 مقدمه
با گسترش کاربردهاي سیستم هاي AC/DC، انتظار قابلیت اطمینان از سیستمهاي فشار قوي جریان مستقیم به شدت افزایش یافته است. مزایاي متعددي که این سیستمها دارند مانند عدم انتقال اختلال، قابلیت اتصال دو شبکه با فرکانس متفاوت و انتخاب فرکانس بهینه با توجه به بازده حداکثري نیروگاهها باعث میشود تا براي فواصل طولانی، ظرفیت بالاي انتقال توان و همچنین اتصال دو یا چند شبکه با مشخصات متفاوت، مورد استفاده قرار گیرند.
حفاظت مبدلهاي HVDC موضوع تحقیقات متعددي بوده است. اولین تلاش با استفاده از الگوریتم هاي طبقهبنديکننده در HVDC، توسط Kandil صورت گرفت .[1] در این تحقیق سه نوع شبکه عصبی بکار گرفته شد و بین آنها مقایسه انجام گرفت. در [2] از شبکه عصبیRBF1 در یک سیستم نمونه HVDC به منظور تشخیص خطا استفاده شده است. در این تحقیق به منظور کاهش داده هاي پیش پردازش، از یک طبقهبنديکننده2 قبل از ورود اطلاعات به شبکه عصبی استفاده گردید.
مرجع [3] یک طرح جدید به منظور کاهش دادههاي شبیه سازي خطا براي آموزش شبکه عصبی ارایه داده که در مانیتورینگ HVDC استفاده میشود. Shang و همکارانش در [4] یک تکنیک تشخیص خطا بر اساس تبدیل موجک براي حفاظت سیستم HVDC پیشنهاد کردهاند. در [5] شناسایی خطاهاي مبدل HVDC با استفاده از تبدیل موجک و بکارگیري شبکه عصبی RBF احتمالی از تحلیل MR1 تبدیل موجک براي استخراج ویژگیهاي مهم دادههاي خطا، براي مانیتورینگ HVDC استفاده شده است. در مرجع [6] براي حفاظت HVDC از تبدیل موجک استفاده کرده است.
غالب این تحقیقات در عین آنکه بر انتخاب عملکرد کنترلی براي فراهم آوردن حفاظت مورد نیاز تمرکز دارند، اما در تفکیک انواع خطاهاي مبدلها2 به سادگی عبور کرده و حداکثر دو نوع خطاي کنورتور شبیه سازي شده است و در مرحله بعد به تفکیک انواع خطاي AC، خطاي DC و خطاي کنورتور پرداختهاند. در حالی که کنترل عملکرد تک تک والوهاي تایریستوري مبدلها، میتواند درجات بالاتري از حفاظت در برابر خطاهاي خط DC, AC و همچنین خطاهاي داخلی مبدلها فراهم کند.
در این مقاله ابتدا انواع خطا در مبدلهاي HVDC به تفکیک سمت اینورتر و رکتیفایر معرفی و سپس با استفاده از نرم افزار MATLAB شبیهسازي و رفتار دینامیکی یکسوساز به همراه کنترلکننده مربوطه بررسی میشود. در ادامه با استفاده از تبدیل موجک، زمان خطا مشخص شده و بعد از آن با استخراج ویژگیهاي3 تبدیل موجک سیگنال خطا و داده اصلی، شبکه عصبی RBF احتمالی آموزش داده میشود. با این روش انواع خطاهاي مربوط به مبدلها از یکدیگر تشخیص داده میشوند. در انتها به منظور اعتبار سنجی نتایج، مقایسه خروجی دادههاي تست براي شبکه عصبی RBF احتمالی و شبکه عصبی LVQ4، آورده شده است.
-2 تبدیل موجک
تبدیل موجک - 5WT - همانند تبدیل فوریه یک ابزار قدرتمند در پردازش سیگنال است و براي انتقال داده یک بعدي حوزه زمان به داده دو بعدي زمان- فرکانس بکار میرود. در تبدیل فوریه، دادهها بر حسب مولفههاي فرکانسی نمایش داده می- شوند که موجب میگردد موقعیت زمانی مولفههاي فرکانسی از دست برود. در حالیکه در تبدیل موجک، با نگاشت سیگنال به حوزه زمان- فرکانس، میتوان مولفههاي فرکانسی را در بازههاي مختلف زمانی نمایش داد . [10] در این مقاله فرکانس نمونه برداري 20 kHz انتخاب شده است و با اعمال تبدیل موجک از خانواده Daubechies9 سطوح جزییات از آنها استخراج گردیده است. تابع مادر و مقیاس در خانواده Daubechies از دسته توابع متعامد نرمال میباشند که از این خاصیت در استخراج ویژگی استفاده شده است.
-3 مدل HVDC نمونه
براي تحلیل و شناسایی انواع خطاها در سیستم HVDC، مدل- هاي مختلفی مورد مطالعه قرار میگیرد. در این تحقیق یک مدل استاندارد 12 HVDC پالس، تحت محیط MATLAB [7] شبیهسازي شده است. در مدل مذکور خط DC - 500kV,2kA - ، با سلف صافی 0/5H براي انتقال توان از شبکه 500Kv ,60Hz به شبکه 345kV, 50Hz استفاده شده است. طول خط DC، 300km است و سرعت انتشار موج در آن 296112 - km/sec - میباشد.
-4 شبیهسازي خطاي مبدل در سیستم HVDC
وجود تفاوت بین مشخصههاي تریستورها در یک والو می- تواند در حال کار معمول، موجب ایجاد تنشهاي شدیدي شود. عملکرد نادرست هر پل موجب ایجاد تنش بر کل تریستورهاي یک والو میشود که کاهش ناگهانی توان انتقالی را در پی خواهد داشت. لذا مبدل HVDC میباید به عنوان یک دستگاه مستقل، حفاظت شود.
