وقوع عیب در ترانسفورماتورها همواره از اصلی ترین نگرانی های بهره برداران سیستم قدرت بوده است. اخیرا نیز از ترانسفورماتورهای خشک رزینی به علت مزایای آن نسبت به ترانسفورماتورهای روغنی به صورت گسترده در شبکه برق استفاده می شود. یکی از عوامل اصلی در وقوع عیب در ترانسفورماتورهای خشک رزینی مربوط به سیستم عایق بندی آن ها می باشد. در این میان تخلیه جزئی مهمترین منبع خطا در عایق ترانسفورماتورها، می باشد. بدیهی است که با تعیین درست نوع عیب تخلیه جزئی در مورد ترانسفورماتورهایی که در حال کار در شبکه هستند می توان درک درستی از میزان سلامت عایقی آنها بدست آورد و با تخمین شدت و سختی نوع عیب، نسبت به خروج برنامه ریزی شده آنها از شبکه به منظور تعمیر یا جایگزینی اقدام نمود. لذا با تشخیص نوع عیب علاوه بر عدم خروج ناخواسته ترانسفورماتور از مدار، از صرف هزینه های گزاف قطع برق اجتناب خواهد شد. در حالت کلی عیوب مربوط به تخلیه جزئی در ترانسفورماتور به چند بخش کلی شامل تخلیه جزئی در حفره ها و حباب های داخل عایق (تخلیه های داخلی)، تخلیه جزئی بر روی سطوح مشترک عایق ها و کرونا تقسیم می شوند. در این پایان نامه انواع عیوب ذکر شده به صورت مصنوعی در ابعاد کوچکتر ایجاد شده و توسط یک دستگاه تجاری، تخلیه جزئی مربوط به این عیوب اندازه گیری شده اند. همچنین ضمن استفاده از اندازه گیری های واقعی تخلیه جزئی، از قابلیت ذخیره دیجیتالی این دستگاه جهت ایجاد یک بانک اطلاعاتی کامل استفاده شده است. در ادامه با استفاده از این بانک اطلاعاتی انواع الگوها و مشخصات کلیدی استخراج شده اند. در نهایت با استفاده از روش های آماری مبتنی بر کمترین فاصله و بر اساس تشابه الگوی مورد نظر با الگوهای استخراج شده، نوع عیب تخلیه جزئی مشخص می شود.

یکی از مسائل مهم در بحث حفاظت سیستم های قدرت مسئله هماهنگی رله های اضافه جریان می باشد. معمولا این مسئله با فرض ثابت بودن ساختار شبکه حل می گردد. در حالیکه ساختار شبکه ثابت نبوده و در عمل به دلیل وقوع برخی عوامل پیش بینی شده و یا غیر قابل پیش بینی، بهره برداری از آن در توپولوژی های مختلف صورت می پذیرد. بنابراین تنظیمات مبتنی بر فرض ساختار ثابت شبکه، الزاما هماهنگی رله ها در سایر توپولوژی ها را در بر ندارد. هدف اصلی از حفاظت سیستم های قدرت جداسازی حداقل تجهیزات، در کوتاه ترین زمان ممکن پس از وقوع خطا در سیستم است به نحوی که تداخل در عملکرد رله های حفاظتی وجود نداشته باشد. بطور نوعی زمان عملکرد رله های اضافه جریان منصوب در شبکه قدرت در هنگام وقوع خطای اتصال کوتاه، عموما به میزان جریان اتصال کوتاه بستگی دارد و از طرفی مقدار جریان اتصال کوتاه نیز از عواملی نظیر ظرفیت نیروگاه های فعال در شبکه، آرایش شبکه و مقدار امپدانس خطا متاثر می گردد. بنابراین خروج هر یک از تجهیزات مذکور به هر دلیلی از مدار و همچنین به مدار آوردن تجهیزات مشابه جدید الاحداث موجب تغییر سطح اتصال کوتاه در نقاط مختلف شبکه می شود. با توجه به توضیحات فوق در صورتیکه تنظیم رله ها با فرض ثابت بودن ساختار شبکه صورت گیرد، تغییر آرایش شبکه ناهماهنگی در عملکرد رله ها را می تواند در پی داشته باشد. در این تحقیق یک روش تطبیقی on-line جهت هماهنگی رله های اضافه جریان در توپولوژی های مختلف شبکه ارائه خواهد شد. این روش مبتنی بر تخمین پارامترهای تونن شبکه بوده و از این طریق جریان اتصال کوتاه را در شرایط مختلف شبکه برآورد می کند. روش ارائه شده قادر به پاسخگویی به شبکه های حلقوی و شعاعی می باشد و صحت و دقت این روش با اعمال آن به شبکه نمونه مورد تایید قرار می گیرد.

یک روش کنترل برداری بسیار کارآمد برای درایوهای موتور القایی که طی دو دهه اخیر مورد استفاده واقع شده است ، کنترل مستقیم گشتاور direct torque control (dtc) می باشد. در این روش، شار موتور و گشتاور الکترومغناطیسی به عنوان کمیت های مرجع محسوب می گردند که توسط بردار ولتاژ مربوط به اینورتر مستقیما کنترل می شوند. از آنجائیکه dtc یک روش برداری کنترل موتور القایی است، علاوه بر فرکانس و دامنه قابلیت کنترل موقعیت زاویه ای لحظه ای بردارهای فضایی ولتاژ را دارا می باشد، در نتیجه ا این روش در حالت پایدار و گذرا قادر به کنترل و حفظ موقعیت زاویه ای صحیح و مطلوب بین بردارهای فضایی موثر در رفتار موتورالقایی است. از مزایای این روش، کنترل مستقیم شار موتور(استاتور، روتور و یا شار مغناطیس کنندگی) و گشتاور الکترومغناطیسی در یک زمان معین است. با توجه به گسترش روزافزون مطالعات بر روی کنترل حلقه بسته یک سیستم درایو شامل مبدل ماتریسی بدلیل مزیت های درخور توجه این مبدل، مانند حذف خازن فیلتر پایین گذر ورودی (که گران قیمت می باشد)، قابلیت کنترل ضریب قدرت ورودی و بالا رفتن کیفیت جریان های سینوسی ورودی و خروجی، در این پروژه به بررسی کنترل گشتاور مستقیم بر روی موتور القایی در حضور مبدل ماتریسی پرداخته شده است. در این پروژه ابتدا به معرفی dtc و مبدل ماتریسی پرداخته می شود، در ادامه کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای القایی مورد بررسی قرار می گیرد.سپس به انواع مبدل های ماتریسی و روابط حاکم بر آنها می پردازیم . نهایتا کنترل مستقیم گشتاور در موتور القایی سه فاز با مبدل ماتریسی تک فاز به سه فاز را انجام می دهیم. نتایج شبیه سازی بر روی یک موتور نمونه نشانگر آن است که این روش قابل کاربرد برای کنترل دور موتورهای القایی خواهد بود. واژه های کلیدی: کنترل مستقیم گشتاور- مبدل ماتریسی- موتور القایی سه فاز- جدول کلید زنی

چکیده ژنراتورهای سنکرون قلب تپنده سیستم های قدرت می باشند ولی در زمینه پایش وضعیت این ماشین ها مطالعات کمی صورت گرفته است. سهم عمده خطاهای ماشین های الکتریکی مربوط به سیم پیچ های استاتور می باشد و خطای اتصال حلقه جزء حساس ترین و نامحسوس ترین این خطاها می باشد. این خطا بایستی در مراحل اولیه شناسایی گردد و از گسترش آن جلوگیری شود تا به حادثه فاجعه بار نیانجامد. با توجه به اهمیت شاخص ها در پایش وضعیت، در این پایان نامه مرور جامعی بر شاخص های ارائه شده در زمینه عیب یابی خطای دور در سیم پیچ های استاتور گردآوری شده است. در این پایان نامه پایش وضعیت خطای اتصال کوتاه حلقه از سیم پیچ استاتور ژنراتور سنکرون مدنظر می باشد. بدین منظور شبیه سازی ژنراتور سنکرون در حالت سالم و معیوب با استفاده از روش تابع سیم پیچ انجام شده است. با استفاده از این روش اندوکتانس های خودی و متقابل سیم پیچ های استاتور و روتور محاسبه شده و با توجه به معادلات دینامیکی پارامترهای مختلف ژنراتور سنکرون بدست می آیند و در حالت سالم و معیوب مورد مقایسه قرار می گیرند. در مرحله دیگر با استفاده از روش های ابتکاری اثر شیارهای استاتور و اشباع دندانه های استاتور برای افزایش دقت شبیه سازی ها اعمال شده اند. اثرات هر یک از عوامل فوق در محاسبه اندوکتانس ها و در پارامترهای مختلف ماشین مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت شاخص های غیرتهاجمی براساس طیف های هارمونیکی پارامترهای مختلف ژنراتور ارائه شده و تاثیر نامتعادلی ولتاژ، نامتقارنی ساختار ماشین، شدت بار و شدت خطا در آن ها مطالعه شده است و آزمایشات عملی توانایی این شاخص ها را تایید نموده اند. واژگان کلیدی: ژنراتور سنکرون، پایش وضعیت، روش تابع سیم پیچ، خطای اتصال حلقه، اثر شیار و اشباع دندانه های استاتور.

شبکه های قدرت، سیستم های دینامیکی پیچیده ای هستند که پارامترها و حالات آنها بطور پیوسته در حال تغییر است. تغییرات فرکانس، تغییر بار شبکه، در مدار قرار گرفتن و خارج از مدار شدن خطوط انتقال و نیروگاهها در سیستم قدرت از جمله عواملی هستند که شرایط شبکه را بطور مداوم تغییر می دهند. بعلاوه در خلال بروز اتصال کوتاه نیز در شرایط خطا از قبیل مقاومت خطا در خطاهای فاز به زمین و نوع خطا می تواند تغییراتی بوجود آید. اساساٌ باید تدابیر حفاظتی که برای هر سیستم در نظر گرفته می شود به صورتی باشد که تغییرات دینامیکی موجود در شبکه را در طراحی و تنظیم دستگاههای حفاظتی مورد توجه قرار دهد. حفاظت تطبیقی بر این مساله اذعان دارد رله هایی که حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارند باید مشخصاتشان را برای هماهنگ شدن با شرایط سیستم تغییر دهند. معمولاٌ، یک سیستم حفاظتی به خطاها یا اتفاقات غیرعادی در یک روش و قاعده از پیش تعیین شده پاسخ میدهد. این قاعده از پیش تعریف شده که در مشخصات رله قرار گرفته بر مبنای فرضیات معینی درباره سیستم قدرت میباشد.با تغییر شرایط شبکه امکان دارد سطح اتصال کوتاه در نقطه مورد افزایش یا کاهش یابد. بدین ترتیب ممکن است جریان برخی خطاها در این ناحیه حفاظتی از مقدار تنظیم رله کمتر یا بیشتر شوند. در این مواقع است که تنظیمات رله نامناسب میباشد و باعث عملکرد اشتباه دستگاه حفاظتی میگردد.جهت حفاظت سیستم قدرت تنظیمات رله ها باید به صورتی انجام شود که در بدترین موارد همانند بالاترین مقدار تولید و بیشترین میزان بار، بالاترین سطوح جریان های اتصالی یا بالاترین زمان لازم برای فرو نشاندن یک خطا، هماهنگی بین آنها حفظ شود. مساله دیگر اینکه محاسبه نواحی حفاظتی رله نیازمند سیتم های ارسال و دریافت اطلاعات می باشد که این اطلاعات لازم است در یک مرکز گردآوری شده و سپس ارسال شود.لذا نیازمند کانال های مخابراتی نسبتا گسترده می باشد.علاوه بر این ایجاد اختلالات احتمالی در سیستم های مخابراتی،باعث بروز اختلال درعملکرد رله هاو برز خسارات جبران ناپذیر خواهد بود. بنابراین هدف از انجام این پژوهش ارائه یک روش تنظیم تطبیقی نوین بدون نیاز به کانال های مخابراتی گسترده می باشد به طوریکه با استفاده از این الگوریتم رله های دیستانس متناسب با توپولوژی جاری شبکه به طور مناسب تنظیم شوند.

هدف اصلی این پایان نامه مدلسازی موتور القایی با در نظر گرفتن اثر شیارهای استاتور و روتور می-باشد. با روش مورد استفاده در این پژوهش پس از اعمال اثر شیارها به سادگی امکان اعمال اشباع موضعی دندانه های استاتور و روتور ایجاد می شود. سپس با بکارگیری تغییرات جزئی در تابع فاصله هوایی امکان مدلسازی انواع عیب ناهم محوری استاتیکی، دینامیکی و مرکب حاصل می شود. از جمله مزایای روش مورد استفاده اعمال همزمان شیارها، اشباع و ناهم محوری و ایجاد مدل نسبتا دقیقی از موتور القایی به روش تابع سیم پیچ می باشد. کلمات کلیدی- موتورالقایی، شیارهای استاتور و روتور، ماتریس اندوکتانس، ناهم محوری، اشباع موضعی دندانه ها و روش تابع سیم پیچ.

تحقیق حاضر به مطالعه مفاهیم اساسی پایداری ولتاژ که به طور مشخص در کتب مرجع و مقالات جدید معرفی شده اند پرداخته است. موضوعات جدید در زمینه مطالعات پایداری ولتاژ از جمله روش های مطالعه استاتیک و روش ها شناسایی نواحی در معرض ناپایداری و تکنیک های مانیتورینگ آنلاین پایداری ولتاژ بحث شده است. در قسمت های مختلف این تحقیق از مقالات منتشر شده معتبر و جدید استفاده شده است و سعی شده تا تمام موضوعات مرتبط با مسئله، مورد اشاره قرار گیرند. پایداری ولتاژ سیستم عبارت است از توانایی سیستم قدرت برای نگهداشتن اندازه ولتاژ مناسب به گونه ای که وقتی بار سیستم افزایش پیدا کرده باشد، توان حقیقی منتقل شده به آن بار افزایش یابد. علت اصلی ناپایداری ولتاژ فقدان تأمین توان راکتیو در سیستم قدرت است[1]. پایداری ولتاژ را می توان بر اساس زمان شبیه سازی به دو دسته تقسیم کرد: پایداری ولتاژ استاتیک و پایداری ولتاژ دینامیک. در منظر دینامیکی، مطالعات شامل اثرات دینامیکی مثل تپ ترانسفورمر، موتور القایی، بار و چیزهای دیگر است. در حالی که مطالعات استاتیکی تغییرات بار را به صورت یک فرایند کند در یک بازه زمانی طولانی در نظر می گیرند. در بیشتر مشکلات سیستم قدرت، فروپاشی ولتاژ به صورت یک پدیده استاتیکی تحقق پیدا کرده است. مسئله ناپایداری ولتاژ دارای جنبه های عملی و تئوری مختلفی در مطالعات و شبیه سازی های سیستم قدرت است. بنابراین هر کدام از مقالات و نشریاتی که به این موضوع پرداخته اند،این مسئله را تنها از دیدگاه مورد نظر خود مورد بررسی قرار داده اند. اما تاثیرات منفی آن اخیراً بیشتر خود را نشان می دهند. این در حالی است که برای ایجاد یک درک عمیق از این پدیده باید تا حدودی به تمام ابعاد آن اشراف داشت. به این دلیل در این تحقیق سعی شده تا به جنبه هایی همچون اصول تئوری، مکانیزمهای دینامیکی، روشهای مقابله، روشهای پیش بینی، مطالعه کامپیوتری و موارد دیگر پرداخته شود. به این منظور مباحث مطرح شده در مقالات جدید و کتب منتشره در قالب فصلهای مختلف در این تحقیق ارائه می شود.

در این پایان نامه ابتدا روش های مختلف پایش وضعیت یاتاقان الکتروموتور القایی شرح داده شده است. سپس شاخص های مختلف آنالیز جریان استاتور جهت تشخیص عیوب یاتاقان های غلتشی بررسی و مقایسه شده اند. به دنبال آن، یاتاقان های لغزشی و عیوب آن ها و به طور اخص عیب گردش روغن مورد مطالعه قرارگرفته و مدل سازی ریاضی رفتار فاصله هوایی الکتروموتور در این عیب صورت گرفته است. به کمک تئوری تابع سیم پیچ، الکتروموتور القایی هم در شرایط سالم و هم در شرایط مختلف عیب گردش روغن، شبیه سازی شده و نتایج مربوط به آنالیز جریان استاتور باهدف معرفی شاخص مناسب تشخیص عیب گردش روغن مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با توجه به کاربرد درایوهای فرکانسی در الکتروموتورهای القایی، شاخص دیگر بررسی شده در زمینه توان لحظه ای بوده که با بررسی نتایج شبیه سازی حالت های مختلف، شاخص مناسب توان لحظه ای نیز معرفی گردیده است. مقایسه نتایج با نتایج عملی نمونه برداری جریان الکتروموتورهای واقعی حاکی از همخوانی نتایج با واقعیت دارد. نتایج نهایی آنالیز جریان توسط سوابق موجود آنالیز ارتعاش الکتروموتورها نیز تأیید شده است. با تشخیص به موقع هر کدام از عیوب اولیه در ماشین القایی می توان از پدید آمدن حوادث ثانویه که منجر به وارد آمدن خسارات سنگین می گردد ، جلوگیری نمود . در این راستا سعی شده است که با تحلیل، بررسی و تشخیص یکی از مهم ترین خطاهای الکتروموتور القایی، خطای یاتاقان لغزشی، گامی موثر در پیاده سازی نظام تعمیراتی پیش گویانه مبتنی بر آنالیز جریان برداشته شود و با به کارگیری سیستم های پایش وضعیت غیر مخرب از وارد آمدن خسارات سنگین بر صنایع و منابع ملی جلوگیری گردد.

ترانسفورماتورها از اجزای مهم سیستمهای قدرت محسوب می شوند که شرایط عملکردی آن بصورت مستقیم با ایمنی و پایداری شبکه قدرت در ارتباط است. دلیل اصلی ایجاد خطا در ترانسفورماتور ضعف عایقی آن است، بنابراین ارزیابی شرایط عایقی ترانسفورماتورها بصورت مفصل و دقیقی مورد نیاز است. تعویض و تعمیر ترانسفورماتورهایی که دچار خطا شده اند بسیار پرهزینه و زمانبر بوده، لذا استفاده از ترانسفورماتورها در شرایطی که تا حدامکان ریسک خطای کمتری داشته باشد، بسیار مهم است که این دیدگاه اخیرا باعث افزایش مطالعات در زمینه مدیریت عمر ترانسفورماتور شده است. این تقاضا باعث ایجاد زمینه هایی برای پیش بینی زمان دقیق انجام عملیات تعمیر برای کاهش هزینه های نگهداری و همچنین ریسک خروجهای غیر ضروری از شبکه در ترانسفورماتورها شده است. بنابراین باید استراتژی مناسبی جهت تعیین زمان مناسب تعمیر ویا تعویض ترانسفورماتور داشته باشیم، لذا تخمین عمر سپری شده آن بسیار ضروری می باشد.

با توجه به نیاز روز افزون کشور به موتورهای خطی و استفاده از آنها در کاربردهای مختلف، توجه به این تکنولوژی از اهمیت خاصی برخوردار است. در بین انواع موتورهای خطی، موتورهای القایی خطی به دلیل هزینه ساخت پایین و ساختار ساده ای که دارند بیشتر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته اند. در کنار این مزایا، موتورهای القایی خطی بازده و نیروی راه اندازی(یا نیروی رانش) پایینی دارند. در این پایاننامه، موتور القایی خطی یکطرفه با استفاده از نظریه تابع سیم پیچ شبیه سازی شده و با توجه به قابلیت های بالای این نظریه، تأثیر تغییر پارامترهای مستقل طراحی بر روی پارامترهای خروجی ماشین و عملکرد آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک بررسی شده و موتور مورد نظر از نقطه نظر بازده و نیروی راه اندازی(یا نیروی رانشی) بهینه سازی شده است. در پایان برای نشان دادن صحت کارهای انجام شده موتور القایی خطی یکطرفه مورد نظر با استفاده از نرم افزار المان محدود (femm) نیز شبیه سازی شده و نتایج مورد انتظار بدست آمده اند. در این پایاننامه عملکرد موتور القایی خطی یکطرفه از نقطه نظر بازده و نیروی راه اندازی (نیروی رانشی) مورد بررسی قرار گرفت، به طوری که ابتدا در فصل دوم موتور القایی خطی مورد نظر با استفاده از روش تابع سیم پیچ شبیه سازی شده و نتایج حاصله در قالب نمودارها و جداول عددی ارائه شد. یکی از مهمترین مشکلاتی که در نتایج حاصله از شبیه سازی موتور با استفاده از نظریه تابع سیم پیچ خودنمایی کرد بازده و نیروی رانشی پایین این موتور بود بنابراین می بایست عملکرد موتور از نقطه بازده و نیروی رانشی بهبود داده می شد. برای این منظور در فصل سوم با استفاده از الگوریتم ژنتیک روشی برای بهینه سازی موتور القایی خطی از نقطه نظر بازده و نیروی رانشی که همراه با بررسی تأثیر تغییر پارامترهای مختلف طراحی بر روی خروجی های موتور بود ارائه شد. نتایج به دست آمده از بهینه سازی نشان می داد که بازده موتور به مقدار 5/73% و نیروی رانشی به مقدار n727/13 افزایش می¬یابد. در حالی که مقادیر بازده و نیروی رانشی در طراحی و شبیه سازی عادی فصل دوم به¬ترتیب 55% و n5/12 به دست آمده بودند. به¬طوری که ملاحظه می شود هر دو مقدار بازده و نیروی رانشی به دست آمده از طراحی بهینه بهبود قابل ملاحظه ای را نسبت به شبیه سازی عادی نشان می دهند. در فصل چهارم طراحی و شبیه سازی موتور با استفاده از نرم افزار المان محدود femm انجام شد که علاوه بر اینکه صحت نتایج به دست آمده در فصل سوم تأیید شد، نتایج جالب و قابل توجهی نیز به دست آمد که در این فصل مورد بررسی و کنکاش قرار گرفت.

موتور القائی قطب چاکدار، موتور تکفازی است که در وسایل خانگی و ادوات الکتریکی با توان پایین کاربرد فراوان دارد. این موتور دارای ساختمانی ساده و هزینه ساخت پایین می-باشد. این موتور علیرغم داشتن مزایای فراوان، معایبی از جمله گشتاور راه اندازی کم و ضریب توان پایین در مقایسه با موتورهای دارای خازن راه انداز دارد که مورد توجه محققان می باشد. هدف اصلی این پایان نامه مدلسازی موتور القائی قطب چاکدار به روش تابع سیم-پیچ است. مدلسازی به روش تابع سیم پیچ علاوه بر ساده بودن تحلیل و عدم پیچیدگی، این مزیت را دارد که بواسطه آن بسیاری از خصوصیات ماشین مانند هندسه ماشین، توزیع سیم-پیچ ها، انواع خطاهای روتور و استاتور و نیز اشکالات مکانیکی قابل نمایش است. روش تابع سیم پیچ با نرم افزار matlab پیاده سازی شده است. از روش شناسایی پارامتر به منظور تخمین برخی از پارامترهای مدل تابع سیم پیچ استفاده شده است. همچنین به کمک این روش می توان مدل شبیه سازی را به مدل آزمایشگاهی ماشین واقعی نزدیک کرد. در نهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک مقادیر گشتاور راه اندازی، ضریب توان و نوسانات گشتاور نسبت به نتایج اولیه بهبود می یابد.

در این پایان نامه، با استفاده از تبدیل موجک، روش های مختلفی برای مقابله با مشکل افزایش بُرد رله ی دیستانس ارائه گردیده است. این روشها، بدون نیاز به بررسی جریان خط و تنها با انجام محاسبات بر روی ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور خازنی ولتاژ، به تخمین محل وقوع خطا پرداخته و به بهبود عملکرد رله دیستانس میپردازد.