طراحی یک رلۀ دیفرانسیل زمین جدید بر اساس شبکۀ عصبی احتمالی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

رلۀ دیفرانسیل زمین بخشی از حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت است که به‌منظور تشخیص خطاهای داخلی اتصال به زمین به ‌کار گرفته می‌شود. این طرح حفاظتی حساس و سریع است، اما حین برخی موارد از جمله خطای خارج از ناحیۀ حفاظتی و یا طی عبور جریان هجومی مغناطیس‌کنندۀ ترانسفورماتور قدرت، به‌دلیل اشباع ترانسفورماتورهای جریان، ممکن است دچار عملکرد اشتباه شود. در این مقاله، یک طرح هوشمند جدید برای این رله، بر اساس شبکۀ عصبی مصنوعی ارائه می‌شود. برای پیاده‌سازی روش پیشنهادی، یک ترانسفورماتور قدرت واقعی تحت موارد بسیاری از شرایط کاری مختلف شامل خطای داخلی، خطای خارجی و برق‌دار شدن آن، در محیط نرم‌افزار PSCAD/EMTDC شبیه‌سازی می‌شود. سپس بر اساس نتایج حاصل، اطلاعات یک سیکل از جریان دیفرانسیلی مربوط به هر مورد از شرایط مذکور به‌عنوان الگوهای نمونه استفاده شده تا شبکۀ عصبی احتمالی با استفاده از آن آموزش یابد. در نهایت، از شبکۀ آموزش‌یافته به‌عنوان هستۀ‌ تشخیص‌دهنده در طرح این رلۀ نوین استفاده می‌شود. نتایج پیاده‌سازی این روش، کارایی عالی آن را از حیث ایمنی در مقابل عملکرد کاذب، تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها


[1] کی‌نیا، فرشید، افضلی، پیمان، اسماعیلی، سعید، «نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه و اصلاحی به‌منظور بهره‌وری طول عمر ترانسفورماتور قدرت با در نظر گرفتن تأثیر فرسودگی بر قابلیت اطمینان»، مهندسی و مدیریت انرژی، دورۀ 7، شمارۀ 3، صفحۀ 20ـ31، 1396. [2] Verzosa, Q. and Lee, W.A., "Testing Microprocessor-Based Numerical Transformer Differential Protection", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 53, No. 1, pp. 56-64, 2017. [3] باقری، سجاد، مروج، زهرا، قره‌پتیان، گئورک، «تمایز میان عیوب مکانیکی سیم‌پیچ، خطاهای الکتریکی داخلی و خارجی و جریان‌های هجومی در ترانسفورماتورها با استفاده از روش ترکیبی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دورۀ 48، شمارۀ 1، صفحۀ 21ـ32، 1397. [4] Saleh, S.A., Scaplen, B. and Rahman, M.A., "A New Implementation Method of Wavelet-Packet-Transform Differential Protection for Power Transformers", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 47, No. 2, pp. 1003-1012, 2011. [5] Moravej, Z., Abdoos, A.A. and Sanaye-Pasand, M., "Power Transformer Protection Using Iimproved S-Transform", Electric Power Components and Systems, Vol. 39, No. 11, pp. 1151-1174, 2011. [6] Balaga, H., Gupta, N. and Vishwakarma, D.N., "GA Trained Parallel Hidden Layered ANN Based Differential Protection of Three Phase Power Transformer", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 67, pp. 286-297, 2015. [7] Thote, P.B., Daigavane, M.B., Daigavane, P.M., Gawande, S.P., "An Intelligent Hybrid Approach Using KNN-GA to Enhance the Performance of Digital Protection Transformer Scheme", Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, Vol. 40, No. 3, pp. 151-161, 2017. [8] Apostolopoulos, C. and Tsakiris, D., "Design and Performance Evaluation of a High-Impedance REF Scheme for MV/LV Transformers", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 51, No. 6, pp. 5398- 5409, 2015. [9] Labuschagne, C., Merwe, I.V.D. and Enterprises, E., "A Comparison between High-Impedance and Low-Impedance Restricted Earth-Fault Transformer Protection", in Tech Paper, Schweitzer Eng Labs, pp. 1-9, 2007. [10] Krstivojevic, J.P., Djuric, M.B., "A New Algorithm for Transformer Ground Fault Protection", MedPower 2014 (IET Conferences), Athens (Greece), 2-5 November 2014. [11] Krstivojevic, J.P. and Djuric, M.B., "Verification of Transformer Restricted Earth Fault Protection by using the Monte Carlo Method", Advances in Electrical and Computer Engineering, Vol. 15, No. 3, pp. 65- 72, 2015. [12] Pihler, J., Grcar, B. and Dolinar, D., "Improved Operation of Power Transformer Protection using Artificial Neural Network", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 12, No. 3, pp. 1128-1136, 1997. [13] Subramanian, P.V., Ajitha, L., "Practical Considerations for High Impedance Restricted Earth Fault Relay Settings", Journal of the Institution of Engineers, Vol. 96, No. 1, pp. 107-110, 2015. [14] Nim Taj, B., Mahmoudi, A. and Kahourzade, S., "Comparison of Low-Impedance Restricted Earth Fault Protection in Power-Transformer Numerical Relays", Australian Journal of Basic and Applied Sciences, Vol. 5, No. 12, pp. 2458-2474, 2011. [15] Bertrand, P., Gotzig, B. and Vollet, C., "Low Impedance Restricted Earth Fault Protection", Seventh International Conference on Developments in Power System Protection, Amsterdam (Netherlands), 9-12 April 2001. [16] Kang, J., Byun, S., Yang, J. and Cho, J., "Analysis and Solutions to Unusual Differential Relay Misoperation during External Disturbance", 42nd Western Protective Relay Conference, Washington (USA), 19-22 October, 2015. [17] Transformer Management Relay, UR series Instruction Manual, Re-vision 4.8 xs, GE Co, Technical Documents of T60. [18] Numerical Differential Protection Relay for Transformers, Generators, Motors, and Branch Points 2003, Technical Documents of 7UT6, Siemens Co. [19] Davarpanah, M., Sanaye-Pasand, M., Iravani, R., "Performance Enhancement of the Transformer Restricted Earth Fault Relay", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 28, No. 1, pp. 467-474, 2012. [20] Krstivojevic, J.P., Djuric, M.B., "A New Method of Improving Transformer Restricted Earth Fault Protection", Advances in Electrical and Computer Engineering, Vol. 14, No. 3, pp. 41-48, 2014. [21] Krstivojevic, J.P., Djuric, M.B., "A New Algorithm for Avoiding Maloperation of Transformer Restricted Earth Fault Protection Caused by the Transformer Magnetizing Inrush Current and Current Transformer Saturation", Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, Vol. 23, No. 1, pp. 1-18, 2015. [22] IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power Transformers, IEEE Standard C37.91, New York, 3rd edition, May 2008. [23] Tripathy, M., Maheshwari, R.P., Verma, H.K., "Application of Probabilistic Neural Network for Differential Relaying of Power Transformer", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 1, No. 2, pp. 218-222, 2007. [24] عبدوس، علی‌اکبر، مروج، زهرا، صنایع‌پسند، مجید، «حفاظت دیفرانسیل هوشمند با استفاده از پردازش سیگنال زمان»، رساله دکتری تخصصی، دانشگاه سمنان، سمنان، صفحۀ 40ـ41، 1391. [25] Gil, M. and Abdoos, A.A., "Intelligent Busbar Protection Scheme Based on Combination of Support Vector Machine and S-Transform", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 11, No. 8, pp. 2056-2064, 2017. [26] Paithankar, Y.G. and Bhide, S.R., "Fundamental of Power System Protection", PHI Learning Private Limited, pp. 80-81, 2010. [27] MiCOM P642, P643 & P645-Transformer Protection Relays, Technical Manual, pp. 321-326, 2011.