|
شناسایی خطاهای امپدانس بالا در شبکه توزیع با استفاده از تبدیل S و سیستم فازی
|
آیدا عابدزاده   ، سعید هاشمی نژاد*1 |
|
|
|
چکیده: (177 مشاهده) |
در این مقاله، یک الگوریتم هوشمند جدید برای شناسایی خطاهای امپدانس بالا (HIF) در شبکههای توزیع ارائه شده است. پس از بررسی دقیق تبدیل S و خروجیهای آن، تمامی اطلاعات دامنه و فاز در هر دو حوزه زمان و فرکانس از سیگنال جریان شبکه توزیع استخراج شده است. این اطلاعات به صورت منحنیهایی از خروجی تبدیل S اخذ شده است. سپس برای کمیسازی اطلاعات خروجی تبدیل S، چهار شاخص اعوجاج هارمونیکی کلTHD انرژی هارمونیکی زوج E ضریب تغییرات Cو تغییرات فاز (PD از منحنیهای خروجی تبدیل S استخراج شدهاند. هر کدام از اندیسها، اطلاعات دامنه و فاز سیگنال در هر یک از حوزههای زمان و فرکانس هستند. سپس شاخصهای عددی به عنوان ورودی سیستم فازی استفاده میشوند تا خطای امپدانس بالا از دیگر شرایط شبکه توزیع مثل شرایط نرمال، کلیدزنی بار، کلیدزنی خازنی و شرایط جریان هجومی ترانسفورماتور تشخیص داده شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که دقت تشخیص HIF با روش پیشنهادی بیش از 5/98% در شرایط نویزی dB30 است. استفاده از پارامتر PD برای اولین بار، باعث شده است که برای تصمیم گیری یک سیکل از سیگنال ورودی کافی باشدکه زمان تصمیم گیری را تا نزدیک 02/0 ثانیه کاهش می‌دهد. داده‌های تست از یک شبکه واقعی kV20 شبیه‌سازی شده در نرم‌افزار PSCAD استخراج شدهاند و نتایج به دست آمده نشان‌دهنده‌ی قابلیت بالای الگوریتم در محیط‌های عملیاتی است. روش پیشنهادی علاوه بر ارائه سرعت بالا در تشخیص، دارای پیچیدگی محاسباتی کمی بوده و می‌تواند در سامانه‌های حفاظتی مورد استفاده قرار گیرد.
|
|
| واژه‌های کلیدی: خطای امپدانس بالا، شبکه توزیع، تبدیل S، تئوری فازی |
|
|
متن کامل [PDF 1525 kb]
(64 دریافت)
|
نوع مطالعه: كاربردي |
موضوع مقاله:
برق و کامپیوتر
دریافت: 1403/5/19 | پذیرش: 1404/1/30 | انتشار: 1404/2/24
|
|
|
|
|
|
|
| فهرست منابع |
1. Soheili, A., Sadeh, J., Bakhshi, R. (2018). Modified FFT based high impedance fault detection technique considering distribution non-linear loads: simulation and experimental data analysis. Electric power systems Research, vol. 94, pp. 124-140. [ DOI:10.1016/j.ijepes.2017.06.035] 2. Wei, M., Liu, W., Zhang, H., Shi, F., Chen, W. (2021) Distortion-based detection of high impedance fault in distribution systems IEEE transactions on power delivery, vol. 36, no. 3, pp. 1603-1618. [ DOI:10.1109/TPWRD.2020.3011930] 3. Gao, J., Wang, X., Yang, A., Yuan, H., Wei, X. (2022). A high impedance fault detection method for distribution systems based on empirical wavelet transform and differential faulty energy. IEEE transactions on smart grid, vol. 13, no. 2, pp. 900-912. [ DOI:10.1109/TSG.2021.3129315] 4. Wei, M., Shi, F., Zhang, H., Jin, Z., Terzija, V., Zhou, J., Bao, H. (2020). High impedance arc fault detection based on the harmonic randomness and waveform distortion in the distribution system. IEEE transactions on power delivery, vol. 35, no. 2, pp. 837-850. [ DOI:10.1109/TPWRD.2019.2929329] 5. Chakraborty, S., Das, S. (2019). Application of smart meters in high impedance fault detection on distribution systems, IEEE transactions on smart grid, vol. 10, no. 3, pp. 3465-3473. [ DOI:10.1109/TSG.2018.2828414] 6. Lopes, G. N., Menezes, T. S., Santos, G. G., Trondoli, L. H. P. C., Vieira, J. C. M. (2022). High impedance fault detection based on harmonic energy variation via s-transform. vol. 136, 107681. [ DOI:10.1016/j.ijepes.2021.107681] 7. Lopes, G. N., Lacerda, V. A., Vieira, J. C. M., Coury, D. V. (2021). Analysis of signal processing techniques for high impedance fault detection in distribution systems. IEEE transactions on power delivery, vol. 36, no. 6, pp. 3438-3447. [ DOI:10.1109/TPWRD.2020.3042734] 8. Biswal, M., Ghore, S., Malik, O. P., Bansal, R. C. (2021). Development of the time-frequency based approach to detect high impedance fault in an inverter interfaced distribution system. IEEE transactions on power delivery, vol. 36, no. 6, pp. 3825-3833. [ DOI:10.1109/TPWRD.2021.3049572] 9. Wang, X., Gao, J., Wei, X., Song, G., Wu, L., Liu, J., Zeng, Z., Kheshti, M. (2019). High-impedance fault detection method based on the variational mode decomposition and Teager-Kaiser energy operator for distribution network. IEEE transactions on smart grid, vol. 10, no. 6, pp. 6041-6054. [ DOI:10.1109/TSG.2019.2895634] 10. Alaei, S. A., Damchi, Y. (2023). A new method based on the discrete time energy separation algorithm for high and low impedance faults detection in distribution systems. Electric power systems Research, vol. 218, 109200. [ DOI:10.1016/j.epsr.2023.109200] 11. Gu, J. C., Huang, Z. J., Wang, J. M., Hsu, L. C., Yang, M. T. (2021). High impedance fault detection in overhead distribution feeders using a DSP-based feeder terminal unit. IEEE transactions on industry applications, vol. 57, no. 1, pp. 179-186. [ DOI:10.1109/TIA.2020.3029760] 12. Lala, H., Karmakar, S. (2020). Detection and experimental validation of high impedance arc fault in distribution system using empirical mode decomposition. IEEE systems journal, vol. 14, no. 3, pp. 3494-3505. [ DOI:10.1109/JSYST.2020.2969966] 13. Chaitanya, B. K., Yadav, A., Pazoki, M. (2020). An intelligent detection of high impedance faults for distribution lines integrated with distributed generators. IEEE systems journal, vol. 14, no 1, pp. 870-879. [ DOI:10.1109/JSYST.2019.2911529] 14. Xiao, Q. M., Guo, M. F., Chen, D. Y. (2022). High-impedance fault detection method based on one-dimensional variational prototype encoder for distribution networks. IEEE systems journal, vol. 16, no. 1, pp. 966-976. [ DOI:10.1109/JSYST.2021.3053769] 15. Wunderlich, S. S., Bauer, D., Santi, E., Dougal, R. A., Benigni, A., Bennett, R., Zubi, L. E. (2021). Protection scheme for fast detection and interruption of high-impedance faults on rate-limited distribution networks. IEEE journal of emerging and selected topics in power electronics, vol. 9, no. 3, pp. 2540-2549. [ DOI:10.1109/JESTPE.2020.2998056] 16. Sifat, A. I., Mcfadden, F. JS., Bailey, J., Rayudu, R., Hunze, A. (2021). Characterization of 400V high impedance fault with current and magnetic field measurements. IEEE transactions on power delivery, vol. 36, no. 6, pp. 3538-3549. [ DOI:10.1109/TPWRD.2020.3044545] 17. Bhandia, R., Chavez, J. D. J., Cvetkovic, M., Palensky, P. (2020). High impedance fault detection using advanced distortion detection technique. IEEE transactions on power delivery, vol. 35, no. 6, pp. 2598-2611. [ DOI:10.1109/TPWRD.2020.2973829] 18. Wang, B., Geng, J., Dong, X. (2018). High impedance fault detection based on nonlinear voltage-current characteristic profile identification. IEEE transactions on smart grid, vol. 9, no. 4, pp. 3783-3791. [ DOI:10.1109/TSG.2016.2642988] 19. Xiong, Q., Feng, X., Gattozzi, A. L., et al. (2020). Series arc fault detection and localization in DC distribution system. IEEE transactions on instrumentation and measurement, vol. 69, no. 1, pp. 122-134. [ DOI:10.1109/TIM.2019.2890892] 20. Pirmani, S. K., Mahmud, M. A., Islam, S. N., Arif, M. T. (2023). A modified charge similarity approach for detecting high impedance earth faults in resonant grounded power distribution networks. Electric power systems Research, vol. 220, 109264. [ DOI:10.1016/j.epsr.2023.109264] 21. Hojatpanah, F., Badrkhani Ajaei, F., Tiwari, H. (2023). Reliable detection of high impedance faults using mathematical morphology. Electric power systems Research, vol. 216, 109078. [ DOI:10.1016/j.epsr.2022.109078] 22. Cui, L., Liu, Y., Wang, L., Chen, J., Zhang, X. (2023). High-impedance faults detection method based on sparse data divergence discrimination in distribution networks. Electric power systems Research, vol. 223, 109514. [ DOI:10.1016/j.epsr.2023.109514] 23. Stockwell, R. G., Mansinha, L., Lowe, R. P. (1996). Localization of the complex spectrum: The S transform. IEEE transactions on signal processing, vol. 44, no. 4, pp. 998-1001. [ DOI:10.1109/78.492555] |
|
عابدزاده آیدا، هاشمی نژاد سعید. شناسایی خطاهای امپدانس بالا در شبکه توزیع با استفاده از تبدیل S و سیستم فازی. نشریه کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران. 1404; 14 (1) :29-38 URL: http://ieijqp.ir/article-1-1007-fa.html
|
