تشخیص نوع عیب ترانسفور ماتورهای قدرت به روش آنالیز پاسخ فرکانسی با استفاده از شبکه عصبی – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:145
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

تشخیص نوع عیب ترانسفور ماتورهای قدرت به روش آنالیز پاسخ فرکانسی با استفاده از شبکه عصبی – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چكيده ………………………………………….1

مقدمه…………………………………………………………5

1- كليات ………………………………………………..5
1-1-پيشينه موضوع…………………………………………………..5
1-2-وضعيت كنوني موضوع………………………………………….7
1- 3-هدف پروژه……………………………….9
2- مفاهيم كلي عيبيابي وحفاظت ترانسفورماتورها ………………………………………12
2-1-اهداف كلي پايش ترانسفورماتور ها ………………………….13
2-2-ساختار كلي سيستم پايش……………………………………………………..14
2-3-روشهاي مختلف تشخيص عيب ………………………………………..21
2- 4-عيوب مرسوم در ترانسفور ماتور ها ………………………………………………..22
3- اصول و مباني روش آناليز پاسخ فركانسي …………………………25
3-1- روشهاي مختلف شناسائي عيوب مكانيكي ……………………………………26
3-2- تئوري روش آنايز پاسخ فركانسي ………………………………………………………27
3-3- روش اندازه گيري در ترانسفورماتورها…………………………………..28
3-3-1- روش جاروي فركانسي ……………………………………..30
3-3-2- روش ولتاژ ضربه ………………………………………………31
3-3-3- مزايا و معايب روش جاروي فركانسي و ولتاژ ضربه ………………………………………31
3-4- انواع روشها براي مقايسه نتايج حاصل از اندازه گيريها………………………………..32
3-5- مراحل پيشرفت روش تابع تبديل براي پايش ترانسفورماتورها…………………………………..36
3-5-1- تابع تبديل براي آزمايش ترانسفورماتورهاي بزرگ …………………………………….36
3-5-2- تابع تبديل براي پايش…………………………………………………………………………..38
3-5-2-1- تابع تبديل براي پايش به صورت همزمان با بهرهبرداري و در حالت خروج از مدار……………….39
3-5-2-2- تابع تبديل به عنوان يك روش تشخيص عيب مقايسه اي……………………………….39
3-6- عوامل كليذي موثر بر اندازه گيري هاي FRA ……………………ع………………………………….41
3- 6-1- تاثير مقدار امپدانس موازي …………………………………………………41
3- 6-2- تاثير بو شينگهاي فشار قوي …………………………………..43
3- 6-3- تاثير اتصال نقطه خنث ي سيم پيچ فشار قوي …………………………….44
3- 6-4- تاثير سيمهاي رابط اندازه گيري …………………………………………45
3- 7- دقت پردازش سيگنال در روش زماني …………………………………………47
3- 7-1- فركانس نمونه برداري …………………………………………………..47
3- 7-2- مدت زمان نمونه برداري …………………………………………..48
3- 7-3- تبديل آنالوگ به ديجيتال ……………………………………………….50
4- انواع روشهاي مدلسازي ترانسفورماتورها……………………………………..51
4- 1- روشهاي مدلسازي جعبه سياه……………………………………….52
4- 2- بررسي روشهاي مدلسازي فيزيكي…………………………………….53
4- 2-1- مدل خط انتقال چند فازه…………………………………….54
4- 2-2- مدل مشروح ………………………………………………………………55
4- 2-2-1- مدلسازي براساس اندوكتانسهاي خودي و متقابل …………………………………………..56
4- 3- مدل هايبريد ………………………………………………………………62
4- 4- انتخاب مدل مناسب براي مانيتورينگ ……………………………………….63
5- مدل فركانس بالا ي سيم پيچ ترانسفور ماتور……………………………65
5- 1- مدل ترانسفور ماتوربر پايه ساختار فيزيكي سيم پيچ ………………………………………66
5- 2- مدل مشروح ترانسفور ماتور …………………………………………………………….68
5- 2-1- محاسبه ظرفيتهاي الكتريكي ………………………………………………………….69
5- 2-1-1- تخمين ظرفيت طولي يك سيم پيچ بشقابي واژگون ……………………………71
5- 2-1-2- تخمين ظرفيت الكتريكي بين دو سيمپيچ و يا بين يك سيم پيچ و زمين ……………………………..74
5- 2-2- محاسبة اندوكتانسهاي خودي و متقابل……………………………………75
5- 2-2-1- محاسبة اندوكتانس متقابل ………………………………..76
5- 2-2-2- محاسبة اندوكتانس خودي……………………………………………………..77
5- 2-3- محاسبة مقاومت هاي عايق ي موازي……………………………….78
5-2-4- محاسبة مقاومت هاي اهمي سري ………………………… 79
6- نتايج شبيه سازي انواع عيوب ترانسفور ماتور…………………………………………81
6- 1- بررسي جابجائ ي محور ي سيم پيچها نسبت بهم………………………………………….83
6- 2- نتايج آناليز حساسيت توابع تبديل نسبت به تغيير شكل شعاعي …………………………….88
6- 3- تاثير اتصال كوتاه بين حلقه ها رو ي پارمترهاي مدل مشروح…………………………………………..92
7- تشخيص نوع عيوب ترانسفورماتوربه كمك شبكه عصبي ………………………………95
7- 1- استخراج ويژگيها……………………………………………………….97
7- 2- شبكه ها ي عصب ي مصنوعي………………………………………………………………….98
7- 2-1- ساختار شبكه ها ي عصبي ……………………………………………………………….99
7- 2-2- شبكه ها ي عصبي پرسپترون چند لايه ……………………………………….100
7- 3- بكار گيري شبكه عصبي جهت شناسائي نوع عيب ترانسفور ماتور………………………………..102
8- نتيجهگيري و پيشنهادات ……………………………………..108

منابع …………………………111
چكيده انگليسي…………………………………116

چكيده
ترانسفورماتورها به تعداد زياد در شبكههـاي بـرق بـراي انتقـال و توزيـع انـرژي الكتريكـي درمسافتهاي طولاني مورد استفادهقرارميگيرند.قابليت اطمينان ترانسفوماتورها در اين ميان نقشي اساسيدر تغذية مطمئن انرژي برق بازي ميكند. بنابراين شناسائي هر چه سريعترعيبهاي رخ داده در داخـليك ترانسفورماتورضروري به نظر مي رسد.يكيازچنين عيبهائي كه به سختي قابـل تـشخيص اسـت،تغييرات مكانيكي در ساختار سيم پيچهاي ترانسفورماتور است. اندازه گيـري تـابع تبـديل تنهـا روش كارامدي است كه در حال حاضـر بـراي شناسـائي ايـن عيـب معرفـي شـده و بحـث روز محققـينميباشد.استفاده روش مذكور با محدوديتها و مشكلاتي روبرو مي باشـد كـه تـشخيص انـواع عيـ وب مختلف را به روشهاي متداول و مرسوم محدود ساخته اسـت.از ايـ ن رو امـروزه تحقيقـات بـر روي استفاده از الگوريتمها و روشهاي هوشمند ي متمركز شده است كه بتواند يـ ك تفك يـ ك پـذيري نـسبتاخوبي بين انـواع عيـ وب و صـدمات وارده بـه ترانـسفورماتور را فـراهم سـازد. در ايـن پايـ ان نامـه سيمپيچهاي ترانسفورماتور به منظورپايش با روش تابع تبديل مطالعه و شبيهسازي شدهاند. براي ايـنكار مدل مشروح سيمپيچها مورد استفاده قرار گرفته و نشان داده شده كه اين مدل قادر به شبيهسـازيعيبهائي (اتصال كوتاه بين حلقهها، جابجائي محوري وتغيير شكل شعاعي) است كه توسط روش تابعتبديل قابل شناسائي ميباشند. شبيهسازيهاي مرب وطه توسط مدل مشروح نشان ميدهند كه بـه كمـكاين مدل مي توان به طور رضايتبخش توابع تبديل محاسبه شده در محدودة از چند كيلـوهرتز تـا يـكمگاهرتز را ارائه نمود . اين مدل مشخصههاي اساسي توابع تبديل (فركانسهاي تـشديد و دامنـههـا درفركانسهاي تشديد ) را به طور صحيح نتيجه ميدهد. مقادير عناصر مدار معادل از روي ابعـاد هندسـيسيمپيچها و ساختار عايقي مجموعه محاسبه ميشوند. با محاسبه و تخمين اين مقادير در حالتهائي كه تغييراتي در ساختار سيمپيچ بوجود آمده اند، اثرات عيبهاي مكانيكي در مـدل درنظرگرفتـه شـدهانـد . دقت مدل مشروح علاوه بر تعداد عناصر آن به دقت محاسبات پارامترهاي آن نيز بستگي دارد. ارتباط بين عيبهاي بررسي شده (اتصال كوتاه بين حلقـه هـا، جابجـائي محـوري و تغييـر شـكل شـعاعي) و تغييرات ناشي از آنها در توابع تبديل به خوبي توسـط مـدل نتيجـه مـيشـوند . تغييـر نـسبي مقـاديرفركانسهاي تشديد در حوزه فركانس و زمان فرونشست 1 در حوزه زمان در يك تابع تبـديل بـه عنـوانمعيار تغييرات در تابع تبديل در اثر يك عيب مورد اسـتفاده قـرار گرفتـهانـد . ارزيـابي توابـع تبـديلمحاسبه شده براي شناسايي عيب، به كمك توابع تبديل گوناگون تعريف شـده درمقـالات مختلـف ،منجر به حصول نتايج زير شدهاند:
• نتايج محاسبات تغييرات يكساني را در توابع تبديل در اثر هر كدام از عيبهاي فوقالذكر نشان مي دهند.
• نتايج محاسبات در خصوص آناليز حساسيت جابجائي محوري نشان مي دهد كه اثـر جابجـائيمحوري روي تابع تبديل در محدودة فركانسي بالاتر از 100 كيلوهرتز به طورواضح بيشتر ازمحـدودةكمتر از 100 كيلوهرتز مي باشد.
• نتايج محاسبات براي آنال يز تغيير شك ل شعاعي سيم پيچ نشان مي ده د كه تغيير شكل شعاعيروي كل محدودة فركانسي تابع تبديل تأثير تقريباً يكساني مي گذارد.
• بعضي از فركانسهاي تشديد در يك تابع تبديل درمقايسه با ساير فركانـسهاي تـشديد در اثـربروز يك عيب حساستر ميباشند.
براي بدست آوردن نتايج بيشتر در مورد وابستگيهاي بين مدل مشروح و تغييرات محاسـبه شـدهدر توابع در اثريك عيب، اثرات پارامترهاي مدل روي توابع تبديل بـه طـور مجـزا بررسـي و تحليـلشده اند. اين تحليلها نشان مي دهند كه:
• تغييرات ظرفيتهاي خازني بـين دو سـيمپـيچ در اثـر جابجـائي محـوري قابـل چـشم پوشـيمي باشند.
• تغييرات توابع تبديل در اثر تغيير شكل شعاعي عمدتاً از تغييرات ظرفيتهـا ناشـي مـيشـوند .
درنظرگرفتن تغييرات اندوكتانسها در اينحالت ضروري نميباشند.
چشم پوشيهاي فوق باعث كاهش قابل ملاحظهاي در زمان محاسـباتي مـيشـوند و اعمـال آنهـادرپايش ترانسفورماتورها مفيد است.

مقدمه
از آنجائيكه قدرت شبكههاي برق همواره در حال افزايش بوده و بايـستي تاحـد ممكـن تغذيـةانرژي برق مطمئن انجام شود، بالا بودن قابليت اطمينان، طول عمروكيفيت تكتك عناصر وتجهيزاتموجود در شبكه ضروري است. ترانسفورماتورهاي مـرتبط كننـدة سـطوح ولتـاژمختلف درشـبكه ازمهمترين عناصر شبكهاند كه خروج از مدار آنها به قابليت اطمينان توزيـع انـرژي آسـيب جـدي واردكردهو باعث هدررفتن هزينة زيادي ميشود. براي افزايش قابليت اطمينان تغذيه انرژي برق، شناسـاييسريع عيبهاي رخ داده در ترانسفورماتورها الزامي ميباشد. بر اين اساس در پا يان نامـه مـذكور ابتـدامقدمه اي بر روشهاي مختلف عيب يابي وپايش ترانسفورماتورهاي قدرت بيان شده است.در ادامه درفصل سوم،روش آناليز پاسخ فركانسي به عنوان روش جديد در عيبيابي ترانسفورماتورهـا معرفـي و اصول و مباني آن تشريح ميگردد.به منظور تحليل انواع عيوب متداول وارده به ترانسفور مـاتور (كـهمعمولا در حالت كار عادي براي ترانسفور ماتور قدرت اتفاق مي افتد)سـيم پـيچترانـسفور مـاتور بـاروش تابع تبديل مطالعه و شبيه سـازي شـده اسـت.ايـن مطالعـه بـا تمركـز بـر روي مـدل مـشروحترانسفورماتور انجام پذيرفته است كه جزئيات آن در فصول چها رو پنج ارائـه شـده انـد.فـصل شـشنتايج حاصل از شبيه سازي يك ترانسفورماتور قدرت30MVA, 63/20 kV را نشان مـي دهـد وحالتهاي مختلف صدمات فيزيكي ترانسفورماتور و اثرات آن بر روي تابع انتقال را مورد بررسي قـرارميدهد. نتايج حاصل از شبيه سازيها ، اين امكان را فراهم ساخته است تا الگوهاي مناسبي متنـاظر بـاخطاها و عيوب مختلف ترانسفورماتور استخراج گـردد. نهايتـا در فـصل هفـت يـك شـبكه عـصبيهوشمند ارائه شده است كه مي تواند با استفاده از الگوهـاي اسـتخراج شـده مـذكور ، يـك راهكـارمناسب براي تشخيص دقيق و مطمئن از خطاي وارد شده بدست دهد.

نتيجه گيري

با توجه به بيان اهداف سياسي ، اجتماعي ، اقتصادي و فني يك س يستم مان يتورينگ ترانسفور ماتور ، نياز به چن ين س يستمي تشر يح شد .در هر كدام از اجزاء سيستم مان يتورينگ، يك روش تشخيص ع يب معـين بكار م يرود كه بسته به ماهيت آن عيب انتخاب ميشود. شش روش اصل ي تشخ يص ع يب استفاده شدهدر س يستمهاي مان يتورينگ ترانسفور ماتورها ، آناليز پاسخ فركانسي، تخليه جزئـي، پاسـخ دي الكتريـك،تجزيه و تحليل گازهاي حل شده در روغن، اندازهگيري حرارت و مانيتورينگ متعلقات ترانسفورمـاتور ميباشند. اينروشهابه همراه برخي ابزار جانب ي همچـو ن شـبكه هـاي هوشـمند عـصبي ، يـ ك سيـ ستم مانيتورينگ جامع را نتيجه م يدهند، كه توانائي شناسائي ع يوب مر سوم در ترانسفورماتور رادارد.عيـوبمرسوم در ترانسفورماتورها عمـدتاً در اثـر شكـستهاي الكتر ي كـي ، افـزايش دمـاي داخلـي و تنـشهاي مكانيكي نت يجه م يشوند.تحليل نتايج آناليز پاسخ فركانسي را ميتوان براي مانيتورينگ ترانسفورماتور بهصورت همزمان با بهره برداري ترانسفورماتورو يا در حالت خروج از مـدار آن انجـام داد. حمـل و نقـلترانسفورماتور و نيروهاي ناشي از جريانهاي شـد يد اتـصال كوتـاه عمـدتاً باعـ ث عيـ وب مكـان يكي در ترانسفورماتور م ي شوند . اندازه گ يري و تحليل تابع تبديل مف يد ترين روش جهت شناسائي اين ع يـ وب ميباشد. تابع تبد يل به كمك اندازه گيري و محاسبه در هر دو حوزه زمان و فركانس قابل حصول مـي باشد. سه روش برا ي مقا يسه توابع تبديل و ارزيابي وضع يت س يمپيچها و هسته وجود دارد. انتخاب هركدام از اين روشها ، مقايسه متكي بر زمان ، مقايسه متكي بر ساختمان و مقايسه متكي بر نوع به شرايط موجود در پستها و يا آزما يشگاهها بستگ ي دارد .نتايج كارها ي تحق يقاتي نـشان مـيدهند،كـه تمـام ايـ ن روشها م يتوانند مفيد واقع شوند. مهمترين عيوب قابل تشخيص توسط آناليز پاسخ ف ركانـسي ، اتـصالكوتاه بين حلقه ها ، جابجائ ي مكانيكي در راستا ي محوري و تغيير شكل در راستا ي شعاع ي ميباشند.
با توجه به كارهاي تحقيقاتي انجام شده چنين به نظر ميآيد كه تعيين محل يك عيب بوسـيلة تحليـلتابع تبديل، بدون شـناخت رفتـار فركانـسي ترانـسفورمـاتور مـوردنظر قابـل تح قيـق نيـست . بنـابراينبهكارگيري يك مدل براي شناخت رفتار داخلي سيمپيچ ترانسفورماتور ضروري ميباشد. در اين پايـ ان نامه ، مدل مشروح به عنوان يكي از مدلهاي فركانس بالاي سيم پيچ ترانسفورماتور مطرح گرديـد. ايـنمدل كه مبتني برابعاد و مشخصات فيزيكي سيم پيچ ميباشد، مدل مناسبي براي بررسي هاي مورد نظـرِاين تحقيق ميباشد. روابط لازم براي محاسبة ظرفيتهاي طولي سيمپيچهاي مرسـوم اسـتفاده شـده درترانسفورماتورها به كمك محاسبة انرژي الكترواستاتيكي ذخيره شده در واحد سيمپيچ نتيجـه شـده انـد.
براي انجام اين كار فرض مي شود كه توزيع ولتاژ بين حلقههـاي واحـد سـيمپـيچ خطـي اسـت. بـرايمحاسبة اندوكتانسهاي خودي و متقابل ميتوان از اثر هستة آهنـي در محـدودة فركانـسي مطالعـه شـدهچشمپوشي كرد . تلفات عايقي در سيمپيچهـاي ترانـسفور مـاتور بوسـيلة مقاومتهـاي مـوازي شـده بـهظرفيتهاي بين دو سيمپيچ و بين يك سيمپيچ و زمين و نيـز ظرفيتهـاي طـولي، در مـدار معـادل واردمحاسبه ميشوند. تلفات جريانهاي گردابي نيز به كمك مقاومتهاي اهمي سري با اندوكتانسهاي خـوديدرنظرگرفته ميشوند. مقاومتهاي موازي و سري تابع فركانس ميباشند. به كمك مـدل سـاخته شـده ازمقاومتهاي سري و موازي، اندوكتانسهاي خودي و متقابل، ظرفيتهاي طولي و همچنين ظرفيتهاي بين دوسيمپيچ و بين يك سيمپيچ و زمين ميتوان توابع تبديل قابل تعريف در پايانـههـاي ترانـسفور مـاتور رامحاسبه كرد. اثرات عيوب اتصال كوتاههاي بين حلقهها، جابجائيهاي محـوري سـيمپـيچ هـا نـسبت بـههمديگر و تغيير شكلهاي شعاعي سيمپيچها روي توابع تبديل توسط مدل مشروح شبيهسازي شـده انـد .
همچنين براي شبيهسازي يك عيب مشخص، مي توان بعـضي از پارامترهـاي مـدل مـشروح را ثابـتفرض كرد و درنتيجه زمان محاسباتي را در شبيهسازي ها كاهش داد.
سپس ويژگيهاي مناسب براي آموزش شبكه عصبي مصنوعي ، كه روش تشخيص الگوي بكارگرفتهشده در اين تحقيق مي باشد، استخراج گرديد. نتايج آموزش شبكه و سپس آزمايش آن نشان مـي دهـدكه شبكه عصبي ارائه شده قادر است با تقريب بسيار بالائي نوع عيب ترانسفورمـاتور را تخمـين زده وباعث تسريع در سيستم شناسائي عيب گردد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت