25116

طراحي بهينه سيستم حفاظت در مقابل صاعقه در پستهاي فشارقوي با استفاده از الگوريتم ژنتيك

كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش سيستمهاي قدرت

1397

خرداد 1400

دكتر احمد غلامي

مهندسي برق

طراحي يك سيستم حفاظتي كارآمد در مقابل صاعقه، موضوع مهمي در بهرهبرداري سيستمهاي قدرت بهحساب ميآيد. درصورتيكه سيستم حفاظت در مقابل صاعقه در پست، نتواند مانع از اصابت صاعقه به تجهيزات پست شود، سيستم با قطعي طولانيمدت مواجه ميگردد و بهرهبردار هزينه بسيار بالايي را براي جبران خسارتهاي وارد شده به تجهيزات پست و قطعي برق متحمل ميشود. طراحي سيستم حفاظت در مقابل صاعقه به كمك روشهاي سنتي مانند روش گوي غلتان و مدل الكتروهندسي اريكسون، وقتگير و همراه با آزمونوخطا است و در اين روشها معياري براي سنجش بهينه بودن طراحي نهايي وجود ندارد. در اين پروژه، با هدف رفع معايب ذكر شده براي روشهاي سنتي و خودكارسازي فرايند طراحي سيستم حفاظت در مقابل صاعقه، روش طراحي بر پايه الگوريتم ژنتيك و شبيهسازي مونتكارلو در محيط نرمافزار متلب توسعه يافتهاست. مراحل روش طراحي با استفاده از الگوريتم ژنتيك و روند شبيهسازي مونتكارلو بهطور كامل تشريح گرديد. طي سه مرحله تأثير تابع شايستگي توسعهيافته براي اين الگوريتم ژنتيك، بر روي طراحي خروجي ارزيابي شد. همچنين با هدف بررسي كارآمدي الگوريتم ژنتيك در توليد يك طراحي بهينه، با استفاده از سه روش الگوريتم ژنتيك، گوي غلتان و مدل الكتروهندسي اريكسون، طراحي سيستم حفاظت در مقابل صاعقه براي يك پست فشارقوي 110 به 5 / 34 كيلوولتي انجام شد و نتايج خروجي از هر سه روش طراحي، از جنبهي قابليت اطمينان و هزينه مقايسه شد. نتايج نشان داد كه الگوريتم ژنتيك در مقايسه با دو روش ديگر توانستهاست كه بهصورت خودكار و با دخالت حداقلي طراح، يك طراحي مناسب از جنبهي قابليت اطمينان و درعينحال بهينه از لحاظ هزينه براي پست 110 به 5 / 34 كيلوولتي توليد كند. در انتها نيز مزايا و معايب روش طراحي با استفاده از الگوريتم ژنتيك مطرح گرديد.

1400/06/02

Optimal design of lightning protection system in high- voltage substations with Genetic Algorithm

6/21/2022 12:00:00 AM

Designing an effective lightning protection system is an essential issue in power system operation. If the lightning protection system at the substation can not prevent lightning from striking the substation equipment, the system will face a long-term outage and the operator will incur very high costs, because of the damage dealt to the substation equipment and power outages. Designing a lightning protection system using classic methods such as Rolling sphere method and Eriksson’s Electrogeometric Model is time-consuming and comes with trial and error. In these methods, there is no criterion for measuring the optimality of the final design and it is not possible to ensure the optimality of the final design. In this project, with the aim of eliminating the mentioned disadvantages for classic design methods and automate the design process of lightning protection system, the design method based on genetic algorithm and Monte Carlo simulation in MATLAB software environment was developed. The process of the design method using the genetic algorithm and the Monte Carlo simulation was fully described. The effect of the fitness function developed for this genetic algorithm on the output design was evaluated in three steps. Also, in order to evaluate the efficiency of genetic algorithm in producing an optimal design, using three methods of Genetic Algorithm, Rolling Sphere and Eriksson’s Electrogeometric Model, lightning protection system was designed for a 110/34.5 kV high-voltage substation and the output results All three design methods were compared in terms of reliability and cost. The results showed that the Genetic Algorithm, compared to the other two methods, was able to produce a suitable design in terms of reliability and at the same time cost-effective for the 110/34.5 kV substation automatically and with minimal intervention of the designer. Finally, the advantages and disadvantages of the design method using Genetic Algorithm were discussed.

سيستم حفاظت در مقابل صاعقه 1 ، الگوريتم ژنتيك 2 ، مونتكارلو 3 ، گوي غلتان 4، مدل الكتروهندسي اريكسون

Lightning Protection System, Genetic Algorithm, Monte Carlo Method, Rolling Sphere Method, Eriksson’s Electrogeometric Model