یکی از رایج ترین خطاهای سیستم تحریک ژنراتور سنکرون، خطای زمین می باشد. اولین خطای زمین به این دلیل که هیچ عملکرد بدی در ژنراتور ایجاد نمی کند، با روش های معمول قابل تشخیص نیست. در این پایان-نامه دو روش برای تشخیص خطاهای زمین در سیستم تحریک استاتیک مبتنی بر تبدیل سریع فوریه مورد بررسی قرار گرفته است. روش اول فقط در صورت عدم وجود خطای دیگری در سیستم تحریک، می تواند نشان دهد که خطای زمین در سمت ac سیستم تحریک و یا در سمت dc آن رخ داده است. در روش دوم که روش پیشنهادی این پایان نامه می باشد، حتی با وجود خطای مدار باز یا اتصال کوتاه در دیودهای یکسوساز، خطای زمین رخ داده در سمت dc و یا سمت ac قابل تشخیص می باشد. علاوه بر روش های ذکر شده، دو روش برای تعیین محل خطای زمین در سیم پیچ روتور در ژنراتور های سنکرون مورد بررسی قرار گرفته اند. در روش اول با اندازه گیری مولفه های dc و ac ولتاژ تحریک و مولفه های dc و ac ولتاژ امپدانس بین زمین و نقطه خنثی ترانسفورماتور تحریک، محل وقوع خطای زمین، تنها در سیم پیچ روتور با سیستم تحریک استاتیک، قابل تخمین می باشد. روش دوم که روش پیشنهادی این پایان نامه می باشد، برای انواع سیستم تحریک مناسب می باشد. در این روش جدید با اندازه گیری ولتاژ و جریان های ورودی و خروجی سیم پیچ روتور، خطای زمین تعیین محل می شود. این روش دارای یک الگوریتم ساده تر و دقیقتر نسبت به روش قبل می باشد. صحت روش های این پایان-نامه از طریق شبیه سازی و تست های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک دستگاه تعیین محل خطای زمین در سیم پیچ روتور ژنراتورهای سنکرون بر اساس روش پیشنهادی پایان نامه ساخته شده است.

نگرانی محیط زیستی نسبت به آلودگی نیروگاه‎ها و نوسانات قیمت انرژی زمینه‎‎ساز ظهور منابع تولید کننده کوچک توان مانند میکروتوربین‎ها، سلول‎های خورشیدی، پیل‎سوختی و غیره در صنعت برق شده‎است.گسترش حضور منابع تولید پراکنده در شبکه های ولتاژ پایین و متوسط مفهوم جدیدی به نام ریزشبکه را مطرح می سازد. ریزشبکه قابلیت عملکرد در هر دو حالت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه را دارا می باشد. تمرکز اصلی این پایان‎نامه بر روی مسائل کنترل فرکانس و ولتاژ ریز شبکه است و هدف اصلی آن ارائه راهکار کنترلی مناسب جهت کنترل فرکانس و ولتاژ ریزشبکه در حین جزیره شدن است. به طوری که در شرایط وقوع جزیره با از دست نرفتن بارها، ریزشبکه بتواند به کار خود ادامه دهد. برای نیل به این هدف ابتدا سیستم کنترلی برای هر واحد تولیدی ارائه شده است و جهت بررسی عملکرد پایدار منابع تولید و تست طرح کنترلی، از ریزشبکه فشار ضعیف تست استفاده شده است. در ریزشبکه تحت مطالعه در این پایان‎نامه از منابع تولید پراکنده شامل میکروتوربین، دیزل- ژنراتور، پیل‎سوختی، سلول‎های خورشیدی و نیز سیستم ذخیره‎ساز انرژی- باتری استفاده شده است.کنترل اولیه فرکانس در شرایط جزیره‎ای به عهده باتری است. لازم است که بعد از عملکرد سریع باتری سایر منابع توان وارد عمل‎شده تا باتری بتواند با یک ظرفیت باقیمانده از فرآیند کنترل خارج شود. به این ترتیب می‎توان اطمینان حاصل کرد که همواره بیشترین ظرفیت رزرو چرخان در ریزشبکه وجود دارد. به منظور بررسی صحت عمکلرد منابع تولیدی و نیز سیستم های کنترلی آن‎ها شبکه مورد مطالعه در نرم افزار pscad/emtdcپیاده سازی شده‎است. نتایج شبیه سازی کارآیی سیستم کنترلی را نشان می‎دهد و همچنین نشان می‎دهد که عملکرد پایدار چنین شبکه‎ای وابسته به حضور باتری است.

در این پایان نامه به بررسی حالت های گذرای ناشی از رزونانس و فرورزونانس ترانسفورماتور زمین با شبکه فشار متوسط پرداخته شده است. در ابتدا داده های یک شبکه واقعی مربوط به پست برق شماره 10 شرکت فولاد خوزستان گردآوری شده است. در ادامه با استفاده از نرم افزار تحلیل حالت های گذرا pscad/emtdc، شبیه سازی های زیادی به منظور تحلیل حالت های گذرا، شامل اضافه ولتاژها و اضافه جریان های به وجود آمده در شبکه فشار متوسط مورد مطالعه انجام شده است. سپس حالت هایی از پیکر بندی شبکه که مستعد ایجاد رزونانس و فرورزونانس می باشند، شناسایی شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهندکه جریان نقطه صفر ترانسفورماتور زمین می تواند به عنوان یکی از نشانه های رزونانس ترانسفورماتور زمین مورد استفاده قرار گیرد. برای مقابله با رزونانس ترانسفورماتور زمین، استفاده از مقاومت در نقطه صفر این تجهیز برای میرا کردن نوسان های جریان پیشنهاد شده است. در مدار قرار دادن بار به صورت پیوسته برای ایجاد تلفات به منظور میرا کردن اعوجاج های ولتاژ ناشی از فرو رزونانس نیز از نتایج شبیه سازی بوده است. در بررسی های به عمل آمده بر روی نتایج شبیه سازی مشخص گردیده است که تغییر در امپدانس معادل شبکه با استفاده از خازن های جبران ساز می تواند با برهم زدن تعادل راکتانس سلفی و خازنی شبکه در حالت رزونانس، از وقوع این پدیده جلوگیری نماید. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهند که در حالت وقوع پدیده رزونانس در شبکه مورد مطالعه، دامنه هارمونیک پنجم به شدت افزایش می یابد و می توان از این پارامتر برای شناسایی وقوع این پدیده استفاده نمود. از دیگر نتایج به دست آمده در این پایان نامه، لزوم تغییر در منطق سیستم حفاظتی و کنترلی پست برق ، جهت جلوگیری از در مدار ماندن ترانسفورماتور زمین پس از قطع برق شین اصلی پست به عنوان راهکار پیشنهادی برای پیشگیری و محدود کردن دامنه نوسان های رزونانس می باشد. علاوه بر این نتایج شبیه سازی نشان می دهند اعوجاج های مربوط به این حالت های گذرا بر روی شبکه بالادست تاثیری ندارند ولی به صورت مستقیم به شبکه پایین دست منتقل می شوند. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند که دامنه شکل موج ولتاژ قبل از بروز اغتشاش یا به عبارت دیگر لحظه کلیدزنی نقش مهمی در دامنه اعوجاج های رزونانس دارد و با افزایش دامنه ولتاژ در لحظه کلید زنی اعوجاج ها تشدید می شوند. این مساله بر لزوم کنترل لحظه کلید زنی در شبکه تاکید می نماید. در قسمتی دیگر از این تحقیق، نتایج شبیه سازی نشان می دهند که اتصال مثلث و یا اتصال ستاره زمین نشده تجهیزات بر خلاف اتصال ستاره زمین شده، تأثیر مثبتی در میرا کردن نوسان های رزونانس ندارد. همچنین نتایج نشان می دهند که مقاومت خطا تأثیر مشابه ای با مقاومت نقطه صفر ترانسفورماتور زمین در میرا کردن اعوجاج ها رزونانس دارد.

روش های حذف بار فرکانسی سنتی که تنها وضعیت فرکانسی شبکه قدرت را در نظر می گیرند، در بعضی حوادث بزرگ و ترکیبی قادر به جلوگیری از ناپایداری نیستند. به منظور رفع این مشکلات اخیرا در برخی مقالات روش های حذف بار ترکیبی پیشنهاد شده اند که در آن ها روش حذف بار فرکانسی و ولتاژی به نوعی ترکیب می شود. در این پایان نامه نیز یک روش حذف بار ترکیبی جدید ارائه می گردد. روش های قبلی حذف بار ترکیبی که حذف بار را با در نظر گرفتن همزمان وضعیت ولتاژی و فرکانسی سیستم انجام می دهند، بدون توجه به ابعاد اقتصادی سیستم را نجات می دهند، درحالی که ابعاد اقتصادی، بخش غیرقابل حذف از صنعت برق می باشد. ویژگی اساسی این پایان نامه، پیشنهاد الگوریتمی است که علاوه بر حفظ پایداری ولتاژ و فرکانس، بهترین تنظیم را ازلحاظ اقتصادی برای رله ی حذف بار انتخاب می کند. به گونه ای که همزمان مقدار حذف بار کمینه و وضعیت پایداری ولتاژ و پایداری فرکانس سیستم پس از حذف بار به سمت بهترین حالت سوق داده می شود. وضعیت پایداری ولتاژ توسط شاخص استاندارد محلی l ارزیابی می گردد و رله ها از مقادیر محلی ولتاژ، فرکانس و جریان استفاده می کنند. طرح ارائه شده، سرعت، مکان و مقدار حذف بار بهینه را به صورت خودکار و تطبیق پذیر با شرایط افت ولتاژ و فرکانس تعیین می کند. طرح حذف بار ارائه شده، با استفاده از زبان برنامه نویسی نرم افزار (dpl) digslient به صورت بهینه تنظیم شده و عملکرد آن به ازای حوادث مختلف در یک شبکه ی واقعی مدل سازی شده در این نرم افزار بررسی شده است. نتایج شبیه سازی، بهبود عملکرد روش ارائه شده را نسبت به روش های قبلی نشان می دهد.

در سال های اخیر آسیب شدید به ژنراتور متصل به شین ولتاژمتوسط از طریق خطای زمین استاتور وارد شده است . درگذشته دور هزینه های خرابی عمدتاً هزینه های تعمیر بوده است امروزه هرچند هزینه های خرابی در شرایط گسترده اندازه گیری می شود که شامل هزینه های تولید از دست رفته وانرژی های جایگزین و غیره...است بنابراین هزینه ها بطور قابل توجهی بیشتر از هزینه تعمیر است این عوامل هزینه با بزرگ شدن واحد بزرگ می شوند. این پایان نامه نگرانی های صنعت را در مورد خطای استاتور که باعث سوختن نقطه ای می شود در رابطه با ژنراتورهای گوناگون صنعتی زمین شده را مورد بررسی قرار می دهد، همچنین روش زمین کردن ترکیبی را پیشنهاد می دهد که توانایی محدود نمودن خسارات وارده را در حالی که هنوز جریان خطای زمین تحت شرایط عملکردی را دارد. درطرح زمین کردن ترکیبی، از هر دو طرح زمین کردن با مقاومت بالا (hrg) و زمین کردن با مقاومت پایین (lrg) استفاده می شود. این پایان نامه جزئیات مورد نیاز برای زمین ترکیبی را ارائه می دهد. در نهایت نتایج حاصل از مطالعه حالت گذرای سوئچینگ را بر اساس اطلاعات پایه وحفاظت اضافه ولتاژ با استفاده از نرم افزار emtp مورد تحلیل وبررسی قرار می دهد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سوئیچینگ کلید سرعت بالا ایجاد نوسانات فرکانس بالا نمی کند وهمچنین اضافه ولتاژهای مخرب ناشی از خطای قوس را کاهش می دهد.

خطوط انتقال موازی به طور وسیعی در شبکه های انتقال با ولتاژ بالا استفاده می شود. حفاظت دیستانس عموما به عنوان یکی از حفاظت های اصلی خطوط موازی مورد استفاده قرار می گیرد. امپدانس متقابل بین خطوط موازی می تواند به اندازه 50 تا 70 درصد امپدانس خودی برای تزویج توالی صفر باشد. وقتی رله های دیستانس از داده های یک سمت یکی از خطوط انتقال موازی استفاده می-کند، عملکرد آنها بوسیله تزویج متقابل خطوط به خصوص برای خطاهای بین مداری تحت تاثیر قرار می گیرد