ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تصنيف الأعطال في خطوط النقل الكهربائية بالاعتماد على الشبكات العصبونية

Classification of Faults in Power Transmission Lines Using Artificial Neural Networks

4551   7   172   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2013
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

تدرس هذه المقالة منهجية جديدة لتحديد وجود العطل من عدمه، و تصنيف الاعطال في الوقت الحقيقي بالاعتماد على الشبكات العصبونية في خطوط نقل القدرة الكهربائية. تعتمد هذه الخوارزمية على استخدام إشارات الجهود، و التيارات بوصفها يمثل دخل للشبكات العصبونية بعد تقطيعها بتردد تقطيع 1 KHz، و بدون استخدام نافذة بيانات متحركة، حيث ان إشارات الدخل تعالج لحظياً على شكل سلسلة من البيانات المتلاحقة. يعتمد النموذج على ثلاث شبكات عصبونية يعالج كل منها بيانات طور من الأطوار بالإضافة الى شبكة عصبونية رابعة للجهد و التيار الصفريين. يتمكن هذا النظام من تحديد نوع العطل خلال زمن لا يتجاوز الـ 5 ميلي ثانية. تتطلب أنظمة القدرة الحديثة تقنية دقيقة و سريعة للمعالجة في الوقت الحقيقي. تبين دراسات المحاكاة أن التقنية المقترحة قادرة على تمييز حالات العطل المختلفة بشكل دقيق جداً، و قد نجحت هذه التقنية في تحديد جميع أنواع الأعطال تحت شروط النظام المختلفة، بالتالي فإنها دقيقة بنسبة 100% و مناسبة للتطبيق في الزمن الحقيقي.


ملخص البحث
تقدم هذه الورقة منهجية جديدة لتحديد وجود وتصنيف الأعطال في الوقت الحقيقي في خطوط نقل القدرة الكهربائية باستخدام الشبكات العصبونية الاصطناعية. تعتمد الخوارزمية على إشارات الجهد والتيار المأخوذة بتردد تقطيع 1 كيلوهرتز كمدخلات للشبكات العصبونية دون الحاجة إلى نافذة بيانات متحركة، مما يسمح بمعالجة البيانات كسلسلة متتابعة. يتكون النموذج من ثلاث شبكات عصبونية لمعالجة بيانات كل طور، بالإضافة إلى شبكة رابعة لمعالجة الجهد والتيار الصفريين. يتمكن النظام من تحديد نوع العطل خلال زمن لا يتجاوز 5 ميلي ثانية. أظهرت دراسات المحاكاة أن التقنية المقترحة قادرة على تمييز حالات العطل المختلفة بدقة عالية جداً، مما يجعلها مناسبة للتطبيق في الزمن الحقيقي. تعتمد الدراسة على النمذجة والمحاكاة باستخدام بيئة MATLAB، وتم تدريب الشبكات العصبونية باستخدام بيانات متنوعة تشمل أنواع مختلفة من الأعطال ومواقعها وزواياها ومقاومتها. أظهرت النتائج أن النظام قادر على تحديد جميع أنواع الأعطال بدقة 100%.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم الورقة حلاً مبتكراً وسريعاً لتصنيف الأعطال في خطوط النقل الكهربائية باستخدام الشبكات العصبونية، مما يعزز من موثوقية النظام الكهربائي وسرعة استجابته. ومع ذلك، يمكن أن تكون هناك بعض التحديات في تطبيق هذا النظام على نطاق واسع، مثل الحاجة إلى تكامل النظام مع البنية التحتية الحالية وتكاليف التنفيذ. كما أن الاعتماد الكامل على الشبكات العصبونية قد يتطلب إعادة تدريب النظام بشكل دوري لمواكبة التغيرات في النظام الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من المفيد مقارنة الأداء مع تقنيات أخرى مثل المنطق الضبابي أو تقنيات التعلم الآلي الأخرى لتحسين الفعالية.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي المدخلات المستخدمة في الشبكات العصبونية لتصنيف الأعطال؟

    تستخدم الشبكات العصبونية إشارات الجهد والتيار المأخوذة بتردد تقطيع 1 كيلوهرتز كمدخلات لتصنيف الأعطال.

  2. كم شبكة عصبونية يتكون منها النموذج المقترح في الدراسة؟

    يتكون النموذج من أربع شبكات عصبونية: ثلاث شبكات لمعالجة بيانات كل طور، وشبكة رابعة لمعالجة الجهد والتيار الصفريين.

  3. ما هو الزمن الذي يستغرقه النظام لتحديد نوع العطل؟

    يستغرق النظام أقل من 5 ميلي ثانية لتحديد نوع العطل.

  4. ما هي البيئة البرمجية المستخدمة في النمذجة والمحاكاة في هذه الدراسة؟

    تم استخدام بيئة MATLAB للنمذجة والمحاكاة في هذه الدراسة.


المراجع المستخدمة
Ziegler G., “Numerical Distance Protection Principles and Applications”, Siemens, Third Edition, 400, 2008
R. N. Mahanty; P.B. Dutta Gupta, “A fuzzy logic based fault classification approach using current samples only”, Electric Power Systems Research 77, 2007, 501-507, Elsevier Ltd 2007 .Available at: www.sciencedirect.com
Kola VenkataramanaBabu; et al. ,“Recent techniques used in transmission line protection: a review”, International Journal of Engineering, Science and Technology, Vol. 3, No. 3, 2011, 1-8. Available at: www.ijest-ng.com
M. Sanaye-Pasand; H. Khorashadi-Zadeh, “ Transmission Line Fault Detection & Phase Selection using ANN ”, International Conference on Power Systems Transients – IPST, New Orleans, USA,1-2, 2003
V. S. Kale; et al. “Detection and Classification of Faults on Parallel Transmission Lines using Wavelet Transform and Neural”, International Journal of Electrical and Computer Engineering 3:16, 2008
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يقدم هذا البحث تقنية جديدة لتحسين عامل الاستطاعة بالاعتماد على الشبكات العصبونية الاصطناعية. حيث يتم التحكم بمحرك متواقت عن طريق متحكم عصبوني للتعامل مع مشكلة تعويض الاستطاعة الردية للنظام، و ذلك بهدف تحسين عامل الاستطاعة. تم في هذا البحث نمذجة النظ ام الكهربائي و المتحكم العصبوني باستخدام برنامج ماتلاب، و قد بينت النتائج أن هذه الطريقة قد تغلبت على المشاكل التي تحدث عند استخدام الطرق التقليدية (استخدام المكثفات الساكنة)، كالتأخير الزمني و التغيرات الخطوية في تعويض الاستطاعة الردية، بالإضافة إلى السرعة بالمقارنة مع التعويض باستخدام المكثفات.
سنقدم في هذا البحث منهجية علمية للتنبؤ قصيرة جدا بالحمولات الكهربائية للمنظومة الكهربائية السورية أي التنبؤ بهذه الحمولات لعدة ساعات قادمة و قد أطلقنا على هذا النوع من التنبؤ التنبؤ العملياتي, تعتمد هذه المنهجية على استخدام الشبكات العصبية الصناعية.
نقدم في هذا البحث دراسة علمية متقدمة متطورة و تواكب الدراسات و التكنولوجيا الحديثة حول التنبؤ قصير الأمد جدا بالأحمال الكهربائية و تطبيق الدراسة من أجل التنبؤ بالحمل الكهربائي في المنظومة الكهربائية السورية الأساسية حيث تم دراسة التنبؤ بهذا الحمل لأر بع ساعات قادمة وفق المعيار الذي تتبعه وزارة الكهرباء في القطر لكن بفواصل زمنية قصيرة تبلغ عشرة دقائق بين التنبؤ و التنبؤ الذي يليه و قد أطلقنا عليه التنبؤ الآني.
قمنا من خلال هذا البحث بتصميم برنامج يهدف إلى تحديد النقاط الحرجة التي يمكن أن تسبب إنهيار التوتر، و بناء شبكة عصبونية ضمن بيئة برمجيات ماتلاب مهمتها التنبؤ بقيمة الاستطاعة العظمى التي يمكن نقلها على نظام القدرة الكهربائية في ظروف انهيار التوتر دو ن أن ينهار نظام القدرة، و تدريبها على حالات واقعية تعرضت لها أنظمة القدرة الكهربائية، ثم قمنا بتطبيق هذه الشبكة العصبونية المدربة على شبكة مرجعية IEEE-14 Bus-bar لإختبار أدائها و مقارنة النتائج.
في السنوات الأخيرة نمت مشكلة تصنيف الكائنات في الصّور نتيجة لمتطلبات القطاع الصناعي.على الرّغم من تعدد التقنيات المستخدمة للمساعدة في عملية التصنيف SIFT Scale Invariant Feature Transforms، ORB Oriented Fast And Rotated Brief , SURF Speed Up Robust Features، إضافة لشبكات التعلم العميق Deep Learning Neural Network DNN والشبكات العصبونية الالتفافية Convolutional Neural Network CNN، فإن الأنظمة المقترحة لمعالجة هذه المشكلة تفتقر للحل الشّامل للصعوبات المتمثلة بوقت التّدريب الطّويل والذاكرة العائمة أثناء عملية التدريب، وانخفاض معدّل التصنيف. تعتبر الشبكات العصبونية الالتفافيةConvolutional Neural Networks (CNNs) من أكثر الخوارزميات استخداما لهذه المهمة، فقد كانت نموذجا حسابيا لتحليل البيانات الموجودة في الصور. تم اقتراح نموذج شبكة التفافية عميقة جديد لحل المشاكل المذكورة أعلاه. يهدف البحث إلى إظهار أداء نظام التّعرف باستخدام شبكاتCNNs على الذّاكرة المتاحة وزمن التدريب وذلك من خلال منهجة متغيرات مناسبة للشبكة العصبونية الالتفافية. قاعدة البيانات المستخدمة في هذا البحث هي CIFAR10 المكونة من60000 صورة ملونة تنتسب لعشرة أصناف، حيث أن كل 6000 صورة تكون لصنف من هذه الأصناف. يوجد 50000 صورة للتدريب و 10000 صورة للاختبار. حقق النموذج لدى اختباره على عينة من الصور المنتقاة من قاعدة البيانات CIFAR10 معدل تصنيف 98.87%.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا