به کوشش:
محمّد احمدی

در این پایان ­نامه سعی بر آن است که روش­های جدیدی را برای تشخیص جریان هجومی ترانسفورماتور از جریان خطای داخلی آن ارائه نماییم. این روش­ها با بهره گرفتن از داده های گرداوری شده از شبیه سازی­ توسط نرم­افزار PSCAD/EMTDC و داده­های عملی استخراج شده از ترانسفورماتور واقعی در آزمایشگاه، تست می­شوند. ابتدا الگوریتم­های موجود دسته­بندی و به اختصار معرفی شده اند. در ادامه دو روش جدید معرفی گشته­اند. روش اول بر مبنای تابع همبستگی و روش دوم بر مبنای تقریب حداقل مربعات می­باشند. روش همبستگی بر این حقیقت استوار است که جریان­های تفاضلی سه فاز در حالت جریان هجومی به یک شکل تغییر نمی­نمایند. در روش حداقل مربعات نیز تابع معیار از مقایسه­ شکل موج جریان نرمالیزه شده با یک سیگنال سینوسی حاصل از تقریب مربعات به دست می­آید. در نهایت هشت روش معروف دیگر مدل گشته­اند و با بهره گرفتن از داده­های یکسان با دو روش معرفی شده مقایسه گشته­اند. نتایج حاصل سرعت، قابلیت اطمینان و همچنین فراگیر بودن این دو روش برای اعمال در حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت را تایید می­نمایند. سرعت هر دو روش نیم سیکل می­باشد.
کلید واژه­ها– ترانسفورماتور قدرت، حفاظت دیفرانسیل، جریان هجومی، جریان خطای داخلی، تابع همبستگی، تابع حداقل مربعات.

فهرست

عنوان. صفحه
فصل اول: مقدمه و بیان مساله 1
1-1 مقدمه 2
1-2 پیشینه تحقیق 3
1-3 اهداف پایان نامه 4
فصل دوم: جریان هجومی در ترانسفوماتورقدرت و روش­های تشخیص آن از جریان داخلی 6
2-1 جریان گذرای هجومی ترانسفورماتور 7
2-2 روش­های تشخیص جریان هجومی از جریان خطای داخلی. 10
2-2-1 روش­هایی که تنها از سیگنال جریان استفاده می نمایند 10
2-2-2 روش­های مبنی بر ولتاژ القایی. 31
2-2-3 روش­های مبنی بر سیگنال شار. 34
2-2-4 روش تبدیل مودال شکل موج های ولتاژ و جریان 38
2-2-5 روش­های توان تفاضلی. 40
2-2-6 روش­های مبنی بر اندوکتانس نشتی. 45
2-2-7 روش­های مبتنی بر ریخت شناسی. 51
عنوان. صفحه
2-2-8 روش های مبنی بر شبکه های عصبی، فازی و تکنیک تبدیل موجک 52
فصل سوم: تشخیص جریان هجومی از جریان خطا براساس تابع همبستگی 57
3-1مقدمه 58
3-2 الگوریتم ارائه شده 58
3-2-1 جبران اشباع CT 58
3-2-2 الگوریتم تشخیص 61
3-3 مطالعات موردی 65
3-3-1 داده های شبیه­سازی. 65
3-3-1-1 خط انتقال بدون جبرانسازی سری 65
3-3-1-2 سیستم شبیه سازی با جبرانسازی سری خازنی 69
3-3-1-3 اشباع شدید CT 71
3-3-2 داده­های عملی. 72
3-4 نتیجه­گیری. 75
فصل چهارم: تشخیص جریان هجومی از جریان خطا براساس روش حداقل مربعات سینوسی 76
4-1- مقدمه 77
4-2 الگوریتم ارائه شده 78
4-2-1 الگوریتم تشخیص 78
عنوان. صفحه
4-3 مطالعات موردی 83
4-3-1 موارد شبیه­سازی شده. 83
4-3-1-2 سیستم شبیه سازی با جبرانسازی سری خازنی 86
4-3-1-3 اشباع شدید CT 88
4-3-2 داده­های عملی. 90
4-4 نتیجه­گیری. 93
فصل پنجم: مقایسه­ مهمترین روش­های کاربردی در تشخیص جریان هجومی از جریان خطای داخلی 94
5-1 مقدمه 95
5-2 معرفی روش­های بررسی شده. 95
5-3 مشخصه­های مورد استفاده جهت مقایسه. 97
5-4 مقایسه­ روش­های مختلف. 99
5-4 نتیجه­گیری. 103
فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهادات 104
6-1 نتیجه­گیری. 105
6-2 پیشنهادات 106
منابع 107



فهرست جدول­ها

عنوان صفحه
جدول 2- 1-مشخصه های تمایز در روش همزمانی شار-جریان 37
جدول 3- 1-نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده برای جریان هجومی با با زاویه کلیدزنی و بی بار 67
جدول 3- 2-نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده برای جریان خطای داخلی تک فاز با زاویه وقوع خطای 68
جدول 3- 3-نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده برای یک نمونه جریان هجومی ترانسفورماتور در حضور خازن سری 70
جدول 3- 4-نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده برای یک نمونه خطای داخلی سه فاز به زمین ترانسفورماتور در حضور خازن سری 71
جدول 3- 5-نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده برای یک نمونه خطای داخلی دو فاز به زمین ترانسفورماتور همراه با اشباع شدید CT 71
جدول 3- 6- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده مربوط به یک نمونه­ی عملی به هنگام راه اندازی ترانسفورماتور 74
جدول 3- 7-نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده مربوط به یک نمونه­ی عملی به هنگام وقوع خطای دور سیم­پیچی به زمین. 75
جدول 4- 1- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام راه­اندازی ترانسفورماتور با زاویه کلیدزنی⁰54 و بدون بار. 84

عنوان صفحه
جدول 4- 2- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام وقوع خطای داخلی سه فاز به زمین با زاویه وقوع ⁰54. 85
جدول 4- 3- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام وقوع خطای داخلی سه فاز به زمین با زاویه وقوع ⁰36. 87
جدول 4- 4- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام رخداد خطای داخلی تک فاز به زمین در حضور خازن سری با زاویه وقوع 88
جدول 4- 5- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام رخداد خطای داخلی دو فاز با زاویه وقوع در حالت اشباع شدید CT 89
جدول 4- 6- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام راه­اندازی ترانسفورماتور عملی 91
جدول 4- 7- نتایج خروجی الگوریتم ارائه شده به هنگام رخداد خطای دور سیم­پیچی در ترانسفورماتور عملی. 92
جدول 5- 1- مقایسه­ الگوریتمهای مختلف با بهره گرفتن از شاخص­های معرفی شده 99











فهرست شکل­ها

عنوان صفحه
شکل (2- 1) : مدار معادل بی بار ترانسفورماتور (الف) شرایط دائمی (ب) حالت گذرا 7
شکل (2- 2) :تغییرات و در حالات بی بار 9
شکل (2- 3) : منحنی های λ – برای هسته ترانسفورماتور 9
شکل (2- 4) : بلوک دیاگرام شیوه ارائه شده 12
شکل (2- 5) :مشخصه ی نسبت مهار حفاظت دیفرانیسل 13
شکل (2- 6): منطق مهار 14
شکل (2- 7) : نحوه ی تاثیر زاویه ولتاژ بر نسبت R31 18
شکل (2- 8 :(جریان هجومی نامتقارن. 22
شکل (2- 9) : فلوچارت الگوریتم تشخیص جریان هجومی از جریان خطا با بهره گرفتن از جریان توالی منفی 25
شکل (2- 10):منحنی شبکه ای 29
شکل (2- 11) :منحنی φm -∆i با احتصاب هیسترزیس(الف:کار عادی و جریان خطا ب:جریان هجومی) 35
شکل (2- 12) : مدل خطای اتصال کوتاه سیم پیچ یک ترانسفورماتور تک فاز 36
شکل (2- 13) : الگوریتم تشخیص جریان هجومی از جریان خطا در شرایط اضافه جریان 37
شکل (2- 14): ترانسفورماتور بااتصال Y_Y. 38
شکل (2- 15): شبکه دو ترمیناله 43
شکل (2- 16): ترانسفورماتور سه سیم پیچه 45
شکل (2- 17): مدار معادل عمومی 46
شکل (2- 18): مدار معادل به هنگام خطای داخلی 46
شکل (2- 19): نتایج محاسبات اندوکتانس های معکوس انتقالی(الف) و موازی(ب) 47
عنوان صفحه
شکل (2- 20): مدار معادل عمومی برا ترانسفورماتور دو سیم پیچه 49
شکل (3- 1): شکل موج جریان ثانویه­ی یک CT اشباع شده. 59
شکل (3- 2): مدار معادل تقریبی CT اشباع شده. 59
شکل (3- 3) الگوریتم جبران اثر اشباع CT بر جریان ثانویه­ی آن 61
شکل (3- 4) الگوریتم تشخیص جریان هجومی از جریان خطا براساس تابع همبستگی 63
شکل (3- 5) سیستم شبیه­سازی شده شکل (3- 6) اتصال­های CT در سیستم قدرت 66
شکل (3- 7) جریان تفاضلی بعد از راه اندازی ترانسفورماتور 67
شکل (3- 8) ACFهای یک جریان تفاضلی نمونه بعد از راه­اندازی ترایسفورمر 67
شکل (3- 9) جریان تفاضلی به هنگام وقوع خطای تک فاز با زاویه وقوع 68
شکل (3- 10) ACFهای یک حالت شبیه­سازی به هنگام وقوع خطای تکفاز با زاویه وقوع 68
شکل (3- 11) سیستم شبیه سازی شده همراه با جبرانسازی خازنی سری 69
شکل (3- 12) (a)جریان تفاضلی یک نمونه جریان هجومی ترانسفورماتور در حضور خازن سری. (b) ACFهای مربوطه. 70
شکل (3- 13) (a)جریان تفاضلی یک نمونه خطای داخلی سه فاز به زمین ترانسفورماتور در حضور خازن سری. (b) ACFهای مربوطه 70
شکل (3- 14) شکل موجهای اشباع شده و جبران شده مربوط به جریان ثانویه CT در لحظه وقوع خطای داخلی. 72
شکل (3- 15) مقایسه­ مقادیر معیار مربوط به همه­ی حالات شبیه­سازی شده در زمینه­ جریان هجومی و خطای داخلی. 72
شکل (3- 16) سیستم بکار گرفته شده در آزمایشگاه 73
شکل (3- 17) شکل موج جریان تفاضلی یک نمونه­ی عملی به هنگام راه­اندازی ترانسفورماتور 73
شکل (3- 18) ACFهای یک نمونه­ی عملی به هنگام راه اندازی ترانسفورماتور 73
شکل (3- 19) جریان تفاضلی مربوط به یک نمونه­ی عملی به هنگام وقوع خطای دور سیم­پیچی به زمین. 74
شکل (3- 20) ACFهای مربوط به یک نمونه­ی عملی به هنگام وقوع خطای دور سیم­پیچی به زمین. 74