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

چکیده ………………………………………….۱

مقدمه…………………………………………………………۵

۱- کلیات ………………………………………………..۵
۱-۱-پیشینه موضوع…………………………………………………..۵
۱-۲-وضعیت کنونی موضوع………………………………………….۷
۱- ۳-هدف پروژه……………………………….۹
۲- مفاهیم کلی عیبیابی وحفاظت ترانسفورماتورها ………………………………………۱۲
۲-۱-اهداف کلی پایش ترانسفورماتور ها ………………………….۱۳
۲-۲-ساختار کلی سیستم پایش……………………………………………………..۱۴
۲-۳-روشهای مختلف تشخیص عیب ………………………………………..۲۱
۲- ۴-عیوب مرسوم در ترانسفور ماتور ها ………………………………………………..۲۲
۳- اصول و مبانی روش آنالیز پاسخ فرکانسی …………………………۲۵
۳-۱- روشهای مختلف شناسائی عیوب مکانیکی ……………………………………۲۶
۳-۲- تئوری روش آنایز پاسخ فرکانسی ………………………………………………………۲۷
۳-۳- روش اندازه گیری در ترانسفورماتورها…………………………………..۲۸
۳-۳-۱- روش جاروی فرکانسی ……………………………………..۳۰
۳-۳-۲- روش ولتاژ ضربه ………………………………………………۳۱
۳-۳-۳- مزایا و معایب روش جاروی فرکانسی و ولتاژ ضربه ………………………………………۳۱
۳-۴- انواع روشها برای مقایسه نتایج حاصل از اندازه گیریها………………………………..۳۲
۳-۵- مراحل پیشرفت روش تابع تبدیل برای پایش ترانسفورماتورها…………………………………..۳۶
۳-۵-۱- تابع تبدیل برای آزمایش ترانسفورماتورهای بزرگ …………………………………….۳۶
۳-۵-۲- تابع تبدیل برای پایش…………………………………………………………………………..۳۸
۳-۵-۲-۱- تابع تبدیل برای پایش به صورت همزمان با بهرهبرداری و در حالت خروج از مدار……………….۳۹
۳-۵-۲-۲- تابع تبدیل به عنوان یک روش تشخیص عیب مقایسه ای……………………………….۳۹
۳-۶- عوامل کلیذی موثر بر اندازه گیری های FRA ……………………ع………………………………….۴۱
۳- ۶-۱- تاثیر مقدار امپدانس موازی …………………………………………………۴۱
۳- ۶-۲- تاثیر بو شینگهای فشار قوی …………………………………..۴۳
۳- ۶-۳- تاثیر اتصال نقطه خنث ی سیم پیچ فشار قوی …………………………….۴۴
۳- ۶-۴- تاثیر سیمهای رابط اندازه گیری …………………………………………۴۵
۳- ۷- دقت پردازش سیگنال در روش زمانی …………………………………………۴۷
۳- ۷-۱- فرکانس نمونه برداری …………………………………………………..۴۷
۳- ۷-۲- مدت زمان نمونه برداری …………………………………………..۴۸
۳- ۷-۳- تبدیل آنالوگ به دیجیتال ……………………………………………….۵۰
۴- انواع روشهای مدلسازی ترانسفورماتورها……………………………………..۵۱
۴- ۱- روشهای مدلسازی جعبه سیاه……………………………………….۵۲
۴- ۲- بررسی روشهای مدلسازی فیزیکی…………………………………….۵۳
۴- ۲-۱- مدل خط انتقال چند فازه…………………………………….۵۴
۴- ۲-۲- مدل مشروح ………………………………………………………………۵۵
۴- ۲-۲-۱- مدلسازی براساس اندوکتانسهای خودی و متقابل …………………………………………..۵۶
۴- ۳- مدل هایبرید ………………………………………………………………۶۲
۴- ۴- انتخاب مدل مناسب برای مانیتورینگ ……………………………………….۶۳
۵- مدل فرکانس بالا ی سیم پیچ ترانسفور ماتور……………………………۶۵
۵- ۱- مدل ترانسفور ماتوربر پایه ساختار فیزیکی سیم پیچ ………………………………………۶۶
۵- ۲- مدل مشروح ترانسفور ماتور …………………………………………………………….۶۸
۵- ۲-۱- محاسبه ظرفیتهای الکتریکی ………………………………………………………….۶۹
۵- ۲-۱-۱- تخمین ظرفیت طولی یک سیم پیچ بشقابی واژگون ……………………………۷۱
۵- ۲-۱-۲- تخمین ظرفیت الکتریکی بین دو سیمپیچ و یا بین یک سیم پیچ و زمین ……………………………..۷۴
۵- ۲-۲- محاسبه اندوکتانسهای خودی و متقابل……………………………………۷۵
۵- ۲-۲-۱- محاسبه اندوکتانس متقابل ………………………………..۷۶
۵- ۲-۲-۲- محاسبه اندوکتانس خودی……………………………………………………..۷۷
۵- ۲-۳- محاسبه مقاومت های عایق ی موازی……………………………….۷۸
۵-۲-۴- محاسبه مقاومت های اهمی سری ………………………… ۷۹
۶- نتایج شبیه سازی انواع عیوب ترانسفور ماتور…………………………………………۸۱
۶- ۱- بررسی جابجائ ی محور ی سیم پیچها نسبت بهم………………………………………….۸۳
۶- ۲- نتایج آنالیز حساسیت توابع تبدیل نسبت به تغییر شکل شعاعی …………………………….۸۸
۶- ۳- تاثیر اتصال کوتاه بین حلقه ها رو ی پارمترهای مدل مشروح…………………………………………..۹۲
۷- تشخیص نوع عیوب ترانسفورماتوربه کمک شبکه عصبی ………………………………۹۵
۷- ۱- استخراج ویژگیها……………………………………………………….۹۷
۷- ۲- شبکه ها ی عصب ی مصنوعی………………………………………………………………….۹۸
۷- ۲-۱- ساختار شبکه ها ی عصبی ……………………………………………………………….۹۹
۷- ۲-۲- شبکه ها ی عصبی پرسپترون چند لایه ……………………………………….۱۰۰
۷- ۳- بکار گیری شبکه عصبی جهت شناسائی نوع عیب ترانسفور ماتور………………………………..۱۰۲
۸- نتیجهگیری و پیشنهادات ……………………………………..۱۰۸

منابع …………………………۱۱۱
چکیده انگلیسی…………………………………۱۱۶

چکیده
ترانسفورماتورها به تعداد زیاد در شبکههـای بـرق بـرای انتقـال و توزیـع انـرژی الکتریکـی درمسافتهای طولانی مورد استفادهقرارمیگیرند.قابلیت اطمینان ترانسفوماتورها در این میان نقشی اساسیدر تغذیه مطمئن انرژی برق بازی میکند. بنابراین شناسائی هر چه سریعترعیبهای رخ داده در داخـلیک ترانسفورماتورضروری به نظر می رسد.یکیازچنین عیبهائی که به سختی قابـل تـشخیص اسـت،تغییرات مکانیکی در ساختار سیم پیچهای ترانسفورماتور است. اندازه گیـری تـابع تبـدیل تنهـا روش کارامدی است که در حال حاضـر بـرای شناسـائی ایـن عیـب معرفـی شـده و بحـث روز محققـینمیباشد.استفاده روش مذکور با محدودیتها و مشکلاتی روبرو می باشـد کـه تـشخیص انـواع عیـ وب مختلف را به روشهای متداول و مرسوم محدود ساخته اسـت.از ایـ ن رو امـروزه تحقیقـات بـر روی استفاده از الگوریتمها و روشهای هوشمند ی متمرکز شده است که بتواند یـ ک تفک یـ ک پـذیری نـسبتاخوبی بین انـواع عیـ وب و صـدمات وارده بـه ترانـسفورماتور را فـراهم سـازد. در ایـن پایـ ان نامـه سیمپیچهای ترانسفورماتور به منظورپایش با روش تابع تبدیل مطالعه و شبیهسازی شدهاند. برای ایـنکار مدل مشروح سیمپیچها مورد استفاده قرار گرفته و نشان داده شده که این مدل قادر به شبیهسـازیعیبهائی (اتصال کوتاه بین حلقهها، جابجائی محوری وتغییر شکل شعاعی) است که توسط روش تابعتبدیل قابل شناسائی میباشند. شبیهسازیهای مرب وطه توسط مدل مشروح نشان میدهند که بـه کمـکاین مدل می توان به طور رضایتبخش توابع تبدیل محاسبه شده در محدوده از چند کیلـوهرتز تـا یـکمگاهرتز را ارائه نمود . این مدل مشخصههای اساسی توابع تبدیل (فرکانسهای تـشدید و دامنـههـا درفرکانسهای تشدید ) را به طور صحیح نتیجه میدهد. مقادیر عناصر مدار معادل از روی ابعـاد هندسـیسیمپیچها و ساختار عایقی مجموعه محاسبه میشوند. با محاسبه و تخمین این مقادیر در حالتهائی که تغییراتی در ساختار سیمپیچ بوجود آمده اند، اثرات عیبهای مکانیکی در مـدل درنظرگرفتـه شـدهانـد . دقت مدل مشروح علاوه بر تعداد عناصر آن به دقت محاسبات پارامترهای آن نیز بستگی دارد. ارتباط بین عیبهای بررسی شده (اتصال کوتاه بین حلقـه هـا، جابجـائی محـوری و تغییـر شـکل شـعاعی) و تغییرات ناشی از آنها در توابع تبدیل به خوبی توسـط مـدل نتیجـه مـیشـوند . تغییـر نـسبی مقـادیرفرکانسهای تشدید در حوزه فرکانس و زمان فرونشست ۱ در حوزه زمان در یک تابع تبـدیل بـه عنـوانمعیار تغییرات در تابع تبدیل در اثر یک عیب مورد اسـتفاده قـرار گرفتـهانـد . ارزیـابی توابـع تبـدیلمحاسبه شده برای شناسایی عیب، به کمک توابع تبدیل گوناگون تعریف شـده درمقـالات مختلـف ،منجر به حصول نتایج زیر شدهاند:
• نتایج محاسبات تغییرات یکسانی را در توابع تبدیل در اثر هر کدام از عیبهای فوقالذکر نشان می دهند.
• نتایج محاسبات در خصوص آنالیز حساسیت جابجائی محوری نشان می دهد که اثـر جابجـائیمحوری روی تابع تبدیل در محدوده فرکانسی بالاتر از ۱۰۰ کیلوهرتز به طورواضح بیشتر ازمحـدودهکمتر از ۱۰۰ کیلوهرتز می باشد.
• نتایج محاسبات برای آنال یز تغییر شک ل شعاعی سیم پیچ نشان می ده د که تغییر شکل شعاعیروی کل محدوده فرکانسی تابع تبدیل تأثیر تقریباً یکسانی می گذارد.
• بعضی از فرکانسهای تشدید در یک تابع تبدیل درمقایسه با سایر فرکانـسهای تـشدید در اثـربروز یک عیب حساستر میباشند.
برای بدست آوردن نتایج بیشتر در مورد وابستگیهای بین مدل مشروح و تغییرات محاسـبه شـدهدر توابع در اثریک عیب، اثرات پارامترهای مدل روی توابع تبدیل بـه طـور مجـزا بررسـی و تحلیـلشده اند. این تحلیلها نشان می دهند که:
• تغییرات ظرفیتهای خازنی بـین دو سـیمپـیچ در اثـر جابجـائی محـوری قابـل چـشم پوشـیمی باشند.
• تغییرات توابع تبدیل در اثر تغییر شکل شعاعی عمدتاً از تغییرات ظرفیتهـا ناشـی مـیشـوند .
درنظرگرفتن تغییرات اندوکتانسها در اینحالت ضروری نمیباشند.
چشم پوشیهای فوق باعث کاهش قابل ملاحظهای در زمان محاسـباتی مـیشـوند و اعمـال آنهـادرپایش ترانسفورماتورها مفید است.

مقدمه
از آنجائیکه قدرت شبکههای برق همواره در حال افزایش بوده و بایـستی تاحـد ممکـن تغذیـهانرژی برق مطمئن انجام شود، بالا بودن قابلیت اطمینان، طول عمروکیفیت تکتک عناصر وتجهیزاتموجود در شبکه ضروری است. ترانسفورماتورهای مـرتبط کننـده سـطوح ولتـاژمختلف درشـبکه ازمهمترین عناصر شبکهاند که خروج از مدار آنها به قابلیت اطمینان توزیـع انـرژی آسـیب جـدی واردکردهو باعث هدررفتن هزینه زیادی میشود. برای افزایش قابلیت اطمینان تغذیه انرژی برق، شناسـاییسریع عیبهای رخ داده در ترانسفورماتورها الزامی میباشد. بر این اساس در پا یان نامـه مـذکور ابتـدامقدمه ای بر روشهای مختلف عیب یابی وپایش ترانسفورماتورهای قدرت بیان شده است.در ادامه درفصل سوم،روش آنالیز پاسخ فرکانسی به عنوان روش جدید در عیبیابی ترانسفورماتورهـا معرفـی و اصول و مبانی آن تشریح میگردد.به منظور تحلیل انواع عیوب متداول وارده به ترانسفور مـاتور (کـهمعمولا در حالت کار عادی برای ترانسفور ماتور قدرت اتفاق می افتد)سـیم پـیچترانـسفور مـاتور بـاروش تابع تبدیل مطالعه و شبیه سـازی شـده اسـت.ایـن مطالعـه بـا تمرکـز بـر روی مـدل مـشروحترانسفورماتور انجام پذیرفته است که جزئیات آن در فصول چها رو پنج ارائـه شـده انـد.فـصل شـشنتایج حاصل از شبیه سازی یک ترانسفورماتور قدرت۳۰MVA, 63/20 kV را نشان مـی دهـد وحالتهای مختلف صدمات فیزیکی ترانسفورماتور و اثرات آن بر روی تابع انتقال را مورد بررسی قـرارمیدهد. نتایج حاصل از شبیه سازیها ، این امکان را فراهم ساخته است تا الگوهای مناسبی متنـاظر بـاخطاها و عیوب مختلف ترانسفورماتور استخراج گـردد. نهایتـا در فـصل هفـت یـک شـبکه عـصبیهوشمند ارائه شده است که می تواند با استفاده از الگوهـای اسـتخراج شـده مـذکور ، یـک راهکـارمناسب برای تشخیص دقیق و مطمئن از خطای وارد شده بدست دهد.

نتیجه گیری

با توجه به بیان اهداف سیاسی ، اجتماعی ، اقتصادی و فنی یک س یستم مان یتورینگ ترانسفور ماتور ، نیاز به چن ین س یستمی تشر یح شد .در هر کدام از اجزاء سیستم مان یتورینگ، یک روش تشخیص ع یب معـین بکار م یرود که بسته به ماهیت آن عیب انتخاب میشود. شش روش اصل ی تشخ یص ع یب استفاده شدهدر س یستمهای مان یتورینگ ترانسفور ماتورها ، آنالیز پاسخ فرکانسی، تخلیه جزئـی، پاسـخ دی الکتریـک،تجزیه و تحلیل گازهای حل شده در روغن، اندازهگیری حرارت و مانیتورینگ متعلقات ترانسفورمـاتور میباشند. اینروشهابه همراه برخی ابزار جانب ی همچـو ن شـبکه هـای هوشـمند عـصبی ، یـ ک سیـ ستم مانیتورینگ جامع را نتیجه م یدهند، که توانائی شناسائی ع یوب مر سوم در ترانسفورماتور رادارد.عیـوبمرسوم در ترانسفورماتورها عمـدتاً در اثـر شکـستهای الکتر ی کـی ، افـزایش دمـای داخلـی و تنـشهای مکانیکی نت یجه م یشوند.تحلیل نتایج آنالیز پاسخ فرکانسی را میتوان برای مانیتورینگ ترانسفورماتور بهصورت همزمان با بهره برداری ترانسفورماتورو یا در حالت خروج از مـدار آن انجـام داد. حمـل و نقـلترانسفورماتور و نیروهای ناشی از جریانهای شـد ید اتـصال کوتـاه عمـدتاً باعـ ث عیـ وب مکـان یکی در ترانسفورماتور م ی شوند . اندازه گ یری و تحلیل تابع تبدیل مف ید ترین روش جهت شناسائی این ع یـ وب میباشد. تابع تبد یل به کمک اندازه گیری و محاسبه در هر دو حوزه زمان و فرکانس قابل حصول مـی باشد. سه روش برا ی مقا یسه توابع تبدیل و ارزیابی وضع یت س یمپیچها و هسته وجود دارد. انتخاب هرکدام از این روشها ، مقایسه متکی بر زمان ، مقایسه متکی بر ساختمان و مقایسه متکی بر نوع به شرایط موجود در پستها و یا آزما یشگاهها بستگ ی دارد .نتایج کارها ی تحق یقاتی نـشان مـیدهند،کـه تمـام ایـ ن روشها م یتوانند مفید واقع شوند. مهمترین عیوب قابل تشخیص توسط آنالیز پاسخ ف رکانـسی ، اتـصالکوتاه بین حلقه ها ، جابجائ ی مکانیکی در راستا ی محوری و تغییر شکل در راستا ی شعاع ی میباشند.
با توجه به کارهای تحقیقاتی انجام شده چنین به نظر میآید که تعیین محل یک عیب بوسـیله تحلیـلتابع تبدیل، بدون شـناخت رفتـار فرکانـسی ترانـسفورمـاتور مـوردنظر قابـل تح قیـق نیـست . بنـابراینبهکارگیری یک مدل برای شناخت رفتار داخلی سیمپیچ ترانسفورماتور ضروری میباشد. در این پایـ ان نامه ، مدل مشروح به عنوان یکی از مدلهای فرکانس بالای سیم پیچ ترانسفورماتور مطرح گردیـد. ایـنمدل که مبتنی برابعاد و مشخصات فیزیکی سیم پیچ میباشد، مدل مناسبی برای بررسی های مورد نظـرِاین تحقیق میباشد. روابط لازم برای محاسبه ظرفیتهای طولی سیمپیچهای مرسـوم اسـتفاده شـده درترانسفورماتورها به کمک محاسبه انرژی الکترواستاتیکی ذخیره شده در واحد سیمپیچ نتیجـه شـده انـد.
برای انجام این کار فرض می شود که توزیع ولتاژ بین حلقههـای واحـد سـیمپـیچ خطـی اسـت. بـرایمحاسبه اندوکتانسهای خودی و متقابل میتوان از اثر هسته آهنـی در محـدوده فرکانـسی مطالعـه شـدهچشمپوشی کرد . تلفات عایقی در سیمپیچهـای ترانـسفور مـاتور بوسـیله مقاومتهـای مـوازی شـده بـهظرفیتهای بین دو سیمپیچ و بین یک سیمپیچ و زمین و نیـز ظرفیتهـای طـولی، در مـدار معـادل واردمحاسبه میشوند. تلفات جریانهای گردابی نیز به کمک مقاومتهای اهمی سری با اندوکتانسهای خـودیدرنظرگرفته میشوند. مقاومتهای موازی و سری تابع فرکانس میباشند. به کمک مـدل سـاخته شـده ازمقاومتهای سری و موازی، اندوکتانسهای خودی و متقابل، ظرفیتهای طولی و همچنین ظرفیتهای بین دوسیمپیچ و بین یک سیمپیچ و زمین میتوان توابع تبدیل قابل تعریف در پایانـههـای ترانـسفور مـاتور رامحاسبه کرد. اثرات عیوب اتصال کوتاههای بین حلقهها، جابجائیهای محـوری سـیمپـیچ هـا نـسبت بـههمدیگر و تغییر شکلهای شعاعی سیمپیچها روی توابع تبدیل توسط مدل مشروح شبیهسازی شـده انـد .
همچنین برای شبیهسازی یک عیب مشخص، می توان بعـضی از پارامترهـای مـدل مـشروح را ثابـتفرض کرد و درنتیجه زمان محاسباتی را در شبیهسازی ها کاهش داد.
سپس ویژگیهای مناسب برای آموزش شبکه عصبی مصنوعی ، که روش تشخیص الگوی بکارگرفتهشده در این تحقیق می باشد، استخراج گردید. نتایج آموزش شبکه و سپس آزمایش آن نشان مـی دهـدکه شبکه عصبی ارائه شده قادر است با تقریب بسیار بالائی نوع عیب ترانسفورمـاتور را تخمـین زده وباعث تسریع در سیستم شناسائی عیب 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

آخرین مطالب

مطالب مرتبط