دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت
با عنوان :تشخیص اشباع و جبران سازی اعوجاج جریان ثانویه CT با درنظرگرفتن تغییر ساختار معمولی سیستم قدرت
تشخیص اشباع و جبرانسازی اعوجاج جریان ثانویه CT با درنظرگرفتن تغییر ساختار معمولی سیستم قدرت
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق
گرایش قدرت
اساتید راهنما:
دکتر حمید جوادی
دکتر فرهاد حقجو
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این پایان نامه ، ضمن بررسی پدیده اشباع در CTهای حفاظتی، به مشکلات مربوط به آشکارسازی این پدیده و جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT پرداخته شده است و به منظور رفع مشکلات مطرح شده، روشهایی معرفی شده و نتایج حاصله در محیط نرم افزاری و بصورت مدلسازی با هم مقایسه گردیدهاند.
جهت آشکارسازی پدیده اشباع از روشهایی مبتنی بر:
| 1- مشتق مرتبه سوم، | 2- تبدیل موجک گسسته، |
| 3- ریختشناسی پیشرو، | 4- و ریختشناسی ریاضیاتی |
استفاده شده است.
برای جبرانسازی جریان معوج ثانویه نیز از روشهای:
| 1- حداقل مربعات خطا، | 2- تخمین جریان مغناطیسکنندگی، |
| 3- و شبکه عصبی مصنوعی با درنظرگرفتن تغییرات ساختاری شبکه نمونه (و در نتیجه تغییر قدرت اتصال کوتاه در محل نصب CT) جهت آموزش این شبکه، | |
استفاده گردیده است.
پس از پیادهسازی و مقایسه روشهای ذکرشده، روش ریختشناسی ریاضیاتی و حداقل مربعات خطا بعنوان مناسبترین روش جهت آشکارسازی پدیده اشباع و جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT پیشنهاد شده اند.
علاوه بر موارد فوقالذکر، تلاش شده است با تغییراتی در روش اعمال ریختشناسی ریاضیاتی (جهت آشکارسازی) و روش حداقل مربعات خطا (جهت جبرانسازی جریان معوج ثانویه)، امکان استفاده از روش های مذکور در شرایط Online فراهم آید.
مشخصات هسته CT بررسیشده در این پایان نامه نیز بر اساس آزمایش عملی بر روی هستة یک CT واقعی استخراج گردیده و در نهایت، مدل حاصله در قسمتی از شبکه شبیهسازیشدة ایران (در محیط نرم افزار EMTP-RV) اعمال و مورد بررسی قرار گرفته است.
کلمات کلیدی: ترانسفورماتور جریان، آشکارسازی پدیده اشباع CT، مشتق مرتبه سوم، تبدیل موجک گسسته، ریختشناسی پیشرو، ریختشناسی ریاضیاتی، جبرانسازی جریان معوج ثانویه، حداقل مربعات خطا، تخمین جریان مغناطیسکنندگی، شبکه عصبی مصنوعی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-2- مروری بر کارهای انجام شده 3
2-2- معرفی انواع ترانسفورماتورهای جریان 6
2-3- کمیتهای مهم در ترانسفورماتور جریان حفاظتی 8
2-4- مدار معادل ترانسفورماتور جریان 10
2-5- شار هسته ترانسفورماتور جریان در شرایط خطا 10
2-6- اشباع ترانسفورماتور جریان حفاظتی 12
2-6-1- عوامل تأثیرگذار بر اشباع 13
فصل 3- روش های آشکارسازی پدیده اشباع ترانسفورماتور جریان
3-2- آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر مشتق مرتبه سوم 16
3-3- آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر تبدیل موجک گسسته 19
3-3-1- توابع مادر و خصوصیات آنها 20
3-3-2- رفتار فیلتری و مشخصه فرکانسی توابع و 24
3-3-3- وابستگی نرخ نمونه برداری به بالاترین حد فركانسی 24
3-3-4- انواع دیگر توابع مادر 26
3-4- آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش ریختشناسی ریاضیاتی یکبعدی 28
3-4-4- آشکارسازی اشباع مبتنی بر روش MM 30
3-5- آشکارسازی پدیده اشباع با بهره گرفتن از روش ریختشناسی پیشرو 33
فصل 4– مدلسازی و مقایسه روش های آشکارسازی پدیده اشباع
4-2- مدلسازی ترانسفورماتور جریان 37
4-3- نتایج حاصل از آشکارسازی پدیده اشباع CT مبتنی بر روش مشتق مرتبه سوم 42
4-4- نتایج حاصل از آشکارسازی پدیده اشباع با بهره گرفتن از روش تبدیل موجک 43
4-5- نتایج حاصل از آشکارسازی پدیده اشباع CT با بهره گرفتن از روش پیشنهادی MM 45
4-6- نتایج حاصل از آشکارسازی پدیده اشباع CT مبتنی بر MLS 47
4-7- مقایسه روش های بررسی شده آشکارسازی پدیده اشباع CT 48
فصل 5- روش های جبرانسازی جریان معوج ثانویه ترانسفورماتور جریان
5-2- جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT با بهره گرفتن از روش حداقل مربعات خطا (LSE) 51
5-2-1- روش حداقل مربعات خطا (LSE) 51
5-2-2- استفاده از روش LSE برای جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT 53
5-3- جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT مبتنی روش تخمین جریان مغناطیسکنندگی 55
5-4- روش پیشنهادی جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT با بهره گرفتن از شبکه عصبی 59
5-4-1- فرایند آموزش شبکه عصبی 59
5-4-2- جبرانسازی جریان معوج ثانویه با بهره گرفتن از شبکه عصبی مصنوعی 60
5-5- مقایسه روش های بررسی شده جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT 70
6-1- آشکارسازی پدیده اشباع CT مبتنی بر روش ریختشناسی ریاضیاتی در شرایط Online …………………. 73
6-2-1- امکان بکارگیری در شرایط Online 77
فصل 7-. جمعبندی، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
7-1- جمعبندی و نتیجه گیری 81
عنوان صفحه
جدول 4‑1 : مدت زمان پیادهسازی روش های آشکارسازی پدیده اشباع 49
عنوان صفحه
شکل 2‑1 : نحوه اتصال CT به شبکه قدرت 6
شکل 2‑2: مدار معادل ترانسفورماتور جریان 10
شکل 2‑3 : جریان اولیه و ثانویه اشباعشده CT 13
شکل 3‑1 : جریان اولیه منتقل شده به ثانویه و جریان ثانویه CT 16
شکل 3‑2 : تخمین جریان با بهره گرفتن از مشتقات مرتبه اول (الف)، دوم (ب) و سوم (ج) 18
شکل 3‑3 : نمونه ای از تابع مادر (db10) و تابع عمود بر آن[23] 21
شکل 3‑4 : پروسه محاسبه ضرایب مولفه دقیق و تقریبی در مراحل مختلف تجزیه 23
شکل 3‑5 : مشخصه فرکانسی فیلتر موجک با تابع مادر در مراحل مختلف تجزیه 23
شکل 3‑6 : مشخصه فركانسی توابع مادر مختلف به ازای فركانس نمونه برداری 10 کیلوهرتز 25
شکل 3‑7: مشخصه فركانسی تابع مادر (db2) به ازای فركانس نمونه برداری 5 کیلوهرتز 26
شکل 3‑9: توابع Daubechies پیوسته 27
شکل 3‑10 : تابع Mexican Hat پیوسته 27
شکل 3‑11 : تابع Morlet پیوسته 27
شکل 3‑12 : تابع Meyer پیوسته 27
شکل 3‑13 : نتیجه اعمال عملگرها و فیلترهای MM بر سیگنالf 30
شکل 3‑14 : اشکال مورد استفاده برای اجزاء ساختاری 30
شکل 3‑17 : نتیجه اعمال فیلترهای متوسطگیر و تفاضلی بر سیگنال f 32
شکل 3‑18 : گامهای روش MLS 33
شکل 3‑19 : نتیجه اعمال عملگرهای MLS بر سیگنال 34
شکل 4‑1 : مدار آزمایشگاهی استخراج منحنی هیسترزیس هسته CT 38
شکل 4‑2 : ترانسفورماتور جریان مدلسازی شده در نرمافزار EMTP-RV 39
شکل 4‑3 : منحنی رفت هیسترزیس مدلشده در فیلتر هیسترزیس 39
شکل 4‑4 : منحنی هیسترزیس مدلسازی شده در نرم افزار EMTP-RV 39
شکل 4‑5 : شبکه انتقال (شبیه سازی شده در نرم افزار EMTP-RV ) 40
شکل 4‑6 : شبکه انتقال مورد بررسی (قسمتی از شبكه ایران) 41
شکل 4‑7 : نمونه سیگنال جریان خروجی پست شماره 2 به ازای اتصال کوتاه در 25 میلی ثانیه 41
شکل 4‑11 : آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش تبدیل موجک به ازای خطا در زاویه صفر درجه جریان 44
شکل 4‑12 : آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش تبدیل موجک به ازای خطا در زاویه 180 درجه جریان 44
شکل 4‑13 : سیگنال اجزا ساختاری مناسب برای سیستمهای قدرت با طول 20 نمونه 45
شکل 4‑14 : آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش MM به ازای خطا در زاویه صفر درجه جریان 46
شکل 4‑15 : آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش MM به ازای خطا در زاویه 180 درجه جریان 46
شکل 4‑16 : آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش MLS به ازای خطا در زاویه صفر درجه جریان 47
شکل 4‑17 : آشکارسازی پدیده اشباع مبتنی بر روش MLS به ازای خطا در زاویه 180 درجه جریان 48
شکل 5‑1 : جریانهای اولیه ارجاع داده شده به ثانویة و جریان ثانویه CT در حالت اشباعشده 54
شکل 5‑2 : جبرانسازی جریان ثانویه CT با بهره گرفتن از روش LSE به ازای خطا در زاویه صفر درجه جریان 55
شکل 5‑3 : جبرانسازی جریان ثانویه CT با بهره گرفتن از روش LSE به ازای خطا در زاویه 180 درجه جریان 55
شکل 5‑5 : جریانهای اولیه و ثانویة معوج CT 56
شکل 5‑6 : جبرانسازی جریان ثانویه CT با بهره گرفتن از روش MLS به ازای خطا در زاویه صفر درجه جریان 58
شکل 5‑7 : جبرانسازی جریان ثانویه CT با بهره گرفتن از روش MLS به ازای خطا در زاویه 180 درجه جریان 59
شکل 5‑10 : ساختار شبکه عصبی مصنوعی انتخاب شده 60
شکل 6‑6 : فلوچارت آشکارسازی پدیده اشباع CT و جبران سازی جریان معوج ثانویه در شرایط Online 78
فصل 1- مقدمه
| فصل اول:
مقدمه |
1-1- مقدمه
به تناسب توسعه صنعت و گستردگی و پیچیدگی سیستمهای قدرت، بر سطح اتصال کوتاه در سیستم قدرت افزوده می شود که این موضوع سبب افزایش نقش رلههای حفاظتی و تجهیزات واسط در جلوگیری از واردآمدن خسارت به تجهیزات فشارقوی در سیستمهای قدرت شده است. این رلهها برای کارکرد صحیح، نیاز به دریافت اطلاعات صحیح داشته و لذا در صورت ایجاد اعوجاج در سیگنالهای دریافتی، انتظار عملکرد مورد نظر از آنها، امری بیهوده تلقی میگردد. ترانسفورماتور جریان (CT)[1] از جمله عناصر بسیار مهم بعنوان واسط رلههاست که برای اخذ سیگنال جریانی متناسب با جریان اولیه و با دامنهای کوچکتر بکار گرفته می شود. با وجود اینکه CTها از هستههای آهنی برای بیشینهکردن شار پیوندی بین سیمپیچی اولیه و ثانویه (و کمینهکردن شار نشتی) استفاده می کنند، به دلیل غیرخطیبودن مشخصهی مغناطیسی هسته، مستعد اشباعشدن میباشند. در نقاط بالاتر از زانوی منحنی مغناطیسشوندگی، به ازای تغییرات جریان اولیه، جریان مغناطیسی هسته افزایش چشمگیری خواهد یافت. از آنجا كه جریان ثانویه‌ی CTها از تفاضل جریانِ ترانسفورماتوری اولیه و جریان مغناطیسكنندگی بدست میآید، تحت شرایط اشباع، جریان ثانویه با نسبت ثابتی جریان اولیه را دنبال ننموده و علاوه بر افزایش خطای نسبت تبدیل، اعوجاجی در سیگنال خروجی ظاهر خواهد شد. به هنگام بروز خطا، در اثر مولفة DC جریان خطا (که معمولاً در طراحی CT لحاظ نمیگردد)، پدیدة اشباع رخ خواهد داد که یکی از راه های محدودکردن این اثر، استفاده از CT با مشخصات نامی بالاتر یا استفاده از الگوریتمهای خاص برای اصلاح این پدیده است. از آنجا که استفاده از CT با مشخصات نامی بالاتر، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، جبرانسازی نرم افزاری پدیدة اشباع CT در سیستمهای قدرت، راهکار مناسبی برای حل مسئله بوده که منجر به کاهش هزینه و افزایش قابلیت اطمینان سیستم قدرت خواهد شد؛ بویژه آنکه چنین الگوریتمی را میتوان بسهولت در ساختار رلههای عددی (بعنوان یک پیشپردازشگر اطلاعات) اعمال نمود. لذا هدف از انجام این پروژه، تشخیص پدیده اشباع و جبرانسازی اعوجاج جریان ثانویه CT با بهره گرفتن از روشهای پردازش سیگنال میباشد.
1-2- مروری بر کارهای انجام شده
همانطور که اشاره شد، بر اثر اشباع ترانسفورماتور جریان علاوه بر افزایش خطای نسبت تبدیل، سیگنال خروجی معوج نیز خواهد شد. در [3-1] مشکلات ناشی از بروز اشباع در ترانسفورماتورهای جریان مورد بررسی قرار گرفتهشده است.
در [4] یک روش برای آشکارسازی اشباع در ترانسفورماتورهای جریان بر اساس این واقعیت که جریان در هنگام شروع اشباع به تندی تغییر می کند، ارائه شده است. این روش، اشباع CT را به سبب کاهش ناگهانی مقدار جریان، تشخیص داده و لیکن در صورت استفاده از یک فیلتر پایینگذر آنتیالیاسینگ، از موفقیت چندانی برخوردار نیست. در [5] و [6] یک روش برای آشکارسازی اشباع ترانسفورماتور جریان بر اساس مشتق مرتبه سوم جریان ثانویه ارائه شده است. در این مقالات اثر فیلتر پایین گذر آنتی الیاسینگ در نظر گرفته شده است.
در [7] یک الگوریتم برای محاسبه شار هسته از روی جریان ثانویه و سپس جبرانسازی آن پیشنهاد شده است. این الگوریتم به خوبی شار هسته را محاسبه می کند و اشباع CT را در شرایط مختلف تشخیص میدهد. با این وجود در این روش از این فرض استفاده شده است که شار پسماند در شروع محاسبات برابر صفر است که در شرایط واقعی فرض مناسبی نمی باشد.
یک روش دیگر برای آشکارسازی اشباع با محاسبه متوسط خطا و واریانس دامنه جریان در [8] پیشنهاد شده است. مقدار خطا با این فرض که اگر یک جریان سینوسی کامل باشد، باید جمع آن جریان با ضریبی از مشتق دومش صفر باشد، تعیین میگردد. در [9] یک روش امپدانسی برای آشکار سازی اشباع در یک ترانسفورماتور جریان به منظور حفاظت دیفرانسیلی باسبار پیشنهاد شده است. این روش بر پایه معادله دیفرانسیل مرتبه اول امپدانس منبع سیستم قدرت در محل رله میباشد و در آن از ولتاژ باسبار و جریان ثانویه ترانسفورماتور جریان برای محاسبه امپدانس استفاده شده است. تغییرات در این امپدانس برای تعیین وضعیت ترانسفورماتور جریان به کار میروند. همچنین در مورد اثرات شار پسماند در هسته، اندازه اندوکتانس مغناطیس کنندگی و حالات مختلف خطا بحث شده است. در [10] یک روش آشکارسازی با بهره گرفتن از مولفههای متقارن برای حفاظت دیفرانسیل پیشنهاد شده است. در [11] یک روش دیگر برای آشکارسازی با بهره گرفتن از شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک پیشنهاد شده است. در این روش از شبکه عصبی به منظور تشخیص اشباع و از الگوریتم ژنتیک برای پیدا کردن ساختار بهینه شبکه عصبی از نظر تعداد لایه ها و تعداد نرونها در هر لایه استفاده شده است. در [12] یک روش جدید ترکیبی با بهره گرفتن از مشتق دوم جریان خروجی ترانسفورماتور جریان و قاعده گذر از صفر ارائه شده است.
در [13] یک روش جبرانسازی پیشنهاد شده است که طی آن، پس از تخمین جریان مغناطیسکنندگی هسته CT، این جریان به جریان ثانویه اندازه گیریشده اضافه شده، تا جریان ثانویه حاصل شود. این الگوریتم برای شرایط مختلف خطا و سیستم به خوبی کار می کند ولی (همانند [7]) بر این فرض استوار است که شار پسماند قبل از وقوع خطا صفر است. الگوریتم پیشنهاد شده در [14] جریان ثانویه اعوجاج دار را جبران می کند و سطح شار پسماند روی آن اثر نامطلوب ندارد. این الگوریتم از یک تایع دیفرانسیل مرتبه دوم برای تشخیص لحظه به اشباع رفتن استفاده می کند.
یک روش جایگزین بکار بردن یک شبکه عصبی-مصنوعی برای تخمین تابعی است که جریان ثانویه ترانسفورماتور جریان که در اثر اشباع اعوجاج دار شده است را تصحیح کند. این روش در مقالات زیادی استفاده شده است[19- 15]. وابستگی به ظرفیت ثانویه ترانسفورماتور جریان، عدم در نظر گرفتن کلیه عواملی که میتوانند روی اشباع تاثیر بگذارند و بهینه نبودن ساختار شبکه عصبی از نقایصی است که در این مقالات به چشم میخورند. در [20] از شبکه عصبی مصنوعی که تعداد نرونها و لایه های این شبکه بوسیله الگوریتم ژنتیک بهینه شده است، به منظور آشکارسازی و جبرانسازی اشباع استفاده شده است.
1-3- ساختار پایان نامه
در این پایان نامه ، پس از معرفی اولیه پروژه در همین فصل، به معرفی ترانسفورماتورهای جریان، مدار معادل آن، مدل هسته و در نهایت بررسی پدیده اشباع CT و اثر پارامترهای موجود بر آن، در فصل دوم پرداخته شده است. در فصل سوم تکنیکهای مورد استفاده در پایان نامه برای آشکارسازی اشباع CT تشریح گردیده و فصل چهارم دربرگیرنده مراحل مدلسازی CT، شبکه نمونه (قسمتی از شبکه برق ایران) و پیادهسازی روشهای بررسیشده در فصل سوم است. پس از مقایسه روشهای پیادهسازی شده و تعیین روش مناسب برای آشکارسازی پدیده اشباع در فصل چهارم، روشهای جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT در فصل پنجم بررسی شده و نتایج حاصل از پیادهسازی روشهای جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT و انتخاب روش مناسب، ارائه گردیده است. در فصل ششم به تشریح و پیادهسازی روشهای پیشنهادی پایان نامه جهت آشکارسازی پدیده اشباع و جبرانسازی جریان معوج ثانویه CT در شرایط Online اختصاص داده شده و در نهایت، در فصل هفتم جمعبندی، نتیجه گیری و پیشنهادات ارائه گردیده است.
[1] -Currant Transfirmer
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :118
قیمت : 14700 تومان
—-
پشتیبانی سایت : serderehi@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
*
14,700 تومانافزودن به سبد خرید
