طراحی و شبیه سازی شبکه زمین با استفاده از روش المان محدود

محاسبه مقاومت زمین همیشه به عنوان یک مساله جدی برای نیروگاه ها و شبکه های نیرو و تاسیسات برقی و مخابراتی مطرح بوده است. برای محاسبه مقاومت زمین روش های تحلیلی و تجربی مختلفی پیشنهاد شده است. همچنین برای ایجاد سیستم زمین، شبکه های مختلفی ارائه شده است. در این پایان نامه، انواع شبکه های زمین و پارامتر های تاثیر گذار بر روی مقاومت زمین مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار خاک و مقاومت ویژه خاک، از عوامل مهم در به دست آوردن مقاومت شبکه های زمین محسوب می شوند، به این منظور در این پایان نامه جهت بهینه سازی پارامترهای مدل خاک چند لایه بر اساس نتایج اندازه گیری تجربی مقاومت ویژه، از الگوریتم ژنتیک تحت نظارت استفاده شده است، که تابع هدف مربوطه بین 1/1 تا 31 برابر کاهش یافته است. با استفاده از روش های حل عددی مانند روش المان محدود، می توان مقدار دقیق مقاومت شبکه های زمین را محاسبه نمود، ولی این روش ها برای طراحی، زمان بر و پیچیده هستند. به این منظور از روابط تجربی استفاده می شود، اما می توان با استفاده از روش حل دقیق عددی برای محاسبه مقاومت زمین، روابطی تجربی ارائه نمود، یا روابط قبلی را اصلاح کرد. به این منظور در این پایان نامه با استفاده از روش المان محدود، شبکه های زیادی مورد آزمایش قرار داده شده و رابطه ای تجربی برای محاسبه شبکه های زمین ترکیبی(شامل شبکه الکترودهای عمودی به همراه شبکه زمین افقی) ارائه شده است که دقت آن از رابطه ارائه شده در استاندارد ieee80 بیشتر(به طور متوسط در حدود 5 درصد) می باشد. در ادامه با استفاده از روش المان محدود، شبکه های زمین مسطح در خاک های دولایه مورد بررسی قرار گرفته است. قبلاً روابطی تجربی برای این نوع شبکه ها ارائه شده بود، که در این پایان نامه با معرفی تابع هدف و استفاده از الگوریتم ژنتیک، این روابط به شکلی بهینه ارائه شدند. دقت روابط ارائه شده در این پایان نامه بیشتر از روابط تجربی پیشین(به طور متوسط در حدود 11 درصد) می باشد.