فصل اول

  کلیات تحقیق

 مقدمه

با رشد روز افزون به­ کارگیری بارهای غیر خطی، مسئله کیفیت توان اهمیت ویژه­ای پیدا کرده است. بسیاری از بارهای الکتریکی به نوسانات ولتاژ بسیار حساس می­باشند. لذا فراهم نمودن یک ولتاژ سینوسی خالص بسیار ضروری است.

عبارت کیفیت توان[1] از اواخر دهه 1980 میلادی بصورت یکی از معروف­ترین واژه­ های صنعت برق در آمده است. این واژه به عنوان یک مفهوم فراگیر برای انواع مختلف اغتشاشات سیستم قدرت بکار می رود. بنا­براین هرگونه تغییرات ولتاژ و جریان و یا فرکانس که باعث خرابی و عملکرد بد تجهیزات مصرف ­کننده­ها می­ شود، به عنوان یک مشکل کیفیت توان معرفی می­گردد.

پدیده ­ها و اغتشاشات کیفیت توان و مشکلات ناشی از آن، نتیجه گسترش استفاده از ادوات الکترونیک قدرت، کلیدزنی، بارهای غیر خطی، سیستم های نامتعادل، میکروکنترولرها و رایانه­ها، یکسوکننده­ها و اینورترهای صنعتی می­باشد. اهمیت ویژه کیفیت توان الکتریکی در طی سه دهه گذشته به علل زیر می­باشد.

• گسترش روز افزون سیستم­های الکتریکی حساس به پدیده­های کیفیت توان
• گسترش شدید بارهای آلوده در شبکه­ های برق
• ارتباط و به هم پیوستگی شبکه های برق
• ساختار جدید صنعت برق به صورت بازار رقابتی و اهمیت کیفیت توان در آن

• بیان مساله

پیش از انجام هر اقدامی در جهت بهبود مسئله کیفیت توان باید اغتشاشات کیفیت توان را به درستی تشخیص داد. در این زمینه روش های مختلفی ارائه شده است. روش های مبتنی بر آنالیز سیگنال، روش های هوش مصنوعی و برخی روش های ترکیبی نمونه ­ای بارز از روش های شناسایی الگوهای وقایع کیفیت توان می­باشند. در این تحقیق سعی می­ شود که یک روش هوشمند جدید برای شناسایی این وقایع ارائه گردد. در مرحله اول با بهره گرفتن از روش های آنالیز سیگنال در حوزه زمان و فرکانس ویژگیهایی از شکل موجها استخراج می­گردد و در مرحله بعد ویژگیهای بارز توسط یک روش انتخاب ویژگی مناسب انتخاب می­گردد. در مرحله سوم ویژگی­های انتخاب شده، توسط یک ابزار هوشمند مناسب آموزش داده خواهد شد. در انتها صحت الگوریتم با بهره گرفتن از داده ­های دیده نشده مورد بررسی قرار می گیرد.

برای بهبود کیفیت توان الکتریکی، منابع تولید اغتشاش در سیستم قدرت باید شناسایی و کنترل شوند. این امر می تواند با تشخیص و طبقه بندی انواع اغتشاشات صورت پذیرد. برای دسترسی به این توانایی، ابزاری که بتواند این وظایف را انجام دهد، مورد نیاز است. این ابزار باید قادر به تحلیل انواع مسایل کیفیت توان بطور همزمان در حوزه زمان و فرکانس باشند. هنوز مسئله طبقه بندی خودکار اغتشاشات کیفیت توان با مشکل همراه است، به دلیل آنکه شامل طیف گسترده ای از دسته های اغتشاش و درجه­های مختلفی از بی­نظمی می­باشد.

هدف نهایی از بررسی مسائل کیفیت توان، پیدا کردن یک مشخصه درست از پدیده­های کیفیت توان و ارائه راهکاری مناسب برای شرکتها و کاربران، می باشد. برای حل مشکلات کیفیت توان، قبل از انجام هر عملی باید منابع و دلایل مرتبط با اغتشاشات کیفیت توان، مشخص شوند. این فرایند شامل مونیتورینگ اغتشاشات کیفیت توان، بررسی جزئیات مشخصات اغتشاشات و تعیین راهکارهایی به منظور غلبه بر مشکلات آنها می باشد. این قبیل عملکردها شامل شناسایی، مکان­ یابی و طبقه ­بندی اغتشاشات مختلف می­باشند. به منظور طراحی یک طبقه ­بندی کننده، لازم است پس از جمع آوری داده ­ها اقدام به استخراج و انتخاب ویژگی­های مناسب نمود، به گونه­ ای که به کمک آنها بتوان، کلاسهای مختلف را با حداکثر دقت جداسازی کرد.

در این پایان نامه، 9 گونه از اغتشاشات که به طور معمول در شبکه توزیع رخ می­دهند، در نظر گرفته شده است. هفت نوع اغتشاش تکی و دو نوع

 اغتشاش ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته که شامل سیگنال نرمال، کمبود ولتاژ، بیشبود ولتاژ، قطعی، هارمونیک­ها، نوسانات گذرا، کمبود ولتاژ با هارمونیک، بیشبود ولتاژ با هارمونیک و فلیکر می­باشد.

نیازهای اصلی، به سیستم مانیتورینگ، اغلب به هدف اندازه ­گیری وابسته است. برخی از این اهداف به شرح ذیل است:

• مونیتورینگ اغتشاشات موجود در سیستم، جهت بررسی راه­ حل­های پیشنهادی یا مقایسه با مقادیر قابل قبول اغتشاش
• آزمایش تجهیزاتی که سبب اغتشاش شده یا آنرا تولید می­ کنند، این کار به خاطر اطمینان از عملکرد قابل قبول تجهیزات ، طبق استانداردهای معین صورت می پذیرد.
• تشخیص یا عیب یابی عملکرد یک تجهیز خاص که از نظر شرکت برق یا استفاده کننده غیرقابل قبول است.
• مشاهده سطوح اغتشاش زمینه و پیگیری رفتار و شناسایی الگوی ساعتی، روزانه، هفتگی، ماهیانه یا فصلی اغتشاشات (به طور کلی جمع آوری اطلاعات آماری)
• تصدیق مطالعات شبیه­سازی یا تکنیکها و تنظیم دقیق مدلسازی وسایل و سیستم تحت بررسی
• تعیین امپدانس نقطه کار در هر محل. این امپدانس برای قضاوت در مورد قابلیت استقامت سیستم در برابر اغتشاشات کیفیت توان مفید می­باشد.

علاوه بر این اهداف، احتمال دارد دلایل دیگری برای انجام مونیتورینگ وجود داشته باشد و در نتیجه امکانات مورد نیاز سیستم مونیتورینگ تحت تاثیر قرار میگیرد.

یک سیستم مونیتورینگ، میتواند به طور کلی به سه زیر سیستم، تعیین وضعیت سیگنال ورودی (جمع آوری داده ­ها) و زیر سیستم ذخیره­سازی و پردازش دیجیتال و نیز زیر سیستم واسط استفاده کننده، مطابق شکل (1-1) تقسیم شود.

زیر

شکل (1-1): زیر سیستم های سیستم مونیتورینگ کیفیت توان

آنالیز اختلالات مختلف معمولا توسط الگوریتمهای مختلف پردازش صورت می­گیرد. بنابراین سیستم بایستی قادر باشد الگوریتمهای مختلف را برای انواع مختلف مونیتورینگ مورد استفاده قرار دهد. گاهی اوقات لازم است، الگوریتمهای مختلفی در سیستم پردازش مورد استفاده قرار گیرد.

• زیر سیستم پردازش دیجیتال و ذخیره سازی:

نمونه­های دیجیتال به این زیر سیستم برای پردازش و ثبت ارسال می گردند. این زیر سیستم می تواند به­سادگی یک واقعه نگار داده ­ها یا یک سیستم کامپیوتری موازی قوی باشد. بر اساس طراحی این سیستم، می توان به جمع آوری داده ­ها بصورت پیوسته و پردازش بلادرنگ پرداخت و یا فقط به جمع آوری اطلاعات و پردازش آن در زمان­های بعدی پرداخت.(آفلاین)

یکی از مهمترین مسائل در آنالیز کیفیت توان، تشخیص و طبقه ­بندی شکل موج ها به طور خودکار و از طریق یک الگوریتم موثر می­باشد. به منظور تشخیص و رفع مسئله کیفیت توان، شرکت­های زیادی پایش کیفیت توان را برای صنایع و مشتریان کلیدی خود انجام داده­اند. در بازار تجدید ساختار یافته، پایش کیفیت توان یک ابزار موثر برای فراهم نمودن سرویس بهتر برای مشتریان به همراه تشویق رقابت در میان شرکت­ها خواهد بود.

• ساختار پایان نامه:

این پایان نامه به صورت زیر در 5 فصل ارائه میگردد.

فصل اول: کلیات تحقیق

فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق