مقاله تشخیص حالت گذرای سوئیچینگ خازنی

این مقاله به بررسی روش‌ های تشخیص حالت گذرای سوئیچینگ خازنی در سیستم‌های قدرت می‌ پردازد. با استفاده از ترکیب تبدیل موجک، همبستگی رتبه‌ای و منطق فازی، روشی برای شناسایی دقیق و مقاوم در برابر عدم قطعیت‌ های سیستم ارائه شده است.

چکیده:
حالت گذرای سوئیچینگ خازنی به‌طور معمول یکی از مهم‌ترین مسائل مرتبط با اختلالات کیفیت توان محسوب می‌شود. اندازه‌گیری و تشخیص این حالت گذرا به دلیل ویژگی‌های خاص آن یک چالش بزرگ به‌شمار می‌ آید که وابسته به پارامترهای سیستم، درجه‌بندی خازن و آرایش بارهای متصل است. در این مقاله، یک رویکرد سیستماتیک برای طراحی یک سیستم خودکار جهت تشخیص این حالت گذرا ارائه شده است.

این رویکرد بر این فرض استوار است که برخی از پارامترهای سیستم و ترکیب‌های آن یا شناخته شده‌اند یا قابل تعیین هستند، بنابراین می‌توان از آن‌ها برای توسعه الگوهای لازم جهت شناسایی و تمایز حالت‌های گذرا استفاده کرد. با این حال، تشخیص باید به‌گونه‌ای باشد که در برابر عدم قطعیت‌های موجود در این پارامترها مقاوم باقی بماند. روش ارائه‌شده از ترکیبی از تکنیک‌های تبدیل موجک، همبستگی رتبه و منطق فازی برای محاسبه عدم قطعیت بهره می‌برد.

شبیه‌سازی‌های دینامیک به منظور بررسی و ارزیابی این روش انجام شده است و نتایج نشان می‌دهد که این سیستم در مواجهه با ویژگی‌های مختلف و نامشخص حالت‌های گذرا، از استحکام بالایی برخوردار است. این سیستم قادر است حالت‌های گذرا ناشی از سوئیچینگ خازن‌های جداگانه و پشت‌به‌پشت را به‌طور دقیق شناسایی و تشخیص دهد.

مقدمه:
خازن‌ های شنت به‌ طور گسترده‌ای در سیستم‌های قدرت برای بهبود پروفایل ولتاژ و کاهش نوسانات ولتاژ استفاده می‌شوند. این خازن‌ها با ارائه توان راکتیو به شبکه، به کاهش تلفات شبکه و بهبود عملکرد سیستم کمک می‌کنند. معمولاً این خازن‌ها به‌صورت دائم به شبکه متصل نیستند و در طول روز چندین بار روشن و خاموش می‌شوند. اگر این فرآیند به‌درستی کنترل نشود، می‌تواند منجر به وقوع گذر ولتاژ شده و کیفیت توان را به خطر بیندازد. این موضوع به‌ویژه با افزایش استفاده از تجهیزات الکترونیکی حساس، که به‌راحتی می‌توانند تحت تأثیر این گذر ولتاژ قرار گیرند، اهمیت بیشتری یافته است. از این رو، نظارت مستمر بر کیفیت توان الکتریکی به‌عنوان یک روش مؤثر برای ارزیابی و بهبود عملکرد سیستم‌های قدرت در حال گسترش است.

داده‌های ثبت‌ شده توسط دستگاه‌های نظارتی شامل مجموعه‌ای از پدیده‌ها از جمله انواع مختلف گذراهای ولتاژ است. این داده‌ها باید دسته‌بندی شده و برای تحلیل‌های آتی به‌منظور تعیین علل و منابع اختلالات و ارزیابی شدت آن‌ها ذخیره شوند. شناسایی حالت گذرای ناشی از تغییر وضعیت خازن‌ها که در این مقاله توضیح داده شده است، می‌تواند یکی از مراحل اساسی در فرآیند طبقه‌بندی این داده‌ها باشد.

تلاش‌های زیادی برای تحلیل حالت‌های گذرای ناشی از سوئیچینگ خازن‌ها و ولتاژهای اضافه مرتبط با آن‌ها صورت گرفته است. در مقالات مختلف، ویژگی‌ها و تأثیرات این حالت‌های گذرا بر سیستم‌های توزیع و مشتریان بررسی شده‌اند. روش‌هایی برای اندازه‌گیری این گذراها و ارزیابی تأثیرات آن‌ها ارائه شده است. فرکانس نوسان غالب و ضریب میرایی نیز به‌عنوان ابزارهایی برای تعیین اندازه و محل خازن‌های شنت معرفی شده‌اند. علاوه بر این، فرکانس مشخصه استخراج‌شده از موج گذرا برای برآورد فرکانس رزونانس موازی سیستم نیز به کار گرفته شده است. با این حال، قبل از استفاده از این ویژگی‌ها، گذراهای ناشی از سوئیچینگ خازن باید به‌درستی شناسایی شوند.

در مقالاتی دیگر، تکنیک‌ های مختلفی از جمله تحلیل موجک برای طبقه‌ بندی گذرای ناشی از سوئیچینگ خازن از دیگر اختلالات کیفیت توان معرفی شده‌اند. این روش‌ها معمولاً بر اساس فرکانس‌های مشخصه این گذراها عمل می‌کنند. با این حال، روش‌های موجود اغلب به استفاده از سیگنال‌های گذرای تعمیم‌یافته یا پهنای باند آن‌ها برای شناسایی متکی هستند و عواملی مانند ضریب میرایی یا رفتار ولتاژ گذرا در طول زمان به‌طور کامل مورد توجه قرار نمی‌گیرند.

در این مقاله، روشی جدید برای شناسایی حالت‌های گذرای ناشی از سوئیچینگ خازن‌ها پیشنهاد شده است. این روش بر این فرض استوار است که برخی از پارامترهای سیستم قدرت، خازن و بارهای متصل به‌عنوان مقادیر شناخته‌شده یا با دقت قابل برآورد در نظر گرفته می‌شوند. با استفاده از این پارامترهای شناخته‌شده، می‌توان ویژگی‌های گذرای خازن را در محدوده‌های کنترل‌شده مشخص کرد. این دانش امکان ایجاد امضاهای دقیق‌تر در فرآیند شناسایی را فراهم می‌کند، که منجر به شناسایی دقیق‌تر و تمایز بهتر از دیگر حالت‌ های گذرا می‌شود.

ساختار مقاله به این صورت است که در بخش دوم، ویژگی‌های حالت گذرای ناشی از سوئیچینگ خازن به‌ طور مختصر بررسی و یک مدل کلی مناسب برای استخراج این ویژگی‌ها ارائه می‌شود. سپس، در بخش سوم، روش شناسایی مبتنی بر همبستگی رتبه فازی و موجک به‌طور مفصل توضیح داده می‌شود. معرفی کوتاهی از تحلیل موجک و همبستگی رتبه‌ای نیز در این بخش آمده است. در بخش چهارم، چند نمونه شبیه‌سازی از گذراهای ولتاژ برای نشان دادن و ارزیابی قابلیت این روش استفاده می‌شود. در نهایت، در بخش پنجم به بحث پیرامون بهبودهای ممکن در روش ارائه‌ شده پرداخته و نتیجه‌گیری‌ های نهایی در بخش ششم آورده شده است.