فهرست مطالب

مهندسی برق و الکترونیک ایران - سال چهاردهم شماره 1 (بهار 1396)
  • سال چهاردهم شماره 1 (بهار 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/03/31
  • تعداد عناوین: 13
|
  • محمدحسین خزاعی، فرهاد حق جو صفحات 1-10
    در این مقاله الگوریتم جامعی برای مکان یابی خطا در خطوط دو مداره و چند پایانه ای، مبتنی بر داده های فازوری PMUها و مدل گسترده خط ارائه شده است. معادلات دیفرانسیل خطوط سه فاز دو مداره بدلیل تزویج متقابل بین فازها به هم وابسته بوده و در این حالت حل آنها مشکل است. برای تفکیک معادلات و محاسبه پارامترها و مولفه های مودال پایانه های خط، در خطوط جابجاشده از تبدیل کلارک و در خطوط جابجانشده از ماتریس های تبدیل حاصله از تئوری بردارهای ویژه- مقادیر ویژه استفاده شده است. کمیت های نقاط انشعاب با استفاده از فازورهای پایانه ها و معادلات حاکم بر مدل گسترده خط محاسبه و بر اساس مقایسه مقادیر ولتاژ تخمینی، بخش خطادار تعیین شده است. با توجه به وابستگی معادلات دیفرانسیل خط به زمان و مکان، برای تعیین مکان خطا از چهار روش استفاده شده است. در روش های اول و دوم رابطه ای بدست آمده که در زمان وقوع خطا، مکان خطا را نشان می دهد. در روش های سوم و چهارم شاخص هایی مبتنی بر فازور ولتاژ یا جریان تعریف شده (اختلاف ولتاژها و مجموع جریان ها) که با توجه به تغییرات آنها در طول خط (نقطه مینیمم یا ماکزیمم)، مکان خطا مشخص شده است.
    سیستم های نمونه یک خط دو مداره سه پایانه ای و یک خط دو مداره پنج پایانه ای از شبکه انتقال ایران است که در نرم افزار EMTP شبیه سازی شده و داده های حاصله در نرم افزار MATLAB مطابق با الگوریتم پیشنهادی جهت تعیین مکان دقیق خطا پردازش گردیده است. تمام عوامل تاثیرگذار ازجمله وجود منبع در انشعابات، اختلاف فاز و تفاوت امپدانس منابع، تزویج متقابل، عدم جابجایی خط، بار نامتقارن، انواع خطا، خطاهای بین دو مدار، وقوع دو خطای همزمان و پیشامد عدم دسترسی به داده های یک PMU در نظر گرفته شده است. بر اساس نتایج شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی برای تعیین بخش خطادار و مکان خطا کارآمد بوده و حداکثر اشتباه آن کمتر از 1% (و برای خطاهای همزمان و خطاهای بین دو مدار کمتر از 3%) است. در نهایت مقاله حاضر با مراجع مقایسه شده و وجوه تمایز و نوآوری های آن بیان شده است.
    کلیدواژگان: مکان یابی خطا، خطوط انتقال دو مداره چند پایانه ای، واحد اندازه گیری فازوری (PMU)، مولفه های مودال، تئوری بردارهای ویژه، مقادیر ویژه، EMTP، MATLAB
  • رحمن دشتی، سید مهدی صالحی زاده صفحات 11-17
    شبکه های توزیع در سراسر شهرها و روستاها گسترده شده اند. با توجه به رشد بار و کاهش کریدرهای عمومی سبب گردیده که استفاده از خطوط دومداره به جای خطوط تک مداره جهت افزایش توان انتقالی افزایش قابل ملاحظه ای یابد. با توجه به اهمیت خاموشی و زمان تعمیرات، عیب یابی در این خطوط با توجه به اثرات متقابل بر یکدیگر از اهمیت بالایی برخوردار است. لذا در این مقاله، روش نوینی جهت مکان یابی خطا در خطوط فشار متوسط دومداره توزیع ارائه می شود. در این روش پیشنهادی با در نظر گرفتن اثر دقیق خازنی و مدل دقیق خط، به ارتقاء روش مکان یابی خطا مبتنی بر امپدانس در خطوط دومداره توزیع پرداخته می شود. روش پیشنهادی بر شبکه 13 باسه IEEE در شرایط مختلف چون مقاومت های مختلف خطا، زوایای مختلف شروع خطا در فاصله های مختلف مورد ارزیابی قرارگرفته که نتایج شبیه سازی در نرم افزار Matlab نشان از دقت و صحت بالای روش پیشنهادی دارد.
    کلیدواژگان: مکان یابی خطا، شبکه توزیع، خطوط دو مداره، روش امپدانسی
  • صادق جمالی، حسین رضایی فرشه، نوید رضا رفیع صفحات 19-27
    اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع برق موجب چالش هایی در حفاظت این شبکه ها می شود. استفاده از رله های اضافه جریان جهتی می تواند به عنوان راهکاری به منظور غلبه بر پیچیدگی های حفاظتی شبکه های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده مطرح گردد. دستیابی به هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان جهتی از اهمیت بالایی به منظور رعایت الزامات حفاظتی شبکه توزیع برخوردار می باشد. لذا در این مقاله هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان جهتی برای یک شبکه توزیع با حضور منابع تولید پراکنده سنکرون، به عنوان مسئله بهینه سازی مطرح شده و توسط الگوریتم جستجوی همنوایی تنظیمات بهینه حاصل می گردد. پس از دستیابی به تنظیمات بهینه، پایداری گذرای منابع تولید پراکنده سنکرون با مدل سازی سیستم تحریک آن، به ازای زمان پاک سازی خطا های شبکه تعیین می شود. در مواردی که پایداری ژنراتور سنکرون از دست می رود، از تنظیم آنی عملکرد رله اضافه جریان بهره گرفته شده است. شبیه سازی بر روی یک شبکه توزیع ولتاژ متوسط با نرم افزار DIgSILENT در این مقاله نشان می دهد که پایداری گذرای منابع تولید پراکنده سنکرون نقش مهمی در طراحی سیستم حفاظت اضافه جریان شبکه توزیع دارد.
    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی همنوایی، پایداری گذرا، حفاظت شبکه توزیع، رله های اضافه جریان جهتی، منابع تولید پراکنده سنکرون، هماهنگی حفاظتی
  • حمید غلامی دهکردی، محمد احمدیان، مجتبی خدرزاده صفحات 29-42
    در سال های اخیر استفاده از طرح های حفاظت ویژه بدلیل تاثیر قابل توجه این طرح ها در بهبود عملکرد سیستم های قدرت، کاربرد روزافزونی پیدا کرده است. هدف این مقاله طراحی یک طرح حفاظت ویژه برای مقابله با پیشامدهای شدیدی است که در صورت وقوع منجر به فروپاشی شبکه انتقال ناحیه فارس می گردد. به این منظور، ابتدا یک گراف از شبکه ناحیه فارس ارائه می شود تا تصویر واضح و روشنی از مسیرهای انتقال توان این ناحیه بدست آید. سپس با کمک الگوریتم پیشنهادی این مقاله، پیشامدهای بحرانی با استفاده از نرم افزار DigSILENT بررسی و شناسایی شدند. در نهایت برای مقابله با این پیشامدها، دو طرح حفاظت ویژه «قطع تولید» و «قطع بار» به عنوان طرح های رایج به همراه طرح «کلیدزنی خطوط انتقال» به عنوان طرح حفاظت ویژه جدید ارائه شده در این مقاله، مطرح گردیده است. نتایج بدست آمده از اجرای این طرح ها نشان دهنده کارایی و عملکرد قابل قبول آنها در مقابله با حوادث و پیشامدهای شناسایی شده است.
    کلیدواژگان: تحلیل پیشامد، پیشامدهای شدید، طرح حفاظت ویژه، طرح قطع تولید، طرح قطع بار، طرح کلیدزنی خطوط انتقال
  • مهدی قاضی زاده احسایی صفحات 43-51
    در این مقاله، روشی جدید برای تعیین محل خطا در خطوط انتقال چند بخشی کابلی–هوایی ارائه شده است. این روش از نمونه های جمع آوری شده از دو پایانه خط به صورت همزمان در حوزه زمان بهره می برد و به همین دلیل نیاز به فیلتر برای استخراج مولفه های اصلی ولتاژ و جریان ندارد که این موضوع باعث دقت بالاتر این روش بدلیل عدم تاثیرپذیری از پاسخ فرکانسی فیلتر و مولفه DC میرا شونده شده است. از طرفی، این روش از مدل گسترده خط بهره می برد و از K+1 مرحله برای تعیین محل خطا تشکیل شده است (K: تعداد بخش های خط انتقال) و بر خلاف روش های دیگر نیاز به شناساگر برای تعیین بخش خطادیده از خط ندارد. دقت روش ارائه شده با آزمایش های گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است که این آزمایش ها دقت بالای روش پیشنهادی را به ازای فاصله ها و انواع مختلف خطا در زمان های شروع خطای گوناگون نشان می دهد.
    کلیدواژگان: خطوط انتقال چند بخشی کابلی-هوایی، تخمین محل خطا، شناساگر تعیین بخش خطادیده، فیلتر، حفاظت خط انتقال، نمونه های همزمان
  • ابوالفضل جلیلوند، بهزاد فرائدی صفحات 53-61
    در این مقاله یک روش جدید برای حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتورهای قدرت ارائه شده است. در این روش از تکنیک آشوب برای شناسایی جریان هجومی از جریان خطای داخلی ترانسفورماتور استفاده می شود. الگوریتم پیشنهادی بر اساس آنالیز مولفه های هارمونیکی جریان تفاضلی ناشی از جریان خطای داخلی و جریان هجومی در یک باند فرکانسی خاص طراحی شده است. برای بررسی عملکرد الگوریتم پیشنهادی یک ترانسفورماتور قدرت 63/230 کیلوولت متصل به شبکه قدرت 230 کیلوولت، تحت شرایط مختلف کلیدزنی و خطای داخلی در محیط نرم افزار EMTP/ATP مدل سازی شده است. سپس اطلاعات حاصل از شبیه سازی، در محیط MATLAB/SIMULINK، به منظور اعمال تئوری آشوب جهت تشخیص جریان هجومی از جریان خطاهای داخلی استفاده می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر عملکرد موفقیت آمیز الگوریتم پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: حفاظت دیفرانسیل، ترانسفورماتورهای قدرت، جریان هجومی، جریان خطا، تئوری آشوب، اسیلاتور دافینگ
  • محمد پوراحمد، ایرج احمدی، تقی بارفروشی صفحات 63-72
    ترانسفورمر یکی از مهمترین اجزا سیستم قدرت بوده و تعیین قابلیت اطمینان آن بسیار حائز اهمیت می باشد. برای بدست آوردن قابلیت اطمینان کامل یک ترانسفورمر، تنها تعیین احتمال خرابی های اتفاقی اجزاء آن کافی نیست بلکه باید احتمال ترانسفورمر در مرحله فرسایش نیز تعیین گردد. برای بدست آوردن قابلیت اطمینان ترانسفورمر در مرحله فرسایش، تعیین عمر باقیمانده ترانسفورمر نقش مهمی ایفا می کند. یکی از پارامترهایی که روی عمر متوسط ترانسفورمر تاثیر می گذارد، دمای نقطه داغ سیم پیچ می باشد که آن به نوبه خود وابسته به بارگذاری ترانسفورمر می باشد. در این مقاله به تاثیر بارگذاری روی قابلیت اطمینان ترانسفورمر پرداخته شده است. درابتدا قابلیت اطمینان در دوره عمر مفید بررسی شده تا از نتایج آن برای قابلیت اطمینان کامل ترانسفورمر استفاده شود. سپس با مدلسازی حرارتی و استفاده از رابطه ضریب تسریع عمر، میزان تغییرات عمر متوسط ترانسفورمر بواسطه بارگذاری ارائه گردیده است و با استفاده از عمر متوسط محاسبه شده و تابع توزیع نرمال، قابلیت اطمینان ترانسفورماتور در مرحله فرسایش مدلسازی گردید. مشخصات الکترکی، حرارتی و همچنین داده های بار ساعتی یک ساله یک ترانسفورماتور واقعی، به مدل بدست آمده اعمال و تاثیر حالت های مختلف بارگذاری و بالا رفتن سن بر قابلیت اطمینان ترانسفورماتور در مرحله فرسایش و قابلیت اطمینان کامل ترانسفورمر شبیه سازی شده، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج شبیه سازی های نشان دهنده تاثیر زیاد بارگذاری بر قابلیت اطمینان ترانسفورمر بوده و از آنها می توان برای پایش قابلیت اطمینان و عمر باقیمانده ترانسفورمر بصورت بر خط (On-line) استفاده نمود.
    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، عمر باقیمانده ترانسفورمر، بارگذاری، ضریب تسریع عمر، مرحله فرسایش
  • امین ترکاشوند، حسن قاسمی، فرخ امینی فر صفحات 73-82
    بروز رسانی و تخمین پارامترهای مدل ژنراتورهای موجود در سیستم، همواره برای بهره برداری مطمئن از شبکه حائز اهمیت بوده و تا کنون، مقالات بسیاری به تخمین و بروزرسانی پارامترهای ژنراتور سنکرون پرداخته اند. از سوی دیگر، ورود تجهیزات اندازه گیری فازوری (PMU) در سیستم های قدرت و افزایش کاربردهای رو به رشد آن، تحولی در پایش شبکه ایجاد نموده است. از این رو، استفاده از این تجهیزات برای بروز رسانی و تخمین پارامترهای سیستم قدرت، توجه بسیاری از محققان را به خود معطوف نموده است. بنابراین، این مقاله بر روی تخمین پارامترهای مدل کلاسیک (درجه ی دو) ژنراتور سنکرون، با استفاده از داده های واحدهای اندازه گیری فازوری، تمرکز دارد. در این مقاله، یک روش برای تخمین راکتانس مدل کلاسیک ژنراتور ارائه شده و پارامترهای الکترومکانیکی ژنراتور مانند ثابت اینرسی با استفاده از روش های حداقل مربعات بازگشتی و فیلترکالمن تخمین زده می شود. سیستم تک ژنراتور متصل به شین بینهایت، در محیط نرم افزار PSAT شبیه سازی شده و پارامترهای ژنراتور متصل به شین بینهایت، با استفاده از روش های ارائه شده و داده های ایده آل و آلوده به نویز، تخمین زده می شود. همچنین، دو روش فیلتر کالمن و حداقل مربعات بازگشتی، با یکدیگر مقایسه می شوند.
    کلیدواژگان: اعتبار سنجی مدل، تخمین پارامتر، واحدهای اندازه گیری فازوری (PMU)، مدل کلاسیک ژنراتور، حداقل مربعات بازگشتی، فیلترکالمن
  • جعفر نصرتیان اهور، سعید سیدطبایی، گئورگ قره پتیان صفحات 83-91
    در این مقاله آنالیز پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور با لحاظ ساختار سیم پیچی آن با استفاده از مدار معادل مشروح مورد بررسی قرار گرفته است و در آن یک روش ابتکاری جهت تخمین پارامترهای مدار معادل مشروح ارائه شده است تا بر مشکل تخمین پارامترها در مدارهای معادل بزرگ غلبه نماید. این روش ابتکاری بر روی مدل مشروح نوزده بخشی پیاده سازی شده است. از حل معادلات حالت مدار معادل ترانسفورماتور، پاسخ فرکانسی آن استخراج شده است. در این بررسی، عناصر مدار معادل وابسته به فرکانس مدل شده اند. در این مقاله همچنین مدار معادل مشروح جدیدی ارائه شده است که رفتار ترانسفورماتور را در مقایسه با مدلهای پیشین با کیفیت مطلوب تری مدل می کند. روشی جهت اعتبارسنجی مدار معادل استخراج شده ارائه شده است. روش ها و ایده های جدید بیان شده بر روی یک سیم پیچ واقعی با توان نامی 1.6مگا ولت آمپر و ولتاژ نامی 0.4/20 کیلو ولت درآزمایشگاه پیاده سازی شده است.
    کلیدواژگان: ترانسفورماتور، مدار معادل مشروح، تابع تبدیل، آنالیز پاسخ فرکانسی، الگوریتم ژنتیک، معادله حالت
  • مهران تقی پور گرجی کلایی، محسن فرشاد، سید محمد رضوی صفحات 93-101
    با توجه به اهمیت فراوان موتورهای القایی در صنعت، نگهداری و محافظت از آن ها امری ضروری و حیاتی می باشد. یکی از راه های نگهداری از چنین موتورهایی بررسی مداوم سلامت آنها می باشد که از طریق مونیتورینگ مداوم مقادیر پارامترهای ساختاری آن میسر می شود. بروز کوچکترین مشکلی در موتور القایی قفسه سنجابی تاثیر قابل توجهی بر مقادیر پارامترهای ساختاری آن مانند مقاومت های استاتور و روتور، اندوکتانس های استاتور و روتور و اندوکتانس متقابل می گذارد، از طرف دیگر، تخمین درست و دقیق پارامترهای ساختاری، کمک شایان توجهی به کنترل وضعیت موتور نیز خواهد کرد. در این مقاله برای تخمین پارامترهای ساختاری موتور القایی از رویکرد شناسایی جعبه خاکستری استفاده شده است. با استفاده از داده های استخراج شده از موتور که عبارتند از مقادیر موثر جریان استاتور و ضریب توان و با کاربرد الگوریتم های فراابتکاری که عبارتند از بهینه سازی جمعیت ذرات، بهبود یافته بهینه سازی جمعیت ذرات، جستجوی گرانشی، بهبود یافته جستجوی گرانشی، جستجوی هارمونی و تبرید شبیه سازی شده، مدلی از موتور القایی قفسه سنجابی مورد مطالعه تخمین زده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند، الگوریتم های فراابتکاری می توانند گزینه مناسبی برای تخمین پارامترهای موتور القایی باشند. ارزیابی ها نشان می دهند، می توان با مصلاحه ای بین سرعت، دقت و قابلیت اطمینان با توجه به نیاز کاربر در بین الگوریتم های فراابتکاری بهترین گزینه را انتخاب کرد.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی جمعیت ذرات، الگوریتم بهینه سازی فراابتکاری، الگوریتم تبرید شبیه سازی شده، الگوریتم جستجوی گرانشی، الگوریتم جستجوی هارمونی، رویکرد شناسایی جعبه خاکستری، موتور القایی قفسه سنجابی
  • حجت مویدی راد، محسن فرشاد، محمد علی شمسی نژاد صفحات 103-118
    در ساختار کنترل برداری مستقیم یک ماشین القایی، سه بخش اساسی وجود دارد که نقش حیاتی در تامین عملکرد رضایت بخش موتور خواهند داشت. این سه بخش عبارتند از: 1- بلوک تخمینگر سیگنال های برگشتی مورد نیاز، 2- بلوک تولید پالس های کلیدزنی مورد نیاز واحد اینورتر و بالاخره 3- بلوک های کنترلی (معمولا PI) جهت تولید سیگنال های مرجع مورد نیاز. این مقاله، در ادامه ی کارهای قبلی همین نویسندگان که بخش های 1 و 2 را مورد توجه قرار دادند، به بخش 3 می پردازد. در این مقاله، درایو کنترلر سرعت موتور القایی، با بکارگیری کنترلرهای هوشمند مبتنی بر یادگیری عاطفی طراحی شده است. با تغییر مقدار مقاومت های استاتور و روتور در حین کار، ضرایب کنترل کننده ها بطور خودکار تصحیح خواهند شد. با خود تنظیم بودن ضرایب، مشکل تنظیم ضرایب کنترلرهای مرسوم PI که بصورت سعی و خطا و با یک مقدار ثابت تعیین می شدند برطرف می شود و درایو کنترل سرعت به ازای تغییرات شایع پارامترهای موتور در حین کار پایدار می ماند. درایو پیشنهادی با استفاده از اطلاعات یک ماشین القایی موجود در نرم افزار متلب، در محیط سیمولینک شبیه سازی شده است که نتایج شبیه سازی شده موید ادعای ارائه شده می باشد.
    کلیدواژگان: تغییرات پارامتر، قوام، کنترل برداری، کنترل کننده ی هوشمند، موتور القایی، یادگیری عاطفی
  • سجاد توحیدی صفحات 119-125
    ماشین دوتحریکه بدون جاروبک (BDFM) در واقع نوعی ماشین القایی است که دارای دو سیم پیچی در استاتور و برخوردار از رتور قفسی با ساختار خاص است. این ماشین به دلیل عدم استفاده از جاروبک و حلقه های لغزان جهت استفاده در کاربردهایی که قابلیت اطمینان بالا مورد نیاز است، نظیر توربین های بادی مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، عملکرد حالت دائم BDFM در مود سنکرون که جذاب ترین مود کاری آن است، با جزئیات بیشتری مورد مطالعه قرار می گیرد و ضمن تجزیه و تحلیل فیزیکی، نتایج عملی مورد نیاز ارائه می گردد. رابطه جدیدی برای محاسبه گشتاورالکترومغناطیسی ارائه می گردد و بر مبنای نتایج آن، سهم گشتاورهای القایی و سنکرون در مود کاری سنکرون تعیین می شود. در این مقاله نشان داده شده است که در مود سنکرون، گشتاور سنکرون تاثیر غالب را دارد و بنابراین می توان در محاسبات حالت دائم با تقریب از گشتاورهای القایی صرف نظر نمود و حجم محاسبات را کاهش و تحلیل نتایج را تسهیل نمود.
    کلیدواژگان: ماشین دوتحریکه بدون جاروبک، مود سنکرون، عملکرد حالت دائم، گشتاور الکترومغناطیسی
  • علی موحدی تبار، محمد منفرد صفحات 127-138
    در این مقاله به کنترل فیلتر فعال تک فاز موازی با فیلتر LCL پرداخته شده است. برای حذف رزونانس از میرایی فعال با استفاده از روش کنترل دو حلقه ای استفاده شده است. طراحی کنترل کننده در این نوع سیستم کنترلی بسیار پیچیده است. برای روش طراحی کنترل کننده مراجع بسیار کمی وجود دارد.در این مراجع طراحی با روش های پیچیده و مبتنی بر سعی و خطا انجام شده است. در این مقاله نشان داده شده است در نظر نگرفتن تاخیر که تقریبا در تمامی روش های طراحی کنترل کننده دو حلقه ای در مبدل ها وجود دارد، می تواند در کنترل فیلتر فعال منجر به ناپایداری شود و حاشیه فاز زیاد در طراحی کنترل کننده در حلقه خارجی مانع این ناپایداری نمی شود. سپس با استفاده از اصل پایداری حلقه های داخلی دارای مفهوم فیزیکی در سیستم های چند حلقه ای پارامترهای کنترل کننده طراحی شده اند. تضمین پایداری در حضور تاخیر زمانی و سادگی طراحی از مزایای این روش می باشند. علاوه بر این در این مقاله از روش تخمین پارامترهای ولتاژ و جریان شبکه با استفاده از فیلتر کالمن استفاده شده است. در روش پیشنهادی با استفاده از ساده سازی های منطقی امکان تخمین پارامترهای ولتاژ و جریان خط با دقت مطلوب توسط فیلتر کالمن فراهم آمده است. کارایی روش با شبیه سازی توسط نرم افزار سیمولینک تاییدشده است.
    کلیدواژگان: فیلتر فعال تک فاز موازی، کنترل دو حلقه ای، میرایی فعال، فیلتر کالمن
|
  • M. H. Khazaei, Dr. F. Haghjoo Pages 1-10
    A new PMU-based fault detection/location algorithm for multi-terminal transmission lines is proposed in this paper, which works on the basis of synchronized voltage and current phasors received from PMUs installed in various terminals. The Clark transform (for transposed transmission lines), Eigen-values and eigenvectors theory (for un-transposed ones) are used to decouple 3-phase differential equations and to calculate the line parameters, by applying aerial modes (including α and β) to this issue. Distributed-parameters frequency-dependent transmission line model (J-Marti) is used to implement and simulate this algorithm.
    The proposed algorithm consists of three main steps, as: 1) Fault detection, 2) Faulty section identification and 3) Fault location determination. The fault detection is done using an index based on differential equations response. The faulty section is identified by comparing the calculated teed point voltages.
    Multi-Terminal Transmission Line (MTTL) is reduced to a simple two-terminal faulty line and the fault location is determined by four methods, by considering differential equation response dependency to time and distance. In the first and second methods, two indices are used, which their values are equal to the fault location during faulty condition. In the third and fourth methods, two new indices are defined based on the voltage and current phasors (∆V and ∑I), which the fault location is monitored by using these indices variations. The value of ∆V is minimized in the faulty point, while ∑I is maximized at that point.
    To evaluate the proposed algorithm, extensive simulations are performed on a transposed three-terminal double circuit line and an un-transposed five-terminal double circuit line (a section of Iran power transmission grid), while the maximum error of less than 1% (and less than 3% for specific conditions) is achieved. The MTTL cases are simulated in EMTP software and the obtained data are processed in MATLAB software. All effective factors including power sources with different phase angles and various impedances, zero sequence mutual coupling, un-transposed construction, unbalanced loads are regarded to simulate phase to phase, phase to ground, cross-country and simultaneous faults. Also (n-1) PMU contingency is considered in these studies. Finally, the results and the proper indices are introduced by regarding a series of simulations and comparisons.
    Keywords: Fault Detection, Location, Double Circuit Multi-Terminal Transmission Lines, Mutual Coupling, Phasor Measurement Unit (PMU), Modal Components, Eigen-values, Eigenvectors Theory
  • Dr. R. Dashti, S. M. Salehizadeh Pages 11-17
    Power distribution feeders contains many laterals, sub-laterals, different number of circuit line, load taps, balanced and unbalanced load, different type of lines (cable or overhead), different cross-sections and numerous distribution transformers with different capacities. Moreover, the voltage and current are measured only at the beginning of the feeder. Thus, fault location is very complex. Because of lack of public electrical MV line corridors and load increasing cause to increase the double circuit lines. Consequently, locating faults in a double circuit line need to special fault-location algorithms. In this article a new method for fault location in double circuited MV power distribution lines is proposed. In this method the impedance based method is improved for locating fault in double circuit distribution networks using the precise line model. This method is tested in a 13 bus IEEE network in different conditions such as various fault resistances and different fault start angles in various distances. The results from the Matlab’s simulation show high accuracy and validity of the proposed method.
    Keywords: Fault location, Distribution network, Double circuit lines, Impedance method
  • S. Jamali, H. Rezaei, N. Rafie Pages 19-27
    Integration of distributed generation (DG) into distribution networks causes some protection challenges, which can be solved by appropriate coordination of directional overcurrent relays. The optimal coordination of directional overcurrent relays is an important task to fulfill the protection requirements of the network. This paper presents an optimal coordination method for directional overcurrent relays in the presence of synchronous DGs. The optimization problem is solved by using Harmony Search algorithm to obtain optimal protection settings. Then, the transient stability of synchronous DGs is studied by modeling DGs excitation system according to the clearance time of the network faults. Instantaneous setting of the relays is used in case of the generators instability. The simulation results on an MV network using DIgSILENT Power Factory show that the transient stability of synchronous DGs plays an important role in the coordination of overcurrent relays. The results validate the effectiveness of the proposed method for coordination of overcurrent relays when considering the transient stability of synchronous DGs.
    Keywords: Directional overcurrent relays, Distribution network protection, Harmony Search algorithm, Protection coordination, Synchronous distributed generation, Transient stability
  • H. Gholami, Dr. M. Ahmadian, Dr. M. Khederzadeh Pages 29-42
    In the recent years use of Special Protection Schemes due to impact of notable these schemes in improving the performance of power systems has found increasing usage. The purpose of this paper is design a suitable and fast special protection schemes to deal with extreme contingency that will led to collapse of power network if they occurred. So at the first, for a clear form of power transmission paths a graph model of Fars region was found. Then using propose algorithm in this paper extreme contingency in power transmission network by DigSILENT program analysis and identified. Finally after identifying these events, generation rejection and load rejection schemes as the most popular and most common schemes in power networks around the world with transmission switching as new special protection scheme proposed in this paper to deal with these contingencies is presented. The results of implementation these schemes show acceptable performance of them to deal with events and contingencies identified.
    Keywords: Contingency Analysis, Extreme Contingency, Special Protection Schemes, Generation Rejection, Load Rejection, Transmission Switching
  • Dr. M. Ghazizadeh Pages 43-51
    In this paper, a new method is proposed for fault location estimation in overhead-cable multi-section transmission lines. This method takes advantage of synchronized samples gathered from both terminals of the line in the time domain. Because of this, it does not need a filter to extract fundamental frequency of the voltages and currents. Thus, it shows a higher accuracy, since it is not influenced by frequency response of the filter and decaying DC component. On the other hand, this algorithm uses distributed parameter line model and consists of K stages for fault location determination (K: the number of the line sections), and unlike the other methods, it does not require a recognizer to determine the faulty section of the line. The accuracy of the algorithm has been investigated by various tests, which show the high accuracy of the proposed method while different fault types occur on various locations with a variety of incidence angles.
    Keywords: Overhead-cable multi-section transmission lines, fault location estimation, recognizer to determine the faulty section, filter, transmission line protection, synchronized samples
  • Dr. A. Jalilvand, B. Faraedi Pages 53-61
    In this paper, a new method has been presented for differential protection of power transformers. In this approach, chaotic method has been used for distinguishing of inrush current from internal fault current of the transformer. The proposed algorithm has been designed based on analysis of harmonic components of the differential current of the transformer due to internal faults and inrush currents in a specific frequency band. To verify the capability of the proposed algorithm a 230/63 kV power transformer connected to the 230 kV power system has been simulated at EMTP/ATP software under various internal faults and switching situations. The obtained information has been used in MATLAB/SIMULINK In order to apply the chaotic theory for recognizing inrush current from internal fault current. Simulation results show successful operation of the proposed algorithm.
    Keywords: Differential Protection, Power Transformers, Inrush Current, Fault Current, Chaos Theory, Duffing Oscillator
  • M. Pourahmad, Dr. I. Ahmadi, Dr. T. Barforoushi Pages 63-72
    Transformer is one of the most important components of power system, which determining its reliability is very important. To evaluate transformer overall reliability, in addition to probability of failures occur due to chance events, the probability of failures owing to aging should be taken into account. To determine transformer reliability in aging area, estimating its remaining life is of great importance. One of the parameters that affects on transformer mean lifetime is its hot spot temperature, that is a function of transformer loading. Effects of loading on transformer reliability is modeled in this paper. At first transformer reliability in useful lifetime interval is discussed to be used in transformer overall reliability formulation. Using thermal modeling and aging acceleration factor, impacts of transformer loading on variation of transformer mean lifetime is formulated. Then using calculated mean lifetime and by using normal distribution function, transformer reliability in aging area is modeled. Electric and thermal characteristics data and also hourly load data of a real transformer in one year are applied to the model. Using them, impacts of various loading strategy and age increasing on transformer reliability in wearout area as well as transformer overall reliability are simulated and analyzed. The results show the significant impact of loading on transformer reliability and can be used for on-line monitoring of transformers.
    Keywords: Reliability, Transformer remaining life, Loading, Aging acceleration factor, wearout area
  • A. Torkashvand, Dr. H. Ghasemi, Dr. F. Aminifar Pages 73-82
    Parameters estimation of dynamic model of synchronous generators is an essential prerequisite for viable and reliable power system operation and offline studies. Advent of phasor measurement units (PMU) and its growing applications in power systems have led to an evolution in the electric power network wide-area monitoring, protection, and control. Alongside, these devices have revealed unprecedented potentials in offline studies such as parameter estimation of various equipment and event analysis. This paper focuses on parameters estimation of classical model of synchronous generators using PMU data. Accordingly, a new method for estimation of transient reactance of classical model of generator is proposed and electromechanical parameters of this generator are estimated with two techniques of recursive least square and Kalman filter. Electromechanical parameters include inertia constant, damping coefficient and mechanical power. A single generator connected to an infinite bus is simulated in PSAT and parameters of generator are estimated employing the proposed method. The impact of noise-polluted input data on the effectiveness of the new techniques is examined. The results obtained from two mentioned methods are compared under various circumstances.
    Keywords: Model validation, Parameter estimation, PMU, Classical model of generator, Recursive least square, Kalman filter
  • J. Nosratian, Dr. S. Seyedtabayi, Dr. G. B. Gharehpetian Pages 83-91
    In this paper, frequency response analysis (FRA) of transformer based on the detailed model of the transformer windings, is investigated. The determination of the detailed model parameters, which can be considered as a large scale model, is a complex task. To overcome this problem, a heuristic method is presented in this paper. This method is applied to a large scale detailed model with nineteen sections.The state equation model is used, to extract the transfer function of the large scale detail model of the transformer. In this paper, all parameters of the model are assumed to be frequency dependent. Also, a new improved detailed model is presented. It is shown that this model can represent the transient behavior of the transformer winding better than the well-known detailed model. In the laboratory, all new ideas presented in this paper, are applied to a 20/0.4-kV and 1600-kVA transformer. The comparison of simulation and measurement results show the privilege of the improved detailed model in comparison with the conventional ones.
    Keywords: Transformer, Detailed model, Transfer function, Frequency response analysis, State estimation
  • Dr. M. Taghipour, Dr. M. Farshad, Dr. S. M. Razavi Pages 93-101
    Induction motors are so important in industry, so their protection and maintenance seem a vital issue. Continuous control of structural parameter of such motors is the way that can protect them. Appearance of a small problem in motor can change the value of structural parameter of squirrel cage induction motor, such as; resistances of stator and rotor, inductances of stator and rotor and mutual inductance. Therefore, precise estimation of these structural parameters with acceptable reliability can help to control condition of motor. In this paper, in order to estimate the structural parameters of under studied induction motor, gray box identification procedure has been used, such that using extracted data from motor (namely; values of root mean square of stator current and power factor) and meta-heuristic algorithms, which are Particle Swarm Optimization (PSO), Improved version of Particle Swarm Optimization (IPSO), Gravitational Search Algorithm (GSA), Improved version of Gravitational Search Algorithm (IGSA), Harmony Search (HS) and Simulated Annealing (SA), a model of under studied induction motor is identified. Obtained results show that meta-heuristic optimization algorithms can be a good chose for estimating the parameters of induction motor. Assessments show that implementing tradeoff between speed, accuracy and reliability based on the user’s requirement best meta-heuristic algorithm can be selected.
    Keywords: Gravitational Search Algorithm (GSA), Gray box identification procedure, Harmony Search (HS), Meta-Heuristic Optimization Algorithms, Particle Swarm Optimization (PSO), Simulated Annealing (SA), Squirrel Cage Induction Motor
  • Dr. H. Moayedirad, Dr. M. Farshad, Dr. M. Shamsinejad Pages 103-118
    In the structure of direct vector control of an induction motor, there are three main sections that have important role in improvement of the induction motor drive operation. This three sections, including: 1- the estimation block of the feedback signals, 2- the block of the required PWM pulses generation for the inverter unit, and 3- control blocks (usually PI) for generating the required reference signals. This paper continues the recent researches of same authors to improve sections 1, 2 and 3. In this paper, the induction motor speed control drive is designed using intelligent controllers based on the emotional learning. By changing the rotor and stator resistances, the coefficients of the intelligent controllers are tuned automatically and therefore, the problem of tuning PI controller coefficients has been solved by the trial and error method. Consequently, the induction motor speed control drive will be robustness against the common variations of motor parameters meanwhile motor work.
    Keywords: Emotional learning, Induction motor, Intelligent controller, Parameter variations, Robustness, Vector control
  • Dr. S. Tohidi Pages 119-125
    Brushless doubly fed machine (BDFM) is indeed an induction machine which has two windings in the stator and a cage rotor with a special design. Due to absence of brushes and slip rings, this machine is considered for the applications needs high reliability, such as wind turbines. In this paper, stead state performance of BDFM in synchronous mode of operation, the most interesting mode of operation, is studied in more detail and, in addition to theoretical analysis, the required experimental results are presented. A new relationship is developed for calculation of the electromagnetic torque, which based on that, the share of synchronous and induction torques are determined in the synchronous mode. It is shown that in this mode, the synchronous mode has the dominant effect and hence, the induction torques could be neglected in steady state calculations, reducing calculations and facilitating analysis of results.
    Keywords: Brushless doubly fed machine, Synchronous mode, steady State performance, Electromagnetic torque
  • A. Movaheditabar, M. Monfared Pages 127-138
    This paper presents a new approach for single-phase shunt active power filter with LCL output filter based on the two-loop control theory. In this method unlike the conventional two loop control, internal loop stability theorem with considering delay effect is studied. Moreover, an observer based on the Kalman-filter is combined with the proposed control scheme, to reducing the numbers of power sensors in the overall system. Finally, the performance of the proposed method is investigated by extensive simulation tests. Simulation results confirm the excellent performance of the proposed control scheme in steady state and transient conditions.
    Keywords: Shunt Active Power, Two Loop Control, Kalman Filter