An ANN based fault diagnosis system for tapped HV EHV power transmission lines تصميم نظام تشخيص الأعطال لخطوط نقل القوى الكهربائية ذوات التفريعة باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية

Abstract

يتناول هذا البحث تصميم نظام أو جهاز لتشخيص الأعطال لخطوط نقل القوى الكهربائية المصحوبة بتفريعات باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية، وروعي في التصميم قلة التكلفة الكلية، بالإضافة إلى بساطة التركيبات الداخلية لهذا الجهاز وصمم الجهاز المقترح لكي يحس بوقوع العطل، ويحدد منطقته ثم يصنف هذا العطل ويتكون من ثلاث مستويات متتابعة ففي المستوى الأول تتم عملية تجهيز البيانات، وفى المستوى الثاني يتم تصميم شبكة عصبية بغرض الحس بوقوع العطل وتحديد المنطقة التي يقع بها العطل، أما المستوى الثالث ففيه يتم بناء نظامي تشخيص فرعيين كل منهما يختص بمنطقة حماية منفصلة لخط النقل، ويتكون كل نظام من شبكة عصبية لتصنيف العطل ويتبع هذه الشبكة أربع شبكات متوازية بهدف التعرف على الوجه الذي يقع به العطل يعتمد هذا النظام أو الجهاز في أدائه على القياسات المباشرة للجهد والتيار الثلاثي الأوجه لخط النقل عند ناحية الإرسال تم استخدام برنامج الإلكترومغنطيسية العابرة في تمثيل منظومة خط نقل القوى بشبكة الـ 500 كيلوفولت بخط السد العالي تم تمثيل جميع أنواع الأعطال في أماكن وقوع مختلفة من خط النقل وفى لحظات زمنية مختلفة باستخدام هذا البرنامج أثبتت نتائج الدراسة دقة وكفاءة أداء جهاز التشخيص المقترح

This paper presents a design for a fault diagnosis system (FDS) for tapped high extrahigh voltage (HV EHV) power transmission lines (TL's) These tapped lines have two different protection zones The proposed approach reduces the cost and the complexity of the FDS for these types of lines The FDS basically utilizes fifteen artificial neural networks (ANN's) to reach its output diagnosis The FDS basic objectives are mainly 1 the detection of the system fault ; 2 the localization of the faulted zone ; 3 the classification of the fault type ; and finally 4 the identification of the faulted phase This FDS is structured in a three hierarchical stages In the first stage a preprocessing unit to the input data is performed An ANN in the second stage is designed in order to detect and zone localize the line faults In the third stage two zone diagnosis systems (ZDS) are designed Each ZDS is dedicated to one zone and consists of seven parallelcascaded ANN's Fourparallel ANN's are designed in order to achieve the fault type classification While the other three cascaded ANN’s are designed mainly for the selection of the faulted phase A smoothing unit is also configured to smooth out the output response of the proposed FDS The proposed FDS is designed and evaluated using the local measurements of the threephase voltage and current samples acquired at only one side A sampling rate of 16 samples per cycle of the power frequency was taken A data window of 4 samples was also utilized These samples were generated using the EMTP simulation program applied to the HighDam Cairo 500 kV tapped TL All possible shunt fault types were considered The effect of fault location and fault incipience time were also included Moreover the effect of load and capacitor switchings on the FDS performance was investigated Testing results have proved the capability as well as the effectiveness of the proposed FDS