Tek faz geri kapamada ark arızasının adalıne tabanlı algılanması

Abstract

Elektrik enerjinin iletiminde kullanılan havai hatlarda meydana gelen arızaların %80'inden fazlası faz toprak kısa devreleridir ve bu arızaların büyük bir çoğunluğu geçici karakterdedir. Dolayısıyla Tek Faz Geri Kapama (TFGK) sistemleri elektrik iletim sistemlerinin güvenilirliğinin artırılmasında önemlidir. İletim hatlarında TFGK sistemlerinin kullanılması geçici karakterdeki arızaların hızlı bir şekilde temizlenmesini ve sistemin normal çalışmasına dönmesini sağlar. Bununla birlikte geleneksel TFGK sistemleri arıza tipini ayırt eden akıllı karar verme mekanizmasına sahip değildir. Avantajlarına rağmen, kalıcı arızanın üzerine geri kapama riski ve uyarlanır olmayan sabit geri kapama zamanı TFGK sistemlerinin ana problemleridir.Bu tezde, arıza tipinin geçici ? kalıcı ayrımını yapan Adaline tabanlı iki farklı TFGK sistemleri önerilmiştir. Önerilen her iki metotta ikincil arkın sönme zamanı belirleyebilme yeteneğine sahiptir. Birinci metot, arıza tipini, arızalı faz gerilim dalga formundaki değişimleri belirleyerek karar vermektedir. İkinci metot ise, arızalı faz geriliminin frekansındaki değişimleri kullanarak arıza tipine karar vermektedir.Sadece gerilim dalga formu ile çalışan metotların en önemli özellikleri az işlem gücüne ihtiyaç duymaları ve karar verme aşamasında güç sistemi parametrelerinden etkilenmemesidir. Bu sayede literatürde önerilen diğer metotlarda sıkça karşılaşılan güç sistemi parametrelerine bağlı eşik değeri belirleme probleminin önüne geçilmiştir.Önerilen metotların etkinliği ElectroMagnetic Transient Programın (EMTP) Alternatif Transient Program (ATP) versiyonunda yapılan simülasyonlar ile analiz edilmiştir. Metotlar ayrıca Türkiye Ulusal Şebekesinden alınan gerçek veriler üzerinde de test edilmiştir. Simülasyonlar ve analizler önerilen metotların yeteneklerini doğrulamaktadır.More than 80% of all system faults, occur on the overhead lines of the transmission systems, are single phase to ground type faults and large majority of these faults are of a transient nature. Consequently, Single Pole Autoreclosers (SPAR) plays an important role for ensuring the reliability of the systems. The faults in transient nature can be quickly cleared and transmission systems return to the normal service by the implementation of SPAR system on the transmission systems. However, conventional SPAR has no intelligent decision making tool for identification fault types. Despite of the many advantages, possibility of reclosing onto permanent faults, due to fixed or non adaptive time intervals, is the main disadvantage of the traditional SPAR systems.In this thesis, two different Adaline based SPAR systems are proposed to distinguish permanent and transient faults. The proposed algorithms are also capable of identifying secondary arc extinction time. In the first method, the type of fault is distinguished by the variations of the faulted phase voltage waveform. The variation of the faulted phase frequency is used to determine the type of fault in the second method. The most important feature of the proposed methods is that they process only voltage waveforms. Therefore they are computationally less expensive. In addition to that both methods use system independent threshold values when compared with other methods proposed in the literature. As a result, the problem of determining a reliable threshold value for the chosen gauge is prevented.Effectiveness of the proposed methods simulationally analyzed by using Alternative Transient Program (ATP) version of ElectroMagnetic Transients Program (EMTP). The methods are also employed to the actual data taken from Turkish National Grid. Simulations and analyses validate the capabilities of the proposed algorithms. Results show that the method can successfully be implemented for real time application.