Kırsal dağıtım şebekelerinde arıza yeri tespit cihazı geliştirilmesi
Development of a fault location device in rural distribution networks
Yazar: HATİCE OKUMUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH MEHMET NUROĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Arıza tespiti = Fault diagnosis ; Dalgacık dönüşümleri = Wavelet transforms ; Dağıtım şebekeleri = Distribution networks ; Hadamard dönüşümü = Hadamard transformation ; Makine öğrenmesi = Machine learning ; Rastgele ormanlar = Random forests

Özet:
Elektrik enerjisinin kalitesi, sürekliliğine ve sistemin güvenirliliğine bağlıdır. Bu kapsamda şebekede oluşan arızanın ve arıza yerinin tespiti önem kazanmaktadır. Literatürde, dijital ölçüm cihazları kullanılarak iletim şebekesinde arıza yerinin tespiti ile ilgili farklı yöntemlerin kullanıldığı çeşitli çalışmalara rastlanmıştır. Fakat dağıtım şebekesinin dallı yapısı, çevresel faktörlerden (hava koşulları, bitki örtüsü vs.) etkilenişi ve izlenmesinin zor oluşu iletim şebekesindeki çalışmaların dağıtım şebekesinde başarılı sonuçlar vermesine engel olmuştur. Bu doğrultuda bu tez çalışmasında, çok dallı kırsal dağıtım şebekelerine uygulanabilecek Rastgele Orman tabanlı arıza yeri tespit sistemi önerilmiş ve bu sistemdeki arıza yeri algoritması ile çalışan 2 prototip cihaz uygulaması geliştirilmiştir. Önerilen algoritmada, yalnızca hat başından alınan 3 faz akım-gerilim verilerine ayrık dalgacık dönüşümü ve Fast Walsh Hadamard dönüşümü uygulanarak öznitelikler çıkarılmıştır. Algoritmanın etkinliği, gerçek hat parametreleri kullanılarak Digsilent PowerFactory programında modellenen Trabzon'da bulunan Akyazı-Düzköy fideri ve IEEE-34 test fiderinden alınan verilerle kanıtlanmıştır. Geliştirilen cihaz uygulamaları çevrimiçi ve çevrimdışı uygumalardır. Çevrimiçi uygulamada, MATLAB Coder yardımıyla F28379D içerisine gömülen algoritma arıza verilerini gerçek zamanlı olarak okumakta ve arıza yeri tespit sonucu elde edilmektedir. Çevrimdışı uygulamada ise Lattepanda geliştirme kartına gömülen arıza yeri tespit sistemi ile sonuç elde edilmektedir. Yapılan çalışmaların literatürdeki diğer çalışmalar ile karşılaştırılması yapılmış ve etkinliği görülmüştür.

Abstract:
The quality of electrical energy depends on its continuity and the reliability of the system. In this context, the rapid detection of the fault and fault location in networks become crucial. In the literature, various studies have been carried out using different methods for the detection of fault location in the transmission network using digital measuring devices. However, the branched structure of the distribution network, being affected by environmental factors (weather conditions, vegetation, etc.) and the difficulty in monitoring have prevented the studies in transmission network from yielding successful results in the distribution network. In this direction, in this thesis, a Random Forest-based fault location system that can be applied to multi-branched rural distribution networks has been proposed and 2 prototype device applications working with this algorithm have been developed. In the proposed algorithm, Discrete Wavelet transform and Fast Walsh Hadamard transform are applied to the 3-phase current-voltage data taken only from the sending end of the feeder to obtain features. The efficiency of the algorithm has been proven with data from Akyazı-Düzköy feeder in Trabzon modeled in the Digsilent PowerFactory program using real line parameters and IEEE-34 test bench. The device applications are real time and offline applications. In the real time application, the algorithm embedded in the F28379D with the help of MATLAB Coder reads the fault data in real time and the fault location result is obtained. In the offline application, results are obtained with the fault location detection system embedded in the Lattepanda development board. The studies were compared with other studies in the literature and their effectiveness was observed.