تحلیل گذرای خطوط انتقال تک سیمه متصل به برقگیر در حضور مستقیم صاعقه با در نظر گرفتن وابستگی فرکانسی پارامترهای الکتریکی خاک با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه اراک

چکیده

چکیده: در این مقاله روشی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای تحلیل گذرای خطوط انتقال تک سیمه متصل به برقگیر ارائه می­شود. در تحلیل فرض می­شود که سامانه­های زمین در خاکی که پارامترهای الکتریکی آن وابسته به فرکانس است، دفن شده­اند. ابتدا جریان پالس صاعقه به تعداد محدودی از هارمونی­های سینوسی تقریب زده می­شود سپس با استفاده از روش خط انتقال، مدار معادل نورتن دیده شده از دو سر برقگیر و سیستم زمین محاسبه شده، نهایتا با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مدار غیرخطی در حوزه فرکانس تحلیل می­شود. در این مقاله با ارائه این روش پیشنهادی که دارای بازده محاسباتی بالاتری نسبت به سایر روش­های غیرخطی می­باشد، محاسبات ولتاژ گذرای دو سر برقگیر با و بدون در نظر گرفتن اثر وابستگی فرکانسی پارامترهای الکتریکی خاک انجام می­شود. نتایج نشان می­دهند که لحاظ کردن این اثر، نقش مهمی را در انتخاب، محل و تعداد بهینه برقگیرها در راستای خطوط انتقال دارد.

کلیدواژه‌ها


[1]        R. F. Harrington, “Field Computation by Moment Methods,” Macmillan, New York, 1968.##
[2]        H. Janani et al, “Evaluation of Lightning-Induced Voltage on Overhead Lines with Nonlinear Loads using the Scattering Theory,” IEEE Transaction on. Power Delivery, vol. 21, no. 1, pp. 31-324, 2012.##
[3]        M. Akbari et al, “Evaluation of Lightning Electromagnetic Fields and their Induced Voltages on Overhead lines Considering the Frequency-dependence of Soil Electrical Parameters,” IEEE Transaction on Electromagnetic, Compatibility, vol. 55, no. 6, pp. 1210-1219, 2013.##
[4]        K. Sheshyekani et al, “Evaluation of Lightning-Induced Voltage on Multi-conductor Overhead Lines Located above a Lossy Dispersive Ground,” IEEE Transaction on Electromagnetic, Compatibility, vol. 55, no. 6, pp. 1210-1219, 2014.##
[5]        J. Mahseredjian, S. Dennetiere, L. Dube, B. Khodabakhchian, and L. Gerin-Lajoie, “On a new approach for the simulation of transients in power systems,” Elect. Power Syst. Res., vol. 77, no. 11, pp. 1514–1514, 2007.##
[6]        B. Gustavsen, and A. Semlyen, “Rational Approximation of Frequency Domain Responses By Vector Fitting,” IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 14, no. 3, pp. 1051-1061, 1999.##
[7]        B. Gustavsen and A. Semlyen, “Enforcing Passivity for Admittance Matrices Approximated By Rational Functions,” IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 16, no. 1, pp. 97-103, 2001.##
[8]        B. Gustavsen, “Improving the Pole Relocating Properties of Vector Fitting,” IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 21, no. 3, pp. 1587-1590, 2006.##
[9]        K. Sheshyekani, S. H. Hesamedin Sadeghi, R. Moini, F. Rachidi, and M. Paolone, “Analysis of transmission lines with arrester termination, considering the frequency-dependence of grounding systems,” IEEE Transaction on Electromagnetic, Compatibility, vol. 51, no. 4, pp. 986-994, 2009.##
[10]     F. Rachidi, “A Review of Field-to-Transmission Line Coupling Models With Special Emphasis to  Lightning-Induced Voltages on Overhead Lines,” IEEE Transaction on Electromagnetic, Compatibility, vol. 54, no. 4, pp. 898–911, 2012.##
[11]     P. H. Frank et al, “Mathematical Foundations of Frequency-Domain Modeling of Nonlinear Circuits and Systems using the Arithmetic Operator Method,” International Journal of RF and Microwave Computer Aided Engineering, vol. 13, no. 5, pp. 473-495, 2003.##
[12]     Damir Cavka et al, “A comparison of frequency-dependent soil models: Application of analysis of grounding systems,” IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility, IEEE Trans. Power. Delivery, vol. 37, no. 2, pp. 127-135, 2015.##
[13]     S. Visacro et al., “Frequency Dependence of Soil Parameters: Experimental Results, Predicting Formula and Influence on the Lightning Response of Grounding Electrodes,” IEEE Transaction, Power Delivery, vol. 27, no. 2, pp. 927-935, 2012.##
[14]  A. Carlos Siqueira de Lima and C. Portela, “Inclusion of Frequency-Dependence Soil Parameters in Transmission-Line Modeling,” IEEE Transaction, Power Delivery, vol. 22, no. 1, pp. 492-499, 2007.##
[15]     M. Akbari, K. Sheshyekani, and M. R. Alemi, “The Effect of Frequency Dependence of Soil Electrical Parameters on the Lightning Performance of Grounding Systems,” IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility, vol. 55, no. 4, pp.  739–746, 2013.##
[16]     L. Liljestrand and E. Lindell, “Efficiency of Surge Arresters as Protective Devices against                Circuit-Breaker-Induced Overvoltages,” IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 31, no. 4, pp. 1562-1570, 2016.##
[17]     A. Bayadi et al, “Parameter Identification of ZnO Arrester Models Based on Genetic Algorithms,” Electric Power System Research, New York: Elsevier, vol. 78, no. 1, pp. 1204-1208, 2008.##
[18]     S. A. Mass, “Nonlinear Microwave Circuits,” Artech House, Norwood, MA, 2003.##
[19]     R. L. Haupt, “An introduction to genetic algorithms for electromagnetics,” IEEE Antennas on Propagation. Magazine, vol. 37, no. 4, pp. 7–15, 1995.##
[20]  J. M. Johnson and Y. Rahmat-Samii, “Genetic algorithms in engineering electromagnetics,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 39, pp.  7–21, 1997.
IEEE Guide for Application of Insulation Coordination, IEEE Standard 1313.2, 1999.##