پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس

word
101
5 MB
32280
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۰,۱۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس

    پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق-قدرت

    چکیده :

    سیستم زمین به مجموعه ای از هادیها با ساختارهای متفاوت اطلاق می شود که در خاک قرار داده می شوند تا حفاظت از تجهیزات، ایمنی انسان در برابر برق گرفتگی، جلوگیری از اضافه ولتاژهای ناخواسته و آسیب دیدن تجهیزات HV  را بر عهده بگیرد و از طرفی مبنا بودن برای ولتاژ صفر در پدیده های گذرا، مانند صاعقه و کلیدزنی بر عهده سیستم زمین است.

    اهمیت مقاومت زمین از آن جهت است که نقش مهمی در حفاظت از سیستم قدرت بر عهده دارد لذا مقدار آن را اندازه گیری می کنند تا از یک مقدار استاندارد مشخص در هر سیستمی تجاوز ننماید.

    در روشهای عملی فعلی با استفاده از شیوه های مرسوم مقدار امپدانس DC زمین که همان مقدار اهمی است اندازه گیری  و ثبت می شود  در حالی که جریان صاعقه با توجه به نوع شکل موج آن، شامل فرکانسهای مختلفی است که امپدانس متفاوتی از آنچه گفته شد از خود نشان می دهد و دانستن مقدار این امپدانس جهت حفاظت شبکه حائز اهمیت فراوان است.

    برای محاسبه امپدانس زمین روشهای مختلفی ارائه شده است که آخرین روشهای مذکور شامل روش مداری، خط انتقال و الکترومغناطیسی می باشد. در دو روش اول با استفاده از فرضهای ساده شونده و با تقریب، مسئله حل می شود در حالی که در روش الکترومغناطیسی با روش دقیق، محاسبه انجام می شود. لازم به ذکر است روشهای تحلیلی و حل مستقیم بسیار سخت و زمانبر بوده و روش های عددی نیز به به نوبه خود با مشکلات زیادی روبرو می باشند.

    در این پایان نامه رفتار سیستم زمین در حوزه فرکانس بررسی و با استفاده از یک شیوه فازی جدید مدلسازی شده است. بدین صورت که امپدانس سیستم زمین که در حوزه فرکانس در مختصات قطبی دارای یک حرکت دایروی می باشد با استفاده از تئوری فازی مدلسازی شده است. ضمن آنکه بدون استفاده از تقریب های نادرست و با استفاده از داده اولیه دقیق به دست آمده از روش الکترومغناطیسی، اثر پارامترهای مختلف مانند شعاع میله زمین و مقاومت ویژه زمین نیز لحاظ شده است. همچنین با حفظ دقت زمان شبیه سازی نیز کاهش یافته و با استفاده از قابلیت های منطق فازی تحلیل ها و تفسیرهای مهمی نیز از پارامترهای موثر بدست آمده است.

     

    1-فصل اول: مقدمه

    سیستم زمین به مجموعه ای از هادیها با ساختارهای متفاوت اطلاق می شود که در خاک قرار داده می شوند تا اهداف زیر را برآورده سازند:

    حفاظت از تجهیزات با میرا نمودن خطا

    ایمنی انسان در برابر برق گرفتگی

    جلوگیری از اضافه ولتاژهای ناخواسته و آسیب دیدن تجهیزات HV

    مبنا بودن برای ولتاژ صفر

    انواع سیستم های زمین   به کار رفته در شبکه های الکتریکی به شکل الکترود صفحه ای، الکترود میله ای، مش و چاه زمین هستند.

    یکی از متداولترین سیستم های زمین، استفاده از میله رسانای عمودی(راد) جهت اتصال زمین است؛ در این نوع سیستم زمین پارامترهای مختلفی بر رفتار دینامیکی آن دخیل هستند. این پارامترها عبارتند از رسانایی زمین، پرمابیلیته زمین، یونیزاسیون خاک، جنس و شعاع هادی های مدفون در زمین و ... .

    در مورد اثر پارامترهای مختلف زمین بر رفتار سیستم ارتینگ[1] و درنتیجه اضافه ولتاژ صاعقه بطور خلاصه می توان گفت که از بین رسانایی و پرمابیلیته[2]، رسانایی زمین بیشترین اثر را بر پاسخ گذرای هادی لخت مدفون در زمین دارد. و اثر افزایش مقاومت زمین بر سیستم ارتینگ در نهایت موجب افزایش اضافه ولتاژ صاعقه خواهد شد.

    تا امروز مطالعات حالتهای گذرای شبکه های قدرت اعم از پستها، نیروگاهها و خطوط انتقال و توزیع بدون در نظرگرفتن رفتار دقیق شبکه های زمین انجام شده است. هر چند راهکارهایی برای در نظر گرفتن اثر شبکه های زمین درمطالعات حالتهای گذرا ارایه شده است، اما این راهکارها تقریبی و دارای محدودیتهای فراوان است.  این محدودیتها به گونه ایست که هنوز مدلی برای شبکه های زمین در نرم افزارهای تحلیل گذرای شبکه های قدرت ارائه نشده است. این در حالیست که رفتار دقیق شبکه های زمین نیازمند مدلسازی این شبکه ها در حوزه فرکانس است که خود محدودیتی مضاعف در تحلیل حوزه زمان حالتهای گذراست. [1]

    یکی از موارد مهم حالتهای گذرا صاعقه می باشد. بمنظور ارزیابی مناسب اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه، فهم مناسب میدان الکترومغناطیسی در طول مسیر موج صاعقه مورد نیاز می باشد. [2] یکی از مهمترین بخشها در مسیر موج صاعقه، سیستم زمین می باشد و از این رو است که اندازه گیری یا محاسبه امپدانس زمین حائز اهمیت فراوان می باشد. از طرف دیگر روش های مختلفی برای حل این نوع مسائل الکترومغناطیسی وجود دارند. روابط ماکسول به عنوان مدل اصلی و قانون کلی حاکم بر مسائل الکترومغناطیس بوده و بسیاری دیگر از روش ها از این روابط شروع شده و یا از آنها استخراج شده اند. به عنوان مثال به موازات روشهای متداول حل مسائل الکترومغناطیسی، روشهای عددی نیز به عنوان ابزاری ارزشمند در حل اینگونه مسائل مورد توجه قرار گرفته و در سال های اخیر توسعه یافته و کاربردهای گسترده ای نیز پیدا کرده اند. فلوچارت پیش رو نمایشی ساده از روشهای حل مسائل الکترومغناطیسی کلاسیک را نشان می دهد: [3]

     

    Abstract:

    The set of conductors with various configurations those are used to protect the station and human from electrical shocks and prevent the undesirable over voltages on the station, are called grounding system  that is base for zero voltage in the transient phenomena like switching and lightning.

    Nowadays the practical method is to meager and record the resistance or ohmic impedance of grounding system that differs from the original impedance of it because of various frequency contents of lightening‘s current and the value of grounding impedance is very important in the network protection.

    More approaches are proposed to calculate the earthing impedance. The last of them are: circuit approach, transmission line approach and electromagnetic approach.in the circuit and transmission line approaches by using of simplifying assumptions  can solve the problem but calculations  in the electromagnetic approach is done by accurate method. And analytical and also numerical solutions have many limitations.

    In this thesis, the behavior of grounding system in frequency domain has been modeled. It means that without any assumption and with accurate input data, by using the fuzzy inference method the input impedance of vertical and horizontal rod in frequency domain- which has circular movement in polar plane-has been modeled. And also some interpretation about the effects of some important parameters have been extracted by means of fuzzy method. Simulation time is considerably reduced and great accurate is achieved.

    Beside the impedance, the induced voltage of lightening in the earthing electrodes have been examined too.

    At last it is shown that this method can easily model the same problems in engineering.

  • فهرست و منابع پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس

    فهرست:

    1-         فصل اول: مقدمه. 12

    1.1)        منطق فازی در مهندسی. 15

    1.2)        منطق فازی در حل عددی مسائل الکترومغناطیسی. 16

    1.3)        خلاصه. 17

    2-         فصل دوم: مروری بر پیشینه تحقیق. 18

    2.1)        خلاصه مطالعات انجام شده 18

    2.2)        پارامترهای تاثیرگذار صاعقه بر سیستم زمین. 20

    2.3)        مقادیر بکار رفته در توصیف عملکرد دینامیکی سیستم زمین. 23

    2.4)        مدل مداری. 25

    2.5)        مدل خط انتقال 28

    2.6)     مدل الکترومغناطیسی. 29

    2.7)        آثار یونیزاسیون غیر خطی خاک.. 31

    2.7.1)  مقاومت غیر خطی زمین. 31

    2.8)     روش تقریبی برای تحلیل همزمان حوزه زمان و فرکانس.. 32

    2.9)        مقایسه مدلهای مختلف در حوزه فرکانس.. 33

    2.10)   محاسبات در حوزه زمان. 37

    2.10.1)                                                                                           مشخصات شکل موجهای صاعقه. 37

    2.10.2)     محاسبه همزمان آثار وابسته به فرکانس و یونیزاسیون خاک.. 37

    2.11)   مقایسه مدلها در حوزه زمان. 40

    2.12)       فرمول سازی برای ضریب  ایمپالس.. 42

    2.13)       اعتبارسنجی محاسبات. 45

    2.14)       وابستگی پارامترهای زمین به فرکانس.. 48

    2.15)       اثر نوع صاعقه. 49

    2.16)  نتیجه گیری  50

    منبع:

    [27]

    CIGR´E, CIGR´E Guide on Lightning Protection of MV and LV Networks: Part I, Paris, France: CIGR´E, Tech. Brochure, 2006.

    [28]

    H. B. Dwight “,Calculation of the resistances to ground,” Electr. Eng,  vol. 55, p. 1319–1328 ,Dec. 1936.

    [29]

    E. D. Sunde, "Earth Conduction Effects in Transmission Systems", 2nd ed., New York: Dover, 1968.

    [30]

    R. Rudenberg “,Electrical Shock Waves in Power Systems,” MA: Harvard Univ. Press, Cambridge, 1968.

    [31]

    S. BOURG “,DEEP EARTH ELECTRODES IN HIGHLY RESISTIVE GROUND FREQUENCY BEHAVIOUR,” IEEE Trans. Power . 1995.

    [32]

    Grceva, L. Grcev and S, “On HF circuit models of horizontal grounding electrodes,” IEEE Trans. Electromagn. Compat , vol. 51, no. 3, pp. 873-875, Aug. 2009.

    [33]

    L. Grcev “, Computer analysis of transient voltages in large grounding systems,” IEEE Trans. Power Del, vol. 11, no. 2, pp.815 –823.Apr .1996.

    [34]

    W. C. Gibson “,The Method of Moments in Electromagnetics,” . Boca Raton, FL: CRC Press. 2007.

    [35]

    Miller, G. Burke and E. K. “,Modeling antennas near to and penetrating a lossy interface,” IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 32, no. 10, pp. 1040-1049, Oct. 1984.

    [36]

    A. Banos “, Dipole Radiation in the Presence of a Conducting Half-Space.,” New York: Pergamon, 1966.

    [37]

    R. F. Harrington “,Field Computation by Moment Methods,” NewYork, Wiley–IEEE .1993.

    [38]

    A. J. Eriksson and K. H. Weck “,Simplified procedures for determining representative substation impinging lightning over voltages,” CIGRE Session, pp. 1–8, Paper SC33-16, Paris, France, 1988.

    [39]

    A. F. Imece “,Modeling guidelines for fast front transients,” IEEE, Trans. Power Del, vol. 11, no. 1, pp. 493– 506 Jan. 1996.

    [40]

    Performance, CIGR´E Guide to Procedures for Estimating the Lightning of Transmission Lines, Int., Council Large Electr. Syst. (CIGR ´ E), Paris.

    [41]

    Electr. Power Res. Inst. (EPRI) “,Handbook for Improving Overhead Transmission Line Lightning Performance.,” CA, Rep. 1002019, Palo Alto, 2004.

    [42]

    L. Grcev “,Lightning surge characteristics of earthing electrodes,” pp. 1-16 in Proc.Int. Conf. Lightning Protection, Uppsala, Sweden, 2008.

    [43]

    C. Gary “,The impedance of horizontally buried conductors ,” Int. Symp. Lightning Mountains, Chamonix-Mont-Blanc, France .1994.

    [44]

    L. Grcev “,Improved earthing system design practices for reduction of transient voltages,” presented at the CIGRE, Paris, France1998.

    [45]

    F. Rachidi “,Current and electromagnetic field associated with lightning-return strokes to tall towers,” IEEE Trans. Electromagn Compat.vol. 43, no. 3, pp. 356-367,Aug. 2001.

    [46]

    Thapar, B. R. Gupta and B,. “Impulse impedance of grounding systems in Proc pp. 1-6, Paper A,” IEEE Power Eng. Soc. Summer Meeting, 1978.

    [47]

    J. He “,Laboratory investigation of impulse characteristics of transmission tower grounding devices,” IEEE Trans. Power Del, vol. 18, no. 3, pp. 994 -1001 Jul. 2003.

    [48]

    H. Rochereau and B. Merheim “,Application of the transmission lines theory and EMTP program for modelisation of grounding systems in high frequency range,” Electricit´e de France (EDF) Direction des Etudes et Recherches (DER), Paris, France, 1993.

    [49]

    D. Roubertou, J. Fontaine, J. P. Plumey, and A. Zeddam “,Harmonic input impedance of earth connections,” IEEE Int. Symp,1984.

    [50]

    E. Y. Ryabkova and V. M. Mishkin “,Impulse characteristics of high voltage transmission line tower groundings in homogeneous soil,” Electrichestvo, no. 8, pp. 67-70 ,1976.

    [51]

    E. E. Oettle, “A new general estimation curve for predicting the impulse impedance of concentrated earth electrodes,” IEEE Trans. Power Delvol. 3, no. 4, pp. 2020–2029, Oct. 1988.

    [52]

    K. Sheshyekani, et al. “,Analysis of Transmission Lines With Arrester Termination, Considering the Frequency-Dependence of Grounding Systems,” Electromagnetic Compatibility, IEEE Transactions, vol. 51, pp. 986-994, 2009.

    [53]

    A. G. Pedrosa, et al. “,Transient response of grounding electrodes for the frequency-dependence of soil parameters,” Transmission and Distribution Conference and Exposition,Latin America (T&D-LA), 2010 IEEE/PES, 2010.

    [54]

    P. Chowdhuri “,Parametric effects on the induced voltages on overhead lines by lightning strokes to nearby ground,” Power Delivery, IEEE Transactions on, vol. 4, pp. 1185-1194, 1989.

    [55]

    S. B. Shouraki, N. Honda “,Outlines of a Soft Computer for Brain Simulation",pp. 545-550, 5. th International Conference on Soft Computing and Information/Inteligent Systems , Iizuka, Japan, 1998.



تحقیق در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, مقاله در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, پروپوزال در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, تز دکترا در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, پروژه درباره پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, گزارش سمینار در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس, رساله دکترا در مورد پایان نامه مدلسازی فرکانس بالای سیستم زمین با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس