مهندسی برق

دانلود پایان نامه ارشد:شناسایی فرورزونانس در شبکه های توزیع انرﮊی الکتریکی توسط تبدیل موجک

پایان نامه رشته :مهندسی برق

گرایش :قدرت

عنوان : شناسایی فرورزونانس در شبکه های توزیع انرﮊی الکتریکی توسط تبدیل موجک

دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایاننامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.SC”

مهندسی برق قدرت

عنوان:

شناسایی فرورزونانس در شبکههای توزیع انرﮊی الکتریکی

توسط تبدیل موجک

استاد راهنما:

دکتر محمودرضا حقیفام

استاد مشاور:

دکتر حمید لسانی

پاییز ١٣٨۵


(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

فهرست مطالب
 
عنوان                                                                                                                      صفحه
 

فصل اول: مقدمه.١
فصل دوم: مروری یر کارهای انجام شده.۴
٢‐١‐ مقدمه۵
٢‐٢‐ مروری بر روشهای شناسایی اغتشاشات کیفیت توان .۵
٢‐٣‐ مروری بر روشهای شناسایی خطای امپدانس بالا.٩
فصل سوم: پدیده فرورزونانس١۵
٣‐١‐ مقدمه١۶
٣‐٢‐ تاریخچه فرورزونانس.١٧
٣‐٣‐ موارد وقوع فرورزونانس در سیستم های قدرت .۷۱
٣‐۴ ‐ شروع فرورزونانس١٨
٣‐۴‐١‐ شرایط ادامه یافتن فرورزونانس .١٨
٣‐۵‐ اثرات نامطلوب فرورزونانس١٩
٣‐۶‐ مبانی پدیده فرورزونانس .٢٠
٣‐٧‐فرورزونانس در ترانسفورماتورهای توزیع .٢٢
٣‐٧‐١‐ فرورزونانس پایدار٢٣
٣‐٧‐٢‐ فرورزونانس ناپایدار٢٣
٣‐٨‐ تاثیر نوع سیم بندی ترانسفورماتورها٢۴
٣‐٩‐ تاثیر بار بر اضافه ولتاﮊهای فرورزونانس.٢۴
٣‐١٠‐ طبقه بندی مدلهای فرورزونانس٢۵
٣‐١١‐ شناسایی فرورزونانس.٢۵

 
فصل چهارم: مبانی علمی روشهای پیشنهادی.٢٧
۴‐١‐ از تبدیل فوریه تا تبدیل موجک ٢٨
 
۴‐٢‐ سه نوع تبدیل موجک. ٣٣
 

۴‐٢‐١‐تبدیل موجک پیوسته٣٣
۴‐٢‐٢‐ تبدیل موجک نیمه گسسته٣۵
۴‐٣‐ انتخاب نوع تبدیل موجک.۷۳
۴‐۴‐ آنالیز مالتی رزولوشن و الگریتم DWT سریع .۷۳
۴‐۴‐١‐ آنالیز مالتی رزولوشن .٣٧
۴‐۵‐ زبان پردازش سیگنالی .۴٠
۴‐۶‐ شبکه عصبی۴۵
۴‐۶‐١‐ مقدمه۴۵
۴‐۶‐٢‐ یادگیری رقابتی.۴۶
۴‐۶‐٢‐١‐روش یادگیری کوهنن .۴٧
۴‐۶‐٢‐٢‐ روش یادگیری بایاس۴٨
۴‐٧‐ نگاشت های خود سازمانده .۵٠
۴‐٨‐ شبکه یادگیری کوانتیزه کننده برداری۵٢
۴‐٨‐١‐ روش یادگیری .  LVQ1۵٣
۴‐٨‐٢‐ روش یادگیری تکمیلی.۵۵
۴‐٩‐ مقایسه شبکه های رقابتی۵۵

 
فصل پنجم: جمعآوری اطلاعات ۵٧
 
۵‐١‐ نحوه بدست آوردن سیگنالها. ۵٨
 
۵ ‐١‐١‐ بدست آوردن سیگنالهای فرورزونانس. ۵٨
 
۵‐١‐٢‐ انواع کلیدزنیها و انواع سیم بندی در ترانسفورماتورها. ۵٩
 
۵ ‐١‐٣‐ اثر بار بر فرورزونانس ۶۴
 
۵ ‐١‐۴‐ اثر طول خط. ۶۵
 
۵‐١‐۵‐ بدست آوردن سیگنالهای سایر حالات گذرا. ۶۶
 
فصل ششم: پیاده سازی الگوریتم و نتایج شبیه سازی ٧۴
 
۶‐١‐ مقدمه   ٧۵
 

۶‐٢‐ تعیین کلاسها و تعداد الگوهای هر کلاس٧۵
۶‐٣‐ اعمال تبدیل موجک و استخراج ویژگیها .٧۵
۶‐۴‐ پیاده سازی الگوریتم با استفاده از شبکه عصبی LVQ٨١
۶‐۵‐ پیاده سازی الگوریتم با استفاده از شبکه عصبی رقابتی٨٨
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات٩۵
٧‐١‐ نتیجه گیری٩۶
٧‐٢‐ پیشنهادات .٩٨
فهرست منابع.١٠٠

 

فهرست جدولها 
عنوانصفحه
جدول ۵‐۲. اطلاعات بارها ۹۵
جدول۵‐۳.مشخصات ترانسفورماتورها .۹۵
جدول۶‐۱ در صد تشخیص شبکه LVQ با موجک Db۴۸
جدول ۶‐۲ در صد تشخیص شبکه LVQ با موجک . dmey۴۸
جدول ۶‐۳ در صد تشخیص شبکه LVQ با موجک .  haar۵۸
جدول۶‐۴ در صد تشخیص شبکه رقابتی با موجک Db۱۹
جدول ۶‐۵ در صد تشخیص شبکه رقابتی با موجک .  dmey۱۹
جدول ۶‐۶ در صد تشخیص شبکه رقابتی با موجک . haar۲۹

 

فهرست شکلها 
عنوانصفحه
۱‐۳. مدار معادل پدیده فرورزونانس۰۲
۲‐۳ حل ترسیمی مدار LC غیر خطی۱۲
۴‐۱ نمایش پهن و باریک پنجرهای طرح زمان‐ فرکانس.۹۲
۴‐۲‐ چند خانواده مختلف ازتبدیل موجک.۱۳
۴‐۳‐ دو عمل اساسی موجک‐ مقیاس و انتقال ‐ برای پر کردن سطح نمودار مقیاس زمان.۳۳
۴‐۴‐ تشریح CWT طبق معادله۴۴۳
۴‐۵ مثالی از آنالیزموجک پیوسته. در بالا سیگنال مورد نظر نمایش داده شده است. .۵۳
۴‐۶ طرح الگوریتم کد کردن زیر باند .۱۴
۴‐۷ نمایش تجزیه توسط موجک.۳۴
۴‐۸ مثالیاز تجزیه .DWT سیگنال اصلی، سیگنال تقریب (AP) وسیگنالهای جزئیات CD1) تا 
. (CD6۴۴
۴‐۹ معماری شبکه رقابتی۶۴
۴‐ ۰۱نمایش همسایگی۱۵
۴‐۱۱ معماری شبکه .  LVQ۲۵
۵‐۱. فیدر 20kV۸۵
۵‐۲ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۹۵
۵‐۳ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۹۵
۵‐۴ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۰۶
۵‐۵ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۰۶
۵‐۶ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۰۶
۵‐۷ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۰۶
۵‐۸ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۱۶
۵‐۹ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۱۶
۵‐۰۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۱۶
۵‐۱۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۱۶
۵‐۲۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۲۶
۵‐۳۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۲۶
۵‐۴۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۲۶
۵‐۵۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز  .۲۶
۵‐۶۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی تکفاز۳۶
۵‐۷۱ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس در کلیدزنی دوفاز۳۶
۵‐۸۱ ولتاﮊ ثانویه فاز a در اثر افزایش بار.۴۶

 

۵‐۹۱ ولتاﮊ ثانویه فاز a در اثر قطع تعدادی از بارها.۶۴
۵‐۰۲ ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس با کاهش طول خط ۶۵
۵‐۱۲.ولتاﮊ فاز a ثانویه ترانس با افزایش طول خط .۵۶
۵‐۲۲.پیکربندی فازها و اطلاعات مکانیکی .۷۶
۵‐٢٣مدل فرکانسی بار CIGRE در EMTP .۷۶
۵‐٢۴یک نمونه از منحنی مغناطیس شوندگی ترانسفورماتورها٧٠ 
۵‐۵۲ . سه نمونه از سیگنالهای کلیدزنی خازنی .۰۷
۵‐۶۲. سه نمونه از سیگنالهای کلیدزنی بار ۱۷
۵‐۷۲. سه نمونه از سیگنالهای کلیدزنی ترانسفورماتور.۱۷ 
۶ ‐۸ یک الگوی فرورزونانس، سیگنال تقریب((APو       سیگنالهایجزئیات(CD1 تا (CD6 با 
استفاده از تبدیل موجک Daubechies ۸۷
۶‐۹. یک الگوی کلیدزنی خازنی، سیگنال تقریب((AP و سیگنالهای جزئیات(CD1تا (CD6 
با استفاده از تبدیل موجک Daubechies .۸۷
۶‐۰۱ یک الگوی کلیدزنی بار، سیگنال تقریب((APو       سیگنالهایجزئیات(CD1تا (CD6 با استفاده 
از تبدیل موجک Daubechies .۸۷
۶‐۱۱یک الگوی کلیدزنی ترانسفورماتور، سیگنال تقریب((APو سیگنالهای جزئیات(CD1تا 
(CD6 با استفاده از تبدیل موجک Daubechies .۸۷
۶‐۲۱یک الگوی فرورزونانس، سیگنال تقریب((APو      سیگنالهایجزئیات(CD1تا (CD6 با استفاده 
از تبدیل موجک Haar .۹۷
۶‐۳۱. یک الگوی کلیدزنی خازنی، سیگنال تقریب((AP و سیگنالهای جزئیات(CD1تا (CD6 با 
استفاده از تبدیل موجک Haar .۹۷
۶‐۴۱ یک الگوی کلیدزنی بار، سیگنال تقریب((AP و سیگنالهای جزئیات(CD1تا (CD6 با استفاده از 
تبدیل موجک Haar .۹۷
۶‐۵۱یک الگوی کلیدزنی ترانسفورماتور، سیگنال تقریب((AP و سیگنالهای جزئیات(CD1تا (CD6 
با استفاده از تبدیل موجک Haar .۹۷
۶‐۶۱یک الگوی فرورزونانس، سیگنال تقریب((APو       سیگنالهایجزئیات(CD1تا (CD6 با استفاده 
از تبدیل موجک DMeyer ۰۸
۶‐۷۱یک الگوی کلیدزنی خازنی، سیگنال تقریب((AP و سیگنالهای جزئیات(CD1تا (CD6 با 
استفاده از تبدیل موجک DMeyer .۰۸
۶‐۸۱ یک الگوی کلیدزنی بار، سیگنال تقریب((APو       سیگنالهایجزئیات(CD1تا (CD6 با استفاده 
از تبدیل موجک DMeyer ۰۸
۶‐۹۱یک الگوی کلیدزنی ترانسفورماتور، سیگنال تقریب((APو سیگنالهای جزئیات(CD1تا (CD6 
با استفاده از تبدیل موجک DMeyer ۰۸
۶‐۰۲ الگوریتم ارائه شده ۱۸

 
۶‐۱۲‐ انرﮊی لحظه ای یک نمونه از جریان فاز دوم سیگنالها۶۸
 
۶‐۲۲‐ انرﮊی لحظه ای یک نمونه از ولتاﮊ فاز سوم سیگنالها۶۸
 
۶‐۳۲ مقایسه میانگین مولفه های متناظر بردارهای ویژگی استخراج شده توسط تبدیل موجک
 
Daubechies1 بر روی جریان فاز دوم چهار سیگنال بصورت نرمالیزه شده.۷۸
 
۶‐۴۲‐ مقایسه میانگین مولفه های متناظر بردارهای ویژگی استخراج شده توسط تبدیل موجک
 
Daubechies2بر روی ولتاﮊ فازسوم چهار سیگنال بصورت نرمالیزه شده۷۸
 
۶‐۵۲‐ مقایسه میانگین مولفه های متناظر بردارهای ویژگی استخراج شده توسط تبدیل موجک 1
 
Daubechies بر روی جریان فاز دوم چهار سیگنال بصورت نرمالیزه شده. ۲۹
 
۶‐۶۲‐ مقایسه میانگین مولفه های متناظر بردارهای ویژگی استخراج شده توسط تبدیل موجک
 
Daubechies2 بر روی ولتاﮊ فازسوم چهار سیگنال بصورت نرمالیزه شده ۳۹
 
۶‐۷۲‐ انرﮊی لحظه ای یک نمونه از ولتاﮊ فاز سوم سیگنالها ۳۹
 
۶‐۸۲‐ انرﮊی لحظه ای یک نمونه از جریان فازدوم سیگنالها ۴۹
 
چکیده
 
 
یکــی از عوامــل ســوختن و خرابــی ترانــسفورماتورها در سیــستم هــای قــدرت، وقــوع پدیــده
 
 
فرورزونانس است. با توجه به اثرات مخرب این پدیده، تشخیص آن از سایر پدیده هـای گـذرا از
 
 
اهمیت ویژه ای برخوردار است که در این پایان نامه کارکرد دو شـبکه عـصبی یـادگیری کـوانتیزه
 
کننده برداری((LVQ١ و شبکه عصبی رقابتی در دسته بندی دو دسته سیگنال کـه دسـته اول شـامل
 
انواع فرورزونانس و دسته دوم شامل انواع کلیدزنی خازنی، کلیدزنی بار، کلیـدزنی ترانـسفورماتور
 
می باشد، با استفاده از ویژگیهای استخراج شده توسط تبدیل موجک٢ خانواده Daubechies تا شش
 
سطح مورد بررسی قرار گرفته است. نقش شبکه های عصبی مذکور بعنـوان طبقـه بنـدی کننـده،
 
 
جدا سازی پدیده فرورزونانس از سایر پدیده های گذرا است. سیگنالهای مذکور بـا شـبیه سـازی
 
توسط نرم افزار EMTP بر روی یک فیدر توزیع واقعی بدست آمده اند. بـرای اسـتخراج ویژگیهـا،
 
 
کلیه موجکهای موجود در جعبه ابزار Wavelet نرم افزار MATLAB بررسی شده اسـت کـه تبـدیل
 
موجک خانواده Daubechies بعنوان مناسبترین موجک تشخیص داده شد. به منظـور اسـتخراج هـر
 
چه بهتر ویژگیها سیگنالها، الگوها نرمالیزه (مقیاسبنـدی) شـدهانـد سـپس انـرﮊی شـش سـیگنال
 
جزئیات حاصل از اعمال تبدیل موجک به عنوان ویژگیهای استخراج شده از الگوها، برای آموزش
 
 
و امتحان دو شبکه عصبی مذکور بکار رفتهاست. به کمک این الگوریتم تفسیر برخـی از رخـدادها
 
 
که احتمال بروز پدیده فرورزونانس در آنها وجود دارد قابل انجام بوده، همچنین میتوان نسبت بـه
 
 
ساخت رله هایی برای مقابله با پدیده فرورزونانس کمک نماید. عناوین روشهای ارایه شده در این
 
 
پایان نامه به شرح زیر میباشند:
 
١)  شناسایی فرورزونانس با استفاده از تبدیل موجک و شبکه عصبی LVQ
 
٢)  شناسایی فرورزونانس با استفاده از تبدیل موجک و شبکه عصبی رقابتی
 
نتایج حاصل از این روشها بیانگر موفقیت بسیار هر دو روش در شناسـایی فرورزونـانس از سـایر
 
پدیده های گذرا می باشد.
 
کلید واﮊه: شبکه عصبی LVQ، شبکه عصبی رقابتی، تبدیل موجک، پدیده فرورزونانس, نـرم
 
 
افزار EMTP ، نرم افزار MATLAB
 
مقدمه
 
 
امروزه انرﮊی الکتریکی نقش عمدهای در زمینههای مختلف جوامـع بـشری ایفـا مـیکنـد و جـزﺀ
 
 
لاینفک زندگی است. بدیهی است که مانند سایر خـدمات اندیـسها و معیارهـایی جهـت ارزیـابی
 
کیفیت برق تولید شده مورد توجه قرار گیرد. اما ارزیابی میزان کیفیت برق از دید افراد مختلـف و
 
 
در سطوح مختلف سیستم قدرت بکلی متفاوت است. به عنوان مثال شرکتهای توزیع، کیفیت بـرق
 
 
مناسب را به قابلیت اطمینان سیستم برقرسانی نسبت میدهنـد و بـا ارائـه آمـار و ارقـام قابلیـت
 
اطمینان یک فیدر را مثلاﹰ ٩٩% ارزیابی میکنند سازندگان تجهیـزات الکتریکـی بـرق بـا کیفیـت را
 
 
ولتاﮊی میدانند که در آن تجهیزات الکتریکی به درسـتی و بـا رانـدمان مطلـوب کـار مـیکننـد و
 
بنابراین از دید سازندگان آن تجهیزات، مشخصات مطلوب ولتاﮊ شبکه بکلی متفاوت خواهد بـود.
 
اما آنچه که مسلم است آنست که موضوع کیفیت برق، نهایتـاﹰ بـه مـشترکین و مـصرف کننـدگان
 
مربوط میشود و بنابراین، تعریف مصرفکنندگان اهمیت بیشتری دارد.
 
بروز هر گونه اشکال یا اغتشاش در ولتاﮊ، جریان یا فرکانس سیستم قدرت کـه باعـث خرابـی یـا
 
 
عدم عملکرد صحیح تجهیزات الکتریکی مشترکین گردد به عنوان یک مشکل در کیفیت برق، تلقی
 
میگردد.
 
واضح است که این تعریف نیز از دید مشترکین مختلـف، معـانی متفـاوتی خواهـد داشـت. بـرای
 
مشترکی که از برق برای گرم کردن بخاری استفاده میکند، وجود هارمونیکها در ولتاﮊ یا انحراف
 
 
فرکانس از مقدار نامی هیچ اهمیتی ندارد، در حـالی کـه تغییـر انـدکی در فرکـانس شـبکه، بـرای
 
مشترکی که فرکانس برق شهر را به عنوان مبنای زمانبندی تجهیزات کنترلی یک سیـستم بـه کـار
 
 
گرفته است،میتواند به طور کلی مخرب باشد.
 
یکی از مواردی که بعنوان یک مشکل در کیفیت برق تلقی می گردد، پدیده فرورزونانس است. در
 
 
اثر وقوع این پدیده و اضافه ولتاﮊ و جریان ناشی از آن، موجب داغ شدن و خرابی
 
ترانسفورماتورهای اندازه گیری و ترانسفورماتور های قدرت می گردد که میتوانند بر حسب
 
شرایط اولیه، ولتاﮊ و فرکانس تحریک و مقادیر مختلف پارامترهای مدار (کاپاسیتانس وشکل
 
منحنی مغناطیسی)، مقادیر متفاوتی پیدا کنند، بنابراین بایستی محدودیت هایی بر پارامترهای
 
سیستم اعمال کرد تا از وقوع چنین پدیده ناخواسته جلوگیری نمود.
 
با توجه به اهمیت شناسایی پدیده فرورزونانس از سایر حالتهای گذرا دراین پایان نامه تلاش شد
 
تا سیستمی هوشمند جهت تشخیص این پدیده از سایر حالتهای گذرای کلیدزنی ارائه گردد. در
 
طراحی این سیستم هوشمند اولاﹰ از جدیدترین روش های تجزیه و تحلیل و پردازش سیگنالهای
 
الکتریکی برای پردازش دادهها استفاده گردید. ثانیاﹰ از طبقهبندی کنندههای پیشرفته با توانایی بالا
 
 
در دستهبندی دادهها بهره گرفته شد.  به منظور مقایسه نتایج حاصل از فرورزونانس با سایر
 
سیگنالهای گذرای شبکه توزیع، تعدادی از حالتهای گذرا نظیر کلیدزنی بار، کلیدزنی خازنی و
 
کلید زنی ترانسفورماتور توسط نرم افزار EMTP بر روی یک فیدر توزیع واقعی شبیه سازی شد.
 
 
در فصل دوم به مروری بر کارهای انجام شده در زمینه پـردازش سـیگنال در سیـستمهای قـدرت
 
 
پرداخته، در فصل سوم به معرفی پدیده فرورزونانس خـواهیم پرداخـت. در فـصل چهـارم مبـانی
 
 
علمی روشهای پیشنهادی، در فصل پنجم نحوه جمع آوری اطلاعات و سیگنالها بررسی مـی شـود
 
 
و درفصل ششم نحوه پیاده سازی روشهای پیشنهادی بررسی مـی شـود و نهایتـا نتیجـه گیـری و
 
پیشنهادات پایان بخش مطالب خواهند بود.

تعداد صفحه : 176
قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***