رله¬های دیستانس در درجه¬ی نخست به‌عنوان حفاظت اصلی و در درجه¬ی بعد به‌عنوان حفاظت پشتیبان خطوط انتقال نیرو بکار گرفته می¬شوند. حفاظت دیستانس مرسوم با محاسبه¬ی امپدانس دیده شده از محل رله تا محل خطا و مقایسه¬ی آن با نواحی حفاظتی از قبل تعیین شده، عمل حفاظت را انجام می¬دهد. با توجه به استفاده از نسبت فازورهای ولتاژ به جریان در الگوریتم مرسوم، نقاط ضعفی وجود دارد. از آن جمله، الگوریتم¬های مرسوم، مکان خطای تک ¬فاز با مقاومت بالا را دورتر از مکان واقعی تشخیص می¬دهند و ممکن است برای خطاهایی که در انتهای ناحیه اول حفاظتی رله در خطوط بلند رخ می¬دهند، عمل ننمایند. برای حل این مشکل، در شبکه دو سو تغذیه یک الگوریتم حفاظت دیستانس بر اساس حل معادله دیفرانسیل خطی با استفاده از داده¬های یک ترمینال ارائه شده است. این روش از مدل خط انتقال فشرده RL استنباط شده است و علاوه بر اینکه خطاهای داخل و خارج از نواحی حفاظتی را تشخیص می¬دهد، در خطاهای با مقاومت بالا نیز به‌خوبی عمل می¬کند و دچار اشتباه نمی¬شود. هنگامی‌که خطا در انتهای ناحیه اول رله رخ می¬دهد، فاصله¬ی خطا را بزرگ‌تر از فاصله خطای واقعی ولی کمتر از مکان تخمین زده شده در رله¬های مرسوم، محاسبه می¬نماید. این کار، تاثیر مقاومت بالا را در تخمین محل خطا تا حد زیادی حذف می¬نماید. برای عملکرد صحیح این الگوریتم، وجود مولفه‌های اصلی و مولفه‌ی DC میرا شونده در سیگنال¬های جریان و ولتاژ، لازم است. این روش بر روی سیستم 14 شینه IEEE پیاده سازی شده، آستانه¬ی تحمل الگوریتم نسبت به مقاومت گذرا، تحت شرایط نوسان توان، نوسان بار، نوسان فرکانس اصلی سیستم و زاویه شروع خطای مختلف در نرم¬افزارهای PSCAD/EMTDC و MATLAB بررسی شده و نتایج حاصل، عملکرد دقیق¬تر طرح ذکر شده نسبت به الگوریتم مرسوم، نشان می¬دهد.

در این پایان‌نامه به بررسی یک طرح حفاظتی به‌منظور تشخیص، دسته‌بندی و مکان‌یابی خطا در خطوط انتقال دو‌مداره جبران ‌شده سری پرداخته شده ‌است.‌ روش تشخیص و دسته‌بندی‌ خطا، با استفاده از تبدیل موجک و بر پایه مولفه‌ها‌ی مودال به‌دست‌ آمده از دامنه اولین امواج سیار جریان ناشی از خطا، ارائه شده است. در ادامه بخش تشخیص خطا، الگوریتمی نیز جهت تشخیص خطای اتصال کوتاه از دیگر حالت‌های گذرا، بر مبنای اختلاف دو سیکل متوالی سیگنال‌های جریان سه فاز ارائه گردیده است. الگوریتم بررسی شده جهت مکان‌یابی خطاهای داخلی یک مدار، بر مبنای اندازه‌گیری‌های فیزور جریان و ولتاژ غیر همزمان دو ترمینال می‌باشد که در آن با حل معادلات جریان‌ها و ولتاژهای مدل گسترده خط انتقال بر حسب متغیر فاصله خطا از ابتدای خط به کمک روش نیوتون- رافسون، مکان و مقاومت خطا به‌دست می‌آید. در این الگوریتم القای متقابل بین خطوط موازی به‌طور کامل لحاظ شده است و از مدل معادل جبرانساز سری استفاده نشده است؛ که این ویژگی‌ها منجر به افزایش دقت مکان‌یابی خطا می‌شود. همچنین در این پایان‌نامه روشی جهت تشخیص، دسته‌بندی و مکان‌یابی خطاهای بین مداری، که تا کنون کمتر مورد توجه قرار گرفته، ارائه شده است. به‌منظور بررسی روش حفاظتی مذکور، با شبیه‌سازی یک سیستم نمونه توسط نرم افزار PSCAD/EMTDC، سیگنال‌‌ها‌ی ولتاژ و جریان سه فاز هر دو ترمینال استخراج و سپس در محیط نرم افزار MATLAB فراخوانی شده و الگوریتم اجرا می‌شود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی، کارایی این تکنیک را برای انواع مختلف خطا تایید می‌نماید.

 در راستای بهبود مبدل‌های قدرت اصلاح ضریب توان ac/dc چند سطحی یک بخشی با ولتاژ لینک DC بالا، تحقیقات بسیاری انجام شده است. این رساله ابتدا به بررسی یک مبدل ac/dc سه سطحی ایزوله شده تک فاز برای کاربردهای با لینک DC ولتاژ بالا می¬پردازد. این مبدل عملیات اصلاح ضریب توان و ایجاد ولتاژ سه سطحی dc/dc را با اشتراک گذاشتن کلیدهای بین دو بخش در یک مرحله انجام می‌دهد. برای این مبدل از دو کنترل کننده استفاده می‌شود. کنترل کننده ورودی وظیفه‌ی اصلاح ضریب توان و تنظیم ولتاژ لینک DC را به عهده دارد، کنترل کننده خروجی نیز ولتاژ خروجی را کنترل می‌کند. با این مبدل و طرح کلیدزنی آن می‌توان شکل دادن به جریان ورودی و تنظیم ولتاژ خروجی را به طور همزمان بدون معرفی کردن کلید اضافی در یک مرحله انجام داد. علاوه بر این، دوکلید میانی تحت جریان صفر (ZCS) در حالت انتقال ناپیوسته (DCM) روشن می‌شوند و کلیدهای بالا و پایین تحت ولتاژ صفر (ZVS) روشن می‌شوند. در این طرح ولتاژ لینک DC قابل تغییر است و می‌توان با تغییر آن ضریب توان را تغییر داد. در این پایان نامه حالت‌های عملکرد این مبدل بررسی می‌شود و پس از آن یک مبدل 3 فاز برای تامین توان بیشتر با مشخصات مشابه به مبدل تکفاز بررسی شده، ارائه می‌شود. در انتها دو نمونه، یک مبدل تکفاز و یک مبدل 3 فاز، برای اثبات درستی عملکرد این مبدل ها با نرم افزار MATLAB/SIMULINK شبیه سازی می‌شود.

  روش جبران سازی سری در خطوط انتقال قدرت بلند در سطح دنیا بسیار استفاده شده و در حال گسترش است.بطور متداول در حفاظت دیستانس خطوط انتقال،از امپدانس توالی مثبت،برای تشخیص خطا¬های اتصال کوتاه استفاده می شود.در خطوط انتقال جبران شده سری،وجود خازن سری باعث تغیر قابل توجهی در امپدانس توالی مثبت مسیر خطا می شود که این مشکل ، عملکرد اشتباه رله را به دنبال خواهد داشت.در این پایان نامه به جهت برطرف کردن این مشکل،از امپدانس متقابل بین فازهای خط انتقال برای طراحی یک روش حفاظت دیستانس استفاده می شود.در این روش که بر پایه محاسبه امپدانس براساس اندازه گیری ولتاژها و جریان¬های دوطرف خط و همچنین ارتباط مخابراتی سریع بین هر دو باس می¬باشد،امپدانس متقابل بین فازها بصورت یک رابطه تعریف می¬شود . طرح پیشنهادی دارای قابلیت اطمینان بالا در برابر خطاهای تکفاز و دوفاز به زمین می باشد ، لذا از آن می¬توان به عنوان یک حفاظت پشتیبان در برابر خطاهای زمین استفاده کرد.شبیه سازی¬های متفاوتی بر روی دو سیستم قدرت نمونه توسط نرم افزار PSCAD/EMTDC انجام شده است و کارایی روش مذکور را در تشخیص خطا در خطوط انتقال جبران شده سری نشان می¬دهد.
علاوه بر روش اول در این پایان نامه ، یک طرح پشنهادی حفاظت دیستانس خطاهای زمین مبتنی بر اندازه¬گیری¬ها در محل رله ارائه شده است.از مزایای این طرح می¬توان به عدم نیاز به ارتباط سنکرون مابین رله¬های موجود در دو انتهای خط اشاره کرد. ارائه یک طرح مبتنی بر اندازه¬گیری ولتاژها ، جریان¬ها و امپدانس¬ها در محل رله موردنظر ، باعث بالا رفتن قابلیت اطمینان و همچنین افزایش سرعت عمل سیستم حفاظتی می¬شود.نتایج شبیه سازی این طرح جدید که نشان از عملکرد مناسب آن را می-دهند ، در انتهای فصل چهارم ارائه شده¬اند.

 در این پایان‌نامه یک تکنیک حفاظت خطوط چند ترمیناله HVDC بر مبنای امواج سیار و از طریق اندازه‌گیری‌های سنکرون در ابتدای هر ترمینال، ارائه می‌گردد. مطابق با نظریه‌ی امواج سیار، با شناسایی زمان ورود امواج سیار اولیه‌ی ناشی از خطا در سمت هر ترمینال و همچنین با محاسبه‌ی سرعت این امواج در هر خط و اندازه‌ی طول خطوط، می‌توان بخش معیوب خط و فاصله‌ی خطا را مشخص کرد. در ادامه، یک روش تعیین محل خطا در خطوط N ترمیناله VSC-HVDC بر مبنای فرکانس طبیعی امواج سیار پیشنهاد می‌گردد. در این روش با اندازه‌گیری سیگنال جریان در سمت هر ترمینال و با تشخیص مولفه‌ی فرکانس غالب و محاسبه‌ی سرعت امواج در هر بخش، محل خطا مشخص می‌گردد. جهت راستی آزمایی روش ارائه شده، شبیه‌سازی‌ها بر روی یک سیستم استاندارد 9 شینه IEEE در نرم افزار PSCAD/EMTDC انجام شده و الگوریتم ارائه شده در نرم‌افزار MATLAB اجرا شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که این روش رضایت‌بخش بوده و با سرعت و دقت مناسبی توانایی، تفکیک خطاهای واقع در ناحیه‌ی حفاظتی از خطاهای خارجی، تشخیص بخش معیوب خط و تخمین فاصله‌ی خطا را داراست. علاوه بر این‌ها، کارایی الگوریتم ارائه شده به عواملی چون مقاومت خطا، نوع خطا و امپدانس شرایط مرزی وابسته نمی‌باشد. الگوریتم پیشنهادی بر روی یک سیستم VSC-HVDC سه ترمیناله با اتصال ستاره شبیه‌سازی شده است که نتایج، گویای عملکرد مناسب این روش در تشخیص محل خطا می‌باشد.

استفاده از خطوط ترکیبی شامل خط هوایی و کابل زیرزمینی به دلیل ملاحظات ایمنی و همچنین به منظور بالا بردن قابلیت اطمینان در سیستم انتقال و توزیع در مناطق شهری روبه گسترش است. مکان یابی دقیق خطا باعث کاهش هزینه های مربوط به تیم اعزامی برای پیدا کردن محل خطا، کاهش زمان پیدا کردن مکان خطا و تشخیص نقاط ضعیف و آسیب پذیر سیستم می شود. روشهای مکان یابی خطا که در حال حاضر در خطوط انتقال هوایی و خطوط انتقال کابلی مورد استفاده قرار می گیرند، عمدتاً به دو دسته کلی، روش های مبتنی بر امپدانس و روش های مبتنی بر امواج سیار تقسیم بندی می شوند. استفاده از روش های مبتنی بر امواج سیار به دلیل عدم وابستگی به امپدانس منبع، مقاومت خطا، پخش بار و دقت بالاتر نسبت به روش های امپدانسی در حال توسعه می باشند. در اکثر روش های مبتنی بر امواج سیار با استفاده از گذراهای ایجاد شده پس از وقوع خطا به محاسبه ی مکان خطا می پردازند.
در این پایان نامه یک روش یک طرفه تعیین محل خطا مبتنی بر امواج سیار و دسته بندی ماشین های بردار پشتیبان در خطوط ترکیبی شامل خط هوایی و کابل  زیرزمینی ارائه می شود. تبدیل موجک گسسته برای استخراج اطلاعات ولتاژ گذرای ناشی از وقوع خطا بکار گرفته می شود. ماشین های بردار پشتیبان برای طبقه بندی نوع خطا، تعیین بخش تحت خطا و نیمه بخش تحت خطا مورد استفاده قرار می گیرد. دیاگرام های نردبانی برای مشاهده امواج سیار مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از ضرایب مد هوایی موجک ولتاژ به منظور تعیین مکان خطا استفاده می شود. مزیت روش پیشنهادی نسبت به روش های دو طرفه این است که نیازی به تجهیزات ارتباطی و همزمان کردن داده ها ندارد، همچنین به دلیل اینکه تنها از نمونه های ولتاژی استفاده می شود نسبت به روش هایی که از نمونه های ولتاژ و جریان استفاده می کنند نیاز به تجهیزات کمتری دارد. به منظور ارزیابی روش -پیشنهادی از یک سیستم 8 شینه استفاده می گردد. شبیه سازی ها در محیط PSCAD/EMTDC محیط PSCAD/EMTDC اجرا می شود و پیاده سازی الگوریتم در محیط MATLAB انجام گرفته است. شبیه سازی های متعدد تحت شرایط مختلف خطا نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی می تواند خطاها را با دقت بالایی مکان یابی نماید.

در این پایان نامه روش تعیین موقعیت خطا در خطوط انتقال سه ترمیناله چندبخشی غیرهمگن با بکارگیری اندازه گیری فازور همزمان بررسی می شود. در الگوریتم بررسی شده، از روش مکان یابی خطا در خطوط دوترمیناله استفاده شده و به الگوریتمی برای خطوط سه ترمیناله چندبخشی غیرهمگن با ترکیب خطوط هوایی و کابل های قدرت زیرزمینی توسعه داده شده است. روش بررسی شده بر اساس مدل خط توزیع شده بدست آمده و بدون هیچ گونه فرض تسهیل کننده ای ارائه شده است. این روش، شاخص های شناسایی کننده و مکان یاب خطا را برای شناسایی شاخه تحت خطا و پس از آن تعیین بخش خطا و مکان دقیق خطا فراهم می کند. الگوریتم مکان یابی خطا نه تنها خطای داخلی را از خطای خارجی تشخیص می¬دهد، بلکه می تواند مکان خطا را بر روی خط هوایی یا کابل زیرزمینی به خوبی تعیین نماید. در ادامه، روشی پیشنهاد می شود که الگوریتم بررسی شده را به روشی برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال چندترمیناله چندبخشی غیرهمگن توسعه می دهد. روش پیشنهادی بر مبنای مکان یابی خطا در خطوط انتقال چندترمیناله همگن بوده و همان مزایای روش بررسی شده را دارد. علاوه بر آن، نیازی به شناسایی نوع خطا قبل از تعیین موقعیت خطا ندارد و نیز از بکارگیری عملیات تکراری اجتناب می کند. برای ارزیابی روش بررسی شده از یک سیستم 9 شینه IEEE (با ایجاد تغییرات جزئی در آن) استفاده می گردد و روش پیشنهادی نیز روی یک خط چهارترمیناله دوازده بخشی ترکیبی شبیه سازی می شود. شبیه سازی ها در محیط PSCAD/EMTDC اجرا می شود و پیاده سازی الگوریتم در محیط MATLAB انجام گرفته است. شبیه سازی های متعدد تحت شرایط مختلف خطا نشان می دهد که الگوریتم های بررسی شده و پیشنهادی می توانند خطاها را به دقت مکان یابی نمایند.

  خطوط انتقال موازی به طور وسیعی در شبکه¬های انتقال با ولتاژ بالا استفاده می¬شود. حفاظت دیستانس عموما به عنوان یکی از حفاظت¬های اصلی خطوط موازی مورد استفاده قرار می¬گیرد. امپدانس متقابل بین خطوط موازی می¬تواند به اندازه 50 تا 70 درصد امپدانس خودی برای تزویج توالی صفر باشد. وقتی رله¬های دیستانس از داده¬های یک سمت یکی از خطوط انتقال موازی استفاده می-کند، عملکرد آنها بوسیله تزویج متقابل خطوط به خصوص برای خطاهای بین مداری تحت تاثیر قرار می¬گیرد. زون حفاظت رله¬های دیستانس مرسوم بدون جبران¬سازی جریان توالی صفر خطوط موازی بسته به حالت سیستم قدرت ممکن است از کمتر 50 درصد تا بیشتر از 100 درصد کل طول خط تغییر کند. بعلاوه، عملکرد اشتباه رله¬های دیستانس ناشی از خطاهای بین مداری منجر به قطع سه فاز هر دو مدار می¬شود. اثر عملکرد اشتباه، به خصوص در برخی وضعیت¬ها بسیار جدی خواهد بود. در این پایان¬نامه، یک الگوریتم حفاظت دیستانس زون اول برای رله دیستانس خطوط موازی برای خطاهای بین مداری زمین شده بررسی می¬شود. این الگوریتم، امپدانس خطا را با استفاده از ولتاژها و جریان¬های نمونه¬گیری شده از انتهای یکی از خطوط محاسبه می¬کند. مبنای تئوری الگوریتم بررسی شده در این پایان نامه بر اساس روش مولفه متقارن خطوط موازی می¬باشد. در این الگوریتم جریان توالی صفر خط انتقال موازی مجاور در محل رله بوسیله جریان توالی صفر خط مورد نظر با ترکیب مدل مشخصه خطای سیستم که اثر تزویج متقابل بین خطوط را حذف می¬کند، بیان می¬شود. سپس، الگوریتم دیستانس برای خطاهای زمین شده بین مداری مورد بررسی قرار می¬گیرد. شبیه¬سازی¬ها نشان می¬دهند که الگوریتم بررسی شده می¬تواند راکتانس خطا را وقتی که خطاهای بین مداری مستقیما زمین شده رخ می¬دهد، بدقت بدست آورد که نسبت به الگوریتم حفاظت دیستانس موجود براساس داده¬های انتهای یکی از خطوط دارای برتری می-یاشد. در این پایان¬نامه برای شبیه¬سازی از نرم¬افزارهای PSCAD/EMTDC و MATLAB استفاده شده است.

در این پایان‌نامه یک الگوریتم جدید مبتنی بر توان برای تمایز بین شرایط کلید زنی و خطای داخلی در ترانسفورماتورهای قدرت ارائه و بررسی می‌شود. در ابتدا سیگنال توان دیفرانسیل به‌دقت موردبررسی قرار می‌گیرد و ویژگی‌های ذاتی در طی حالت‌های هجومی معرفی می‌شوند. بعد از آن یک روش ترکیبی دسته‌بندی شکل موج بر اساس حوزه‌ی زمان پیشنهاد می‌شود. این روش معیارهای بررسی شده را استخراج می‌کند و دو ویژگی را ارائه می‌دهد. بر اساس مقادیر این شاخص‌ها، سیگنال‌های توان هجومی تنها پس از نیم سیکل شناسایی می‌شوند. این روش بر اساس تعدادی از ویژگی‌های فرکانس پایین ذاتی شکل موج‌های توان و مستقل از اندازه‌ی توان دیفرانسیل است. این روش همچنین غیر متاثر از عواملی از قبیل پارامترهای سیستم قدرت، شرایط بهره‌برداری، نویز و منحنی مغناطیسی ترانسفورماتور است. سادگی ویژگی‌های پیشنهادی و معادلات روشن می‌سازد که چگونه روش توضیح داده‌شده می‌تواند راه‌حلی عملی برای حل مشکلات جریان هجومی باشد. شبیه‌سازی‌های گسترده انجام‌شده در نرم‌افزارهای PSCAD/ EMTDC و MATLAB کارآیی این تکنیک را در شرایط مختلف، مانند اشباع جریان ترانسفورماتور، تایید می‌کند.

در سال‌های اخیر آسیب شدید به ژنراتور متصل به شین ولتاژمتوسط از طریق خطای زمین استاتور وارد شده است‌.‌درگذشته دور هزینه‌های خرابی عمدتاً هزینه‌های تعمیر بوده است امروزه هرچند هزینه‌های خرابی در شرایط گسترده اندازه گیری می‌شود که شامل هزینه‌های تولید از دست رفته وانرژی‌های جایگزین و غیره...است بنابراین هزینه‌ها بطور قابل توجهی بیشتر ازهزینه تعمیر است این عواملهزینه با بزرگ شدن واحد بزرگ می‌شوند. این‌پایان‌نامه نگرانی‌های صنعت را در مورد خطای استاتور که باعث سوختن نقطه‌ای می‌شود در رابطه با ژنراتورهای گوناگون صنعتی زمین شده را مورد بررسی قرار می‌دهد، همچنین روش زمین کردن ترکیبی را پیشنهاد می‌دهد که توانایی محدود نمودن خسارات وارده را در حالی که هنوز جریان خطای زمین تحت شرایط عملکردی را دارد. درطرح زمین کردن ترکیبی، از هر دو طرح‌ زمین کردن با مقاومت بالا (HRG) و زمین کردن با مقاومت پایین (LRG) استفاده می‌شود.این پایان‌نامه جزئیات مورد نیاز برای زمین ترکیبی را ارائه می‌دهد. در نهایت نتایج حاصل از مطالعه حالت گذرای سوئچینگ را بر اساس اطلاعات پایه وحفاظت اضافه ولتاژ با استفاده از نرم‌افزار EMTP مورد تحلیل وبررسی قرار می‌‌دهد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که سوئیچینگ کلید سرعت بالا ایجاد نوسانات فرکانس بالا نمی‌کند وهمچنین اضافه ولتاژهای مخرب ناشی از خطای قوس را کاهش می‌دهد.

خطوط انتقال موازی به طور گسترده در شبکه های قدرت، به منظور انتقال توان بالا و افزایش قابلیت اطمینان سیستم، مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، از نظرحفاظت، خطوط انتقال موازی نیازمند ملاحظات خاصی نسبت به خطوط انتقال تک مداره می باشند. هنگامی که از رله دیستانس متداول برای حافظت از خطوط موازی به عنوان مدار مستقل در نظر گرفته شود، تزویج متقابل بین دو مدار، بر امپدانس اندازه گیری توسط رله اثر می گذارد. این امر باعث کاهش برد و یا افزایش برد رله با توجه به ویژگی های شبکه خواهد شد. در این پایان نامه یک طرح حفاظتی برای تشخیص و دسته بندی خطاهای اتصال کوتاه در خطوط انتقال موازی بررسی می گردد. طرح حفاظتی بر اساس امواج سیار اولیه جریان ناشی از خطا، با استفاده از تبدیل موجک می باشد. در حالت خطاهای داخلی در هر یک از مدارهای موازی، امواج سیار شناسایی شده در فازهای متناظر مدارهای موازی، متفاوت می باشند، در حالی که در خطاهای خارجی، این امواج، تقریباً مشابه می باشند. از این ویژگی برای تمایز بین خطاهای داخلی و خارجی استفاده می شود. در این طرح یک الگوریتم دسته بندی کننده نوع خطا بررسی می گردد. همچنین، خطاهای بین مداری، که در آن فازهای هر دو خط در تشکیل خطا سهیم هستند را پوشش می دهد. برای تعیین ضریب انعکاس امواج سیار در هر لحظه از زمان، یک سیستم منطق فازی پیشنهاد می شود. نتایج شبیه سازی روی شبکه قدرت 14 باسه استاندارد IEEE به کمک نرم افزار PSCAD/EMTDC و MATLAB نشان می دهد که الگوریتم حفاظتی قادر به دسته بندی خطاهای داخلی و تشخیص فازهای تحت خطا به صورت سریع و مطمئن می باشد.

 خطوط انتقال اغلب در معرض خطاهای الکتریکی قرار می‌گیرند. از آنجا که آن‌ها ارتباط دهنده‌های بسیار حیاتی می‌باشند، بهبود قابلیت اطمینان حفاظت خطوط انتقال ضروری است. رله‌گذاری دیستانس- چه از نوع فاز یا زمین- غالباً به‌عنوان حفاظت اصلی در خطوط انتقال به کار گرفته می‌شوند. عملکرد روش رله گذاری دیستانس زمین متداول، در برابر خطاهای زمین و همچنین یک خطای نوعی به نام خطای همزمان قطع فاز و زمین شدن هادی، به‌شدت تحت تاثیر نامطلوب قرار می‌گیرد. به دلیل مقدار مقاومت مسیر خطای قابل‌ملاحظه و اندازه و جهت شارش توان این تاثیر بارزتر جلوه می‌کند. این پایان‌نامه در نظر دارد به‌منظور جبران سازی مقاومت خطا در خطوط انتقال، یک روش جامع جدید برای رله دیستانس دیجیتالی زمین ارائه دهد. الگوریتم پیشنهادی تعیین تک ترمیناله محل خطا، تنها با حل یک معادله درجه دوم با ضرایب مختلط به تعیین فاصله میان دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED) و محل خطای اتصال کوتاه می‌پردازد. به منظور این کار، طرح مورد‌نظر از حداقل مفروضات و داده‌های ورودی موردنیاز از باس محلی بهره می‌گیرد. آشکارساز خطای به کار گرفته شده برای واحد تشخیص خطا، بر اساس روش جمع انباشته می‌باشد که ساختار آن انطباقی با تغییرات جریان خط مربوطه است. این روش جبران سازی، از عملکردی رضایت‌بخش در مطالعات شبیه‌سازی گسترده انجام شده در شرایط کارکرد مختلف برخوردار می‌باشد. روش پیشنهادی که بر روی سیستم 14 شینه IEEE پیاده‌سازی شده، در نرم‌افزارهای PSCAD/EMTDC و MATLAB اجرا شده است و نتایج حاصل، عملکرد دقیق طرح ذکر شده را نشان می‌دهد.

 در این پایان‌نامه یک روش حفاظت شین بر مبنای گسترش نظریه امواج سیار بررسی می‌شود. وقتی یک خطا روی شین اتفاق می‌افتد، امواج سیار اولیه آشکار شده روی همه خطوط متصل به شین دارای جهت مثبت (از شین به سمت خط) می‌باشند. هنگامی که خطا روی هر یک از خطوط متصل به شین اتفاق بیافتد، امواج سیار اولیه آشکار شده روی همه خطوط سالم دارای جهت مثبت هستند؛ با این حال، جهت موج سیار روی خط معیوب منفی است. در یک دوره کوتاه پس از خطا و با توجه به ارتباط بین انتگرال دامنه امواج سیار مثبت و منفی آشکار شده توسط رله‌های متصل به شین، می‌توان یک معیار حفاظتی که از حاصل تقسیم این امواج به دست می‌آید، تعیین کرد. با بررسی جهت امواج سیار آشکار شده برای همه خطوط، طرح حفاظتی برای شین مربوطه شکل می‌گیرد. برای ارزیابی روش مورد بررسی از سیستم استاندارد 14 شینه IEEE استفاده شده است. شبیه‌سازی در محیط PSCAD/EMTDC اجرا شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش بررسی شده می تواند به سرعت و به درستی خطاهای داخلی را از خطاهای خارجی تشخیص دهد و کارایی حفاظتی به عواملی همچون مقاومت خطا، زاویه شروع خطا، نوع خطا، قطع بار و قطع خط وابسته نیست. در ادامه، یک روش تعیین محل خطا در خط که از زمان ورود و علامت امواج سیار رسیده به ترمینال‌ها استفاده می‌کند، ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی ابتدا نوع خطا را تشخیص می‌دهد. سپس با تعریف یک شاخص فاصله و محاسبه زمان رسیدن اولین دو موج سیار با علامت مخالف به ترمینال‌ها، بخش خط تحت خطا تشخیص داده می‌شود. در نهایت، محل خطا با به دست آوردن زمان رسیدن اولین دو موج سیار متوالی به نزدیک‌ترین ترمینال به خطا، تشخیص داده می‌شود. الگوریتم پیشنهادی روی یک خط 5 ترمیناله نمونه شبیه سازی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که در همه موارد، محل خطا به‌درستی تشخیص داده می‌شود.

با افزایش تقاضای بار نیاز به توسعه سیستم های قدرت کاری ضروری می نماید. از طرفی توسعه سیستم های تولید متمرکز و انتقال با توجه به مشکلات اقتصادی و فنی کاری مشکل و سخت بنظر می رسد. تولیدات پراکنده گزینه ای مناسب  می باشد که با اضافه شدن به سیستم توزیع امکان پاسخگویی به اضافه بار موجود در شبکه را دارا می باشد. اضافه شدن DG به شبکه باعث ایجاد تاثیراتی بر سیستم حفاظت شبکه توزیع بخصوص در زمان اتصال کوتاه می شود. در زمان اتصال کوتاه با افزایش جریان اتصال کوتاه هماهنگی ایجاد شده بین ادوات حفاظتی را دستخوش تغییر می نماید. یکی از مهمترین طرح های حفاظتی در شبکه های توزیع هماهنگی فیوز-ریکلوزر می باشد. در این تحقیق، تکنیکی برای حذف تاثیر نامطلوب تولید پراکنده های (DG) اینورتری بر هماهنگی بین فیوز-ریکلوزر در طرح صرفه جویی فیوز ارائه می شود. در طرح پیشنهادی، جریان تولیدی DG براساس ولتاژ ترمینال آن کنترل می شود و بدین ترتیب از افزایش بیشتر جریان خطا توسط DG جلوگیری بعمل می آید. طرح پیشنهادی نسبت به محل قرارگیری DG و تزریق توان راکتیو از جانب DG مقاوم می باشد. جهت شبیه سازی استراتژی پیشنهاد شده از سیستم 13 شینه ای IEEE و نرم افزار MATLAB/SIMULINK استفاده شده است. در این روش، نیازی به تغییر ساختار سیستم حفاظت نبوده و سطح توان DG در شرایط نرمال محدود نمی شود. همچنین طرح پیشنهادی در مقابل اغتشاشات غیر خطایی همانند کلیدزنی و راه اندازی موتورهای القایی مقاوم می باشد.

 ژنراتورهای سنکرون به دلیل برعهده داشتن تولید توان، مهم¬ترین بخش سیستم قدرت به حساب می¬آیند و حفاظت از آن¬ها جهت حفظ تولید توان، پایداری سیستم و کاهش خسارت به تجهیزات به واسطه¬ی رخ¬دادن هرگونه خطا، امری لازم و ضروری می¬باشد. خطای از دست رفتن تحریک یکی از خطاهای بسیار مضر برای ژنراتور به حساب می¬آید. تاکنون روش¬های مختلفی برای تشخیص این خطا ارائه شده است اما با تمام پیشرفت-ها، این حفاظت¬ها کند بوده و احتمال عملکرد نادرست را دارا می¬باشند. در این پایان¬نامه دو روش جدید جهت تشخیص خطای از دست رفتن تحریک و حفاظت ژنراتور در برابر این خطا ارائه می¬شود. روش اول یک حفاظت از دست رفتن تحریک براساس منطق فازی را ارائه می¬کند. این روش برمبنای امپدانس ظاهری و ولتاژ ترمینال ژنراتور می¬باشد. در الگوریتم فازی، این ورودی¬ها با توجه به توابع عضویت و قوانین فازی نوشته شده آنالیز می-شوند. در انتها این الگوریتم جهت حفاظت از ژنراتور سنکرون در برابر از دست رفتن تحریک، یک تصمیم بین قطع، هشدار و عدم عملکرد می¬گیرد. روش دوم یک حفاظت جدید براساس ولتاژ و زاویه¬ی جریان ترمینال ژنراتور را بیان می¬کند. در این روش با زیر نظر قرار دادن پارامترهای مذکور و تعریف حدود آستانه، خطای از دست رفتن تحریک و وقوع اغتشاش در شبکه، تشخیص داده می¬شود. به هنگام وقوع اغتشاش در شبکه جهت جلوگیری از عملکرد نادرست رله¬ی پیشنهادی، رله قفل می¬گردد. حفاظت از دست رفتن تحریک براساس منطق فازی در این بازه زمانی به عنوان حفاظت پشتیبان شروع به کار می¬کند تا در صورت بروز از دست رفتن تحریک احتمالی در حین اغتشاش، آن را تشخیص داده و فرمان قطع ارسال ¬نماید. هر دو روش در خطاها شبیه¬سازی شدند و توانستند عملکرد کاملاً صحیحی در تشخیص از دست رفتن تحریک و عدم عملکرد در نوسانات گذرای توان از خود نشان دهند. روش دوم توانست در سرعتی بسیار بالا نسبت به حفاظت¬های موجود، خطا را تشخیص دهد. در این پایان¬نامه برای شبیه¬سازی از نرم¬افزارهای DIgSILENT® Power Factory و MATLAB استفاده شده است.

یکی از رایج¬ترین خطاهای سیستم تحریک ژنراتور سنکرون، خطای زمین می¬باشد. اولین خطای زمین به این دلیل که هیچ عملکرد بدی در ژنراتور ایجاد نمی¬کند، با روش¬های معمول قابل تشخیص نیست. در این پایان-نامه دو روش برای تشخیص خطاهای زمین در سیستم تحریک استاتیک مبتنی بر تبدیل سریع فوریه مورد بررسی قرار گرفته است. روش اول فقط در صورت عدم وجود خطای دیگری در سیستم تحریک، می¬تواند نشان دهد که خطای زمین در سمت AC سیستم تحریک و یا در سمت DC آن رخ داده است. در روش دوم که روش پیشنهادی این پایان¬نامه می¬باشد، حتی با وجود خطای مدار باز یا اتصال کوتاه در دیودهای یکسوساز، خطای زمین رخ داده در سمت DC و یا سمت AC قابل تشخیص می¬باشد. علاوه بر روش¬های ذکر شده، دو روش برای تعیین محل خطای زمین در سیم¬پیچ روتور در ژنراتور¬‌های سنکرون مورد بررسی قرار گرفته¬اند. در روش اول با اندازه¬گیری مولفه¬های DC و AC ولتاژ تحریک و مولفه¬های DC و AC ولتاژ امپدانس بین زمین و نقطه خنثی ترانسفورماتور تحریک، محل وقوع خطای زمین، تنها در سیم¬پیچ روتور با سیستم تحریک استاتیک، قابل تخمین می¬باشد. روش دوم که روش پیشنهادی این پایان¬نامه می¬باشد، برای انواع سیستم تحریک مناسب می¬باشد. در این روش جدید با اندازه¬گیری ولتاژ و جریان¬های ورودی و خروجی سیم¬پیچ روتور، خطای زمین تعیین محل می¬شود. این روش دارای یک الگوریتم ساده¬تر و دقیقتر نسبت به روش قبل می¬باشد. صحت روش¬های این پایان-نامه از طریق شبیه¬سازی و تست¬های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک دستگاه تعیین محل خطای زمین در سیم¬پیچ روتور ژنراتورهای سنکرون بر اساس روش پیشنهادی پایان¬نامه ساخته شده است.

 وضعیت جزیره‌ای زمانی رخ می‌دهد که یک سیستم توزیع از شبکه سراسری جدا شود و از طریق تولیدات پراکنده متصل به سیستم توزیع، انرژی لازم را دریافت کند؛ در این شرایط، شرکت‌های برق‌منطقه‌ای، کنترلی بر جزیره در جهت کنترل ولتاژ و فرکانس و در نهایت کنترل بار سیستم توزیع نخواهند داشت که چنین حالتی به عنوان حالت جزیره‌ای غیرعمدی شناخته می‌شود و وقوع این وضعیت، پرسنل و تجهیزات سیستم را با خطرات جدی مواجه می‌سازد. در این راستا، حفاظت ضدجزیره‌ای از مهمترین ملزومات فنی ژنراتورهای پراکنده به حساب می‌آید. روش‌های حفاظت ضدجزیره‌ای می‌بایست در شرایط واقعی شبکه، عملکرد مناسب و قابل‌قبولی را ارائه دهند که متاسفانه بیشتر این روش‌ها در شرایط عملکردی سیستم با شکست روبه‌رو می‌شوند. از این رو، تعیین کمّی میزان تناسب این روش‌ها موضوع مهمی است که در این پایان‌نامه، این شرایط مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا عملکرد رله‌های افزایش/کاهش فرکانسی و نرخ تغییر فرکانسی مورد تحلیل واقع شده است؛ نتایج مطالعات تحلیلی با نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های دینامیکی مقایسه شده است؛ ناحیه عدم‌تشخیص در حفاظت ضدجزیره‌ای ژنراتورهای پراکنده سنکرون معرفی شده است؛ تاثیر تنظیمات مختلف رله‌های مبتنی بر فرکانس بر منحنی عملکردی این رله‌ها بوسیله شبیه‌سازی دینامیکی سیستم، مورد مطالعه قرار گرفته است؛ شاخص عدم‌تشخیص در جهت ارزیابی تاثیرگذاری رله‌های ضدجزیره‌ای مبتنی بر فرکانس در حفاظت ژنراتورهای پراکنده سنکرون تجزیه و تحلیل شده است و تاثیر عوامل مختلف سیستمی از جمله میزان توان خروجی تولیدی، زمان تشخیص مورد نیاز رله، تنطیمات تاخیری رله و ظرفیت نامی ژنراتورهای تولید پراکنده سنکرون بر شاخص عدم‌تشخیص بررسی شده‌اند تا بتوان بر این اساس، روشی آسان و سریع در اختیار شرکت‌های برق‌منطقه‌ای و مهندسین حفاظت قرار داد.