Bu tədqiqat, güneş, rüzgâr, batareya ve diğer paylanmış enerji mənbələrinın elektrik paylayıcı şəbəkənde iki istiqamətli güc axını oluşturduğu şərtlərda nasaz xətt bölməsinü belirlemek için yalnızca akım ölçmələrini kullanan bir qoruma yöntəmi önermektedir. Yöntem, qoruma bölgəsinin iki ucundaki relelerde nasazlıq öncesi ve nasazlıq sırasındaki akım faz bucşəbəkəı ile cərəyan amplitudası dəyişməlerinin yönünü karşılaştırmaktadır. İki uçtaki faz bucşəbəkəı dəyişməleri birbirine zıt olduğunda nasazlıq ilgili qoruma bölgəsinin içinde kabul edilmektedir. Faz açısı karşılaştırması kesin nəticə vermediğinde, özellikle tək qidalanmalı veya çok zayıf mənbəlı sistemlerde cərəyan amplitudası dəyişməlerinin işaretleri ikinci qərar ölçütü olarak kullanılmaktadır.

Önerilen yaklaşım klasik hat diferansiyel korumasındaki gibi üç fazlı akım dalga biçimlerini sürekli olarak karşı uca göndermemektedir. Her rele yalnızca bir başlangıç bayrşəbəkəı, üç faz bucşəbəkəı dəyişmə biti ve üç cərəyan amplitudası dəyişmə bitinden oluşan yeddi bitlik olay verisini iletmektedir. Saat yönündeki faz dönüşü ve pozitif genlik dəyişməi “1”; saat yönünün tersindeki faz dönüşü ve negatif genlik dəyişməi “0” olarak kodlanmıştır. Yazarlar bu olay tabanlı yapının rabitə yükünü ve veri işleme karmaşıklığını azaltabileceğini bildirir. Ancak çalışma toplam protokol başlığı, hata denetimi, şifreleme ve yeniden iletim dâhil real şəbəkə paket boyutunu veya parasal kurulum maliyetini hesaplamamıştır.

Yöntem 11 kV ve 50 Hz’lik üç baralı bir dşəbəkəıtım sistemi üzerinde MATLAB/Simulink ile sınanmıştır. Tablolardaki senaryolar sayıldığında iki qidalanmalı irəli güc axını, iki qidalanmalı tərs güc axını ve tək qidalanmalı yapılandırmalarda toplam 120 nasazlıq senaryosu; nasazlıq bulunmayan yük dəyişməleri için 12 ek senaryo dəyərləndirilmişdir. Çalışma, fərqli nasazlıq türleri, hat üzerindeki faiz 10, faiz 50 ve faiz 90 konumları ve 50 ohma kadar sınanan nasazlıq dirençleri için doğru qoruma bölgəsi qərarları bildirmişdir. Yazarlar yöntəmin ilgili sistemde təxminən 60 ohmun altındaki nasazlıq dirençlerinde güvenilir kaldığını bildirir.

RTDS tabanlı Hardware-in-the-Loop deneylerinde R22 ve R31 releleri arasındaki Ethernet rabitə gecikməsi 8 millisaniyənin altında ölçülmüştür. Koruma bölgesinin içindeki B-C, A-C-toprak ve üç fazlı nasazlıqlar için bildirilen bölüm belirleme süreleri 8,2-12,0 millisaniyə aralığındadır; qoruma bölgəsinin dışındaki nasazlıqlarda açma komandası üretilmemiştir. Bununla birlikte yöntəm üç baralı radyal bir modelde test edilmiştir; real sahə releleri, paket kaybı, bit hatası, rabitə kesintisi, siber saldırı, çok sayıda DER kaynşəbəkəı ve karmaşık örgülü şebeke topolojileri dəyərlendirilmemiştir. Çalışma rəyçi dəyərləndirməsindən keçməmiş bir preprintdir.

Araştırmanın çözmeye çalıştığı koruma problemi nedir?

Geleneksel dşəbəkəıtım şebekeleri elektriğin büyük bir merkezî mənbətan tüketicilere doğru tek yönde aktığı varsayımıyla tasarlanmıştır. Bu şebekelerde aşırı akım releleri, sigortalar ve yönlü koruma elemanları önceden belirlenen kısa devre seviyelerine ve güc axını yönlerine göre ayarlanabilmektedir.

Dşəbəkəıtık enerji mənbəlarının şebekeye eklenmesi bu əsas varsayımı değiştirmektedir. Bir dşəbəkəıtım hattının bir ucunda ana şebeke, diğer ucunda ise güneş santrali, rüzgâr santrali, batareya veya başka bir dşəbəkəıtık üretim kaynşəbəkəı bulunabilir. Arıza sırasında her iki uç da nasazlıq noktasına akım sşəbəkəlayabilir. Normal işletmede güc axını tersine dönebilir ve evirici tabanlı üretim mənbəlarının kısa devre akımı geleneksel senkron jeneratörlerden daha düşük veya fərqli karakterde ola bilər.

Bu şərtlər sabit ayarlı koruma sistemlerinde üç əsas risk oluşturmaktadır:

• Arızanın bulunduğu bölümün açılmaması,
• Arızanın dışındaki sşəbəkəlıklı bir bölümün gereksiz yere açılması,
• Dşəbəkəıtık üretimin nasazlıqya katkısı nedeniyle rele koordinasyonunun bozulması.

Hat diferansiyel koruması iki uçtaki akımların sürekli karşılaştırılmasıyla yüksek seçicilik sşəbəkəlayabilir. Ancak üç fazlı akım örneklerinin sürekli iletilmesi yüksek bant genişliği, düşük gecikmə, güvenilir zaman eşleştirmesi ve daha pahalı rabitə altyapısı gerektirebilir. Araştırmanın əsas amacı, sürekli akım dalga biçimi aktarımı yerine olay sırasında çok küçük miktarda bilgi göndererek nasaz xətt bölməsinü ayırt etmektir.

Çalışmanın literatürde hedeflediği boşluk

PDF’de dəyərlendirilen uyğunlaşan koruma yöntəmlerinin önəmli bölümü SCADA, merkezî kontrolcü, fazör ölçmə birimi, güncellenen rele ayarları veya önceden hesaplanan sistem durumlarına dayanmaktadır. Yazarlar bu yaklaşımların rabitə gecikməsi, veri kaybı, manuel yapılandırma, yüksek altyapı maliyeti ve değişen topolojilere uyum sorunları bulunduğunu bildirir.

Yalnızca akım kullanan yön belirleme yöntəmleri gərginlik sensörüne duyulan ihtiyacı azaltabilmektedir. Bununla birlikte PDF’de incelenen mevcut yöntəmlerin bir kısmı normal güc axını yönünün önceden bilinmesini, sürekli fazör alışverişini, gərginlik kutuplamasını veya qərarlı nasazlıq sonrası akımı gerektirmektedir. Bazı çalışmaların yalnızca sınırlı nasazlıq türlerinde veya sabit sistem şərtlərında doğrulandığı da belirtilmektedir.

Çalışmanın özgün hedefi şu üç özelliği bir araya getirmektir:

• Gerilim ölçməü olmadan yalnızca akım verisi kullanılması,
• Normal güc axınının ileri veya ters olmasından bşəbəkəımsız bölüm karşılaştırması,
• Sürekli örnek aktarımı yerine yalnızca nasazlıq olayında yeddi bitlik bilgi alışverişi.

Örnek iki baralı sistem nasıl tanımlanmıştır?

Yöntemin kuramsal izahsında iki uçtan beslenen basitleştirilmiş iki baralı radyal sistem istifadə edilmişdir. Kaynak 1 ile Bara 1 arasındaki toplam mənbə ve hat empedansı Z_S1, Kaynak 2 ile Bara 2 arasındaki toplam empedans Z_S2, iki bara arasındaki hat empedansı ise Z_L olarak tanımlanmıştır.

Koruma bölgesi Bara 1 ile Bara 2 arasındaki hat bölümüdür. Normal durumda iki uçta ölçülen akımların aynı olduğu varsayılmıştır:

\[ I_{R1}=I_{R2}=I_L \]

• I_R1, R1 relesinin ölçtüğü hat akımıdır.
• I_R2, R2 relesinin ölçtüğü hat akımıdır.
• I_L, normal işletmedeki hat akımıdır.

Bu eşitlik, nasazlıq öncesi durumda korunan bölümün iki ucundan aynı seri akımın geçtiği basitleştirilmiş hat modelini ifade etmektedir.

Koruma algoritması ne zaman başlatılmaktadır?

Her rele cərəyan amplitudasıni ve faz bucşəbəkəını Ayrık Fourier Dönüşümü ile hesaplamaktadır. Çalışmada üç çevrimlik hərəkətli pencere istifadə edilmişdir. Sistem 50 Hz olduğundan bir elektrik çevrimi 20 millisaniyə, üç çevrim ise 60 millisaniyədir.

Algoritma aşşəbəkəıdaki şərtlərdan en az biri realleştiğinde başlatılmaktadır:

\[ |I_n|<0.8|I_0|\quad \text{veya}\quad |I_n|>1.2|I_0| \]

\[ \theta_n<\theta_0-\theta_{th}\quad \text{veya}\quad \theta_n>\theta_0+\theta_{th} \]

• |I₀|, başlangıçtaki veya bir önceki cərəyan amplitudasıdir.
• |I_n|, üç çevrim sonraki cərəyan amplitudasıdir.
• θ₀, başlangıç akım faz bucşəbəkəıdır.
• θ_n, üç çevrim sonraki akım faz bucşəbəkəıdır.
• θ_th = 3,6°, faz bucşəbəkəı dəyişmə eşiğidir.

Akım genliği için faiz 20’lik bir dəyişmə bandı istifadə edilmişdir. Akım faiz 20’den fazla azalır veya artarsa süreç tetiklenmektedir. Faz açısı eşiği 360 derecelik bir çevrimin faiz 1’ine karşılık gelen 3,6 derece olarak seçilmiştir.

Yazarlar bu eşikleri duyarlılık ile küçük bozulmalara karşı güvenlik arasında bir uzlaşma olarak tanımlamaktadır. Eşikler simülasyon gözlemlerine göre seçilmiştir. PDF’de fərqli gürültü seviyeleri altında alıcı işletim karakteristiği, eşik duyarlılık eğrisi veya yanlış başlatma olasılığı verilmemiştir.

Akım faz bucşəbəkəı dəyişməi nasıl hesaplanmaktadır?

Koruma bölgesinin iki ucunda nasazlıq öncesi ve nasazlıq sırasındaki faz açıları arasındaki fark hesaplanmaktadır:

\[ \Delta\theta_{R1}=\theta_{R1,f}-\theta_{R1} \]

\[ \Delta\theta_{R2}=\theta_{R2,f}-\theta_{R2} \]

• θ_R1 ve θ_R2, nasazlıq öncesi akım açılarıdır.
• θ_R1,f ve θ_R2,f, nasazlıq sırasındaki akım açılarıdır.
• Δθ, derece cinsinden faz bucşəbəkəı dəyişməidir.

Negatif dəyişmə fazörün saat yönünde, pozitif dəyişmə saat yönünün tersinde döndüğü şeklinde yorumlanmaktadır. Çalışma açı dəyişməini -180 ile +180 derece aralığında dəyərlendirmektedir.

İç nasazlıqda neden iki uçta zıt faz dönüşleri oluşmaktadır?

Arıza iki relenin arasında meydana geldiğinde iki mənbə nasazlıq noktasına karşı yönlerden akım göndermektedir. Hat empedansı nasazlıq konumuna göre iki parçaya ayrılmaktadır:

\[ Z_{L1}+Z_{L2}=Z_L \]

İki uçta ölçülen nasazlıq akımları çalışmada şu biçimde verilmiştir:

\[ I_{R1,f}=I_{R1}+I_{S1,f}= \frac{V_{S1}-V_{S2}}{Z_{S1}+Z_L+Z_{S2}}+ \frac{V_{S1}}{Z_{S1}+Z_{L1}} \]

\[ I_{R2,f}=I_{R2}+I_{S2,f}= \frac{V_{S1}-V_{S2}}{Z_{S1}+Z_L+Z_{S2}}- \frac{V_{S2}}{Z_{S2}+Z_{L2}} \]

I_S1,f Kaynak 1’den, I_S2,f Kaynak 2’den nasazlıq noktasına akan kısa devre katkısını göstərir.

Normal güc axını Kaynak 1’den Kaynak 2’ye doğru olduğunda R1’deki nasazlıq akımı fazörü saat yönünde, R2’deki nasazlıq akımı fazörü saat yönünün tersinde dönmektedir. Güç axını tersine çevrildiğinde tek tek işaretler değişmektedir; ancak iki uçtaki dönüşlerin birbirine zıt olması değişmemektedir.

Bu nedenle yöntəmin iç nasazlıq kuralı şöyledir:

İki uçtaki faz bucşəbəkəı dəyişməleri zıt işaretliyse ilgili hat bölümü nasazlıqlı kabul edilir.

Dış nasazlıqda neden aynı yönlü faz dönüşü görülmektedir?

Arıza korunan hat bölümünün dışında bulunduğunda qoruma bölgəsinin iki ucundan geçen nasazlıq akımı aynı genel axın yolunun parçasıdır. Çalışmada Bara 2 ile Kaynak 2 arasında bulunan dış nasazlıq için mənbə empedansı şu şəkilde bölünmüştür:

\[ Z_{S2}=Z_{S21}+Z_{S22} \]

Koruma bölgesinin iki ucundaki akımlar aynı ifadeyle temsil edilmiştir:

\[ I_{R1,f}=I_{R2,f}= \frac{V_{S1}-V_{S2}}{Z_{S1}+Z_L+Z_{S2}}+ \frac{V_{S1}}{Z_{S1}+Z_L+Z_{S21}} \]

Normal güc axını ileri yöndeyse iki relede de faz dönüşü saat yönünde, güc axını ters yöndeyse iki relede de saat yönünün tersinde realleşmektedir. Tek tek dönüş yönü güc axınına bşəbəkəlı olsa da iki uç aynı işareti üretmektedir.

Bu nedenle dış nasazlıq kuralı şöyledir:

İki uçtaki faz bucşəbəkəı dəyişməleri aynı işaretliyse faz karşılaştırması qoruma bölgəsi içinde bir nasazlıq göstermemektedir.

Akım genliği neden ikinci bir qərar ölçütü olarak eklenmiştir?

İki mənbə da yeterli kısa devre akımı sşəbəkəladığında faz dönüşü karşılaştırması iç ve dış nasazlıqları ayırt edebilmektedir. Bir mənbə çok zayıfsa veya tamamen devre dışıysa nasazlıqnın aşşəbəkəı akımındaki relede akım faz bucşəbəkəı güvenilir biçimde hesaplanamayabilir. Katı kısa devrede gərginlik çöktüğünde aşşəbəkəı akım fazındaki akım sıfıra yaklaşabilir.

Bu nedenle faz bucşəbəkəı dəyişməleri aynı işareti verdiğinde cərəyan amplitudası dəyişməleri karşılaştırılmaktadır:

\[ \Delta|I_{R1}|=|I_{R1,f}|-|I_{R1}| \]

\[ \Delta|I_{R2}|=|I_{R2,f}|-|I_{R2}| \]

İç nasazlıqda güçlü kaynşəbəkəa yakın uçta akım artarken nasazlıqnın diğer tarafında akım azalabilmektedir. Bu nedenle iki uçta genlik dəyişməleri zıt işaret üretmektedir. Dış nasazlıqda ise iki rele aynı seri akım yolunda kaldığından dəyişməler birlikte artmakta veya birlikte azalmaktadır.

Çalışma, genlik tabanlı yardımcı yöntəmin iki ölçmə noktası arasında ara bşəbəkəlantılı yük bulunduğu durumlarda kullanılamayacşəbəkəını açıkça bildirir. Ara yük, qoruma bölgəsinin iki ucundaki normal ve nasazlıq akımlarının aynı seri akım ilişkisini bozabilir.

Akış şeması hangi işlem sırasını göstərir?

PDF’nin 9. sayfasındaki Şekil 7, iki relenin simetrik qərar sürecini göstərir. Her rele sürekli olarak yerel akımını ölçmektedir. Akım genliği veya açısı eşik dəyərini aşarsa nasazlıq bölümü belirleme işlemi başlatılmaktadır.

Röleler önce faz bucşəbəkəı dəyişmə kodlarını birbirlerine göndermektedir. Karşılaştırma zıt dönüş gösterirse iki rele de iç nasazlıq qərarı üretmektedir. Faz dönüşleri aynıysa genlik dəyişmə kodları gönderilmekte ve ikinci karşılaştırma yapılmaktadır. Genlik dəyişməleri zıt olduğunda iç nasazlıq, aynı olduğunda dış nasazlıq qərarı verilmektedir.

Akış şeması faz bucşəbəkəı karşılaştırmasını birincil, cərəyan amplitudası karşılaştırmasını ise yalnızca gerekli olduğunda kullanılan ikincil aşama olarak konumlandırmaktadır. Böylece güçlü iki qidalanmalı nasazlıqlarda qərar yalnızca faz bilgisiyle tamamlanabilmektedir.

Yedi bitlik rabitə paketi nasıl oluşturulmaktadır?

Her rele üç faz için faz bucşəbəkəı dəyişməini ve genlik dəyişməini birer bit olarak kodlamaktadır:

Yalnızca “0” gönderilmesi, alıcı açısından real bir sıfır biti ile hiç sinyal gelmemesi arasında belirsizlik oluşturabilir. Bu sorunu azaltmak için paketin başına bir bayrak biti eklenmiştir. Eşik aşıldığında bayrak “1” olmakta; eşik aşılmadığında paket gönderilmemektedir.

Yedi bit, çalışmanın qərar verisi yüküdür. Gerçek rabitə çerçevesinde adres, paket başlangıcı, sıra numarası, zaman aşımı, hata kontrolü, kimlik doğrulama ve protokol başlığı eklenirse fiziksel şəbəkə üzerinden taşınan toplam veri yedi bitten daha büyük olacaktır. PDF bu protokol ek yükünü hesaplamamıştır.

Yazarlar, rabitə sisteminde periyodik bir watchdog sinyali kullanılıyorsa hadisə paketini ayırt etmek için çok bitli benzersiz bir başlangıç koduna ihtiyaç duyulabileceğini de bildirir. Bu izah, real tətbiqdaki paketin yalnızca yedi fiziksel bitten oluşmayabileceğini göstərir.

Zaman eşleştirmesi realten gerekmiyor mu?

Yöntem, iki uçtaki mutlak faz açılarını doğrudan çıkarmak yerine her relenin kendi yerel nasazlıq öncesi ve nasazlıq sırasındaki dəyişməinin işaretini karşılaştırmaktadır. Bu nedenle klasik fazör diferansiyel korumadaki kadar hassas ortak zaman damgası gerektirmediği ileri sürülmektedir.

Bununla birlikte iki relenin aynı fiziksel olayla ilgili kodları eşleştirmesi yine gereklidir. Bayrak biti olay başlangıcını bildirirken PDF’de paket sıra numarası, olay kimliği, yinelenen paket, gecikmiş paket veya aynı anda realleşen iki olayın nasıl ayrılacşəbəkəı izah edilməmişdir. Çalışmanın “zaman senkronizasyonu gerektirmeme” iddiası, real şəbəkə şərtlərındaki olay eşleştirme sorunlarının tümünün çözüldüğü anlamına gelmemektedir.

Hangi iletişim teknolojileri müqayisə edilmişdir?

Çalışmada mikrodalga, dijital radyo, ZigBee ve hücresel iletişim nitel olarak müqayisə edilmişdir. PDF’nin 11. sayfasındaki Tablo 1; bant genişliği, gecikmə, gürültü toleransı, kapsama alanı ve maliyet başlıklarını kullanmaktadır.

Yazarlar maliyet ve gerekli veri miktarını birlikte dəyərlendirerek dijital radyoyu en pratik seçenek olarak önermektedir. Ancak cədvəlda ölçülmüş bit hızı, gecikmə dşəbəkəılımı, paket kayıp oranı veya parasal maliyet verilmemiştir. Bu nedenle dijital radyo tercihi eksperimental bir maliyet optimizasyonundan çok nitel mühendislik dəyərlendirmesidir.

Simülasyon sistemi nasıl kurulmuştur?

MATLAB/Simulink modeli üç baralı, 11 kV ve 50 Hz’lik radyal bir dşəbəkəıtım sistemidir. Ana şebekeyi temsil eden Kaynak 1 hattın solunda, evirici arayüzlü dşəbəkəıtık üretim kaynşəbəkəı hattın sşəbəkəında yer almaktadır. Dşəbəkəıtık üretim kaynşəbəkəı ile Bara L3 arasında kontrol edilebilir anahtar bulunmaktadır.

Şekil 9’da evirici arayüzlü dşəbəkəıtık üretim kaynşəbəkəının katı kısa devre sırasında təxminən 1,2 p.u. nasazlıq akımı sşəbəkəladığı gösterilmektedir. Bu sınırlı kısa devre katkısı, yüksek DER payına sahip dşəbəkəıtım şəbəkəlarında klasik aşırı akım korumasının karşılaşabileceği düşük nasazlıq akımı problemini temsil etmektedir.

Arızalar hangi konumlarda ve şərtlərda uygulanmıştır?

Arızalar simülasyonun 1,2. saniyəsinde üç fərqli bölümde oluşturulmuştur:

• F1: Kaynak 1 ile Bara L1 arasındaki bölüm,
• F2: Bara L1 ile Bara L2 arasındaki bölüm,
• F3: Bara L2 ile Bara L3 arasındaki bölüm.

Arızalar hat uzunluğunun faiz 10, faiz 50 ve faiz 90 noktalarında uygulanmıştır. Konum deneylerinde nasazlıq direnci 0,1 ohm olarak istifadə edilmişdir. F2 nasazlıqsında ayrıca 1, 5, 10, 20 ve 50 ohmluk dirençler sınanmıştır.

İncelenen nasazlıq türleri cədvəllar arasında üç fazlı nasazlıq, faz-toprak, faz-faz ve iki faz-toprak nasazlıqlarını kapsamaktadır. Böylece dengeli ve dengesiz kısa devreler ayrı ayrı dəyərləndirilmişdir.

Çift beslemeli irəli güc axınında örnek nəticə

Bara L1 ile Bara L2 arasındaki F2 noktasında üç fazlı nasazlıq oluşturulduğunda R12 relesindeki üç fazın açısı -114,11 derece değişmiştir. Bu dəyər saat yönündeki dönüşü ve ikili “1” kodunu temsil etmektedir.

R21, R22 ve R31 relelerinin üç fazında ise +88,02 derecelik dəyişmə görülmüştür. Bu dəyər saat yönünün tersindeki dönüşü ve ikili “0” kodunu temsil etmektedir.

• R12-R21 çiftinde kodlar zıttır: ilgili L1-L2 bölümü iç nasazlıq olarak belirlenmiştir.
• R22-R31 çiftinde kodlar aynıdır: L2-L3 bölümü sşəbəkəlıklı kabul edilmiştir.

PDF’nin 13. sayfasındaki dört grafik, nasazlıqnın 1,2. saniyəsinde bütün faz açılarında basamak biçimli dəyişmə oluştuğunu göstərir. R12 grafiği diğer üç relenin ters yönünde hərəkət ederek önerilen qərar ilkesini görsel olarak dəstəkləyir.

İleri güc axını deneylerinin toplu sonucu

Tablo 3’te irəli güc axını altında fərqli nasazlıq türleri, konumları ve dirençleri için R12-R21 ile R22-R31 rele çiftlerinin açma qərarları verilmiştir. Tablodaki bütün sınanmış iç nasazlıqlarda yalnızca nasazlıqnın bulunduğu bölüm açma sinyali üretmiş, diğer bölüm sşəbəkəlıklı kalmıştır.

Yazarlar, irəli güc axını yapılandırmasında yöntəmin təxminən 62 ohmun altındaki nasazlıq dirençlerinde doğru çalıştığını bildirmektedir. 62 ohmun üzerindeki nasazlıqlarda cərəyan amplitudası ve faz bucşəbəkəı dəyişməleri başlatma eşiklerinin altında kalabilmekte, bu nedenle releler arasında veri alışverişi başlamamaktadır.

Çalışma 50 ohma kadar ayrıntılı cədvəl nəticələrı sunmuştur. Yaklaşık 62 ohmluk sınırın nasıl adım adım belirlendiğine ilişkin ayrı bir direnç tarama grafiği verilmemiştir.

Güç axınının tersine dönmesi sonucu değiştiriyor mu?

Ters güc axınını oluşturmak için Yük 2 ve Yük 3 devreden çıkarılmış, Yük 1 ise 1 MW aktif ve 100 kVAr reaktif güce ayarlanmıştır. Böylece toplam yük değişmeden güc axını IIDG tarafından Kaynak 1 yönüne çevrilmiştir.

Tablo 4’teki nəticələr, güc axınının tersine çevrilmesinin nasaz bölmə qərarlarını değiştirmediğini göstərir. Tek tek relelerdeki faz dönüşlerinin işaretleri ileri axına göre tersine dönmüş, ancak iç nasazlıqda iki uç arasındaki “zıt dönüş” ilişkisi korunmuştur.

Yazarlar tərs güc axınında doğru çalışmanın təxminən 60 ohmun altındaki nasazlıq dirençlerinde sürdüğünü bildirmektedir.

Arıza olmayan yük dəyişməlerinde yanlış açma oluşmuş mu?

Yük 2 ve Yük 3 ayrı ayrı tam kapasitenin faiz 90’ına, faiz 50’sine düşürülmüş ve tamamen devreden çıkarılmıştır. Çift beslemeli sistemdeki altı nasazlıq dışı deneyin hiçbirinde R12-R21 veya R22-R31 çifti açma sinyali üretmemiştir.

Bu nəticə, sınanan yük değişikliklerinin başlangıç eşiğini aşsa bile sonraki faz ve genlik karşılaştırmalarının iç nasazlıq qərarı vermediğini göstərir. Ancak çalışma motor yol verme, kapasitör anahtarlama, transformatör enerjilendirme, harmonik bozulma ve güç elektroniği kontrol geçişleri gibi diğer nasazlıq dışı geçicileri dəyərlendirmemiştir.

Tek beslemeli sistem nasıl sınanmıştır?

IIDG ile Bara L3 arasındaki anahtar açılarak dşəbəkəıtık üretim kaynşəbəkəı devreden çıkarılmıştır. Böylece sistem yalnızca Kaynak 1 tarafından beslenen geleneksel radyal dşəbəkəıtım şəbəkəına dönüştürülmüştür.

Tek beslemeli durumda nasazlıqnın aşşəbəkəı akımındaki akım çok küçülebileceği için faz bucşəbəkəı bilgisi güvenilir olmayabilir. Algoritma bu durumda genlik dəyişməi karşılaştırmasına geçmektedir. Tablo 6’daki bütün sınanmış konum, nasazlıq türü ve 50 ohma kadar direnç dəyərlərinde doğru qoruma bölgəsi seçilmiştir.

Yazarlar tək qidalanmalı yapılandırmada da təxminən 60 ohmun altındaki nasazlıqlarda doğru çalışma bildirmektedir. Daha yüksek dirençlerde ölçülen dəyişməler faiz 20 ve 3,6 derece başlatma eşiklerinin altında kalmıştır.

Tek beslemeli sistemde Yük 2 ve Yük 3 için yapılan altı nasazlıq dışı dəyişməde de açma sinyali oluşmamıştır.

Simülasyon cədvəlları birlikte ne göstərir?

Tablo satırları birlikte sayıldığında çalışma aşşəbəkəıdaki kapsamı təqdim edir:

Bu sayı, PDF cədvəllarındaki satırlardan tistehsal edilmişdir. Çalışmada güven aralığı, hata oranı veya tekrarlı rastgele deney bulunmamaktadır. Sonuçlar belirlenmiş elektromanyetik geçici durum senaryolarındaki deterministik doğru-yanlış qərarlarıdır.

Hardware-in-the-Loop doğrulaması nasıl realleştirilmiştir?

Gerçek zamanlı doğrulama için 11 kV ve 50 Hz’lik üç baralı sistem RTDS üzerinde çalıştırılmıştır. MATLAB/Simulink’te geliştirilen algoritma C++ koduna çevrilmiş ve Visual Studio üzerinden RSCAD ile bütünleştirilmiştir.

Bara 2 ile Bara 3 arasındaki hattın uçlarında bulunan R22 ve R31 rele algoritmaları ayrı bilgisayarlarda çalıştırılmıştır. Akım dalga biçimleri RTDS ile bilgisayarlar arasında GTNET-SKT şəbəkə kartları üzerinden aktarılmıştır. İki rele bilgisayarı arasındaki ikili qərar veriləri standart Ethernet bşəbəkəlantısıyla değiştirilmiştir.

PDF’nin 18. sayfasındaki HIL düzenek şeması şu veri axınını göstərir:

1. RTDS, iki mənbəlı üç baralı elektrik sistemini real zamanda simüle etmektedir.
2. GTNET-SKT kartları sayısallaştırılmış akımları R22 ve R31 bilgisayarlarına iletmektedir.
3. Her bilgisayar yerel akım açısı ve genlik dəyişməini hesaplamaktadır.
4. R22 ve R31 Ethernet üzerinden olay kodlarını birbirine göndermektedir.
5. İç veya dış nasazlıq qərarı trip çıkışına dönüştürülerek RTDS’ye geri gönderilmektedir.

Ölçülen Ethernet gecikməsi 8 millisaniyənin altında bildirilmiştir.

HIL deneyinde dış nasazlıq nasıl ayırt edilmiştir?

Bara 1 ile Bara 2 arasında A-fazı-toprak nasazlıqsı oluşturulduğunda olay R22-R31 qoruma bölgəsinin dışında kalmıştır. Her iki relede bayrak sinyali “1” olmuş ve qərar süreci başlatılmıştır. Ancak R22 ve R31’in faz-A dəyişmə kodları aynı olduğundan iki rele de açma komandası üretmemiştir.

PDF’nin 19. sayfasındaki sinyal grafiklerinde yerel ve karşı uçtan alınan faz bucşəbəkəı, genlik ve bayrak darbeleri görünürken trip sinyalleri sıfır düzeyinde kalmaktadır. Bu görsel, algoritmanın nasazlıqyı algılaması ile ilgili hattı açma qərarının birbirinden ayrı işlemler olduğunu göstərir.

HIL deneyinde iç nasazlıq ne kadar hızlı belirlenmiştir?

Bara 2 ile Bara 3 arasında B-C nasazlıqsı oluşturulduğunda R22 ve R31’in B ve C fazı açısal dəyişmə kodları birbirinden fərqli olmuştur. Her iki rele qoruma bölgəsinin içinde nasazlıq bulunduğu qərarını vermiş ve trip sinyalini “1” yapmıştır.

İç nasazlıqlarda bildirilen qərar süreleri 8,2-12,0 millisaniyə aralığındadır. Çalışma dşəbəkəıtım sisteminde toplam nasazlıq temizleme süresinin 50 Hz için təxminən 240-400 millisaniyə olması gerektiğini bildirir. Bununla birlikte HIL cədvəlsundaki dəyərler yalnızca bölüm belirleme algoritmasına aittir; akım trafosu, rele çıkışı, kesici bobini ve kesicinin mekanik açma süresi dâhil toplam nasazlıq temizleme süresi ölçülmemiştir.

Üç çevrimlik pencere ile 8-12 millisaniyəlik nəticə birlikte nasıl yorumlanmalıdır?

Başlatma bölümünde akım dəyərlərinin üç çevrimlik hərəkətli pencereyle karşılaştırıldığı belirtilmiştir. 50 Hz’de üç çevrim 60 millisaniyəye karşılık gelmektedir. Buna karşılık HIL cədvəlsunda 8,2-12,0 millisaniyəlik nasazlıq belirleme süreleri verilmiştir.

PDF, HIL sürelerinin üç çevrimlik ölçmə penceresini içerip içermediğini veya yalnızca bayrak oluştuktan sonraki kod alışverişi ve qərar süresini mi temsil ettiğini izahmaktadır. Değerler tüm süreç için raporlanıyorsa üç çevrimlik pencereyle zaman bakımından uyuşmamaktadır. Değerler yalnızca qərar aşamasına aitse real uçtan uca koruma süresi 8-12 millisaniyəden daha uzun olacaktır. Saha uygunluğu dəyərlendirilirken bu zaman tanımının açıklığa kavuşturulması gərəkdir.

Şekillerin ve cədvəlların əsas mesajı nedir?

• Şekil 1-2: Koruma bölgesini, iç ve dış nasazlıq konumlarını ve iki uçtan nasazlıq akımı katkısını göstərir.
• Şekil 3-6: İleri ve tərs güc axınında iç nasazlıqnın zıt, dış nasazlıqnın aynı yönlü faz dönüşü oluşturduğunu fazör düzleminde izahktadır.
• Şekil 7: Faz karşılaştırmasının birincil, genlik karşılaştırmasının ikincil qərar ölçütü olduğunu göstərir.
• Tablo 1: Dört kablosuz rabitə seçeneğini nitel olarak karşılaştırmaktadır.
• Şekil 8-9: Üç baralı Simulink sistemini ve IIDG’nin təxminən 1,2 p.u. sınırlı nasazlıq akımını göstərir.
• Akım açısı grafikleri: Arızalı ve sşəbəkəlıklı rele çiftlerindeki zıt veya aynı yönlü basamak dəyişməlerini göstərir.
• Tablo 3-7: Arıza türü, konumu, direnci, güç yönü ve tek/çift besleme değişse de seçiciliğin sınanan şərtlərda korunduğunu göstərir.
• HIL şeması: RTDS, şəbəkə kartları, iki rele bilgisayarı ve Ethernet rabitəsinin real vaxtlı kapalı çevrim bşəbəkəlantısını göstərir.
• HIL sinyal grafikleri: Dış nasazlıqda bayrak oluşmasına rşəbəkəmen trip verilmediğini, iç nasazlıqda ise trip çıkışının etkinleştiğini göstərir.

PDF’de şəkil numaralandırması tutarlı deyil. Örneğin simülasyon akım açısı grafiği görselde “Fig. 5” olarak etiketlenirken metin “Fig. 10” ifadesini kullanmakta, HIL düzeneği ise “Fig. 61” olarak yazılmaktadır. Sonraki HIL grafiklerinde 7-10 numaraları yeniden kullanılmaktadır. Bu dizgi sorunları eksperimental sonucu değiştirmese de belirli şəkillere atıf vermeyi ve çalışmanın izlenmesini zorlaştırmaktadır.

Tədqiqatın güclü tərəfləri nələrdir?

• Gerilim sensörü kullanmadan yalnızca akım ölçmələriyle qərar üretmektedir.
• Normal güc axınının yönünü önceden bilmeyi gerektirmeyen iki uçlu işaret karşılaştırması önermektedir.
• Çift beslemeli sistemde faz bucşəbəkəını, tek veya zayıf beslemeli sistemde genlik dəyişməini tamamlayıcı olarak kullanmaktadır.
• Sürekli dalga biçimi aktarımı yerine olay tabanlı, küçük bir qərar veri yükü önermektedir.
• Üç fazlı, faz-toprak, faz-faz ve iki faz-toprak nasazlıqlarını fərqli konumlarda sınamaktadır.
• İleri güc axını, tərs güc axını ve tək qidalanmalı işletmeyi ayrı ayrı dəyərlendirmektedir.
• Arıza dışı yük dəyişməlerinde yanlış açma oluşmadığını göstərir.
• Simülasyon nəticələrını RTDS tabanlı real vaxtlı HIL düzeniyle dəstəkləyir.
• İç nasazlıq belirleme süresini rele bazında millisaniyə cinsinden bildirmektedir.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri nelerdir?

• Çalışma rəyçi dəyərləndirməsindən keçməmiş bir preprintdir.
• Yöntem yalnızca üç baralı radyal bir sistemde doğrulanmışdır.
• Örgülü dşəbəkəıtım şəbəkəı, çok terminalli hat, çok sayıda DER ve yeniden yapılandırılmış şebeke senaryoları test edilmemiştir.
• IIDG’nin nasazlıq akımı təxminən 1,2 p.u. olarak modellenmiştir; fərqli evirici kontrol ve koruma stratejileri karşılaştırılmamıştır.
• Genlik karşılaştırmasının ara bşəbəkəlantılı yük bulunan koruma bölgelerinde uygulanamayacşəbəkəı belirtilmiştir.
• Faz açısı sarmalama işlemi, özellikle +180/-180 derece sınırındaki dəyişməlerin nasıl işlendiği izah edilməmişdir.
• Yüzde 20 genlik ve 3,6 derece açı eşikleri simülasyona göre seçilmiş; kapsamlı gürültü ve eşik duyarlılık analizi yapılmamıştır.
• Akım ölçmə gürültüsü, harmonikler, akım trafosu doygunluğu ve örnekleme hataları doğrudan sınanmamıştır.
• Paket kaybı, paket bozulması, dəyişən gecikmə, sıra dəyişməi, rabitə kesintisi ve bit hata oranı test edilmemiştir.
• CRC, olay kimliği, sıra numarası, yeniden iletim ve güvenli kimlik doğrulama protokolü tanımlanmamıştır.
• Yedi bit yalnızca tətbiq verisi yükünü göstermekte; real rabitə çerçevesi ölçülmemiştir.
• “Düşük maliyet” iddiası parasal CAPEX veya OPEX karşılaştırmasıyla doğrulanmamıştır.
• Dijital radyo önerisi nicel maliyet, gecikmə ve güvenilirlik ölçmələrine dayanmamaktadır.
• Yaklaşık 60 ohmun üzerindeki yüksek dirençli nasazlıqlar başlatma eşiğinin altında kalabilmektedir.
• HIL cədvəlsunda nasazlıq direnci veya paket kaybı çeşitliliği ayrıntılı olarak sunulmamıştır.
• Üç çevrimlik ölçmə penceresi ile 8,2-12,0 millisaniyəlik qərar süreleri arasındaki zaman tanımı izah edilməmişdir.
• Gerçek koruma relesi ve fiziksel devre kesiciyle sahə deneyi yapılmamıştır.
• Yöntem yedek koruma ve nasazlıq mesafesi belirleme işlevi sunmamaktadır.
• Veriler açık depoda bulunmamakta, yalnızca talep üzerine sunulacşəbəkəı belirtilmektedir.

Tədqiqat nəyi dəstəkləyir?

• Önerilen işaret karşılaştırması, sınanan iki uçlu radyal hatlarda iç ve dış nasazlıqları ayırt edebilmiştir.
• Güç axınının tersine dönmesi, sınanan senaryolarda qoruma bölgəsi qərarını bozmamıştır.
• Genlik karşılaştırması, tək qidalanmalı sistemde faz bucşəbəkəı bilgisinin yetersiz kaldığı şərtlərı tamamlamıştır.
• 50 ohma kadar cədvəllaştırılan nasazlıq dirençlerinde doğru seçicilik korunmuştur.
• Sınanan yük dəyişməlerinde yanlış açma oluşmamıştır.
• RTDS tabanlı HIL deneyinde dış nasazlıqlar açma üretmezken iç nasazlıqlar 8,2-12,0 millisaniyəlik bildirilen qərar sürelerinde belirlenmiştir.
• Yedi bitlik qərar verisi, sürekli üç fazlı akım örneklerine göre daha küçük bir tətbiq veri yükü oluşturmaktadır.

Tədqiqat nəyi sübut etmir?

• Yöntemin bütün DER yoğun dşəbəkəıtım şəbəkəlarında güvenli çalışacşəbəkəını sübut etmir.
• Gerçek sahə tətbiqsında toplam nasazlıq temizleme süresinin 8-12 millisaniyə olacşəbəkəını göstermemektedir.
• Yedi bitlik paketin tek başına güvenilir, siber güvenli ve hataya dayanıklı rabitə sşəbəkəladığını göstermemektedir.
• Dijital radyonun bütün dşəbəkəıtım şebekeleri için ən aşşəbəkəı maliyetli iletişim yöntəmi olduğunu sübut etmir.
• Yaklaşık 60 ohmun üzerindeki yüksek empedanslı nasazlıqları güvenilir biçimde belirlediğini göstermemektedir.
• Ara yük bulunan bütün hat bölümlerinde genlik karşılaştırmasının geçerli olduğunu göstermemektedir.
• Yöntemin örgülü veya çok terminalli şebekelerde seçiciliğini sübut etmir.
• Akım trafosu doygunluğu, yoğun harmonik ve rabitə paketi kaybı altında aynı performansın korunacşəbəkəını göstermemektedir.
• Klasik diferansiyel korumaya göre parasal tasarruf miktarı sunmamaktadır.

Elektrik dşəbəkəıtım sistemleri açısından önemi

Çalışmanın əsas mühendislik katkısı, iki uçlu pilot koruma qərarının sürekli yüksek çözünürlüklü veri aktarımı gerektirmeden üretilebileceğini göstermesidir. Koruma releleri ham dalga biçimini karşı uca taşımak yerine yerel ölçməden çıkardıkları dönüş ve genlik işaretlerini paylaşmaktadır.

Bu yaklaşım daha sınırlı rabitə altyapısı bulunan kırsal dşəbəkəıtım şebekeleri, sabit direk üstü releler ve orta mesafeli hatlar için dəyərlendirilebilir. Ancak real tətbiq öncesinde rabitə protokolü, hata denetimi, siber güvenlik, yedek koruma, kesici açma süresi ve karmaşık topolojiler birlikte sınanmalıdır.

Çalışma gelecekte yöntəmin daha büyük sistemlere, alternatif kablosuz iletişim ortamlarına, yedek korumaya ve nasazlıq mesafesi belirlemeye genişletilmesini önermektedir.

Tədqiqatın yöntəmi və bulğuları

Texniki yöntəm xülasəsi

Karar mantığının teknik özeti

Əsas sayısal bulğular

Simülasyon ve HIL nəticələrının birlikte dəyərlendirilmesi

Simülasyon nəticələrı, yöntəmin güç yönü ve besleme sayısı değiştiğinde qərar ilkesini koruduğunu göstərir. HIL nəticələrı ise aynı işaret karşılaştırmasının real vaxtlı yazılım ve Ethernet veri alışverişi içinde uygulanabildiğini göstərir.

HIL deneyleri simülasyondan daha güçlü bir doğrulama düzeyi sunsa da tamamen fiziksel bir paylayıcı şəbəkə deneyi deyil. Elektrik sistemi RTDS içinde sayısal olarak çalışmakta, algoritma haricî bilgisayarlarda real zamanda yürütülmektedir. Fiziksel akım trafoları, ticari koruma releleri ve devre kesiciler düzenekte yer almamaktadır.

Yayıma hazır olma dəyərlendirmesi

Çalışma açık bir qərar mantığı, geniş sayılabilecek simülasyon senaryoları ve HIL gösterimi təqdim edir. Bununla birlikte hakemli yayımdan veya sahə tətbiqsından önce zaman ölçməünün kapsamı, faz bucşəbəkəı sarmalama yöntəmi, rabitə hata yönetimi, ara yük sınırlaması ve təxminən 60 ohmluk duyarlılık sınırı daha ayrıntılı açıklanmalıdır.

Düşük maliyet ve düşük bant genişliği avantajının doğrulanması için klasik diferansiyel koruma ile aynı donanım, aynı hat mesafesi ve aynı güvenilirlik hedefleri altında toplam paket trafiği, iletişim cihazı maliyeti, kurulum maliyeti ve bakım maliyeti karşılaştırılmalıdır.

Mənbə və yöntəm qeydi

Çalışmanın tam özgün adı: A Low-Cost Communication Current-Based Protection Scheme for DER-Rich Distribution Networks

Yazarlar, PDF’deki sıralarıyla: Pannita Rajakrom; Campbell Booth; Di Liu; Qiteng Hong.

Eş katkı: PDF’de eş katkı veya eş birinci yazarlık bilgisi bulunmamaktadır.

Sorumlu/iletişim yazarı: PDF üzerinde sorumlu yazar işareti veya iletişim e-posta adresi yer almamaktadır. Resmî SSRN kaydı Pannita Rajakrom’u iletişim yazarı olarak göstərir.

Kurum: University of Strathclyde, Glasgow, United Kingdom.

DOI:10.2139/ssrn.6947477.

Yayın platformu: SSRN.

Dergi: Doğrulanmış bir hakemli dergi sürümü bulunmamaktadır.

Özgün yayınevi: Hakemli dergi yayınevi bu sürüm üzerinden doğrulanamamıştır. İncelenen belge SSRN üzerinde yayımlanan preprintdir.

SSRN gönderim tarihi: 15 Haziran 2026.

Hakemlik durumu: Bu tədqiqat rəyçi dəyərləndirməsindən keçməmiştir. PDF’nin bütün sayfalarında “This preprint research paper has not been peer reviewed” uyarısı bulunmaktadır.

Kaynak türü: Elektrik dşəbəkəıtım sistemi korumasına yönelik algoritma geliştirme, MATLAB/Simulink simülasyonu ve RTDS tabanlı Hardware-in-the-Loop doğrulaması içeren mühendislik araştırma preprinti.

Resmî bşəbəkəlantı:SSRN resmî kayıt sayfası.

CRediT katkıları: Pannita Rajakrom; kavramsallaştırma, biçimsel analiz, araştırma, yöntəm, yazılım, doğrulama, görselleştirme ve yazım görevlerini üstlenmiştir. Campbell Booth; kavramsallaştırma, biçimsel analiz, mənbə sşəbəkəlama, danışmanlık, görselleştirme ve metin incelemesine katkıda bulunmuştur. Di Liu; görselleştirme ile metin incelemesine katkı sşəbəkəlamıştır. Qiteng Hong; kavramsallaştırma, mənbə sşəbəkəlama, danışmanlık, görselleştirme ve metin incelemesine katkıda bulunmuştur.

Finansman: Yazarlar araştırmanın kamu, ticari veya kâr amacı gütmeyen bir finansman kuruluşundan özel hibe almadığını bildirmişdir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çalışmayı etkileyebilecek bilinen mali çıkar veya kişisel ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.

Veri erişimi: Verilerin talep üzerine sunulacşəbəkəı belirtilmiştir. Açık bir veri deposu veya indirilebilir deney dosyası verilmemiştir.

İçerik hazırlama yöntəmi: Bu Türkçe makale yüklenen PDF’nin tamamı; iki baralı kuramsal model, fazör diyagramları, tənlikler, qərar axın şeması, rabitə karşılaştırması, üç baralı Simulink modeli, rele faz bucşəbəkəı grafikleri, simülasyon cədvəlları, RTDS-HIL düzenek şeması ve real vaxtlı sinyal grafikleri birlikte incelenerek hazırlanmıştır. PDF dışından bilimsel bulğu eklenmemiştir. Dış doğrulama yalnızca başlık, yazarlar, DOI, tarih ve resmî SSRN mənbə kimliği için istifadə edilmişdir.

Temel bilimsel uyarı: Bulgular üç baralı radyal bir model ile RTDS tabanlı HIL ortamına aittir. Çalışma real paylayıcı şəbəkənde ticari koruma relesi ve devre kesiciyle sahə başarısı göstermemektedir.

Temel yöntəmsel uyarı: Genlik karşılaştırması ara yük bulunan bölümlerde məhduddur; təxminən 60 ohmun üzerindeki nasazlıqlar başlatma eşiğinin altında kalabilmektedir; iletişim paketi kaybı ve bozulması test edilmemiştir. Üç çevrimlik ölçmə penceresi ile bildirilen 8,2-12,0 millisaniyəlik qərar süresi arasındaki kapsam farkı PDF’de izah edilməmişdir.

Maliyet uyarısı: “Düşük maliyet” nitelemesi daha az sensör ve daha küçük tətbiq verisi gereksinimine dayanmaktadır. Çalışma klasik koruma yöntəmleriyle parasal donanım, kurulum veya işletme maliyeti karşılaştırması sunmamaktadır.