سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

تشخیص و طبقه بندی خطاهای فرامرزی، خطاهای الکتریکی داخلی و خارجی و جریان هجومی در ترانسفورماتورهای قدرت با استفاده از تبدیل موجک گسسته حداکثر همپوشانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک
چکیده
این مقاله، به بررسی و عملکرد حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت در حضور انواع خطا­های داخلی، خطاهای خارجی و خطاهای فرامرزیدر حضور اشباع ترانسفورماتورهای جریان که از نوآوری اصلی این تحقیق بشمار می­رود، پرداخته است. تشخیص و طبقه­بندی خطاهای فرامرزی از سایر پیشامدها، از مهمترین چالشهایی است که امروزه مهندسان حفاظت با آن روبرو هستند. لذا در این تحقیق، از تبدیل موجک گسسته حداکثر همپوشانی2 به‌منظور تشخیص و طبقه­بندی دقیق این پیشامدها براساس استخراج شاخص­های ضرایب انرژی ویژگی­های برتر در سطوح مختلف انرژی استفاده شده است. ابتدا، خطاهای فرامرزی، خطاهای داخلی و خارجی و همچنین پدیده جریان هجومی بر روی سیستم مورد مطالعه در محیط نرم‌افزار EMTP شبیه‌سازی و جریان دیفرانسیل در پیشامدهای مختلف نمونه­برداری شده است. سپس، شاخص­های میانگین مجموع ضرایب انرژی هر سطح توسط تبدیل موجک گسسته حداکثر همپوشانی توسط نرم افزار MATLAB محاسبه شده و براساس مقادیر شاخص­ها، تمایز و کلاسه بندی پیشامدها صورت می­گیرد. نتایج بدست آمده از شبیه­سازی­ها تأیید می­کند که الگوریتم حفاظتی پیشنهادی قابلیت تشخیص و طبقه­بندی خطاهای فرامرزی از دیگر پیشامدها را در شرایط مختلف کاری ترانسفورماتورها داشته و سبب بهبود عملکرد حفاظت دیفرانسیل و افزایش قابلیت اطمینان سیستم قدرت خواهد شد.
کلیدواژه‌ها

1[ جهانگیری. حمید، اکبری ازیرانی . اصغر، ورله. پیتر، "بررسی عملکرد پروبهای UHF در آشکارسازی تخلیه جزئی در
ترانسفورماتورهای فشار قوی"، مجله انجمن مهندسی برق و الکترونیک، پائیز 1397 ، شماره سوم، صفحه 33 - 43 .
[2] S. Michael, and Z. Djekic, “The impact of current-transformer saturation on transformer differential protection,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 30, no. 3, 1278-1287, 2014.
[3] Zh. Tao, T. Huang, Y. M. Zihang Zhang, and L. Liu, “Histogram-based method to avoid maloperation of transformer differential protection due to current-transformer saturation under external faults,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 33, no. 2, 610-619, 2017.
[4] M. R. Prado, and F. B. Costa, “A wavelet-based transformer differential protection with differential current transformer saturation and cross-country fault detection,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 33, no. 2, 789-799, 2017.
[5] L. Xiangning, H. Weng, and B. Wang. "Identification of cross-country fault of power transformer for fast unblocking of differential protection." IEEE transactions on power delivery, Vol. 24, no. 3, 1079-1086, 2009.
[6] A. V. Anamika Yadav, and A. Y. Abdelaziz, “MODWT-based fault detection and classification scheme for cross-country and evolving faults,” Electric Power Systems Research, Vol. 175, pp. 1-20, 2019.
[7] S. Bagheri, Z. Moravej, and G. B. Gharehpetian, “Classification and discrimination among winding mechanical defects, internal and external electrical faults, and inrush current of transformer,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 14, no. 2, 484-493, 2017.
[8] S. Lucas, B. L. Souza, H. Costa, R. P. Medeiros, V. S. Orivaldo, and F. B. Costa, “A Power Transformer Event Classification Technique Based on Support Vector Machine,” In 2020 Workshop on Communication Networks and Power Systems (WCNPS),2020, pp. 1-6.
[9] M. Jing, and D. Jingyi, “Research on Magnetizing Inrush Current and Fault Identification of Transformer Based on VMD-SVM,” In 2020 IEEE International Conference on Information Technology, Big Data and Artificial Intelligence (ICIBA), Vol. 1, pp. 172-178, 2020.
[10] A. Behvandi, S. G. Seifossadat, and A. Saffarian, “A new method for discrimination of internal fault from other transient states in power transformer using Clarke’s transform and modified hyperbolic S-transform,” Electric Power Systems Research, Vol. 178, pp. 106023, 2020.
[11] N. Shahbazi, S. Bagheri, and G. B. Gharehpetian, “Performance Improvement of Transformer Differential Protection during Cross-Country Fault using Hyperbolic S-Transform,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Early Access, 2021.
[12] N. Shahbazi, S. Bagheri, and G. B. Gharehpetian, “Identification and classification of cross-country faults in transformers using K-NN and tree-based classifiers,” Electric Power Systems Research, Vol. 204, pp. 1-14, 2022.
[13] Y. Mengting, Y. Zhu, J. Li, H. Wei, and P. He, “Research on predicting line loss rate in low voltage distribution network based on gradient boosting decision tree,” Energies, vol. 12, no. 13, pp. 2522, 2019.
[14] C. Hu, J. Yan, and C. Wang, “Advanced cyber-physical attack classification with extreme gradient boosting for smart transmission grids,” In 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), pp. 1-5, 2019.
[15] C. Long, J. Gu, J. Ma, and Zh. Jin, “Probabilistic wind power forecasting approach via instance-based transfer learning embedded gradient boosting decision trees,” Energies, vol. 12, no. 1, pp. 159, 2019.
[16] M. Tajdinian, M. Allahbakhshi, A. Bagheri, H. Samet, P. Dehghanian, and P. Malik, “An enhanced sub-cycle statistical algorithm for inrush and fault currents classification in differential protection schemes,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 119, pp. 105939, 2020.
[17] S. Afrasiabi, M. Afrasiabi, B. Parang, and M. Mohammadi, “Designing a composite deep learning based differential protection scheme of power transformers,” Applied Soft Computing, vol. 87, pp. 105975, 2020.
[18] S. H. Murugan, S. P. Simon, P. S. R. Nayak, K. Sundareswaran, and N. P. Padhy, “Power transformer protection using chirplet transform,” IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 10, no. 10, pp. 2520-2530, 2016.
[19] S. Bagheri, Z. Moravej, and G. B. Gharehpetian, “Effect of transformer winding mechanical defects, internal and external electrical faults and inrush currents on performance of differential protection,” IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 11, no. 10, pp. 2508-2520, 2017.
[20] S. A. Govar, and H. Seyedi, “Adaptive CWT-based transmission line differential protection scheme considering cross-country faults and CT saturation,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 10, no. 9, pp. 2035-2041, 2016.
[21] IEEE Guide for Protecting Power Transformers, IEEE Standard C37.91™-30 May 2008 (Revision of IEEE Std C37.91-2000).

  • تاریخ دریافت 21 تیر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 21 تیر 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1400