وضعیت جزیره ای زمانی رخ می دهد که یک سیستم توزیع از شبکه سراسری جدا شود و از طریق تولیدات پراکنده متصل به سیستم توزیع، انرژی لازم را دریافت کند؛ در این شرایط، شرکت های برق منطقه ای، کنترلی بر جزیره در جهت کنترل ولتاژ و فرکانس و در نهایت کنترل بار سیستم توزیع نخواهند داشت که چنین حالتی به عنوان حالت جزیره ای غیرعمدی شناخته می شود و وقوع این وضعیت، پرسنل و تجهیزات سیستم را با خطرات جدی مواجه می سازد. در این راستا، حفاظت ضدجزیره ای از مهمترین ملزومات فنی ژنراتورهای پراکنده به حساب می آید. روش های حفاظت ضدجزیره ای می بایست در شرایط واقعی شبکه، عملکرد مناسب و قابل قبولی را ارائه دهند که متاسفانه بیشتر این روش ها در شرایط عملکردی سیستم با شکست روبه رو می شوند. از این رو، تعیین کمّی میزان تناسب این روش ها موضوع مهمی است که در این پایان نامه، این شرایط مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا عملکرد رله های افزایش/کاهش فرکانسی و نرخ تغییر فرکانسی مورد تحلیل واقع شده است؛ نتایج مطالعات تحلیلی با نتایج حاصل از شبیه سازی های دینامیکی مقایسه شده است؛ ناحیه عدم تشخیص در حفاظت ضدجزیره ای ژنراتورهای پراکنده سنکرون معرفی شده است؛ تاثیر تنظیمات مختلف رله های مبتنی بر فرکانس بر منحنی عملکردی این رله ها بوسیله شبیه سازی دینامیکی سیستم، مورد مطالعه قرار گرفته است؛ شاخص عدم تشخیص در جهت ارزیابی تاثیرگذاری رله های ضدجزیره ای مبتنی بر فرکانس در حفاظت ژنراتورهای پراکنده سنکرون تجزیه و تحلیل شده است و تاثیر عوامل مختلف سیستمی از جمله میزان توان خروجی تولیدی، زمان تشخیص مورد نیاز رله، تنطیمات تاخیری رله و ظرفیت نامی ژنراتورهای تولید پراکنده سنکرون بر شاخص عدم تشخیص بررسی شده اند تا بتوان بر این اساس، روشی آسان و سریع در اختیار شرکت های برق منطقه ای و مهندسین حفاظت قرار داد.

سیستم¬های توزیع سنتی به طور معمول شعاعی هستند که از طریق یک منبع، فیدرهای پایین دست تغذیه می¬شوند. سیستم حفاظتی نیز در گذشته بر مبنای شعاعی بودن شبکه توزیع طراحی می¬شد. در سال¬های اخیر استفاده از نیروگاه¬های تولید پراکنده استفاده روزافزونی یافته است. چنان چه این نیروگاه¬ها به شبکه سراسری متصل گردند بر عملکرد سیتم حفاظت شبکه توزیع تاثیر منفی خواهند داشت. سیستم¬های حفاظت شبکه¬های توزیع بسیار ساده بوده و معمولا به وسیله فیوز، بازبست (ریکلوزر) و رله¬های اضافه جریان پیاده¬سازی می¬شوند. در روش¬های متداول حفاظت، هنگامی ¬که خطا در شبکه رخ می¬دهد، تولیدات پراکنده از شبکه جدا می¬شوند. بدین ترتیب حتی برای خطاهای گذرا تولیدات پراکنده باید از شبکه جدا گردند. با تغییر استانداردهای شبکه توزیع در راستای بهبود کیفیت توان و ولتاژ ارائه شده دیگر جداسازی منبع تولید پراکنده در هنگام خطا از شبکه میسر امکان پذیر نمی¬باشد. این منابع در هنگام خطا کماکان به شبکه متصل بوده ولی جریان تولیدی این منابع در هنگام خطا کنترل گردد. در روش¬های کنترل متداول در این راستا جریان خروجی منابع تولیدات پراکنده در خلال وقوع خطا حداکثر به دو برابر جریان نامی محدود می¬شود. در این پایان نامه روشی جهت تشخیص خطا و محدود کردن جریان خطا با توجه به شدت خطا دیده شده توسط هر کدام از منابع تولید پراکنده ارائه می¬شود. این روش براساس اندازه¬گیری ولتاژ ترمینال¬های هر کدام از نیروگاه¬های تولید پراکنده جریان تولیدی هر واحد را مشخص می¬سازد. در انتها نیز الگوریتم ارائه شده بر روی یکی از شبکه¬های توزیع رایج و معتبر اجرا و پیاده¬سازی شده و نتایج حاصله ارائه گردیده است.

خطوط انتقال موازی به طور گسترده در شبکه های قدرت، به منظور انتقال توان بالا و افزایش قابلیت اطمینان سیستم، مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، از نظر حفاظت، خطوط انتقال موازی نیازمند ملاحظات خاصی نسبت به خطوط انتقال تک مداره می باشند. هنگامی که از رله دیستانس متداول برای حافظت از خطوط موازی به عنوان مدار مستقل در نظر گرفته شود، تزویج متقابل بین دو مدار، بر امپدانس اندازه گیری توسط رله اثر می گذارد. این امر باعث کاهش برد و یا افزایش برد رله با توجه به ویژگی های شبکه خواهد شد. در این پایان نامه یک طرح حفاظتی برای تشخیص و دسته بندی خطاهای اتصال کوتاه در خطوط انتقال موازی بررسی می گردد. طرح حفاظتی بر اساس امواج سیار اولیه جریان ناشی از خطا، با استفاده از تبدیل موجک می باشد. در حالت خطاهای داخلی در هر یک از مدارهای موازی، امواج سیار شناسایی شده در فازهای متناظر مدارهای موازی، متفاوت می باشند، در حالی که در خطاهای خارجی، این امواج، تقریباً مشابه می باشند. از این ویژگی برای تمایز بین خطاهای داخلی و خارجی استفاده می شود. در این طرح یک الگوریتم دسته بندی کننده نوع خطا بررسی می گردد. همچنین، خطاهای بین مداری، که در آن فازهای هر دو خط در تشکیل خطا سهیم هستند را پوشش می دهد. برای تعیین ضریب انعکاس امواج سیار در هر لحظه از زمان، یک سیستم منطق فازی پیشنهاد می شود. نتایج شبیه سازی روی شبکه قدرت 14 باسه استاندارد ieee به کمک نرم افزار pscad/emtdc و matlab نشان می دهد که الگوریتم حفاظتی قادر به دسته بندی خطاهای داخلی و تشخیص فازهای تحت خطا به صورت سریع و مطمئن می-باشد

در این پایان نامه یک روش حفاظت شین بر مبنای گسترش نظریه امواج سیار بررسی می شود. وقتی یک خطا روی شین اتفاق می افتد، امواج سیار اولیه آشکار شده روی همه خطوط متصل به شین دارای جهت مثبت (از شین به سمت خط) می باشند. هنگامی که خطا روی هر یک از خطوط متصل به شین اتفاق بیافتد، امواج سیار اولیه آشکار شده روی همه خطوط سالم دارای جهت مثبت هستند؛ با این حال، جهت موج سیار روی خط معیوب منفی است. در یک دوره کوتاه پس از خطا و با توجه به ارتباط بین انتگرال دامنه امواج سیار مثبت و منفی آشکار شده توسط رله های متصل به شین، می توان یک معیار حفاظتی که از حاصل تقسیم این امواج به دست می آید، تعیین کرد. با بررسی جهت امواج سیار آشکار شده برای همه خطوط، طرح حفاظتی برای شین مربوطه شکل می گیرد. برای ارزیابی روش مورد بررسی از سیستم استاندارد 14 شینه ieee استفاده شده است. شبیه سازی در محیط pscad/emtdc اجرا شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش بررسی شده می تواند به سرعت و به درستی خطاهای داخلی را از خطاهای خارجی تشخیص دهد و کارایی حفاظتی به عواملی همچون مقاومت خطا، زاویه شروع خطا، نوع خطا، قطع بار و قطع خط وابسته نیست. در ادامه، یک روش تعیین محل خطا در خط که از زمان ورود و علامت امواج سیار رسیده به ترمینال ها استفاده می کند، ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی ابتدا نوع خطا را تشخیص می دهد. سپس با تعریف یک شاخص فاصله و محاسبه زمان رسیدن اولین دو موج سیار با علامت مخالف به ترمینال ها، بخش خط تحت خطا تشخیص داده می شود. در نهایت، محل خطا با به دست آوردن زمان رسیدن اولین دو موج سیار متوالی به نزدیک ترین ترمینال به خطا، تشخیص داده می شود. الگوریتم پیشنهادی روی یک خط 5 ترمیناله نمونه شبیه سازی می شود. نتایج نشان می دهد که در همه موارد، محل خطا به درستی تشخیص داده می شود.