شماره راهنما :
257 گلپايگان
پديد آورنده :
سيستاني، عليرضا
عنوان :
تشخيص خطا در ريز شبكه هاي DC با استفاده از روش تجزيه حالت پويا
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سيستم هاي قدرت
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
67ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ريز شبكه DC , تشخيص خطا , پردازش سيگنال , تجزيه حالت پويا , تبديل هيلبرت , فركانس لحظه اي , نويز سفيد گاوسي
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/07/18
دانشكده :
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/07/18
چكيده فارسي :
چكيده
امروزه افزايش نياز به استفاده از انرژيهاي تجديدپذير مانند انرژي خورشيدي و انرژي بادي با هدف توليد انرژي پاكتر، زمينهساز انجام مطالعاتي در زمينه استفاده از منابع توليد انرژي پاك و متصل كردن اين منابع به سيستم انرژي برق سنتي شده است. مفهوم ريزشبكهها در راستاي نيل به اين هدف مطرح شده است. ريزشبكهها بسته به نوع ولتاژ آنها بر سه نوع (AC) Alternating current ،(DC) Direct current و تركيبي از هر دو نوع مذكور بنام ريزشبكههاي هيبريدي، تقسيم ميشوند. افزايش روزافزون بارهاي DC مانند كامپيوترها، تلفنهاي همراه، سيستمهاي مخابراتي و ... و همچنين DC بودن ماهيت توليد منابع انرژيهاي تجديدپذير، موجب افزايش توسعهي ريزشبكههاي DC شده است. يكي ديگر از دلايل استفاده بيشتر از اين شبكهها راندمان بيشتر آنها نسبت به ريزشبكههاي AC ميباشد. دليل اين موضوع استفاده از كابلهاي با سطحمقطع كمتر در اين شبكهها و نبود اثر پوستي در كابلهاي DC، ميباشد.
يكي از چالشهاي جدي پيش روي يك ريزشبكه DC، طراحي يك طرح حفاظتي مناسب است. دليل اين موضوع، بالا بودن نرخ تغييرات جريان در اين شبكهها است. همانند ساير شبكههاي قدرت، ريزشبكههاي DC نيز ممكن است با خطاهايي روبرو شوند. تشخيص بهموقع اين خطاها از اهميت بالايي برخوردار است تا عملكرد شبكه حفظ شود و خسارات احتمالي به حداقل برسد. از ديگر عوامل مشكلزا در تشخيص خطا در ريزشبكههاي DC ميتوان به كم بودن سطح اتصالكوتاه در اين شبكهها اشاره كرد. همچنين نبود نقطه طبيعي عبور از صفر تشخيص خطا در اين شبكهها را دشوار كرده است.
در اين پايان نامه ابتدا به بررسي حفاظت ريزشبكههاي DC و چالشهاي آن پرداخته ميشود. در ادامه طرحي جديد به منظور تشخيص خطا در اين شبكهها با بكارگيري از ادوات الكترونيكي هوشمند پيشنهاد شده است. عملكرد روش پيشنهادي در مرحله اول بر اساس پردازش سيگنال و با بكارگيري روش تجزيه حالت پويا كه با نمونهگيري از مؤلفههاي ولتاژ و جريان اجرايي ميشود، ميباشد. در مرحله دوم سيگنالهاي بهدستآمده در مرحله اول، بهمنظور تشخيص خطا وارد الگوريتمهاي تبديل هيلبرت و فركانس لحظهاي شدهاند. بهمنظور ارزيابي توانمندي طرح پيشنهادي، نتايج اين طرح توسط مطالعات مختلف و از طريق شبيهسازي در نرمافزار Matlab/Simulink ارائه شده است. نتايج نشان ميدهد كه طرح پيشنهادي قادر به تشخيص انواع خطاها در حضور حالتهاي گذراي موجود و عدم قطعيت توليد توسط منابع توليد پراكنده در مكانهاي مختلف در ريزشبكه DC ميباشد. شايسته توضيح است، طرح پيشنهادي در حالتي كه نويز سفيد گاوسي بر روي سيگنالهاي نمونهبرداري شده تاثير گذاشته باشد، قادر به عملكرد صحيح ميباشد. همچنين طرح پيشنهادي قادر به تشخيص انواع خطاهاي پل به زمين و پل به پل با امپدانسهاي مختلف در خطوط ريزشبكه DC است.
چكيده انگليسي :
Abstract
Nowadays, increasing the need to use renewable energies such as solar and wind energy with the aim of producing cleaner energy, has led to making use of clean energy sources and connecting these sources to the traditional electrical energy system. The concept of microgrids has been proposed in order to achieve this goal. Microgrids are divided into three types depending on their voltage type Alternating Current (AC), Direct Current (DC) and a combination of both types known as hybrid microgrids. Daily increase in DC loads such as computers, mobile phones, telecommunication systems etc. as well as the DC nature of the production of renewable energy sources increases the development of DC microgrids. Another reason to use these networks is higher efficiency compared to AC microgrids. The reason for this issue is the use of cables with a lower cross-sectional area in these grids and the absence of skin effects in the DC cables.
One of the serious challenges facing a DC microgrid is designing a suitable protection plan. The reason for this is the high rate of current changes in these networks. Like other power grids, DC microgrids may also encounter faults. Timely detection of these faults has great importance to maintain the performance of the network and to minimize possible damages. Among other problematic factors in fault detection in DC microgrids is that they can be pointed out that the level of short circuit in these networks is low. Also, there is no natural point of zero crossing of the fault detection. This has made the networks problematic.
This thesis will begin by studing the the protection of DC microgrids and the challenges of these grids. In the following, a new design for the purpose of detection faults in these networks have been suggested by using intelligent electronic devices. The performance of the proposed method in the first stage is based on signal processing and using the dynamic mode decopomsition method which is implemented by sampling voltage and current components. In the second stage, the signals obtained in the first stage have been entered into the Hilbert transform and instantaneous frequency algorithms in order to detect the fault. In order to evaluate the capability of the proposed method, the results of this method by different studies and through simulation in Matlab/Simulink is provided. The results show that the proposed scheme is able to detect all types of faults in the presence of existing transient states and production uncertainty by disturbuted production sources and is able to detect different faults in different places in the DC microgrid. It is worth explaining, the proposed scheme in the case where white Gaussian noise on the sampled signals has been affected, it is able to detect faults properly. Also, the proposed method is able to detect all types of pole-to-ground and pole-to-pole faults with different impedances in DC microgrid lines.
استاد راهنما :
امير حسيني , وحيده السادات صادقي
استاد داور :
احسان آزاد فارساني , حميدرضا عبدالمحمدي