دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 52968 + ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله

ترکیب آشکارساز خطا و انتخابگر فاز خطا برای خطوط انتقال بر اساس روش جمع تجمعی تطبیقی

کد مقاله سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی
52968 2013 9 صفحه PDF 20 صفحه WORD
خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.
عنوان انگلیسی
Combined Fault Detector and Faulted Phase Selector for Transmission Lines Based on Adaptive Cumulative Sum Method
منبع

Publisher : IEEE (آی تریپل ای)

Journal : IEEE Transactions on Power Delivery, Page(s): 1779 - 1787 ISSN : 0885-8977 INSPEC Accession Number: 13596026

فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
عبارات شاخص
مقدمه
آشکارساز خطای ارائه شده
الگوریتم CUSUM
الگوریتم ACUSUM
ارزیابی الگوریتم ارائه شده
ارزیابی قابلیت اطمینان
شکل1. سیستم قدرت تست. 
شکل2. (الف) سیگنال جریان، (ب) شاخص‌های خروجی ACUSUM و (ج) CUSUM، (د) سیگنال‌های راه‌اندازی ACUSUM و (ه) CUSUM برای خطای رخ داده در زمان t=0.073 s.
جدول1:لحظات تشخیص و مقادیر شاخص‌های الگوریتم برای زوایای مختلف شروع خطا
شکل3. (الف) سیگنال جریان، (ب) شاخص‌های خروجی ACUSUM و (ج) CUSUM، (د) سیگنال‌های راه‌اندازی ACUSUM و (ه) CUSUM برای خطای مقاومت بالای رخ داده در زمان t=0.08 s.
جدول3:لحظات تشخیص الگوریتم تحت خطای با مقاومت بالا برای زوایای مختلف شروع خطا
شکل4. (الف) سیگنال جریان، (ب) شاخص‌های خروجی ACUSUM و (ج) CUSUM، (د) سیگنال‌های راه‌اندازی ACUSUM و (ه) CUSUM برای خطای مقاومت بالای رخ داده در زمان t=0.162 s.
ب. ارزیابی امنیت
شکل5. (الف) سیگنال جریان، (ب) شاخص‌های متناظر ACUSUM و (ج) CUSUM در حضور نویز پس از t=0.08 s.
شکل6. (الف) سیگنال جریان، (ب) شاخص‌های متناظر برای ACUSUM و (ج) CUSUM برای افزایش بار در t=0.125 s. 
شکل7. (الف) سیگنال جریان، (ب) شاخص‌های متناظر برای ACUSUM و (ج) CUSUM برای کاهش بار در t=0.125 s. 
شکل8. نمودار گردشی آشکارسازخطای ترکیب شده با الگوریتم انتخابگر فاز دچار خطا.
اثر فرکانس نمونه‌برداری
انتخابگر فاز دچار خطای ارائه شده
الف. خطاهای داخل مدار
شکل9. (الف) سیگنال‌های جریان مدار اول، (ب) شاخص‌های تشخیص و (ج) شاخص‌های راه‌‌اندازی مربوط به آنها؛ (د) سیگنال‌های جریان مدار دوم، (ه) شاخص‌های تشخیص و (و) شاخص‌های راه‌اندازی مربوط به آنها برای یک خطای L-L در R1 و T1 در زمان t=0.132 s. 
شکل10. (الف) سیگنال‌های جریان مدار اول، (ب) شاخص‌های تشخیص و (ج) شاخص‌های راه‌‌اندازی مربوط به آنها؛ (د) سیگنال‌های جریان مدار دوم، (ه) شاخص‌های تشخیص و (و) شاخص‌های راه‌اندازی مربوط به آنها برای یک خطای L-L-L در R1، R2 و T2 در زمان t=0.128 s. 
جدول4:نتایج ارزیابی الگوریتم انتخابگر فاز دچار خطا برای انواع مختلف خطا
خطاهای cross (متقاطع)
نتایج بیشتر
جدول5:مقایسه‌ی عملکردهای FPSUهای مختلف
نتیجه‌گیری
کلمات کلیدی
تشخیص خطا، انتخاب فاز خطا، حفاظت، خطوط انتقال -
ترجمه چکیده
در این مقاله، یک روش نوین برای تشخیص خطا در خطوط انتقال ارائه شده است. این ایده مبتنی بر روش جمع تجمعی تطبیقی (ACUSUM) است، که ساختار آن با جریان عبوری از خط متناظر منطبق است. الگوریتم ارائه شده قادر است حتی خطاهای با دامنه‌ی کوچک و با مقاومت‌های بزرگ را تشخیص دهد. با استفاده از این روش، تنها پس از چند میلی‌ثانیه بعد از وقوع خطا، واحد تشخیص خطا با الگوریتم تشخیص اصلی اجازه می‌دهد تا فعال شود. علاوه بر این، شاخص‌های خروجی الگوریتم ACUSUM می‌تواند تنها 1 میلی‌ثانیه پس از ثبت خطا، بین فازهای خطا تمایز قائل شود. این انتخابگر جدید فاز خطا را می‌توان به خطوط انتقال دومداره نیز اعمال کرد تا بتوان خطاهای cross و نیز خطاهای داخل مدار را تشخیص داد. نتایج نشان می‌دهد که روش ارائه شده به عنوان یک الگوریتم آشکارساز خطا و انتخابگر فاز خطا، دارای عملکرد خوبی در سرعت و دقت است
ترجمه مقدمه
به طور کلی، در تجهیزات مبتنی بر ریزپردازنده‌ها (دیجیتالی)، یک بخش تثبیت سیگنال وجود دارد که از طریق عبور دادن سیگنال آنالوگ ورودی از مدارهای آنالوگ برای تبدیل دامنه، تبدیل نوع (جریان به ولتاژ) و فیلتر کردن، به آماده کردن آن سیگنال برای پردازش مطلوب دیجیتالی اشاره دارد. به طور مشابه، تثبیت سیگنال دیجیتال (DSC) را می‌توان به صورت آماده کردن سیگنال ورودی دیجیتال (سیگنال خروجی آنالوگ به دیجیتال) برای پردازش دیجیتالی نهایی (یعنی عملکرد/ ماموریت تخصیص یافته‌ی اصلی تجهیز دیجیتال) از طریق اعمال فیلترهای دیجیتال و/ یا روش‌های محاسباتی تعریف کرد. DSC شاید شامل فیلترهای دیجیتال برای حذف باندهای مختلف فرکانسی، واحدهای تشخیص خطا (FDU]ا)، واحدهای انتخاب فاز خطا (FPSUها)، تشخیص اشباع ترانسفورماتور جریان (CT) و واحد جبرانسازی ترانسفورماتور جریان (CTCU)، واحد تشخیص خطای دارای جرقه (AFDU) و واحد حذف مولفه‌ی dc (DCRU) باشد. این مقاله با معرفی یک روش تطبیقی نوین، به مراحل اولیه‌ی DSC (یعنی FDU و FPSU) می‌پردازد. با شروع یک خطا در یک سیستم قدرت، شکل‌موج‌های ولتاژ و جریان از شکل‌های سینوسی خود فاصله می‌گیرند و منحرف می‌شوند. مقایسه‌ی نمونه به نمونه‌ی سیگنال جریان یا ولتاژ و یا مقایسه‌ی نمونه‌ی فعلی با نمونه‌ی متناظر آن در یک یا دو سیکل قبلی روش‌های سرراستی برای تشخیص خطا توسط FDUها هستند [1]، [2]. با این حال، موقع حضور نویز در سیگنال و یا تغییر بار، وقتی فرکانس سیستم از مقدار نامی خود فاصله می‌گیرد، این تکنیک‌ها تحت تاثیر قرار می‌گیرند. اشکارساز خطای مبتنی بر شیب کنونی ارائه شده دارای همین کمبودها و نواقص است [3]. مولفه‌های فرکانس بالای سیگنال می‌توانند برای عمل تشخیص خطا جائی که تبدیل موجک می‌تواند یک ابزار موثر به شمار آید، مفید باشند [4]، هرچند پیچیدگی، بار محاسباتی، و نیاز به تجهیزات نمونه‌برداری فرکانس بالا مسائل مرسوم در روش‌های مبتنی بر موجک هستند. شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) نیز در حوزه‌ی تشخیص خطا به کار رفته‌اند. در کل، عملکرد روش مبتنی بر ANN به طور مستقیم به فرایند آموزش آن و ساختار از پیش تعیین شده‌ی آن بستگی دارد. به دلیل این حقیقت که هیچ روند مشخصی برای طراحی یک شبکه‌ی عصبی مصنوعی وجود ندارد، این روش‌ها شاید جذابیت خود را از دست دهند [5]. یکی از ایده‌های اخیر در حوزه‌ی تشخیص خطا عبارت است از تشخیص الگوهای مشابه صدای تولید شده توسط خطا موقع استفاده از آرایه‌ی میکروفون و یک دورین تصویربرداری حرارتی مادون قرمز (اینفرارد) [6]. این روش، که در زمره‌ی روش سخت‌افزارمحور است، نیازمند فیلترهای خاص برای حذف سیگنال‌های نویز ایجاد شده توسط باد، سروصداهای پرندگان و یا دیگر نفوذهای خارجی است. اخیرا، یک آشکارساز خطای مبتنی بر جمع تجمعی جدید موسوم به (CUSUM) ارائه شده است که نسبت به روش‌های قدیمی مزایای زیادی را به همراه دارد [7]. این الگوریتم دازای عملکرد خوبی از نظر سرعت و دقت است. با فرکانس نمونه‌برداری 1 کیلوهرتز، الگوریتم CUSUM می‌تواند تنها 3 میلی‌ثانیه پس از وقوع خطا (به جز خطاهای با زاویه‌ی شروع صفر)، خطا را تشخیص دهد. این الگوریتم در برابر نویز و جابجائی فرکانسی در سیگنال و نیز تغییر بار مصون است اما در مقابل از خطاهای با مقاومت بالا چشم‌پوشی کرده و از قابلیت اطمینان لازم برای FDUها محروم است. ارزیابی امنیت برای الگوریتم CUSUM در شرایط گذرا، مثل صاعقه و برقدار کردن، عملکرد بسیار عالی نشان داده است [8]. دیگر آشکارساز خطای مبتنی بر تبدیل فضای فاز ارائه شده است که در مقایسه با CUSUM دارای توانائی جداسازی خطا از کلیدزنی خازنی است [9]، هرچند پیچیدگی زیاد و بار محاسباتی بزرگتر نسبت به CUSUM قابل چشم‌پوشی نیست. علاوه بر این، مشابه CUSUM این روش نیز نمی‌تواند خطاهای مقاومت بالا (HRFها) را تشخیص دهد، جائی که دامنه‌ی جریان کمتر از جریان بار از قبل تعریف شده باقی می‌ماند. به طور واضح، یک FDU باید بتواند بین خطاها و وضعیت‌های طبیعی شبکه‌ی سیستم قدرت تمییز قائیل شده و الگوریتم رله‌ی اصلی را سریعا فعال کند. به عبارت دیگر، عملکرد یک الگوریتم حفاظتی به ترکیب عملکردهای FDU و الگوریتم رله‌ی اصلی بستگی دارد. با توجه به این موضوع، قابلیت اطمینان کلی بستگی به عملکرد AND قابلیت اطمینان هر دوی FDU و الگوریتم رله بستگی دارد، در حالی که امنیت کلی به عملکرد OR عملکردهای امنیتی آنها وابسته است. بنابراین، یک الگوریتم مقاوم آشکارساز خطا باید قابلیت اطمینان عالی و امنیت مناسبی داشته باشد. ACUSUM ارائه شده، به عنوان یک طرح تطبیقی، دارای قابلیت اطمینان عالی (حتی در برابر خطاهای با مقاومت زیاد) بوده و امنیت آن برای این عمل مناسب است چون تنها تحت افزایش بار تخطی می‌شود (یعنی افزایش بار به صورت یک خطا فرض می‌شود). شایان ذکر است وقتی این شرایط به الگوریتم حفاظتی متناظر ارائه می‌شود، به راحتی پس می‌زند. از سوی دیگر، انتخاب فاز دچار خطا نقشی بسیار حیاتی در حفاظت خطوط انتقال ایفا می‌کند. به طور کلی، یک انتخابگر فاز خطا شانس به کارگیری کلیدزنی تکفاز را فراهم کرده و در نتیجه دسترسی سیستم را بهبود داده و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد. سرعت معضل اصلی برای ارزیابی عملکرد یک الگوریتم صحیح انتخاب فاز دچار خطا است تا تضمین شود که یک تاخیر زمانی خیلی بزرگ به الگوریتم حفاظت اصلی اعمال نمی‌شود. در [10]، یک روش انتخاب فاز خطا بر اساس روش آنتروپی یکتای موجک (WSE) با ساتفاده از مولفه‌های برهم‌نهی‌شده ارائه شده است که از موجک و تفکیک مقدار یکتا استفاده می‌کند. ترکیبی از تبدیل موجک و شبکه‌ی مصنوعی آموزش دیده توسط الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) در [11] ارائه شده است. در روش دیگر [12]، فازهای دچار خطا از طریق الگوریتم درخت تصمیم (DT) که قبلا با اعمال هارمونیک‌های فرد سیگنال‌های اندازه‌گیری‌شده تا هارمونیک 19، آموزش دیده است، تمییز داده می‌شوند. این روش نیازمند ولتاژها و جریان‌های تنها یک سمت خط حفاظت شده است. یک روش تشخیص الگو، که شامل تبدیل موجک چندمرحله‌ای به علاوه‌ی تحلیل مولفه‌ی اصلی و ماشین‌های بردار پشتیبانی است، در [13] برای این عمل به کار رفته است. اخیرا، بر اساس اندازه‌گیری‌های سمت سیگنال، با استفاده از ویژگی‌ عدم تغییر جابجائی زمانی موجک سینوسی، ایده‌ای ارائه شده است که با اعمال تابع تعیی یک پنجره‌ی اطلاعاتی از داده‌های پس از خطا، ویژگی‌های بارز خطا را استخراج می‌کند [14]. در این مقاله، الگوریتم ACUSUM ارائه شده نیز به عنوان یک انتخابگر فاز خطا به کار گرفته شده است که در آن تحقیقات نشان داده است عمل تشخیص فاز تنها در 1 میلی‌ثانیه پس از ثبت خطا انجام می‌گیرد، حتی برای خطاهایی با زاویه‌های شروع صفر، در حالی که بار محاسباتی بسیار کم است. ادامه‌ی این مقاله به صورت ذیل سازماندهی شده است. بخش2 توضیحی در مورد الگوریتم ACUSUM می‌دهد. در بخش3، عملکرد الگوریتم ارائه شده به عنوان یک آشکارساز خطا (قابلیت اطمینان و امنیت آن) بحث شده و تحت شرایط مختلف با الگوریتم CUSUM مقایسه می‌شود. بخش4 آشکارساز فاز خطای ارائه شده را بر اساس روش ACUSUM و نتایج ارزیابی آن را تشریح می‌کند. در نهایت، نتایج در بخش5 ارائه شده است.
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله ترکیب آشکارساز خطا و انتخابگر فاز خطا برای خطوط انتقال بر اساس روش جمع تجمعی تطبیقی

چکیده انگلیسی

In this paper, a novel approach is proposed for fault detection in transmission lines. This idea is based on the adaptive cumulative sum method (ACUSUM), whose structure is adaptive with the current passing through the corresponding line. The proposed ACUSUM algorithm can detect even low magnitude faults with high resistances. By using the proposed method, just a few milliseconds after fault inception, the fault detection unit permits the main protection algorithm to become activated. Moreover, ACUSUM output indices can discriminate faulted phases within only 1 ms after fault registration. This new faulted-phase selector can also be applied to double-circuit transmission lines to detect cross-faults as well as intercircuit faults. The results have shown that the proposed method has good performance in speed and accuracy as a combined fault detector and faulted-phase selector algorithm.

خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.