ارزیابی پایداری گذرای سیستم های قدرت با استفاده از داده های واحد های اندازه گیری فازور

نوع فایل: word (قابل ویرایش)

تعداد صفحات : 127 صفحه

چکیده
ارزیابی پایداری گذرای سیستم های قدرت با استفاده از داده های واحدهای اندازه گیری فازور

ارزیابی سریع امنیت در شبکه های قدرت در شرایط اضطراری و بروز خطاهای مختلف، امری حیاتی برای جلوگیری از فروپاشی و ایجاد قطعی های سراسری می باشد. لذا، ارزیابی به هنگام امنیت در شبکه قدرت می تواند کنترل پیشگیرانه و موثری درجهت کارکرد مطمئن و کارآمد شبکه های برق در سراسر جهان داشته باشد.
در این مطالعه، انواع مختلف امنیت اعم از امنیت استاتیک و امنیت دینامیک بررسی گردیده است. در مطالعات استاتیک، رفتار سیستم در حالت دائمی مورد بررسی قرار می گیرد و با یک سری پیش بین وضعیت امنیت در شبکه قدرت بررسی گردیده است. از آنجا که حجم این اطلاعات دریافتی از شبکه های قدرت بزرگ بسیار زیاد می گردد، با ارائه روش های مختلف انتخاب ویژگی مانند آنالیز همبستگی و یا استخراج ویژگی مانند آنالیز اجزای اصلی در پی کاهش حجم اطلاعات تا حد امکان هستیم. داده های کاهش یافته به عنوان ورودی به شبکه های هوشمند همچون درخت تصمیم گیری داده می شوند و ارزیابی وضعیت امنیت از روی این درخت های آموزش دیده ی بهینه صورت می گیرد.
در ارزیابی امنیت دینامیک پس از ایجاد شرایط کاری مختلف، رفتار سیستم با استفاده از داده های دریافتی از PMU ها بررسی می گردد. این داده های دریافتی در حوزه ی زمان و فرکانس پردازش داده می شوند و به عنوان ورودی به تکنیک های هوشمند مانند درخت تصمیم گیری و بردار ماشین های پشتیبان داده می شوند تا امنیت دینامیکی شبکه قدرت بررسی گردد. در این رویکرد نیز تاثیر روش های کاهش داده همچون PCA، برای ایجاد SVM و DT های بهینه و کارآمد، بررسی شده است. علاوه براین، ایده ای برای جایابی PMU با رویکرد رویت پذیری شبکه و همچنین ارزیابی امنیت دینامیک در شبکه های قدرت با استفاده از درخت تصمیم گیری و بردار ماشین های محافظ ارائه شده است. بدین صورت که با وارد کردن اطلاعات هر باس بار به صورت تک تک و یا خارج نمودن اطلاعات آن باس بار از اطلاعات موجود شبکه و بررسی تغییر خطای پیش بینی دسته کننده های نامبرده، مهمترین باس ها برای ارزیابی امنیت دینامیک شبکه انتخاب می شوند. روش های ارائه شده بر روی شبکه ی نمونه ۳۹ باسه و شبکه عملی بخشی از ایران پیاده سازی شده و نتایج ارائه گردیده است.
کلید واژه: واحد اندازه گیری فازور، درخت تصمیم گیری، بردار ماشین های پشتیبان، پایداری استاتیک، پایداری دینامیک

فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه
۱-۱-بیان مسئله 2
۱-۲ پیشینه ی تحقیق 3
۱-۲-۱ روش های کلاسیک: 4
۱- ۲ –2 روش های نوین با استفاده از داده های PMU 5
۱-۳ هدف تحقیق 8
۱-۴ اهمیت تحقیق 9
۱-۵ فصل های پروژه 10
فصل دوم : انواع مسائل پایداری
۲- انواع مسائل پایداری 13
۲-۱ ملاک های دسته بندی پایداری 13
۲-۲ تعریف پایداری استاتیک و دینامیک 13
۲-۲-۱ پایداری استاتيكي (ماندگار) 13
۲-۲-۲ پایداری دینامیکی (گذرا) 14
۲-۳ انواع مسائل پایداری 14
۲-۳-۱ پایداری زاویه ای روتور 14
۲-۳-۲ پایداری ولتاژ 16
۲-۳-۳ پایداری فرکانس 17
فصل سوم: ارزیابی امنیت استاتیک ولتاژ
۳-۱ بیان مسئله 21
۳-۱-۱جمع آوری داده های مورد نیاز برای ارزیابی امنیت استاتیک با استفاده از داده های PMU 22
۳-۲ معرفی و آموزش درخت تصمیم گیری : 24
۳-۲-۱ درخت تصمیم گیری: 25
۳-۲-۲ طراحی و آموزش درخت تصمیم گیری برای ارزیابی امنیت استاتیک ولتاژ 27
۳-۳ بررسی روش های کاهش حجم داده 28
۳-۳-۱روش های مبتنی بر استخراج ویژگی 29
۳-۳-۱روش Principal Component analysis یا PCA 30
الگوریتم PCA 32
۳-۳-۲ روش انتخاب ویژگی با استفاده از آنالیز همبستگی 35
۳-۴ الگوریتم پیشنهادی جهت ارزیابی سریع امنیت ولتاژ در سیستم های قدرت 36
۳-۴-۱ فلوچارت الگوریتم ارزیابی امنیت استاتیک با استفاده از داده های دریافتی از PMU ها 40
۳-۵ جمع بندی 41
فصل ۴:ارزیابی امنیت دینامیک در شبکه های قدرت
۴-بیان مسئله 43
۴-۱ جمع آوری داده برای ارزیابی امنیت دینامیک شبکه قدرت 43
۴-۲- معرفی شاخص‌های تصمیم‌گیری 43
۴-۲-۱- سیگنال‌های COI 44
۴-۲-۲- ویژگیها در حوزه زمان 45
۴-۲-۳- محاسبه سریع WASI در حوزه فرکانس 47
۴-۲-۴-شاخص Categorical 49
۴-۳ بردار ماشین های پشتیبان 50
۴-۳-۱ ساختار بردار ماشین های پشتیبان(SVM) 51
۴-۳-۲ طراحی و آموزش بردار ماشین های پشتیبان برای ارزیابی امنیت دینامیک سیستم 55
۴-۴- طراحی و آموزش درخت تصمیم گیری برای ارزیابی امنیت دینامیک سیستم 56
۴-۵ جایابی بهینه PMU ها با رویکرد ارزیابی امنیت دینامیک و با استفاده از تکنیک های هوشمند 56
4-5-1 معرفی تکنیک گام به جلو برای جایابی PMU در شبکه قدرت 57
۴-۵-۲ معرفی تکنیک گام به عقب برای جایابی PMU در شبکه قدرت 58
۴-۶ بررسی روش کاهش حجم داده (PCA) در ارزیابی امنیت دینامیک سیستم قدرت 58
فصل ۵: نتایج شبیه سازی
۵-۱- معرفي شبكه های مورد مطالعه 61
۵-۲- معرفی نرم‌افزار شبیه‌ساز DIgSILENT 62
۵-۳ مطالعات استاتیک ولتاژ در شبکه قدرت نمونه ۳۹-باسه 62
۵-۳-۱ طراحی درختان تصمیم گیری محلی برای شبکه ۳۹-باسه 63
۵-۳-۲ آموز ش درخت تصمیم گیری کلی برای شبکه ۳۹-باسه با استفاده از تکنیک های کاهش بعد 64
پیش بین ها 65
۵-۳-۳ آموزش درخت تصمیم گیری کلی برای قسمتی از ایران با استفاده از تکنیک های کاهش حجم داده 68
فصل ۵-۴ مطالعات دینامیک شبکه ۳۹ باسه نمونه 72
۵-۴-۱ محاسبه شاخص ها : 72
۵-۴-۲ طراحی و آموزش درخت تصمیم گیری برای ارزیابی امنیت دینامیک در شبکه ۳۹ باسه 73
۵-۴-۳ طراحی و آموزش بردار ماشین های پشتیبان برای ارزیابی امنیت دینامیک در شبکه ۳۹ باسه 77
۵-۵ استفاده از روش کاهش حجم داده (PCA) در ارزیابی امنیت شبکه ۳۹ باسه 81
۵-۵-۱ استفاده از PCA و DT برای ارزیابی امنیت دینامیک شبکه ۳۹ باسه 81
۵-۵-۲ استفاده از PCA و SVM برای ارزیابی امنیت دینامیک شبکه ۳۹ باسه 83
۵-۵-۳ تاثیر PCA در کاهش اثر نویز در داده های دریافتی از PMU ها 84
۵-۶- جایابی PMU با رویکرد ارزیابی امنیت دینامیک و با استفاده از تکنیک های هوشمند DT و SVM 85
۵-۶-۱ جایابی PMU با استفاده از تکنیک گام به جلو و درخت تصمیم گیری 86
۵-۶-۲ جایابی PMU با استفاده از تکنیک گام به جلو و SVM 88
۵-۶-۳جایابی PMU با استفاده از تکنیک گام به عقب و SVM 89
۵-۶-۴جایابی PMU با استفاده از تکنیک گام به عقب و DT 90
۵-۷ ارزیابی امنیت دینامیک شبکه واقعی جنوب ایران 93
۵-۸- جمع بندی 94
فصل۶: نتیجه گیری و پیشنهادات
۶-۱ نتیجه گیری 96
۶-۲- پیشنهادات 97
فهرست مراجع 98