ارتقا ايمني رله خطاي زمين محدود شده امپدانس پايين با هوشمندسازي الگوريتم عملكردي آن بر پايه روش ماشين بردار پشتيبان

Immunity Improvement of a Low-Impedance Restricted Earth Fault Relay by Making its Mechanism Intelligent based on Support Vector Machine

رله خطاي زمين محدودشده امپدانس پايين، بخشي از سيستم حفاظت ديجيتال ترانسفورماتور قدرت است كه وظيفۀ آن تشخيص خطاهاي تكفاز به زمين روي ترمينال ترانسفورماتور يا خطاي سيم‌پيچ به هسته آن است. اين طرح حفاظتي نوعاً حساس و سريع است؛ با اين حال، هنگام رخداد خطاي خارجي با جريان‌هاي خطاي بزرگ و همين‌ طور طي جاري‌شدن جريان هجومي مغناطيس‌كننده ترانسفورماتور قدرت، به دليل اشباع ترانسفورماتورهاي جريان در معرض عملكرد كاذب قرار دارد. در اين مقاله نشان داده شده است هوشمند سازي الگوريتم رله خطاي زمين محدود شده به ارتقا ايمني آن منجر خواهد شد. براي نيل به اين هدف، در گام نخست، متغيرهاي اصلي به‌كاررفته در مشخصۀ عملكردي رله خطاي زمين محدودشدۀ نمونه به همراه جريان هادي نول به‌عنوان پارامترهاي ورودي براي آموزش روش طبقه‌بندي‌كنندۀ ماشين بردار پشتيبان انتخاب مي‌شوند. سپس سيستم قدرت نمونه شامل ترانسفورماتور قدرت واقعي و ترانسفورماتورهاي جريان مربوطه با تعداد بسيار زيادي از شرايط كاري مختلف شامل خطاي داخلي، خطاي خارجي و جريان هجومي در محيط PSCAD/EMTDC شبيه‌سازي مي‌شوند. در نهايت، ماشين بردار پشتيبان با استفاده از نتايج حاصله از شبيه‌سازي‌ها آموزش داده مي‌شود و پس از ارزيابي دقت، به‌عنوان هستۀ هوشمند طرح حفاظت خطاي زمين محدودشدۀ جديد به كار گرفته مي‌شود.

Low-impedance Restricted Earth Fault (REF) relay is a unit of digital protection system of power transformers that its duty is detecting single phase to ground faults on the transformer terminal and turning it to core faults on its windings. It is a fast and sensitive type of protection schemes. However, during external fault with high magnitude fault currents and flowing magnetizing inrush current of power transformer, due to Current Transformer (CT) saturation, it may be exposed to maloperation. In this paper, immunity improvement of a REF relay is shown by making its algorithm intelligent. To do so, in the first step, major parameters used in the operating characteristic of a conventional REF relay and neutral current are chosen to be employed as the training input of Support Vector Machine (SVM) classifier. Then, a sample power system including a power transformer and related CTs is simulated by using PSCAD/EMTDC software under many different operating conditions involving internal fault, external fault, and inrush current. Finally, support vector machine is trained using obtained simulation results and after validating its accuracy, is employed as the intelligent core of the new REF protection scheme.