بخشی از مقاله
چکیده
ترانس هاي توزیع مهمترین تجهیزات شبکه هاي توزیع می باشند، بطوري که با معیوب شدن ترانس، برق شبکه مربوطه قطع می شود به همین منظور حفاظت ترانس هاي توزیع بسیار مهم و ضروري می باشد. براي ترانس ها روشهاي حفاظت هاي مختلفی در نظر گرفته می شود که یکی از مهمترین حفاظت ترانس ها، حفاظت دیفرانسیل می باشد. رله دیفرانسیل بر اساس مقایسه جریانهاي طرفین ترانس عمل می کند و اگر در صورتی که مقدار جریان عبوري از رله، از ستینگ رله بیشتر باشد رله عمل خواهد کرد.در این مقاله براي حفاظت ترانس از رله دیفرانسیل و روش استنتاج فازي استفاده شده است. براي این منظور سیستمی طراحی شده که داراي سه ورودي - جریان هاي ترانس هاي جریان و اختلاف جریان ها - می باشد. روش مذکور بر رويرله دیفرانسیل مدلBBC MV 1411 در مجتمع عالی آموزشی و پژوهشی آذربایجان - وابسته به وزارت نیرو - اعمال و نتایج با تست هاي عملی مقایسه شده است.
کلمات کلیدي: ترانس، حفاظت، دیفرانسیل، سیستم هوشمند
- 1 مقدمه
بدلیل اهمیت تداوم تامین انرژي الکتریکی و همچنین هزینه هاي بالایی که در سرمایه گزاري هاي اولیه جهت احداث مراکز تولید و سیستم هاي انتقال انرزي الکتریکی پرداخت می شود، همواره نگهداري و حفاظت از این سیستم در مقابل حوادث به صورت یک امر اجتناب ناپذیر مطرح می باشد. به همین دلیل وجود سیستمی که از وسایل و تجهیزات شبکه هاي انتقال وتوزیع محافظت کند ضروري است.براي حفاظت سیستم هاي قدرت از رله هاي گوناگونی استفاده میشود. یکی ازاین رله ها، رله دیفرانسیل میباشد. رله دیفرانسیل بر اساس تفاضل جریانهاي ورودي و خروجی در ناحیه حفاظتی عمل می کند.
در حالت عادي جریانی که به یک نقطه وارد میشود برابر جریانی است که از آن نقطه خارج میگردد، به عبارت دیگر اگر تفاضل یا جمع جبري جریانها برابر صفر شود، رله عمل نمی کند و درصورتی که تفاضل یا جمع جبري جریانها برابر صفر نشود، رله عمل نموده و فرمان قطع را صادر می کند.[2-1]در این مقاله از سیستم استنتاج فازي براي حفاظت ترانس استفاده شده است. سیستم طراحی شده بر اساس جریانهاي ورودي، خروجی و اختلاف آنها پایه ریزي شده است. براي این منظور، ابتدا رله دیفرانسیل در آزمایشگاه حفاظت سیستم قدرت مجتمع عالی آموزشی و پژوهشی آذربایجان - وابسته به وزارت نیرو - به صورت عملی مورد تست قرار گرفته و سپس توسط سیستم فازي مذکور شبیه سازي مربوطه انجام و نتایج با هم مقایسه گردیده است
- 2 حفاظت تفاضلی یا دیفرانسیلی
حفاظت تفاضلی یا دیفرانسیلی بیشتر در حفاظت ترانسفورماتورها، زنراتورها و شینه ها بکار برده می شود.
سیستم حفاظت دیفرانسیلی به دو نوع می باشد:
-1 سیستم جریان گردشی که در مورد المان هاي با طول کوتاه در سیستم قدرت بکار برده می شود. مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها و شینه ها که فاصله بین ورودي وخروجی آنها طولانی نیست.
-2ولتاژ متقارن که براي نواحی حفاظتی طولانی مثل خط توزیع بکار می رود.
یکی از مهمترین اجزاء سیستم هاي قدرت تراسفورماتورها بوده که حلقه ارتباطی بین سطوح مختلف ولتاژ هستند. عیوبی که در ترانسفورماتور ها بوجود می آیند به دو دسته تقسیم میشوند:
الف- خطاي هاي داخلی ب- خطاي هاي خارجی
از خطاهاي داخلی میتوان، اتصال کوتاه داخلی سیم پیچ ترانس به علت ضعف عایقی سیم پیچ ها و خرابی روغن ترانس، اتصال زمین بین سیم پیچ و بدنه ترانس، خطاي فاز به فاز را نام برد. از خطاهاي خارجی ترانس می توان به خطاهاي شبکه، ازدیاد ولتاژ و کاهش فرکانس اشاره کرد.در حالت کلی منشاء خطاهاي داخلی که در یک ترانس ممکن است به وجود آیند عبارتند از:
الف- خطاي ناشی از عایق بندي سیم پیچ ها و هسته
ب- خرابی روغن ترانس به خاطر کارکرد و نفوذرطوبت
پ- کاهش سطح روغن به علت نشتی
ت- خطاي تپ چنجر ث- خطاي سیستم خنک کننده
خطاهاي خارجی دریک ترانس عبارتند از:
-1اضافه بار
-2 امواج ناشی از کلید زنی
-3خطاهاي شدید بیرون از ترا نس
-4صاعقه حفاظت هایی که در یک ترانس بکار می رود به دو دسته
تقسیم میشوند که عبارتند از:
حفاظت هاي مکانیکی که مربوط به زمان ساخت و طراحی ترانس می باشند و نسبت به تغییراتی مانند حجم، فشار روغن در محفظه ترانس و... در نظر گرفته می شوند.حفاظت هاي الکتریکی که هنگام نصب ترانسفور ماتور در نظر گرفته شده و در کارکرد ترانس در شرایط بهره برداري مد نظر می باشند.از آنجایی که ترانسها جزء گران ترین اجزاء سیستم قدرت میباشند، حفاظت آنها به حساسیت خاصی نیاز دارد.براي حفاظت الکتریکی ترانسها از رله هاي دیفرانسیل استفاده میشود که بر پایه جمع جبري جریان هاي ورودي و خروجی به ترانس کار می کنند. در حالت عادي جمع جبري جریان ها برابر صفر بوده و رله عمل نمی کند، ولی در صورتیکه خطا در ترانس بوجود آمده باشد، رله باید عمل نموده و ترانس را از مدار ایزوله کند. حفاظت ترانس بوسیله رله دیفرانسیل در شکل - 1 - نشان داده شده است2]،. [3
-3 سیستم فازي
تئوري فازي توسط پروفسور لطفی زاده در سال 1965میلادي ارایه گردید و پس از آن در زمینه هاي مختلف علوم از جمله مهندسی کاربرد فراوانی پیدا کرد. امروزه سیستم هاي فازي در گستره وسیعی از علوم و فنون از جمله برق، کنترل فرآیند، پردازش سیگنال، ارتباطات، پزشکی و ... به کار برده می شوند و در آینده نیز می توان کار بردهاي زیادي بر آن متصور شد. تئوري فازي شامل پنج شاخه زیر است که این پنج شاخه مستقل از همدیگر نبوده و به شدت به هم ارتباط دارند:
الف- ریاضیات فازي ب- منطق فازي و هوش مصنوعی پ- سیستم هاي فازي ت- عدم قطعیت و اطلاعات ث- تصمیم گیري هاي فازي
سیستم هاي فازي براي فرموله کردن دانش بشري مورد استفاده قرار می گیرد. در سیستم هاي عملی، دانش و قواعد از دو منبع عمده سرچشمه می گیرند:
الف- منابع افراد خبره که دانش و آگاهی شان را در مورد سیستم با زبان طبیعی بیان می کنند .
ب- اندازه گیري ها و مدل هاي ریاضی که از قواعد فیزیکی حاصل می گردند. سیستم هاي فازي، سیستم هاي مبتنی بر دانش می باشند و قلب یک سیستم فازي پایگاه دانش می باشد که از قواعد اگر- آنگاه تشکیل شده است.
نقطه شروع ساخت یک سیستم فازي بدست آوردن مجموعه اي از قواعد اگر - آنگاه می باشد، بطور خلاصه طراحی یک سیستم فازي از ورودي- خروجی با استفاده از جدول جستجو در پنج گام صورت می گیرد:
الف- مشخص کردن مجموعه هاي فازي
ب- نوشتن قواعد از روي زوج هاي ورودي- خروجی
پ- اختصاص درجه اعتبار به هر یک از قواعد نوشته شده
ت- ایجاد پایگاه قواعد یا دانش فازي
ث- ساخت سیستم فازي بر اساس پایگاه قواعد فازي
در کتب و مقالات معمولاً از سه نوع سیستم فازي صحبت می شود که عبارتنداز:
-• سیستم فازي خالص
-• سیستم فازي تاکاگی، سوگونو و کانک - TSK -
– • سیستم هاي با فاز ساز و غیر فاز ساز [4-6]
- 4 تدوین الگوریتم مورد نظر
سیستم هاي حفاظتی معمول داراي نقاط قوت و ضعفی میباشند. در این مقاله براي حفاظت ترانس، از رله دیفرانسیل و سیستم فازي استنتاجی استفاده شده است. کاربرد دو سیستم در کنار هم بر کارآیی سیستم حفاظتی می افزاید.سیستم فازي طراحی شده، از سه ورودي و یک خروجی تشکیل شده است که در شکل - 2 - نشان داده شده است.ورودي هاي سیستم فازي جریانهاي I1، I2 و اختلاف جریانهاI∆ می باشد. در خروجی سیستم یک عدد توسط سیستم فازي نمایش داده می شود. عدد یک به منزله نبود خطا و عدد صفر براي وجود خطا می باشد. این سیستم بر پایه روشهاي هوشمند طراحی شده و در صورت انتخاب صحیح مقادیر آموزشی می تواند خطاي کمی داشته باشد.در سیستم مذکور، براي جریانهاي I1 وI2 توابع عضویت فازي مثلثی و ذوزنقه اي توام انتخاب و براي آنها سه تابع عضویت
