كنفرانس بين المللی مهندسی صنايع و سيستم ها

صفحه اصلی / دوازدهمین كنفرانس بين المللی مهندسی صنايع و سيستم ها

چارچوب هیبریدی CWT-1D-CNN-SVM/SVR برای تشخیص و مکانیابی خطاهای امپدانس بالا در شبکههای توزیع فعال: مطالعه شبیهسازی روی شبکه 33 باسه IEEE

نویسندگان :

سید حجت رمضانی¹ سید مهدی سخائی²

1- شرکت توزیع نیروی برق استان همدان 2- شرکت توزیع نیروی برق استان همدان

کلمات کلیدی :

خطای امپدانس بالا (HIF)،شبکه توزیع فعال،تبدیل موجک پیوسته (CWT)،شبکه عصبی کانولوشنال یکبعدی (1D-CNN)،ماشین بردار پشتیبان (SVM)،رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)،پردازش زمان-فرکانس،مکانیابی خطا

چکیده :

خطاهای امپدانس بالا (HIF) به دلیل دامنه جریان نسبتاً پایین، رفتار غیرخطی قوس و شباهت بخشی از مؤلفههای گذرای آنها با رخدادهای عادی شبکه، از چالشهای مهم حفاظت در شبکههای توزیع هستند. در این پژوهش، یک چارچوب هیبریدی برای تشخیص و مکانیابی HIF در شبکه توزیع فعال ارائه و ارزیابی میشود که شامل استخراج نمایش زمان-فرکانس با تبدیل موجک پیوسته (CWT)، استخراج ویژگی با شبکه عصبی کانولوشنال یکبعدی (1D-CNN) و تصمیمگیری با ماشین بردار پشتیبان (SVM) است؛ برای مکانیابی نیز رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) بر روی ویژگیهای سطحبالا به کار میرود. دادهها از شبیهسازی شبکه 33 باسه IEEE در MATLAB/Simulink با گام زمانی 50 میکروثانیه تولید شدهاند. در مجموع 300 سناریوی مستقل و 15٬000 پنجره داده ایجاد و در سطح سناریو به نسبت 70/15/15 درصد برای آموزش، اعتبارسنجی و آزمون تفکیک شدهاند. برای رفع ابهام میان CWT و 1D-CNN، ضرایب CWT با 16 مقیاس/کانال ویژگی در قالب توالی چندکاناله با 300 نمونه زمانی سازماندهی شده و کانولوشن فقط در راستای زمان اعمال شده است. ماتریس درهمریختگی مجموعه آزمون شامل 1100 نمونه HIF درستتشخیصدادهشده، 15 مورد از دسترفته، 1125 رخداد عادی درستتشخیصدادهشده و 10 هشدار کاذب است؛ بر این اساس، Accuracy برابر 98٫89٪، Macro-F1 برابر 98٫89٪ و FAR برابر 0٫88٪ محاسبه میشود. در مکانیابی، MAE برابر 1٫2٪ و RMSE برابر 1٫6٪ طول فیدر به دست آمده است. همچنین، نتایج Ablation Study نشان میدهد حذف CWT، حذف CNN و جایگزینی SVM/SVR با Softmax/Linear بهترتیب موجب افت عملکرد میشوند. با توجه به اینکه زمان مشاهده یک پنجره 15 میلیثانیه است، ادعای پاسخ انتهابهانتهای کمتر از 10 میلیثانیه حذف شده و تعمیمپذیری کامل به توپولوژیهای دیدهنشده یا دادههای میدانی ادعا نمیشود.