+ All Categories
Home > Documents > SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Date post: 08-Jun-2015
Category:
Upload: deianira
View: 2,064 times
Download: 4 times
Share this document with a friend
26
SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT 1. Generalităţi Protecţia unei instalaţii electrice trebuie să asigure în mod automat deconectarea acesteia în cazul apariţiei unui defect sau a unui regim anormal de funcţionare, periculos pentru instalaţie; în cazul în care acestea nu prezintă un pericol iminent, protecţia nu comandă deconectarea instalaţiei, ci semnalizează regimul anormal. Deşi linia de contact din transportul electric feroviar (şi nu numai) poate fi privită ca o linie de distribuţie a energiei electrice, ea are multe caracteristici (mecanice şi electrice) diferite faţă de sistemele uzuale din electroenergetică. Astfel, regimul frecvent de avarie este scurtcircuitul în linia de contact (LC), în posturile de secţionare (P.S.), de legare în paralel (P.P.), de subsecţionare (P.S.S.) sau în substaţiile de tracţiune (ST), produs prin conturnarea izolatoarelor sau deranjamente de natură mecanică datorate pantografului locomotivei electrice (fig.1). 1 1 R S T ST. A ST. B I I I PS ISC Şin a
Transcript
Page 1: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE

CONTACT

1. Generalităţi

Protecţia unei instalaţii electrice trebuie să asigure în mod

automat deconectarea acesteia în cazul apariţiei unui defect sau a

unui regim anormal de funcţionare, periculos pentru instalaţie; în

cazul în care acestea nu prezintă un pericol iminent, protecţia nu

comandă deconectarea instalaţiei, ci semnalizează regimul anormal.

Deşi linia de contact din transportul electric feroviar (şi nu

numai) poate fi privită ca o linie de distribuţie a energiei electrice, ea

are multe caracteristici (mecanice şi electrice) diferite faţă de

sistemele uzuale din electroenergetică. Astfel, regimul frecvent de

avarie este scurtcircuitul în linia de contact (LC), în posturile de

secţionare (P.S.), de legare în paralel (P.P.), de subsecţionare (P.S.S.)

sau în substaţiile de tracţiune (ST), produs prin conturnarea

izolatoarelor sau deranjamente de natură mecanică datorate

pantografului locomotivei electrice (fig.1).

Fig. 1

Creşterea bruscă a valorilor curenţilor în cazul scurtcircuitelor

are consecinţe negative atât asupra instalaţiilor fixe de tracţiune

electrică (efecte termice şi dinamice), cât şi asupra altor instalaţii din

1

1

RST

ST. A ST. B

III

PS

ISCŞina

Page 2: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

vecinătate (inducţii periculoase în reţelele telefonice, în reţelele de

joasă tensiune, conducte etc.), care pot periclita viaţa personalului din

preajma căii ferate.

În cazul liniilor ferate electrificate în sistemul monofazat cu

frecvenţa de 50 Hz, distanţa între două ST este de 50 60 km, în

funcţie de profilul liniei. La liniile simple, impedanţa caracteristică

mare (0,47 /km), conduce la curenţi minimi de scurtcircuit (la

capătul liniei), mai mici decât curenţii maximi de lucru.

În cazul scurtcircuitelor în apropierea ST, curenţii ajung la de

opt ori curentul de sarcină, motiv pentru care ei trebuiesc întrerupţi

în cel mai scurt timp. Nici scurtcircuitele cu valori mici ale curentului

nu trebuiesc însă menţinute un timp prea îndelungat, având efecte

nefavorabile asupra instalaţiei.

Datorită aspectelor menţionate anterior, protejarea fiderilor

liniei de contact prin protecţia maximală de curent, nu este suficientă.

În prezent, protecţia de bază a fiderilor este realizată în două moduri:

a) prin relee di/dt

În regim normal de funcţionare, locomotiva este un consumator

deformant, curba curentului fiind mult diferită de o sinusoidă. În cazul

unui scurtcircuit, curentul devine sinusoidal. Aceste relee au

posibilitatea de a detecta forma curbei curentului şi în funcţie de cele

precizate anterior, pot deosebi o suprasarcină de un curent de

scurtcircuit şi pot da, în momentele corespunzătoare, comanda de

declanşare a întreruptorului. Deşi în prezent releele di/dt sunt larg

răspândite în România, ele prezintă un dezavantaj major: îşi bazează

funcţionarea pe existenţa regimului deformant, care în viitor trebuie

eliminat din motive de poluare electromagnetică. De altfel, în vest,

împotriva regimului deformant se iau măsuri ferme (filtre automate de

armonici). Într-o asemenea situaţie, care oricum va trebui să se

impună şi în România, releele di/dt devin inoperante.

Un alt dezavantaj al principiului enunţat îl constituie faptul că, în

cazul unui sistem energetic cu o putere de scurtcircuit mică, existenţa

consumatorului monofazat (locomotiva electrică cu puterea de 4 5

MW) poate conduce la apariţia regimului deformant chiar şi la

scurtcircuit, situaţie în care acesta nu mai este detectat ca atare.

b)prin relee de impedanţă

2

2

Page 3: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Releele de impedanţă sunt larg răspândite în toate sistemele

electroenergetice, dar în tracţiunea electrică ele constituie o protecţie

de bază. În cazul unei protecţii obişnuite care controlează impedanţa

liniei nu se poate face distincţie între o suprasarcină şi un scurtcircuit

îndepărtat, decât dacă se măsoară şi defazajul tensiune-curent. Astfel,

în regim de suprasarcină, acest defazaj este de 20 300, iar în regim

de scurtcircuit, el are o valoare caracteristică liniei respective (68 700). Din aceste motive, releele de impedanţă sunt complexe şi

scumpe.

În literatura de specialitate sunt prezentate o serie de

considerente care demonstrează că forma caracteristicii de acţionare

a releului, în planul complex, este determinantă pentru obţinerea

performanţelor dorite (influenţa rezistenţei arcului la scurtcircuit,

comportarea la suprasarcină şi pendulări). Conform figurii 2, forma

eliptică este cea mai adaptată cerinţelor liniei de contact, cu defazajul

de sensibilitate maximă egal cu unghiul de scurtcircuit al liniei.

Cu cât forma caracteristicii de acţionare este mai adecvată

cerinţelor impuse releului

de impedanţă, cu atât complexitatea şi preţul de cost ale acestuia sunt

mai mari.

Pe lângă acest dezavantaj, precizia releelor clasice de impedanţă

este discutabilă, iar odată realizat, un releu nu-şi modifică aspectul

caracteristicii (prin reglaj) decât în limite foarte restrânse, ceea ce

afectează universalitatea sa.

3

3

jX

R

Zsupr

jX

R

Zsupr

jX

R

Zsupr

jX

R

Zsupr

a b

c d

Page 4: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Fig. 2

Până în prezent, aceste două tipuri de relee (di/dt şi impedanţă)

sunt singurele utilizate în practică pentru protecţia la scurtcircuit a

liniei de contact din transportul feroviar în curent alternativ la 50 Hz.

Pe lângă acestea, există protecţiile uzuale (de curent, de minimă

tensiune, direcţională la LC, de gaze, de cuvă, diferenţială, de curent

etc. la transformatoare), cunoscute din literatura de specialitate.

Protecţia de impedanţă se poate utiliza cu succes şi la

transformatoare, din următoarele motive:

- în substaţiile existente, protecţia maximală se reglează la un

curent care să acopere şi linia până la PS, dar se prevede un blocaj de

minimă tensiune care permite acţionarea protecţiei numai în cazul

unei scăderi accentuate a tensiunii pe barele ST, caracteristică unui

scurtcircuit;

- deşi simplă, soluţia prezentată mai sus nu este totdeauna

aplicabilă deoarece în cazul unui scurtcircuit în zona PS tensiunea

remanentă pe barele substaţiei ajunge la nivelul tensiunii

corespunzătoare suprasarcinii de 100% a transformatorului;

- la suprasarcini mari pot apărea deconectări intempestive care

conduc la perturbaţii serioase în circulaţia trenurilor, asemenea

situaţii realizându-se când ST vecină este scoasă din funcţiune sau

când se reface circulaţia după o întrerupere de durată (o avarie).

Eliminarea dezavantajelor menţionate se obţine utilizând

protecţia de impedanţă pe partea secundară a transformatorului şi

menţinând protecţia maximală de curent pe partea primară.

2. Structura dispozitivului de protecţie

Pentru protecţia împotriva regimurilor anormale de funcţionare

a LC s-a conceput un dispozitiv complex care înlocuieşte atât releele

maximale de curent, de minimă tensiune etc., cât şi releul de

impedanţă. Schema de principiu a acestuia este dată în fig. 3.

4

4

Trad.curent

Trad.numeric

Trad.tensiun

e

Releu numeric bazat pe logică

fuzzy

Bloc programabil

de temporizare

Comanda declanşare întreruptor

înaltă tensiune

fider

I

U

5 V

27,5 kV

50 Hz

2000 A50 Hz 5

A

U

I

5 V 50 Hz

5 V 50 Hz

Page 5: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Fig. 3

Semnalele de tensiune şi curent sunt preluate din secundarele

transformatoarelor obişnuite de măsură cu care sunt dotate toate

ST. Ele sunt transformate în semnale alternative cu valoare

efectivă de 5V în traductoarele aferente, care au şi rol de separare

galvanică. Condiţiile esenţiale impuse acestora sunt liniaritatea şi

păstrarea corespondenţei de fază între semnalele de intrare şi cele de

ieşire, pentru a nu introduce erori în procesul de măsurare a

defazajului tensiune-curent.

Pentru determinarea acestui defazaj a fost conceput un

traductor numeric de înaltă precizie, foarte rapid, comanda de

declanşare în cazul unui scurtcircuit fiind realizată în cursul primei

alternanţe a curentului (performanţă imposibil de obţinut în alt mod).

Prelucrarea celor trei semnale (U, I, ) se face numeric într-un

releu complex bazat pe logică fuzzy. Ansamblul de reguli utilizate se

stabileşte de un grup de experţi umani şi poate fi modificat în orice

moment, asigurându-se astfel adaptarea releului la orice condiţie

reală de funcţionare a LC. Structura releului are la bază un

microcontroller dedicat şi dotat cu circuitele anexă (memorii,

convertoare A/N şi N/A etc.) necesare.

După defuzificare, semnalul de ieşire al releului comandă un

circuit de temporizare programabilă, astfel încât declanşarea

întreruptorului de înaltă tensiune să se producă la timpii impuşi prin

baza de reguli.

5

5

Page 6: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Detaliile constructive ale blocurilor menţionate anterior se

prezintă în cele ce urmează.

2.1 Traductorul de defazaj ( )

În literatura de specialitate sunt prezentate mai multe metode

analogice de determinare a defazajului tensiune-curent (de exemplu

utilizând un traductor Hall, circuite RLC etc.). Dacă se urmăreşte

realizarea unei protecţii de impedanţă performante, acest unghi

trebuie cunoscut cu mare precizie, care nu mai poate fi asigurată prin

metode analogice (care furnizează prin relaţii neliniare). Concluzia

este valabilă şi în cazul protecţiei direcţionale când defazajul

tensiune-curent creşte peste 1800. Deoarece un singur dispozitiv

înlocuieşte mai multe relee de protecţie (maximală de curent,

direcţională, de impedanţă, de minimă tensiune), traductoarele

utilizate trebuie să fie liniare şi de precizie ridicată.

Schema de principiu a traductorului de defazaj propus este

prezentată în fig. 4.

Fig. 4

6

6

DOU 1 0 Numărător

DOI 1 0

CONV.NIA

G.D.

u

i

B1

B2

P1 P2

f = 1 kHz

RESET

START CONV.

STOP CONV.

t

u,i

u i

Page 7: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Circuitele DOU, DOI sunt detectoare de trecere prin “0” ale

sinusoidelor tensiunii şi curentului, care furnizează câte un impuls

indiferent dacă trecerea este de la valori pozitive la valori negative,

sau invers. Deci, într-o perioadă acestea vor genera câte două

impulsuri care vor fi prelucrate de bistabilii B1 şi B2. La momentul ,

B1 trece din “0” în “1”, B2 fiind încă în “0”, poarta P1 rămânând

deschisă până la momentul , când B2 trece în “1”. Între momentele

şi , semnalul dreptunghiular furnizat de generatorul cu cuarţ GD,

având o frecvenţă de 1 kHz, este aplicat unui numărător. La

momentul bistabilul B1 trece în “0”, iar porţile P1 şi P2 se închid,

producându-se şi resetarea numărătorului care va fi, astfel, pregătit

pentru o nouă perioadă a tensiunii alternative.

Conţinutul numărătorului este aplicat unui convertor N/A,

tensiunea obţinută la ieşirea acestuia fiind o măsură exactă a

defazajului tensiune-curent, . Conversia începe la momentul şi se

termină la momentul , iar conţinutul numărătorului trebuie

transferat convertorului în timpul .

2.2 Blocul programabil de temporizare

Acesta trebuie să furnizeze comanda de declanşare a

întreruptorului de înaltă tensiune, cu o temporizare variabilă în

funcţie de concluziile analizei fuzzy, furnizată de microcontroler (“0” -

blocat; “1” - instantaneu).

Schema de principiu a temporizatorului este dată în figura 5.

7

7

Microcontroler

Fuzzy

Convertor

tens./ frecv.

Numărător

Oscilator

f 1

f

Comparator

Prag de declanşare

Comparator

Mec. de acţ.IUP

impulsdeclanşa

re

U declanş.instantane

e

ui

i

Page 8: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Fig. 5

Semnalul furnizat de controlerul Fuzzy variază între 0 [V] (“0”)

şi 5 V (“1”), “0” corespunzând situaţiei când nu trebuie să se producă

declanşarea întreruptorului de înaltă tensiune, iar “1” când

declanşarea trebuie să fie instantanee.

Semnalul de tensiune este convertit liniar într-un semnal de

frecvenţă având caracteristica din figura 6.

Fig. 6

Circuitul f furnizează un semnal dreptunghiular cu frecvenţa

variabilă între zero şi (f2-f1). Comparatorul compară conţinutul

numărătorului cu un număr fix, numit “prag de declanşare” iar, în

momentul egalităţii lor, furnizează la ieşire impulsul de declanşare.

Cu cât tensiunea furnizată de controlerul Fuzzy va fi mai mare, acest

număr va fi atins mai repede, deci declanşarea se va produce mai

rapid.

Pentru a asigura declanşarea instantanee cu mai multă

siguranţă, a mai fost prevăzut un circuit care compară tensiunea de la

ieşirea controlerului cu o tensiune de prag astfel încât în momentul

egalităţii lor să se poată da şi pe această cale impulsul de declanşare.

3. Stabilirea regulilor de bază pentru releul Fuzzy

După cum s-a menţionat, pentru protecţia complexă a liniei de

contact din transportul electric feroviar în curent alternativ monofazat

(27,5 [kV], 50 [Hz]) s-a conceput un releu Fuzzy considerând cazul

8

8

f

f2

f1

5 U [V]

Page 9: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

practic al unei substaţii de tracţiune electrică feroviară. Acest releu

permite realizarea protecţiei maximale de curent, protecţiei la

suprasarcină, protecţiei de distanţă şi protecţiei de minimă tensiune.

Deşi iniţial nu a fost luată în consideraţie protecţia direcţională

(circulaţia inversă de curent între două substaţii de tracţiune),

introducerea ei nu ridică nici o problemă şi se consideră că releul

Fuzzy o poate realiza şi pe aceasta.

În figura 7 se prezintă schema bloc a acestui releu.

Fig. 7 Schema bloc a releului Fuzzy

Deoarece scala de reprezentare a funcţiilor de transfer

corespunzătoare mărimilor procesate este procentuală (0 - 100%), a

fost necesară normarea universului de discuţie, care s-a efectuat cu

ajutorul funcţiei polinomiale de gradul I.

a) Informaţii mărimi intrare

S-au considerat următoarele regimuri uzuale:

a1) pentru curent:

Valorile lingvistice ale variabilei lingvistice

“curent”

Domeniul de variaţie[A]

Univers de discuţie[%]

normal 50 600 0 30,8suprasarcină 600 800 25,6 41scurtcircuit 800 2000 35,9 100

Fig. 8 Reprezentarea funcţiilor de apartenenţă pentru mărimea de intrare “curent” utilizând software-ului controlerului Fuzzy

a2) pentru tensiune:

Valorile lingvistice ale variabilei lingvistice

Domeniul de variaţie[kV]

Univers de discuţie[%]

9

9

Page 10: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

“tensiune”scurtcircuit 16 20 0 43,5

suprasarcina 20 25 26,1 87normal 25 27,5 69,6 100

Fig. 9 Reprezentarea funcţiilor de apartenenţă pentru mărimea de intrare “tensiune” utilizând software-ului controlerului Fuzzy

a3) pentru defazaj:

Valorile lingvistice ale variabilei lingvistice

“defazaj”

Domeniul de variaţie[grad]

Univers de discuţie[%]

normal 0 30 0 43,8suprasarcina 30 60 31,3 81,3scurtcircuit 60 80 68,8 100

Fig. 10 Reprezentarea funcţiilor de apartenenţă pentru mărimea de intrare “defazaj” utilizând software-ului controlerului Fuzzy

b) Informaţii mărime de ieşire (comanda)

Valorile lingvistice ale variabilei lingvistice

“comanda”

Domeniul de variaţie[V]

Univers de discuţie[%]

blocat 0 0tempmare 1,66 33,3tempmic 3,33 66,6instant 5 100

10

10

Page 11: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Fig. 11 Reprezentarea funcţiilor de apartenenţă pentru mărimea de ieşire “comanda” utilizând software-ului controlerului Fuzzy

c) Reguli de conducere (inferenţă)

Regulile au fost stabilite din considerente practice, în urma

consultării literaturii de specialitate şi a experţilor din domeniul

tracţiunii electrice şi a instalaţiilor de protecţie a sistemelor electrice.

În figura 12 este prezentată tabela de inferenţă care leagă

variabilele de intrare fuzzy de variabila de ieşire, descrise mai sus,

prin intermediul metodei de inferenţă max-min. Pentru defuzificare s-

a ales metoda centrelor de greutate singleton datorită avantajului

major al acesteia, şi anume timp mic de prelucrare, condiţie imperios

necesară pentru funcţionarea în timp real a controlerului Fuzzy, cu

funcţie de releu. Din acest motiv, pentru aplicaţia practică analizată,

s-au stabilit funcţii de apartenenţă de tip singleton corespunzătoare

termenului lingvistic “comanda” a mărimii de ieşire. Utilizarea

împreună a metodei de inferenţă max-min şi a metodei de defuzificare

mai sus menţionată este foarte des întâlnită în practică şi a condus la

obţinerea unor performanţe deosebite a sistemelor de reglare.

11

11

Page 12: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Fig. 12 Tabela de inferenţă pentru comandă

4. Determinarea experimentală a caracteristicilor

statice

ale releului Fuzzy proiectat

Cercetările întreprinse, referitoare la comportarea "expertului

uman" au evidenţiat faptul că acestuia îi este specifică o comportare

puternic neliniară, însoţită de efecte de anticipare, integrare,

predicţie şi chiar de adaptare la condiţiile concrete de funcţionare.

Nuanţarea caracterizării lingvistice a desfăşurării procesului, precum

şi interpretarea pe bază de experienţă a procesului de generare a

comenzii reprezintă "parametrii" prin care se pot modifica

proprietăţile regulatorului.

În consecinţă, algoritmul fuzzy proiectat a condus la un

regulator neliniar, ale cărui caracteristici vor fi prezentate în

continuare. Determinarea experimentală a acestor caracteristici de

reglare s-a efectuat în laborator, prin utilizarea controlerului Fuzzy,

cu software-ul corespunzător şi a interfeţei ADA 3100 (fig. 13). Astfel,

controlerul a fost încărcat cu reglajul prezentat anterior, iar prin

interfaţa ADA 3100 şi PC s-au transmis semnalele necesare intrărilor

programate şi s-a înregistrat semnalul de comandă. Aceste mărimi au

fost analizate şi reprezentate grafic.

12

12

ADA 3100

ControlerFuzzy

PC

RS232 Imprimantă

Page 13: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

Fig. 13

Deoarece există trei variabile de intrare, u, i, , pentru a putea

reprezenta caracteristicile spaţiale de reglaj au fost alese pe rând câte

două variabile de intrare, cea de-a treia fiind considerată ca

parametru.

Astfel, în figurile 14 şi 15 s-au reprezentat suprafeţele, respectiv

caracteristicile de reglare luând ca variabile curentul şi tensiunea iar

ca parametru defazajul (trei cazuri: scurtcircuit, normal, şi

suprasarcină).

a) b)

c)

Fig. 14 Suprafeţele de comandă tensiune-curent pentru diferite valori constante ale variabilei "defazaj"

13

13

Page 14: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

a) b)

c)Fig. 15 Caracteristicile statice în coordonate (tensiune, curent)

prin curbele de "defazaj" = constant

În figurile 4.16 şi 4.17 sunt reprezentate suprafeţele, respectiv

caracteristicile de reglare pentru variabilele defazaj şi curent, luând ca

parametru tensiunea (trei valori: scurtcircuit, normal şi suprasarcină).

a) b)

c)Fig. 16 Suprafeţele de comandă defazaj-curent

pentru diferite valori constante ale variabilei "tensiune"

14

14

Page 15: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

a) b)

c)Fig. 17 Caracteristicile statice în coordonate (defazaj, curent)

prin curbele de "tensiune" = constantă

În figurile .18 şi 19 sunt reprezentate suprafeţele, respectiv

caracteristicile de reglare pentru variabilele tensiune şi defazaj, luând ca

parametru curentul (trei valori: scurtcircuit, normal şi suprasarcină).

a) b)

c)Fig. 18 Suprafeţele de comandă defazaj-tensiune

pentru diferite valori constante ale variabilei "curent"

15

15

Page 16: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

a) b)

c)Fig. 19 Caracteristicile statice în coordonate (defazaj, tensiune)

prin curbele de "curent" = constant

Interpretarea acestor caracteristici este simplă şi se observă că

ele corespund întru totul tabelei de inferenţă.

În concluzie, se poate afirma că algoritmul proiectat permite

analiza oricăror situaţii reale din instalaţia de alimentare cu energie

electrică a căii ferate electrificate urmând ca proiectarea şi realizarea

practică a întregului sistem de protecţie să facă obiectul altui referat.

CONCLUZII

16

16

Page 17: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

În ultima perioadă de timp au fost dezvoltate pe plan mondial o

serie de principii noi de realizare a sistemelor de protecţie, bazate pe

tehnica numerică, obţinându-se performanţe deosebite.

Utilizarea logicii Fuzzy în sistemele de protecţie, ar putea

conduce la simplificarea constructivă a acestora, reducerea preţului

de cost şi creşterea performanţelor obţinute.

Este necesară cunoaşterea bazelor teoretice ale reglării Fuzzy,

cu analiza diverselor metode de fuzificare - defuzificare, în vederea

stabilirii celei mai adecvate variante, având în vedere cerinţele

sistemului de protecţie (precizie, rapiditate maximă în luarea

deciziilor, realizare practică economică).

Pentru a efectua proiectarea şi verificarea algoritmilor Fuzzy de

conducere, a fost necesară conceperea şi realizarea unui controler şi

a software-ului adecvat. Se expune schema concepută a unui astfel de

controler elementar, utilizând un microprocesor specializat şi realizat

practic sub forma unei plăci de mici dimensiuni (6x12cm.). El poate

lucra independent, conectarea cu PC (prin interfaţa serială fiind

necesară numai în faza de introducere sau modificare a regulilor.

Fiind prevăzut cu memorie proprie, intrări şi ieşiri analogice şi

numerice şi linie de comunicaţie cu alte controlere, dispozitivul

realizat practic are o mare arie de aplicabilitate. Preţul său de cost

(cca.80 USD) este foarte mic, iar performanţele avute în vedere au

fost confirmate practic. Software-ul ataşat (adaptabil pe orice PC)

permite instalarea reglajelor Fuzzy şi a graficelor pentru mărimile de

intrare-ieşire, testarea regulilor etc.

Acest capitolul analizează protecţia complexă a liniei de contact

din transportul feroviar, utilizând logica Fuzzy. În acest scop a fost

concepută structura unui dispozitiv original de protecţie, au fost

descrise funcţional blocurile componente şi au fost stabilite regulile

de bază pentru releul Fuzzy, plecând de la un set de situaţii reale din

practică. Aceste reguli pot fi dezvoltate ulterior fără nici o dificultate,

pentru orice alte situaţii reale, ceea ce constituie un avantaj deosebit

al noului concept propus.

Utilizând controlerul descris anterior, baza de reguli a fost

implementată şi au fost determinate experimental caracteristicile

17

17

Page 18: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

statice şi suprafeţele de reglare pentru ansamblul Fuzzy propus,

confirmându-se corecta lui funcţionare.

Pentru finalizarea cercetărilor, se va trata proiectarea,

realizarea practică şi experimentarea în condiţii reale de funcţionare

a întregului sistem de protecţie propus.

BIBLIOGRAFIE

1. Benmonyal, G., Removal of dc-offset in current waveforms

using digital mimic filtering. IEEE Transactions on Power Delivery,

vol.12, no.1, ian. 1997, p.61.

2. Cârţină, G., ş.a., Reţele neuronale artificiale şi sisteme expert

în energetică, Editura "Gh. Asachi", Iaşi, 1994.

3. Dalstein, T., ş.a., Multineural network bazed fault area

estimation for high speed protective relaying, IEEE Transactions on

Power Delivery, vol.11, no.2, 1996.

4. Gal. S. , ş.a., Soluţii privind retehnologizarea instalaţiilor de

protecţie, comandă şi control la staţiile de transformare 110 kV/MT

exterior, Simpozionul Naţional al Reţelelor Electrice, Cluj-Napoca,

1996, pp. 120.

5. Gilany, M.I., A digital protection technique for parallel

transmission lines using a single relay at each end. IEEE Transactions

on Power Delivery, vol.7, no.1, 1992, p.118.

6. Ivaşcu Cornelia Elena, Impactul electronicii în dezvoltarea şi

modernizarea protecţiei instalaţiilor electroenergetice, Sesiunea

ştiinţifică a Universităţii din Sibiu, 1995,

7. Ivaşcu Cornelia Elena, Automatizări şi protecţii prin relee în

sisteme electroenergetice, vol.1, Institutul Politehnic "Traian Vuia"

Timişoara, 1991.

8. Ivaşcu Cornelia Elena, Automatizări şi protecţii prin relee în

sisteme electroenergetice, vol.2, Universitatea Tehnică Timişoara,

1992.

18

18

Page 19: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

9. Jenkins, L., An application of functional dependencies to the

topological analysis of protection schemes. IEEE Transactions on

Power Delivery, vol.7, no.1, 1992, p.77.

10. Jenkins, L., Khincha, H.P., Deterministic and stochastic Petri

Net models of protection schemes, IEEE Transactions on Power

Delivery, vol.7, no.1, 1992, p.84.

11. Kezunovic, M., ş.a., Distance Relay application testing using

a digital simulator. IEEE Transactions on Power Delivery, vol.12, no.1,

ian. 1997, p.72.

12. Kimura, T., Development of an expert system for estimating

fault section in control center bazed on protective system simulation,

IEEE Transactions on Power Delivery, vol.7, no.4, 1992, p.167.

13. Mc Arthur, S.D.J., ş.a., Support de decision pour

l'interpretation des donnes du reseau de puissance interessant les

inginieurs de protection, Lucrările GIGRE, 1996, raportul 34-203.

14. McLaren, P.G., A New Directional Element for Numerical

Distance Relay, IEEE Transactions on Power Delivery, vol.10, no.2,

1995, p.666.

15. Moga, M., Conducerea proceselor din energetică cu

calculatoare de proces, Editura Mirton, Timişoara, 1997.

16. Murty, V., A digital multifunction protective relay, IEEE

Transactions on Power Delivery, vol.7, no.1, 1992, p.193.

17. Pal, C., ş.a., Protecţia sistemelor electroenergetice, Editura

"C. Gâldău", Iaşi, 1996.

18. Rahman, M.A., ş.a., Testing of Algorithms for a Stand-Alone

Digital Relay for Power Transformers, IEEE Transactions on Power

Delivery, vol.13, no.2, 1998, p.374.

19. Redfern, M.A., A new microprocessor based islanding

protection algorithm dispersed storage a generation units, IEEE

Transactions on Power Delivery, vol.10, no.3, 1995, p.1249.

20. Sângeorzan, D., Echipamente de reglare numerică, Editura

Militară, Bucureşti, 1990.

21. Sidhu, T.S., Desing, Implementation and Testing of an

Artificial Neural Network Based FAult Direction Descriminator for

Protecting Transmision Lines, IEEE Transactions on Power Delivery,

vol.10, no.2, 1995, p.697.

19

19

Page 20: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

22. Sidhu, T.S., Desing, Implementation and Testing of a

microprocessor based high-speed relay for detecting transformer

winding faults. IEEE Transactions on Power Delivery, vol.7, no.1,

1992, p.106.

23. Swartz, L., Melcher, J.C., Integration de la protection de la

commande et de l'acquisition de donnees dans les postes, Lucrările

CIGRE, 1996, raportul nr.34-109

24. Thuries, E., ş.a., Apport du traitement numerique du signal

aux transformateurs de mesure de courant, Lucrările CIGRE, 1996,

raportul nr.34-110.

25. Vasilievici, A., Delesega, I., Echipamente de comandă cu

logică programată, Editura Politehnica, Timişoara, 1998.

26. Wimmerw, W, ş.a., Consideration essentielles sur les

protections numeriques multifonctions configurables par l'utilisateur,

Lucrările CIGRE, 1996, raportul 34-202.

27. *** Schelldistanzrelais fur Hochstpannungsnetze SD 324 f.

Documentaţie tehnică AEG.

28. *** Electronisher Schnelldistanzschnitz SD 135.

Documentaţie tehnică AEG-Telefunken.

29. *** Numerical Differential Protection Relay for Transformers,

Generators and Motors 7 UT 51. Documentaţie tehnică SIEMENS.

30. *** Normative pentru proiectarea sistemelor de circuite

secundare ale staţiilor electrice, Prescripţii generale, vol.1, PE

504/96, Bucureşti.

31. *** Normative pentru proiectarea sistemelor de circuite

secundare ale staţiilor electrice, Sisteme de conducere şi

teleconducere, vol.2, PE 504/96, Bucureşti.

32. *** Normative pentru proiectarea sistemelor de circuite

secundare ale staţiilor electrice, Sisteme de protecţie şi automatizare,

vol.3, PE 504/96, Bucureşti.

pp.113-118.

33. Prospecte ale releelor şi protecţiilor realizate de firmele:

- ABB - Elveţia

- Siemens - Germania

- Telecom S.R.L. - România

- ICEMENERG - România

- Krizik - Cehia

20

20

Page 21: SISTEM FUZZY PENTRU PROTECŢIA LINIEI DE CONTACT

- Fabrica de relee Mediaş - România

21

21


Recommended