عنوان پایان‌نامه
مکان یابی گسترده خطا در سیستم های قدرت با استفاده از سیستم پایش سراسری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق -قدرت
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2880;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72758;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2880;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72758
- تاریخ دفاع
- ۲۶ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- صادق عزیزی
- استاد راهنما
- مجید صنایع پسند
- چکیده
- با این که روش‌های مرسوم مکان‌یابی خطا لازم می‌نمایند که حداقل نصف پایانه‌های خطوط به مکان‌یاب‌های خطا مجهز شوند، خرابی و یا حالت‌های گذرای ترانس‌های اندازه‌گیری نصب شده در سر خط دچار خطا توان‌مندی مکان‌یابی دقیق خطا توسط این روش‌ها را از بین می‌برد. مکان‌یابی گسترده خطا راه‌کاری برای مواجهه با این مشکل است، که هدف اصلی آن استفاده از اطلاعات تعداد محدودی فازور هم‌زمان در مرکز کنترل شبکه برای تعیین دقیق مکان خطا می‌باشد. روش‌های گسترده موجود، عموما پیچیده و غیرخطی بوده و به شبکه‌های بزرگ قابل اعمال نیستند. از طرف دیگر، در این گونه روش‌ها تکنیک‌های حذف داده‌های اشتباه به راحتی قابل پیاده‌سازی نمی‌باشند. در این رساله، روشی ساده برای مکان‌یابی گسترده خطا در شبکه‌های قدرت ارائه شده‌است که در آن نیازی به معلوم بودن خط دچار خطا از قبل وجود ندارد. در این راستا، قضایای مداری به گونه‌ای مورد استفاده قرار گرفته‌اند که با استفاده از آن‌ها ماتریس امپدانس شبکه پیش و پس از خطا تغییر نمی‌نماید و مکان خطا به سادگی و با استفاده از یک رابطه سرراست قابل محاسبه است. در حالی که اندازه‌گیری‌های مربوط به شبکه توالی صفر به علت عدم دقت در تعیین پارامترهای این شبکه مورد استفاده قرار نگرفته‌است، نوع خطا هم‌چنان قابل تشخیص می‌باشد. با به کارگیری روش معرفی شده در فضای سه‌فاز، قابلیت مکان‌یابی دقیق خطا در شبکه‌های بی‌ترانهش فرآهم شده‌است. هم‌چنین، با محدود نمودن روش پیش‌نهادی به ناحیه خطا و حذف شبکه بیرونی، بار محاسباتی و خطای تخمین کاهش یافته‌است. در این زمینه، یک راه‌کار جدید کاهش شبکه ارائه گردیده‌است که به پارامترها و نقطه کار شبکه بیرونی نیازی ندارد. از آن‌جا که روش‌های امپدانسی قابل اعمال به شبکه‌های جریان مستقیم نمی‌باشند، برای مکان‌یابی خطا در این گونه شبکه‌ها روش گسترده‌ای بر مبنای امواج‌سیار ارائه گردیده که هم‌چنان خطی و کم‌محاسبه است. کلیه روش‌های فوق به شبکه‌های نمونه اعمال و مکان‌یابی خطا با موفقیت و دقت بالا صورت پذیرفته‌است. با در نظر گرفتن بار محاسباتی بسیار اندک روش‌های معرفی شده، استفاده از آن‌ها به عنوان یک حفاظت پشتیبان قابل اعتماد -در صورت وجود بستر مخابراتی مناسب- امکان‌پذیر می‌باشد. واژه‌های کلیدی: شبکه قدرت، مکان‌یابی خطا، خطوط بی‌ترانهش، واحد اندازه‌گیری فازور
- Abstract
- Voltage and current phasors measured directly at the faulted line terminal(s) are used for fault location by conventional methods. Although such methods necessitate at least half of the line terminals to be equipped with measurement devices, they just use the nearest measurements to the fault point. If any of these measurements fails to operate properly or is not in service during fault, the conventional methods might not perform well due to lack of enough redundant equations. Moreover, measurements, if taken by magnetic core instrument transformers, would not be exact during the whole fault period or a portion of it. In the meantime, the instrument transformers located farther from the fault location are less prone to transient response and recover their accuracy faster than the ones located near the fault point. The main idea behind wide-area fault location is to use synchrophasors already available in the control center to accurately pinpoint the fault location. Nonetheless, existing wide-area methods are complicated and mostly not applicable to real-sized power systems. Accordingly, a linear wide-area fault location algorithm is proposed in this thesis in which the faulted line does not need to be known a-priori. Contrary to existing wide-area methods, the bus impedance matrix is not modified in the proposed method due to fault at an unknown location on the network. In fact, the bus impedance matrix is kept constant before and after fault inception by taking advantage of some well-known theorems in Circuit Theory. The fault type is also identified although zero-sequence parameters are not exploited to avoid concerns and difficulties in relation with ground resistance determination. The proposed method is also adopted in a way as to be applicable to untransposed transmission networks. Achieving mere accurate results, the fault area has been modeled as a stand-alone sub-system without requiring the outer network data and operating point. To do so, a new network reduction technique has been set forth. Since impedance-based methods are merely applicable to AC systems, a traveling wave-based method has been also proposed for fault location on multi-terminal DC systems. Extensive simulation studies carried out on different test systems demonstrate the effectiveness and applicability of all the proposed methods. High accuracy and low computational burden of the proposed methods make them attractive options to be deployed as back-up protection scheme in the power system control center. Keywords: Fault location, short-circuit fault, untransposed transmission line, traveling wave, impedance matrix
