در این پایان نامه روش جدیدی برای فاصله یابی خطا در خطوط انتقال خاص (ترکیبی و جبران شده توسط خازن-های سری) ارائه شده که به جای گذراهای ناشی از وقوع خطا، از گذراهای بعد از قطع کلید استفاده می نماید. روش پیشنهادی برای خطوط ترکیبی علاوه بر فاصل? خطا، ناحیه خطا را نیز مشخص می کند. مزیت روش ارائه شده نسبت به سایر روش ها این است که در این روش تنها از گذراهای ولتاژ نمونه برداری می شود و ضمناً این امر تنها در یک پایانه صورت می پذیرد و لذا نیاز به تجهیزات نمونه برداری کمتری میباشد و همچنین نیازی به استفاده از تجهیزات مخابراتی و سیستمهای ارتباطی نمیباشد. همچنین در این پایان نامه روشی جدید برای فاصله یابی خطا در خطوط انتقال خاص ارائه شده است که با وجود نمونه برداری از یک پایانه، نیازی به پارامترهای خط انتقال هوایی یا کابلی نداشته و لذا با افزایش عمر خطوط و همچنین تغییر پارامترها، دقت الگوریتم تغییر نمی کند. شبیه سازی های صورت گرفته توسط جعبه ابزار sympowersystems نرم افزار matlab قابلیت و توانایی روش های پیشنهادی در تعیین فاصله دقیق خطا برای انواع خطاهای رخ داده در خطوط را تایید می کند.

قابلیت اطمینان موضوعی مهم در طراحی شبکه قدرت می باشد، چرا که شبکه قدرت با قابلیت اطمینان پایین سبب افزایش هزینه های نگه داری و ایجاد خسارات جبران ناپذیر می گردد. پارامترهای زیادی بر روی قابلیت اطمینان شبکه قدرت تأثیرگذار هستند. کیفیت و کمیت سیستم های حفاظتی یکی از عوامل تأثیرگذار بر روی شاخص های قابلیت اطمینان شبکه قدرت می باشند. بنابراین باید کیفیت و صحت عملکرد اجزای تشکیل دهنده سیستم های حفاظتی برای دوره زمانی های مشخص مورد ارزیابی و بازبینی قرار گیرد، چرا که عدم عملکرد یا عملکرد نابجای سیستم های حفاظتی می تواند سبب قطع تغذیه و خاموشی های گسترده در شبکه گردد. از طرف دیگر تعیین زمان بهینه تست دوره ای سیستم های حفاظتی سبب کاهش هزینه های اضافی برای انجام این تست و انجام اقدامات لازم برای داشتن قابلیت اطمینان مطلوب در شبکه قدرت می شود. در بیشتر تحلیل های قابلیت اطمینان سیستم های حفاظتی شبکه قدرت برای تعیین زمان بهینه تست دوره ای، فرض شده است که سیستم حفاظت پشتیبان استفاده شده برای حفاظت از تجهیزات موجود در شبکه و رفع خطا در صورت عدم عملکرد سیستم حفاظت اصلی، کاملاً قابل اطمینان باشد. چنین فرضی در عمل درست نیست و سیستم حفاظت پشتیبان موجود در شبکه نیز همانند سیستم حفاظت اصلی می توانند دچار خرابی شوند زیرا دارای ساختاری مشابه سیستم حفاظت اصلی هستند. با توجه به توضیحات ذکر شده، در این پروژه تأثیر سیستم حفاظت پشتیبان با در نظر گرفتن احتمال خرابی برای آن، بر روی زمان بهینه تست دوره ای سیستم حفاظتی و شاخص های قابلیت اطمینان مورد بررسی قرار گرفته است. برای تعیین شاخص های قابلیت اطمینان و زمان بهینه تست دوره ای سیستم حفاظتی از روش مدل سازی مارکوف استفاده شده و مدل های مارکوف توسعه یافته با لحاظ کردن احتمال خرابی برای سیستم حفاظت پشتیبان، پیشنهاد شده است. نتایج مطالعه حاکی از آن است که وجود احتمال خرابی برای سیستم حفاظت پشتیبان، تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی شاخص های قابلیت اطمینان و زمان بهینه تست دوره ای سیستم حفاظتی دارد. بنابراین در نظر گرفتن احتمال خرابی برای سیستم حفاظت پشتیبان در بحث تعیین زمان بهینه تست دوره ای سیستم حفاظتی و شاخص های قابلیت اطمینان شبکه قدرت امری لازم و ضروری به نظر می رسد. علت ضرورت را می توان این گونه بیان کرد که پیش بینی هزینه های انجام تست دوره ای و اقدامات مورد نیاز برای داشتن قابلیت اطمینان مطلوب در شبکه قدرت بواسطه تعیین دقیق تر زمان بهینه تست دوره ای سیستم حفاظتی، به نحو مناسب تری انجام خواهد شد.

تمایل به استفاده از حداکثر ظرفیت قابل انتقال خطوط و نیاز به دارا بودن سیستمی پایدارتر و کنترل پذیرتر در دهه های اخیر سبب ظهور تجهیزاتی با عنوان کلی سیستم های انعطاف پذیر جریان متناوب (facts) شده است . هر چند که این تجهیزات قادرند با تغییر امپدانس خط و نیز کنترل دامنه و زاویه ولتاژ، عملکرد سیستم قدرت را بهبود ببخشند اما اثرات نامطلوبی بر سیستم های حفاظتی شبکه قدرت به جا می گذارند. ادوات facts بر حسب نوع اتصال به شبکه در سه گروه کلی سری، موازی و سری- موازی تقسیم بندی می شوند. از آنجا که حفاظت خطوط جبران شده با ادوات facts موازی در بین مقالات کمتر مورد توجه قرار گرفته اند، در این پایان نامه به مطالعه و بررسی حفاظت خط جبران شده توسط statcom نصب شده در وسط خط انتقال، پرداخته شده است. حفاظت دیستانس یکی از رایج ترین انواع حفاظت مورد استفاده در خطوط انتقال می باشد که در این پایان نامه عملکرد آن در خطوط جبران شده با statcom مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی های انجام شده حاکی از آن است که حفاظت دیستانس بر مبنای اطلاعات یک پایانه خط، در خطوط جبران شده با statcom با مشکل مواجه است. طرح-های حفاظتی پایلوت که با استفاده از انتقال سیگنال های حفاظتی بین رله های دو انتهای خط پیاده سازی می شوند نیز در حفاظت خطوط جبران شده با statcom با مشکلاتی روبرو هستند. بنابراین در این پایان نامه یک طرح حفاظتی پایلوت جدید با استفاده از سیگنال های حفاظتی در دسترس در رله های متداول، پیشنهاد شده و عملکرد آن در حالات متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفته است. طرح حفاظتی پیشنهادی بر این اصل استوار است که جهت تشخیص خطا در خطوطی که توسط statcom در میانه خط جبرانسازی شده اند، به دو سیگنال ناحیه 2 و ناحیه معکوس رله باس مقابل نیاز می باشد، اما این نیاز به طور همزمان نیست. به عبارت دیگر، در برخی شرایط به سیگنال ناحیه 2 رله باس مقابل احتیاج است و در این حالت دسترسی به سیگنال ناحیه معکوس رله باس مقابل اطلاعات اضافه تری ایجاد نمی کند، و البته در برخی شرایط عکس این حالت اتفاق می افتد. در طرح پیشنهادی، سیگنال خروجی المانی از رله سمت مقابل که فعال گردد به سمت دیگر منتقل می شود و به این ترتیب می توان با استفاده از تنها یک کانال داده، این طرح را پیاده سازی نمود. علاوه بر طرح حفاظتی پایلوت پیشنهادی، حفاظت مقایسه فاز نیز در این پایان نامه مورد ارزیابی قرار گرفته و نوع اصلاح-شده ای از آن جهت کاربرد در خطوط جبران شده با statcom پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند که حفاظت مقایسه فاز مجزا در مقابل برخی خطاهای خارجی عملکرد نادرستی داشته که ناشی از صدور فرمان قطع نابجا توسط المان فاز/فازهای سالم می باشد. این مسأله به خاطر اشتباه در تشخیص فاز خطا در خطوط جبران شده با statcom است. برای رفع این مشکل به روشی نیاز است که با استفاده از آن بتوان فاز خطا را به درستی تشخیص داد و مانع از عملکرد المان فاز/فازهای سالم شد. بنابراین می توان از مولفه توالی منفی جریان خطا و نیز اضافه ولتاژ در فازهای سالم، که ناشی از جبرانسازی اضافی در فازهای سالم می باشد، استفاده نمود. نتایج استفاده از این روش حاکی از عملکرد مناسب آن در تشخیص فاز خطا می باشد.

بهینه سازی روشنایی معابر عبارتست از تأمین روشنایی مورد نیاز معبر با حداقل مصرف انرژی الکتریکی ضمن رعایت استانداردهای روشنایی و اصول حفظ محیط زیست؛ با ملاحظات دیگری مانند تلاش در جهت کاهش هزینه های سرمایه گذاری، رعایت مبلمان شهری و سهولت نگهداری و بهره برداری از طریق طراحی صحیح، انتخاب مناسب لامپ و چراغ، کنترل کیفیت تجهیزات، نظارت مناسب بر اجرا، کنترل و بازرسی در زمان تحویل. بدین منظور در این پژوهش ابتدا کمیتهای نوری و انواع لامپهای مورد استفاده در روشنایی معابر شهری مورد بررسی قرار گرفتند و انواع راههای شهری و نوع روشنایی مورد نیاز آنها توضیح داده شدند. در ادامه با توجه به نتایج بدست آمده از برداشتهای میدانی در منطقه مورد مطالعه(منطقه گیشا از شهرداری منطقه 2 تهران)، برای انواع چراغهای مورد استفاده در روشنایی معابر شهری، شبیه سازی کامپیوتری با استفاده از نرم افزار dialux صورت پذیرفت و حالتهای بهینه چیدمان پایه های روشنایی برای هریک از لامپهای پیشنهادی استخراج گردید. در انتها نیز تحلیل اقتصادی برای هر گزینه صورت پذیرفت و نقطه سربه سر برای هر زوج از گزینه ها بدست آمد. با توجه به تحلیل اقتصادی صورت پذیرفته، گزینه لامپ متال هالید 70 وات به عنوان بهترین گزینه و بعد از آن چراغ led 70 وات برای روشنایی معابر شهری انتخاب شدند.

سیستم فتوولتائیک به دلیل ولتاژ dc تولیدی در خروجی خود، از طریق مبدلهای الکترونیک قدرت به شبکه متصل می شود و توان اکتیو و راکتیو به سیستم توزیع تزریق می نماید. با توجه به اهمیت کنترل منابع تولید پراکنده مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت نظیر واحدهای فتوولتائیک در حین فروافت ولتاژ، که یکی از پدیده های مهم کیفیت توان به شمار می رود، در این پایان نامه دو راه کار برای افزایش قابلیت عبور از فروافت ولتاژ ارائه شده است. در حین فروافت ولتاژ، بدلیل ثابت بودن توان تزریقی از سوی واحد و ثابت بودن ولتاژ در سمت dc مبدل dc/ac، جریان عبوری از سوئیچ های الکترونیک قدرت در مدت فروافت ولتاژ افزایش چشمگیری پیدا می کنند و این موضوع سبب آسیب رسیدن به سوئیچ ها می شود. اولین راهکار پیشنهادی به منظور افزایش قابلیت عبور از فروافت ولتاژ واحد فتوولتائیک استفاده از محدود کننده جریان خطا است. محدود کننده جریان خطا در نقطه اتصال واحد فتوولتائیک به شبکه متصل می شود و با وارد کردن مقاومت نسبتاً بزرگ در حین فروافت ولتاژ از اضافه جریان شدن سوئیچ ها جلوگیری می کند و واحد تولید پراکنده فتوولتائیک در حین فروافت ولتاژ متصل به شبکه باقی می ماند. دومین راهکار پیشنهادی در افزایش قابلیت عبور از فروافت ولتاژ در یک واحد فتوولتائیک متصل به شبکه تغییر نقطه کار مبدل فتوولتائیک و خروج از نقطه حداکثر توان در حین فروافت ولتاژ می باشد. در این روش با توجه به جریان مجاز عبوری از سوئیچ ها، نقطه کار واحد فتوولتائیک به نحوی تغییر می کند تا حتی در حین فروافت ولتاژ، جریان عبوری از سوئیچ ها در مقدار مجاز خود قرار گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده، نشان دهنده موثر بودن راهکارهای پیشنهادی می باشد.

چکیده در این پایان نامه روشی به منظور حفاظت دیفرانسیل جریانی خطوط انتقال جبران شده ی سری ارائه شده است. اساس کار الگوریتم پیشنهادی بر مولفه ی تحلیلی جریان خطا قرار دارد. به ازای وقوع خطا در هر نقطه از خط جبران شده ی سری مولفه ی جریان خطا ی دو انتها متناسب با درصد جبرانسازی در یک بازه ی زمانی با یکدیگر هم علامت می باشند. در صورتی که مولفه ی تحلیلی جریان خطای دو انتها با یکدیگر هم علامت باشند نتیجه ی حاصلضرب مولفه ی تحلیلی جریان خطای دو انتها مثبت خواهد بود و جمع نتیجه ی حاصلضرب برای نمونه های مختلف روندی صعودی خواهد داشت. با استفاده از این ویژگی می توان خطاهای داخلی را از خطاهای خارجی با دقت و سرعت مناسبی تشخیص داد. الگوریتم ارائه شده به ازای شرایط مختلف وقوع خطا از جمله نقطه ی محل خطا، مقاومت خطا، نوع خطا، زاویه ی شروع خطا و درصدهای مختلف جبرانسازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور بررسی دقیق تر الگوریتم پیشنهادی، تأثیر عملکرد برقگیر واشباع ترانس جریان نیز بر الگوریتم پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. کلیه ی شبیه سازی ها در نرم افزار pscad انجام شده است. با توجه به نتایج بدست آمده الگوریتم پیشنهادی در کلیه ی حالات وقوع خطا دارای عملکرد صحیح و دارای سرعت عملکرد بسیار بالایی است. علاوه بر روش اول در این پایان نامه الگوریتمی ارائه شده است که بر اساس اختلاف توان دو سمت گیرنده و فرستنده خطوط انتقال جبران شده ی سری را حفاظت می نماید. با توجه به اینکه در خطوط جبران شده سری با درصد جبرانسازی بالا مشکلاتی چون وارونگی جریان و ولتاژ پیش می آید نیاز است از روشی استفاده شود که نسبت به این عوامل مقاوم باشد. در نتیجه از حفاظت دیفرانسیل توانی که نسبت به این عوامل مقاوم می باشد و هنگام ایجاد وارونگی ولتاژ یا جریان عملکرد آن تحت تأثیر قرار نمی گیرد استفاده شده است. عملکرد الگوریتمهای مقایسه ی توان تحت تأثیر عواملی چون مقاومت خطا، محل وقوع خطا و نوع خطا قرار می گیرد. یکی دیگر از عواملی که می تواند عملکرد این الگوریتم را تحت تأثیر قرار دهد درصد جبرانسازی می باشد. هنگامی که درصد جبرانسازی متفاوت باشد میزان اندوکتانس معادل خط از دید محل نصب رله نیز متفاوت خواهد بود. هنگامی که خطا در درصد های مختلف جبرانسازی روی می دهد به علت متغیر بودن اندوکتانس معادل خط جریان خط نیز متفاوت می باشد و به همین دلیل هنگام وقوع خطا نمی توان برای خطاهای داخلی حد بازدارنده از عملکرد یا تلفات توان اکتیو را ثابت در نظر گرفت و به این وسیله خطاهایی که دارای تلفات اکتیو بیشتری نسبت به مقدار ثابت باشند را جزء خطاهای داخلی به حساب آورد و برای خطاهایی که اختلاف توان اکتیو دو انتها از مقدار ثابت در نظر گرفته شده کمتر باشند را جزء خطاهای خارجی در نظر گرفت. به منظور برطرف نمودن مشکل درصد جبرانسازی دو معیار بازدارنده از عملکرد در نظر گرفته شده است، یک معیار ثابت و معیار دوم متناسب با شرایط سیستم تغییر می کند. با ترکیب دو معیار ثابت و متغیر سرعت و عملکرد بهتری حاصل شده است. نتایج بدست آمده دلالت بر عملکرد صحیح در شرایط مختلف بهره برداری و خطا دارد.

یکی از تأثیرات منفی حضور واحد تولید پراکنده در شبکه، اختلال در سیستم حفاظت می باشد. این اختلال به دلیل افزایش جریان تنظیمی فیوز های پایین دستی واحد تولید پراکنده و شارش جریان در خلاف جهت جریان اصلی شبکه در خطوط بالادستی واحد تولید پراکنده می باشد. برای رفع این مشکل لزوماً هزینه ای تحت عنوان هزینه تغییر در سیستم حفاظت شامل هزینه ارتقاء تجهیزات موجود و هزینه تجهیزات اضافی لازم به شبکه تحمیل می گردد. هزینه ارتقاء تجهیزات حفاظتی موجود شامل تعویض فیوز با جریان تنظیمی بالاتر برای خطوط پایین دستی در صورت نیاز و هزینه تجهیزات حفاظتی لازم شامل هزینه رله های جهت دار به تعداد دو برابر تعداد خطوط بالادستی واحد تولید پراکنده می باشد. این رله ها در ابتدا و انتهای خطوط بالادستی واحد تولید پراکنده نصب می گردند. زیرا در این صورت اولاً سیستم حفاظت در مسیر اصلی شبکه به دلیل جریان برگشتی عملکرد اشتباه نخواهد داشت و همچنین جریان خطا به دلیل جریان برگشتی به طور کامل از شبکه جدا می گردد. در این پایان نامه مکان یابی بهینه واحد تولید پراکنده با در نظر گرفتن کمینه نمودن هزینه های انرژی تلفاتی سالیانه و تغییر در سیستم حفاظت انجام شده است. نکته مهم در محاسبه تابع هدف این است که با یک بار هزینه نمودن برای تغییر در سیستم حفاظت بسته به عمر مفید رله ها، تا چندین سال از این لحاظ به شبکه هزینه ای تحمیل نمی شود. در حالی که هزینه انرژی تلفاتی سالیانه به صورت سالیانه هزینه های شبکه را افزایش می دهد. نتایج این پروژه نشان می دهد که اگر چه تأثیر هزینه انرژی تلفاتی سالیانه نسبت به هزینه تغییر در سیستم حفاظت بر مکان یابی بهینه واحد تولید پراکنده بیشتر است اما با افزایش ضریب بهره و میزان تورم، ارزش خالص فعلی پول بیشتر شده و در چنین حالتی هزینه تغییر در سیستم حفاظت نیز اهمیت پیدا کرده و بر مکان یابی بهینه واحد تولید پراکنده تأثیر می گذارد. همچنین با افزایش عمر مفید رله و کاهش قیمت یک رله جهت دار، هزینه تغییر در سیستم حفاظت توجیه پذیر شده و مکان بهینه به سمت گره هایی سوق می یابد که به لحاظ تحمیل تلفات به شبکه در مقام بالاتری قرار داشته باشند و در عوض هزینه تغییر در سیستم حفاظت کمتری برای شبکه ایجاد نمایند. نتایج نهایی این مطالعه بر تأثیر هزینه تغییر در سیستم حفاظت بر مکان یابی بهینه واحد تولید پراکنده صحه می گذارد.

در این رساله الگوریتم های مکانیابی خطا در خطوط انتقال جبران شده با upfc ارائه شده است. این روش ها با توجه به میزان اطلاعات موجود از باس های طرفین upfc و با در نظرگرفتن مود عملکرد آن به سه دسته و 5 حالت تقسیم بندی شده است. در دسته اول (حالت اول و دوم) فرض شده اطلاعات کامل باس های طرفین جبران ساز در اختیار مکان یاب خطا بوده و در حالت های سوم و چهارم (دسته دوم)به ترتیب تنها اطلاعات اختلاف جریان و اختلاف ولتاژ باس های طرفین upfc در مود جبران سازی سری و مود جبران سازی موازی و یا هر خط جبران شده با هر یک از ادوات سری و موازی قابل بکارگیری است. بدون اینکه نیازی به ارسال اطلاعاتی از جبران سازبرای مکان یاب خطا باشد. در حالت پنجم نیز فرض بر این است که هیچ اطلاعاتی از جبران ساز در اختیار مکان یاب خطا نمی باشد.حین خطا اندازه و فاز ولتاژ و جریان تزریقی توسط جبران ساز تغییر کرده و پارامترهای ان ثابت نمی ماند. خصوصیت مشترک الگوریتم های پیشنهادی در این رساله عدم استفاده از مدل جبران ساز است که این موضوع مشکلات ناشی از مدل سازی و انتخاب مدل مناسب برای آن را برطرف می سازد. یکی از مشکلات روش های فاصله یابی خطا استفاده از محاسبات تکراری می باشد. انتخاب شرایط اولیه برای شروع انجام تکرار می باشد که ممکن است باعث خطای محاسبات مکان یابی و یا حتی واگرایی محاسبات گردد. بنابراین در روشهای پیشنهادی در این رساله از روشهای غیر تکراری استفاده گردیده است. همچنین در برخی از روشهای پیشنهادی در این رساله نیازی به استفاده از انتخابگر برای تعیین سمت صحیح خطانمی باشد که یکی از مزایای روشهای ارائه شده است.زیرا خطای انتخابگر در تعیین سمت صحیح خطا باعث عدم عملکرد صحیح مکانیاب خطا می شود. در روشهای ارائه شده از مدل گسترده خط انتقال در حوزه زمان استفاده شده که از دقیق ترین مدلهای خط می باشد و این موضوع دقت بالای روشهای پیشنهادی را در بر داشته است.

با توجه به نقش اساسی خطوط انتقال در سیستم قدرت، یافتن مکان دقیق خطا بر روی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با تعیین دقیق مکان خطا می توان در زمان و هزینه تعمیرات صرفه جویی نمود و به تداوم سرویس دهی دست یافت. خطوط سه پایانه انتقال نیرو در کنار مزایای اقتصادی خود، نیاز به تمهیدات خاص حفاظتی دارند و روش های فاصله یابی خطا در خطوط دو پایانه را نمی توان مستقیما برای مکان یابی خطا در خطوط سه پایانه انتقال نیرو به کار برد. دقت روش های معمول مکان یابی خطا که مقادیر پارامترهای خط انتقال را به عنوان اطلاعات اولیه مورد استفاده قرار می دهند با تغییرات مقادیر پارامترهای خط دستخوش تغییر می باشند. بنابراین در این پایان نامه، روش هایی جهت مکان یابی خطا در خطوط دو و سه پایانه انتقال نیرو ارائه شده اند که از مقادیر پارامترهای خط انتقال استفاده نمی کنند تا دقت مکان یابی خطا از تغییرات ممکن در پارامترهای خط مستقل باشد. در این پایان نامه، ابتدا روشی برای فاصله یابی خطا در خطوط دو پایانه و سپس با تکیه بر مفاهیم مطرح شده در این روش، سه روش متفاوت برای مکان یابی خطا در خطوط سه پایانه مطرح شده اند. روش اول مکان یابی خطا در خطوط سه پایانه، نیازمند در اختیار داشتن اطلاعات همزمان هر سه پایانه خط انتقال در لحظات پس از خطا می باشد. روش دوم مربوط به حالتی است که تنها اطلاعات دو پایانه خط اصلی به طور همزمان در اختیار باشند و در پایانه سوم تنها بار محلی موجود باشد. برای بهبود دقت روش دوم در مکان یابی خطاهای با مقاومت بالا، روش سوم که نیازمند در اختیار داشتن اطلاعات قبل و بعد از خطا در پایانه های خط اصلی می باشد، ارائه شده است. در تمامی روش های ارائه شده در این پایان نامه، مسئله مکان یابی خطا ابتدا به یک مسئله بهینه سازی تبدیل شده و سپس با حل این مسئله توسط الگوریتم ژنتیک، مکان خطا مشخص می شود. هم-چنین روش حل مسئله بهینه سازی مطرح شده توسط روش کمینه سازی نیوتن نیز ارائه گردیده است. شبیه سازی های بعمل آمده در این پایان نامه توسط نرم افزار atp/emtp انجام شده و اطلاعات مورد نیاز جهت اجرای روش های پیشنهادی، به نرم افزار matlab انتقال یافته اند. بررسی های متعدد صورت گرفته حاکی از دقت قابل قبول روش های پیشنهادی در این پایان نامه می باشند.

پیش بینی عمر خستگی مخلوط های آسفالتی برای طرح و مدیریت روسازی مورد نیاز بوده و مورد توجه محققین قرارگرفته است. پیش بینی دقیق عمر خستگی، به دلیل رفتار پیچیده و متغیر مصالح تحت بارگذاری و شرایط محیطی گوناگون، امری دشوار است. محققین مختلف با ارائه گراف ها و معادلات گوناگون بر اساس روش های رگرسیونی عمر خستگی آسفالت را پیش بینی نموده اند. این پایان نامه به دنبال به کارگیری تکنیک شبکه های عصبی (ann) برای پیش بینی عمر خستگی مخلوط های آسفالتی است. به دلیل محدودیت و عدم دسترسی به داده های جامع آزمایشگاهی عمر خستگی در داخل کشور، در این تحقیق از داده های آزمایشگاهی ایالت کانزاس استفاده گردیده است. پارامترهای موثر در عمر خستگی، ویسکوزیته قیر (نوع قیر و دما)، سطح کرنش، سختی، درصد قیر، درصد فضای خالی و دانه بندی در نظر گرفته شده اند و بر اساس نتایج آزمایشگاهی مدل سازی با استفاده از شبکه های عصبی صورت گرفته است. پیش بینی عمر خستگی مخلوط های آسفالتی توسط شبکه های عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه پیشرو و الگوریتم آموزش انتشار به عقب، با تکنیک بهینه سازی عددی لونبرگ- مارکواردت، مدل سازی شده است. فرآیند مدل سازی با استفاده از جعبه ابزار شبکه عصبی و همچنین با استفاده از برنامه نویسی در نرم افزار متلب صورت پذیرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. شبکه عصبی بهینه ساخته شده با استفاده از جعبه ابزار شبکه عصبی دارای ساختار 1-12-12-9 با ضریب رگرسیون 89/0 و شبکه عصبی بهینه ساخته شده با استفاده از برنامه نویسی دارای ساختار 1-15-15-9 با ضریب رگرسیون 94/0 بدست آمد. نتایج این پایان نامه نشان می دهد که ann در مقایسه با روش های آماری موجود، به دلیل توانایی استفاده از متغیرهای بیشتر در مدل سازی و نتایج دقیق تر، روشی موثرتر برای پیش بینی عمر خستگی مخلوط های آسفالتی است.

واحدهای تولید پراکنده در کنار مزایای فراوان، اثرات منفی متعددی بر سیستم توزیع دارند. با وقوع خطا در موقعیت های گوناگون، اثرات منفی dg ناشی از افزایش سطح جریان خطا و تغییر جهت جریان در برخی خطوط می باشد. از مهمترین این اثرات می توان به فرمان قطع اشتباه، عدم مشاهده خطا، کاهش دسترسی تجهیزات حفاظتی و برهم خوردن هماهنگی میان این تجهیزات اشاره کرد. روش های مختلفی جهت کاهش اثرات منفی dg بر سیستم حفاظتی توزیع مطرح شده است. این روش ها شامل چک کردن هماهنگی میان تجهیزات حفاظتی بعد از اتصال dg، بهره گیری از حفاظت تطبیقی و کاهش ظرفیت یا تاخیر در عملکرد واحدهای تولید پراکنده می باشند. استفاده از این روش ها عمدتاً گران بوده و با پیچیدگی فراوانی همراه می باشد. در سال های اخیر بکارگیری محدودکننده های جریان خطای ابررسانا (sfcl)، به عنوان راه حل جدیدی جهت کاهش اثرات منفی dg بر سیستم حفاظتی مطرح شده است. در شرایط عادی سیستم تلفات و افت ولتاژ محدودکننده ناچیز بوده، در حالیکه در شرایط خطا با افزایش امپدانس محدودسازی، سهم جریان خطای dg حداقل خواهد شد. برای بکارگیری sfcl جهت کاهش مسائل حفاظتی ناشی از dg می بایست امپدانس محدودسازی، پارامترهای فعال سازی، نوع مناسب محدودکننده و مکان مناسب جایگذاری بدرستی تعیین شوند. در این پایان نامه بر اساس حداقل تاثیر منفی dg بر سیستم حفاظتی توزیع، به تعیین ویژگی های sfcl پرداخته شده است. با تعریف شاخص های ارزیابی حفاظتی، مکان های خطای متناظر با هریک از انواع مسائل حفاظتی و بحرانی ترین مکان از میان آنها تشخیص داده شده است. جهت استفاده از sfcl با مدل پیشنهادی، امپدانس محدودسازی براساس بهبود شاخص های ارزیابی حفاظتی تعیین شده است. علاوه بر این مقایسه ای میان سه نوع محدودکننده مقاومتی، القایی و امپدانسی صورت گرفته است. همچنین زمان و جریان فعال سازی و مکان مناسب sfcl بدست آمده است. روش پیشنهادی روی یک فیدر شعاعی در حضور یک و دو واحد dg با ظرفیت های متفاوت صورت گرفته و نتایج مورد بررسی قرار گرفته است.

خطوط انتقال جریان مستقیم فشار قوی (hvdc) در مسیرهای طولانی گسترده شده اند، از این رو تعیین محل خطا در صورت استفاده از روش های گشت زنی زمان بر خواهد بود و حتی در بعضی از موارد نیز ممکن است نتوان محل خطا را به راحتی پیدا کرد. بنابراین الگوریتم های مکان یابی خطای مناسب، باعث یافتن سریع محل وقوع خطا و بازگرداندن مجدد خط انتقال به مدار می گردند. روش های مکان یابی خطا در خطوط انتقال hvdc عمدتاً از روش امواج سیار استفاده کرده اند. اما از طرفی دیگر، روش معادلات دیفرانسیل که از جمله روش های مناسب برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال ac است برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال hvdc مورد بررسی قرار نگرفته است. روش های فاصله یابی خطا بر اساس معادلات دیفرانسیل از مدل گذرای خط استفاده می کنند که در آن هارمونیک های مزاحم در روش های مبتنی بر هارمونیک اصلی به عنوان سیگنال های شناخته شده مطرح می شوند. هم چنین به دلیل نیاز این روش به داده های کم و عملکرد ساده، روش معادلات دیفرانسیل برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال hvdc پیشنهاد می گردد. در این پایان نامه دو روش مبتنی بر روش معادلات دیفرانسیل، برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال hvdc پیشنهاد شده است. در روش اول از مدل فشرده خط انتقال استفاده شده است. در این روش پارامترهای خط انتقال معلوم فرض شده اند و از آن ها در فرآیند مکان یابی خطا استفاده می شود. از آنجا که خطوط hvdc خطوطی طولانی هستند، در روش دوم برای مدل سازی دقیق تر این خطوط، از مدل گسترده در حوزه زمان استفاده شده است. در این روش دو حالت در نظر گرفته شده است. در حالت اول، با به کارگیری پارامترهای خط انتقال و اطلاعات هم زمان دو پایانه، فرآیند مکان یابی خطا انجام شده است. در حالت دوم، بدون استفاده از پارامترهای خط انتقال به مکان یابی خطا پرداخته شده است. این روش پارامترهای خط انتقال را به همراه فاصله خطا، به عنوان مجهول در نظر گرفته و هم زمان به محاسبه این مجهولات می پردازد. تمامی شبیه سازی ها در این پایان نامه توسط نرم افزار pscad/emtdc انجام شده و اطلاعات مورد نیاز جهت اجرای روش های پیشنهادی، به نرم افزار matlab انتقال یافته اند. بررسی های متعدد صورت گرفته حاکی از دقت قابل قبول روش های پیشنهادی در تعیین مکان خطا می باشند.

تاکنون روشهای متنوعی برای تشخیص جزیره ای شدن واحدهای مقیاس کوچک ارائه شده است. در این رساله، نواحی غیر قابل تشخیص جهت یک یا دو واحد مقیاس کوچک از نوع توان ثابت و جریان ثابت متصل به شبکه توزیع بدست می آید. برای واحدهای مقیاس کوچک مبتنی بر اینورتر، روشهای تشخیص جزیره ای شدن بدون ناحیه غیر قابل تشخیص با استفاده از رله ولتاژی ارائه شده است. اصول اصلی روشهای پیشنهادی ، مبتنی بر تغییر مرجع توان اکتیو یا مرجع جریان محور مستقیم واحد مقیاس کوچک می باشد. مرجع توان اکتیو واحدهای مقیاس کوچک که تابع تکه ای خطی از ولتاژ نقاط اتصال آنها می باشد به گونه ای تعریف شده که در شرایط تغییر ولتاژ نقطه اتصال از مقدار ثابت اولیه به مرجع جدید تغییر یابد. این تغییر مرجع توان اکتیو باعث می شود که در شرایط جزیره ای شدن، ولتاژ تا خارج شدن از محدوده های تنظیم رله های ولتاژی افزایش یا کاهش یابد. در روش پیشنهادی اول، تابع تکه ای خطی در بدترین شرایط که در آن توان اکتیو تولیدی توسط واحد مقیاس کوچک برابر با توان اکتیو بار محلی می باشد بدست آمده است. در روش پیشنهادی دوم، تابع تکه ای خطی مرجع توان اکتیو واحد مقیاس کوچک بصورت تطبیقی تعریف که باعث شده اضافه بار اعمال شده بر واحد مقیاس کوچک و نیز اضافه ولتاژ اعمالی بر بار محلی ناشی از روش پیشنهادی محدود شود. در روش پیشنهادی سوم، مرجع توان اکتیو تعریف شده در شرایط جزیره ای شدن باعث می شود که در شرایط مختلف بار و تولید واحد مقیاس کوچک، توان تولیدی و ولتاژ نقطه اتصال همواره از حد پایین نقطه تنظیم رله ولتاژی کمتر شود. روش اخیر برای واحدهای مقیاس کوچک که نزدیک شرایط نقطه توان ماکزیمم کار می کنند نیز می تواند مناسب باشد. روشی مبتنی بر رله ولتاژی نیز برای واحد مقیاس کوچک جریان ثابت پیشنهاد شده است که مرجع توان اکتیو واحد به صورت تابع خطی از ولتاژ نقطه اتصال تعیین شده است. در روش پیشنهادی تشخیص جزیره ای شدن با استفاده از رله فرکانسی، مرجع توان راکتیو واحد مقیاس کوچک تابع خطی از فرکانس می باشد. بررسیهای انجام شده نشان می دهد که روشهای ارائه شده در شرایط غیر جزیره ای اثر منفی بر کیفیت توان نداشته و از سرعت مناسبی برای تشخیص برخوردارند. همچنین ضمن ساده بودن از قابلیت اطمینان بالایی نیز برخوردارند.

چکیده رساله/پایان نامه : تاکنون روش‏های متعددی در ارتباط با مکان یابی خطا در شبکه انتقال ارائه شده است. استفاده مستقیم از این روش‏ها در شبکه توزیع به دلایلی همچون وجود انشعاب‏های متعدد، غیر یکنواختی فیدرها (خطوط کابلی، خطوط هوایی، سطح مقطع متفاوت انشعاب ها و تنه اصلی فیدر)، نامتعادلی (عدم جابجا شدگی خطوط، بارهای تک‏فاز و سه فاز)، ثابت نبودن بار و اندازه گیری مقادیر ولتاژ و جریان فقط در ابتدای فیدر ممکن نمی‏باشد. بنابراین روش‏های خاص امپدانسی، امواج سیار و روش‏های هوشمند جهت مکان‏یابی خطا در شبکه توزیع مطرح گردید. متداول‏ترین این روش‏ها، روش‏های امپدانسی است که با مشکلاتی مانند چند پاسخی و عدم تشخیص بخش خطا روبرو بوده و قادر به ارائه پاسخ یکتا نیستند. در این رساله ابتدا با استفاده از مدل گسترده خط و مدل کامل بار معادله ای درجه پنج از فاصله خطا ارائه و روش پیشنهادی امپدانسی را مطرح می نماید. در ادامه با استفاده از روش پیشنهادی تمامی مکان‏های ممکن خطا تعیین می‏شود. از آنجا که مکان‏های ممکن خطا معمولاً بیش از یک مکان می‏باشد، لازم است بخش خطا شناسایی شده تا مکان صحیح خطا تعیین گردد. برای این منظور دو دیدگاه متفاوت جهت شناسایی بخش خطا پیشنهاد شده است. دیدگاه اول بر اساس جایگذاری تجهیزات حفاظتی مختلف در موقعیت‏های مناسب و ارائه یک روش هماهنگی حفاظتی ویژه که قابلیت شناسایی خطا در هر بخش با استفاده از الگوی جریانی ترمینال ابتدای فیدر را داراست به تعیین بخش خطا می‏پردازد. دیدگاه دوم تعیین بخش خطا از طریق الگوریتم تطابق است. جهت رفع مشکل چند پاسخی در روش‏های امپدانسی تاکنون راهکارهایی ارائه شده که اساس اکثر آنها در اختیار داشتن بانک اطلاعاتی دقیق و حجیم بوده است. دیدگاه دوم ارائه شده در این پیشنهاد رساله، نیاز به بانک داده نداشته و به ازاء هر یک از مکان‏های ممکن تعیین شده، خطای اتصال کوتاه مشابهی شبیه سازی شده و شکل موج ولتاژ ابتدای فیدر استخراج می‏شود. مکان و بخش اصلی خطا، مکان و بخشی است که شکل موج‏های ولتاژ به دست آمده از شبیه سازی با شکل موج‏های ولتاژ ثبت شده در ابتدای فیدر به ازاء خطای اصلی تطابق بیشتری داشته باشد. جهت بررسی میزان تطابق، می‏توان مقادیر نمونه‏ها یا مقادیر ویژگی‏های استخراج شده از شکل موج‏های ولتاژ را مورد مقایسه قرار داد. البته این ویژگی ها باید دارای این مزیت باشند که قابلیت تفکیک بهتری از خود نمونه‏ها‏ داشته باشند. لذا در این راستا از تبدیل فوریه و تبدیل موجک در بررسی دقیق تر میزان تطابق بهره جسته شده است. با توجه به حضور روز افزون واحدهای تولید پراکنده در شبکه توزیع و اهمیت مکان‏یابی خطا در این سیستم‏ها، در این رساله روش امپدانسی جدیدی جهت تعیین مکان خطا در شبکه های توزیع با حضور واحد تولید پراکنده نیز ارائه شده است. با توجه به اینکه بار در شبکه‏های توزیع همواره با تغییرات مواجه بوده و دقت روش‏های امپدانسی وابسته به امپدانس بار است، لذا در این رساله روشی پیشنهاد گردیده که با استفاده از ولتاژ و جریان ثبت شده در ابتدای فیدر در لحظات قبل از خطا، میزان بار هر یک از ترانس‏های توزیع تخمین زده شده است. همچنین در این رساله روش پیشنهادی مکان‏یابی خطا در شبکه توزیع در برابر تجدیدآرایش شبکه، حضور خازن های اصلاح پروفیل ولتاژ و ضریب توان و حضور اتوبوستر بررسی و نتایج ارزیابی‏ها ارائه شده است.

مکان یابی دقیق خطا های ماندگار و موقتی، از منظر تعمیرات و رفع عیب سریع و همچنین شناسایی نقاط ضعف خط انتقال و اتخاذ تدابیر مناسب برای کاهش احتمال وقوع خطا در آن محل ها دارای اهمیت است. مسئله مکان یابی خطا در خطوط انتقال به دلیل تاثیرگذار بودن عوامل متعدد در آن، دارای پیچیدگی زیادی است. حل مسئله مزبور با استفاده از روش های مبتنی بر الگوریتم های یادگیری ماشین، مزایا و قابلیت انعطاف بالایی داشته و در سال های اخیر، با توجه به پیچیدگی ذاتی مسئله بسیار مورد توجه بوده است. در روش های مبتنی بر یادگیری ماشین، استفاده از ویژگی های ورودی مفید و بهره گیری از ابزار یادگیری مناسب، دو موضوع اصلی هستند که در دقت حل مسئله موردنظر تاثیرگذارند. در این رساله، ویژگی های شاخص و کارآمد با استفاده از ابزارهای مختلف و به منظور مکان یابی هوشمند خطا در خطوط انتقال فشارقوی جریان متناوب و جریان مستقیم استخراج و انتخاب شده اند. جهت استخراج ویژگی ها تنها از سیگنال های ولتاژ یک پایانه خط انتقال استفاده شده است که با مزایای متعددی از جمله عدم نیاز به مخابره و سنکرون سازی اطلاعات دو پایانه، عدم وجود خطاهای ناشی از اندازه گیری جریان و عدم ترکیب خطاهای اندازه گیری همراه خواهد بود. انتخاب و بهره گیری از تخمین گرها و ابزار یادگیری مناسب جهت مکان یابی دقیق خطا در خطوط انتقال نیز جزو نکات برجسته این رساله محسوب می شود. در این رساله، به منظور مکان یابی خطا در خطوط انتقال جریان متناوب، ویژگی های کارآمدی از طریق اعمال جداگانه تبدیل فوریه، تبدیل s و ترکیب ابتکاری تبدیل موجک و آنالیز پرونی بر روی سیگنال های ولتاژ استخراج شده اند. برای انتخاب ویژگی های مفید استخراج شده نیز در مواردی از طریق انجام آزمایش های متعدد و تحلیل حساسیت و در موردی دیگر از طریق اجرای روش انتخاب ویژگی rrelieff اقدام شده است. همچنین، دو روش برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال جریان مستقیم پیشنهاد شده اند که در آنها، نمونه های مستخرج از سیگنال ولتاژ پس از خطا جهت تشکیل بردار ویژگی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این رساله، با توجه به بُعد نسبتاً بالای بردارهای ویژگی در روش های مکان یابی خطای پیشنهادی برای خطوط جریان متناوب و جریان مستقیم، بهره گیری از سه تخمین گر جنگل تصادفی، شبکه عصبی رگرسیون تعمیم یافته و k همسایگی نزدیک مدنظر قرار گرفته است. علاوه بر مزایای ذاتی روش های پیشنهادی، نتایج آزمایش های متعدد بر روی سیستم های نمونه، بیانگر دقت بالاتر و یا قابل مقایسه آنها نسبت به روش های مکان یابی خطای موجود می باشند.

تولید توان توسط واحد های فتوولتاییک کوچک در چند سال اخیر رشد قابل توجهی داشته است. به دلیل نوسانات خروجی این واحد ها و عدم توانایی آن ها در ذخیره سازی انرژی، لازم است تا از واحد ذخیره سازی در کنار واحد فتوولتاییک استفاده شود. باتری به عنوان بهترین ذخیره ساز موجود دارای قیمت اولیه زیادی می باشد از این رو مطلوبیت احداث چنین واحد هایی کاهش می یابد. در این پایان نامه دو روش متفاوت برای مدیریت توان واحد ترکیبی فتوولتاییک – باتری در مقیاس خانگی ارائه و سعی شده است تا شرایط فنی و اقتصادی هر روش بررسی گردد. نتایج نشان داده است که احداث چنین واحد هایی در حالت عادی دارای صرفه اقتصادی قابل توجهی نیست لذا برای بهبود شرایط اقتصادی سیستم مورد مطالعه، دو مشوق اقتصادی به صورت افزایش قیمت خرید برق و اعطای وام خرید تجهیزات پیشنهاد شده است. این دو مشوق به خوبی توانستند شرایط سیستم ترکیبی فتوولتاییک – باتری را از نظر اقتصادی بهبود بخشند. همچنین به منظور بهبود کیفیت توان تزریقی از طرف واحد ترکیبی فتوولتاییک – باتری به شبکه، این واحد از نقطه نظر میزان نوسانات مقید گردید. نتایج این مقید سازی بر روی بهبود کیفیت توان و نیز شرایط اقتصادی سیستم نیز بررسی گردیده است.

با توجه به اهمیت موضوع حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت و به طور ویژه حفاظت دیفرانسیل، در این پایان نامه روش جدیدی برای رویارویی با مسئله مهم تشخیص جریان هجومی از جریان خطای داخلی ارائه شده است. برخلاف اغلب روش های موجود که از علائم ثانویه جریان هجومی (مثل هارمونیک ها، تلفات توان و...) برای تشخیص رخداد آن استفاده می کنند، در روش پیشنهادی این پایان نامه پدیده اشباع مغناطیسی که عامل اصلی به وجود آورنده این نوع جریان می باشد مورد توجه قرار گرفته است. به طور خلاصه، در این روش از روی نمونه های جریان تفاضلی، ناحیه کاری شبه مشخصه مغناطیسی هسته، که از نظر هندسی مشابه با مشخصه مغناطیسی می باشد، در پنجره ای به طول نیم سیکل استخراج شده و سپس با ارزیابی این مشخصه توسط معیارهایی مبتنی بر چندجمله ای های لژاندر، وقوع یا عدم وقوع اشباع مغناطیسی و در نتیجه جریان هجومی تشخیص داده می شود.

استفاده از واحدهای تولید پراکنده در طی سالیان اخیر از رشد قابل توجهی برخوردار بوده است. یکی از رخدادهای محتمل برای این واحدها که غالباً به شبکه¬ی توزیع متصل می¬شوند، جزیره¬ای شدن است. جزیره¬ای شدن به حالتی گفته می¬شود که تامین توان از سمت شبکه¬ی سراسری قطع شده است؛ اما واحد تولید پراکنده همچنان به تزریق توان تولیدی به شبکه ادامه می¬دهد. در صورت وقوع جزیره علاوه بر احتمال برق گرفتگی پرسنل تعمیر کننده¬ی خط و تداخل در سیستم حفاظت شبکه¬ی توزیع، ممکن است به تجهیزات حساس الکتریکی موجود در ناحیه¬ی جزیره شده آسیب جدی وارد شود. از این¬رو تشخیص موثر شرایط جزیره و جداسازی واحد از شبکه¬ ضروری می¬باشد. تشخیص جزیره به معنای تعیین وقوع یا عدم وقوع جزیره بر مبنای مشاهده¬ی برخی پارامترهای خروجی واحد تولید پراکنده می¬باشد. در صورتی که بعد از شکل¬گیری جزیره، نامتعادلی توان (اکتیو یا راکتیو) در این ناحیه قابل توجه باشد، ایجاد جزیره به آسانی و با اندازه¬گیری پارامترهایی نظیر فرکانس و ولتاژ قابل تشخیص است. اما در صورت کوچک بودن نامتعادلی توان، تشخیص قطع شبکه¬ی سراسری با روش¬های متداول دشوار می¬باشد. در این پایان¬نامه یک روش نوین اکتیو تشخیص جزیره برای واحدهای فتوولتائیک با اینورتر رشته¬ای پیشنهاد گردیده است. در روش مطرح شده، از ایده¬ی اعمال بازخور ولتاژ نقطه¬ی اتصال مشترک در پارامتر سطح کلیدزنی روش کنترل مود لغزشی به منظور تشخیص جزیره در زمان مجاز استفاده شده است. از طریق این بازخور، کنترل مود لغزشی اصلاح شده ضمن ردیابی نقطه¬ی بیشینه¬ی توان در حالت عملکرد عادی، قادر به تشخیص و قطع توان تولیدی اینورتر در صورت ایجاد جزیره می¬باشد. روش ارائه شده علاوه بر نداشتن هیچگونه اثر منفی در عملکرد عادی سیستم در شرایط وصل شبکه، در شرایط مشابه جزیره نظیر کلیدزنی خازنی، تغییرات بزرگ توان اکتیو مصرفی توسط بار محلی و تغییر ساختار شبکه، تشخیص و عملکرد نابجا ندارد. از آنجا که در روش پیشنهادی بر خلاف روش¬های متعارف اکتیو، اختلال تزریقی از نوع توان اکتیو می¬باشد، کاهش کیفیت در توان خروجی اینورتر مشاهده نمی¬شود. عملکرد روش پیشنهادی در شرایط وقوع همزمان جزیره و سایه¬اندازی جزئی و اتصال همزمان دو واحد به شبکه نیز مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. نتایج این ارزیابی¬ها حاکی از آن است که روش پیشنهادی در این شرایط نیز در تشخیص مناسب قطع شبکه¬ی سراسری، کارآمد است.

با توجه به پیشرفت فراوان سیستمهای اندازه گیری در بخش انتقال سیستمهای قدرت و فراهم آمدن روشهای جدید جهت ارسال اطلاعات با دقت هر چه بیشتر در شبکه، اهمیت و توجه به اتوماسیون نمودن شبکه و بکارگیری روشهای حفاظت گسترده ی شبکه روز به روز در بین محققان افزایش یافته است. یکی از قسمت های مورد توجه در روشهای حفاظت گسترده در شبکه مکان یابی خطا می باشد. در این پایان نامه روشی جهت مکان یابی خطا به کمک حداقل واحدهای اندازه گیری فازوری(pmu ) ارائه شده است. در این روش نقاط محتمل وجود خطا در تمامی خطوط شبکه به کمک تئوری جمع آثار و در نظر گرفتن یک باس فرضی در خطوط مختلف شبکه به عنوان مکان خطا و استفاده از ماتریس امپدانس شبکه تعیین می گردند. در صورتی که از خاصیت خازنی خطوط در مکان باس فرضی در نظر گرفته شده صرف نظر گردد، معادلات حاصل نسبت به پارامتر مکان خطا (x) خطی بوده و حل این معادلات بسیار ساده می باشد. با بکارگیری اطلاعات ولتاژ بدست آمده از واحدهای اندازه گیری فازوری نصب شده در شبکه و تئوری جمع آثار مکان های محتمل وقوع خطا محاسبه و به کمک قواعد پیشنهاد شده مکان صحیح خطا از میان مکانهای بدست آمده انتخاب می گردد. در ادامه نوع خطا و امپدانس خطا نیز به کمک مولفه های توالی مختلف ولتاژهای بدست آمده تعیین گردیده اند. همچنین در این پایان نامه روشی جهت جایابی واحدهای اندازه گیری فازوری با توجه به اطلاعات مورد نیاز جهت استفاده در روش مکان یابی خطا ارائه شده است. در نهایت با پیاده سازی روش پیشنهادی بر روی سه شبکه نمونه 30، 39 و 118 باس ieee دقت و اعتبار روش پیشنهادی بررسی شده است. با توجه به بررسی های انجام شده کاهش چشمگیر تعداد واحدهای اندازه گیری فازوری که به ترتیب 3، 3 و 7 واحد در شبکه های نمونه 30، 39 و 118 باس ieee در این روش در نظر گرفته شده است قابل مشاهده می باشد. همچنین حداکثر خطای روش ارائه شده در این سه شبکه بر اساس بررسی های انجام شده به ترتیب 05/0%، 62/0% و 12/0% بوده که در روشهای مکان یابی خطا مقادیر قابل قبولی می باشند.

چکیده: فصل اول به بررسی طرح های حفاظت سیستمی، انواع حفاظت های سیستمی، دلایل استفاده از حفاظت های سیستمی و معماری حفاظت سیستمی می پردازد. در بررسی حفاظت های سیستمی به تاریخچه حفاظت های سیستمی و چگونگی عملکرد آنها پرداخته شده است. در پایان این فصل، به بررسی اهداف پایان نامه و مرور فصل های دوم وسوم پایان نامه پرداخته شده است. فصل دوم پایان نامه، ابتدا ناپایداری ولتاژ در سیستم قدرت و ابزارهای حفاظت سیستمی برای مقابله با ناپایداری ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد. سپس، به طور مختصر به بررسی حفاظت سیستمی برای مقابله با انواع اغتشاشات سیستم قدرت نظیر ناپایداری فرکانسی، ناپایداری گذرا و ... می پردازد. در ادامه به مرور مقالات و کارهای انجام شده در زمینه مقابله با ناپایداری ولتاژ پرداخته شده، و در پایان چند نمونه از حفاظت سیستمی واقعی موجود در جهان ارائه شده است.فصل سوم پایان نامه به طور کامل به بررسی و ارائه پیشنهاد طراحی حفاظت سیستمی به منظور مقابله با ناپایداری ولتاژ کوتاه مدت می پردازد. در این فصل، توابع هدف و قیود مختلف پیشنهادی مورد بررسی قرار می گیرد و شبیه سازی ها در یک شبکه 30 باسه استاندارد ieee انجام می گیرد. همچنین، نتایج شبیه سازی این توابع با یکدیگر مقایسه می شود و در پایان بهترین تابع هدف پیشنهاد می گردد. در فصل چهارم ابتد

ترانسفورماتورهای قدرت یکی از تجهیزات گرانقیمت و مهم در سیستم های الکتریکی می باشند. این تجهیزات در معرض خطاها و اختلالات مختلفی از جمله اتصال کوتاه داخلی قرار دارند. در صورتی که اتصال کوتاه داخلی در ترانسفورماتور رخ دهد، برای جلوگیری از آسیب به ترانسفورماتور و حفظ پایداری سیستم قدرت، لازم است ترانسفورماتور در کوتاهترین زمان ممکن از شبکه جدا گردد. برای حفاظت از این تجهیزات در برابر اتصال کوتاه داخلی بطور معمول از رله دیفرانسیل استفاده می شود. در این رله ها جریان تفاضلی با یک مقدار آستانه مقایسه می گردد و در صورتی که مقدار و در صورتی که خطای داخلی رخ داده باشد، لازم است ترانسفورماتور از شبکه جدا گردد. این رله ها در معرض عملکرد اشتباه ناشی از عبور جریان هجومی ترانسفورماتور قرار دارند. این جریان تنها در یکی از سیم پیچ های ترانسفورماتور جاری می شود و از دید حفاظت دیفرانسیل، این جریان ناشی از خطای داخلی می باشد. در این پایان نامه الگوریتم جدیدی برای تشخیص جریان هجومی از جریان خطای داخلی در رله دیفرانسیل ترانسفورماتور ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی ترکیبی از دو معیار می باشد. معیار اول بر اساس ایجاد موج مجازی با استفاده از اطلاعات نیم سیکل اول جریان تفاضلی و مقایسه بین محتوای هارمونیک سوم جریان تفاضلی و موج مجازی حاصله می باشد. معیار دوم بر اساس آشکارسازی خمیدگی های موجود در شکل موج جریان تفاضلی به کمک دیفرانسیل سوم و بررسی رفتار شکل موج برای نقاط بعد از آخرین خمیدگی شکل موج، به کمک دیفرانسیل اول می باشد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که ترکیب دو معیار معرفی شده باعث بهبود عملکرد رله دیفرانسیل می گردد.

هنگامی که خطا در خط انتقال رخ می دهد، امواج سیار گذرایی تولید می شود. این امواج سیار در طول خط حرکت کرده و ‏پس از مدتی میرا می شوند. در این پایان نامه سه روش مختلف پیشنهاد می شود که با تشخیص و تفکیک این امواج می توان ‏بخش خطادار و مکان خطا را در خط انتقال ترکیبی تعیین کند. این روشهای پیشنهادی تنها از اطلاعات ولتاژ و جریان یک ‏پایانه استفاده کرده و تحت شرایط مختلف خطا در خط ترکیبی (انواع اتصال کوتاه، مقاومتهای مختلف خطا، زوایای شروع ‏متفاوت خطا و مکانهای مختلف خطا در بخش کابلی و هوایی) بررسی می شوند. همچنین می توان از این روشها در تعیین ‏مکان خطا در خطوط انتقال هوایی یا کابلی نیز استفاده کرده و به علت نیاز به بازه نمونه برداری کوتاه (حداکثر2 میلی ثانیه) ‏قابلیت استفاده در رله دیستانس نیز دارند.‏در زیر توضیح مختصری در مورد این سه روش داده می شود.‏ در اولین الگوریتم پیشنهادی در این پایان نامه، ابتدا به کمک اطلاعات ولتاژ و جریان یک پایانه امواج پیشرو و پسرو ‏بدست می آیند. سپس با کمک تابع همبستگی به تطبیق امواج سیار پیشرو و پسرو پرداخته و با انتخاب مناسب بازه نمونه ‏برداری، بخش خطادار و مکان خطا با دقت مناسبی تعیین می شوند.‏ در دومین الگوریتم پیشنهادی، تغییرات لحظه ای تابع ولتاژ را در یک پایانه محاسبه کرده و با کمک نقاط ماکزیمم و ‏مینیمم تابع تغییرات ولتاژ، بخش خطادار و مکان خطا با دقت مناسبی تعیین می شوند.‏ در سومین الگوریتم پیشنهادی، ابتدا به کمک اطلاعات جریان یک پایانه و مشخصات سیستم مورد مطالعه امواج پیشرو و ‏پسرو بدست می آیند. سپس با کمک تابع تشخیص الگوی اقلیدسی به تطبیق امواج سیار پیشرو و پسرو پرداخته و با انتخاب ‏مناسب بازه نمونه برداری، بخش خطادار و مکان خطا با دقت مناسبی تعیین می شوند.‏

در سالهای اخیر لزوم به کارگیری حفاظت خروج از همگامی به منظور جلوگیری از عوارض و صدمات متعدد ناشی از کار آسنکرون ژنراتور مشاهده می شود. در این حفاظت دو نوع عملیات حفاظتی شامل مسدود کننده نوسان توان و تریپ دهنده خروج از همگامی به کار گرفته می شود. هدف اصلی مسدود کننده نوسان توان شناسایی نوسان توان در شبکه قدرت و ارسال یک سیگنال مسدود کننده به رله های دیستانس مستعد پاسخگویی به نوسانهای توان پایدار و ناپایدار برای جلوگیری از عملکرد اشتباه و نابجا می باشد. به دلیل مسدودشدن رله دیستانس تشخیص خطا در حین نوسان توان و به ویژه تمایز میان خطاهای داخلی و خارجی بسیار مشکل است. تعیین زمان معین مسدود شدن نیز مشکل دیگری است. در روشهای ارائه شده تا کنون همواره اصل مسدودکردن رله دیستانس وجود داشته است و از ابزار جانبی برای تشخیص خطا حین نوسان توان استفاده شده است. با توجه به آنکه اکثر مشکلات از مسدود شدن کامل رله ناشی می شود، در این پایان نامه پیشنهاد شده است مسدودکننده نوسان توان کاملاً حذف شود و روش دیگری برای جلوگیری از تأثیرپذیری رله دیستانس از نوسان توان ارائه شده است. در این روش با به کارگیری فریم گردان (d-q) نوسانات شکل موجهای ولتاژ و جریان پیش از انتقال به رله دیستانس حذف می شود. پس از آن رله با به کارگیری این شکل موجها در محاسبات امپدانس می تواند بدون اثرپذیری از نوسان توان در مقابل خطاهای حین نوسان توان عمل کند. در روش پیشنهادی مشکل تعیین زمان معین برای جلوگیری از عملکرد رله، وجود ندارد و می توان با توجه به شکل موجهای حاصل از انتقال به فریم گردان برای عملکرد بعدی تصمیم گیری کرد. فرکانس لغزش کمیتی است که با وجودی که گاهی متغیر با زمان می باشد، در روش پیشنهادی مورد استفاده قرار می گیرد و لازم است میانگین آن تخمین زده شود. شبیه سازیهای متعددی برای ارزیابی روش پیشنهادی به کمک نرم افزار pscad انجام شده و نتایج آن آورده شده است. بنابراین کارآیی روش پیشنهادی در جلوگیری از عملکرد رله دیستانس در اثر نوسان توان و شناسایی خطای حین نوسان توان تأیید شده است.