Yapay sinir ağları ile elektriksel sistemlerde aşırı akım kavramı için kontrol sistemleri tasarımı

Abstract

YAPAY SiNiR AĞLARI İLE ELEKTRİKSEL SİSTEMLERDE AŞIRI AKIM KAVRAMI İÇİN KONTROL SİSTEMLERİ TASARIMI Sezgin SEZGİNER Kontrol ve Otomasyon Mühendisligi Anabilim Dalı Kontrol ve Otomasyon Mühendisligi Yüksek Lisans Tezi Tez Danısmanı: Doç. Dr. Kayhan GÜLEZ Alçak gerilim elektrik dagıtım sistemlerinde elektriksel koruma amacıyla kullanılan elektromekanik otomatik sigortalar, sebelerde asırı akım koruması ve kısa devre akım korumasını saglamakta birincil göreve sahiptirler. Bu koruma elemanlarının sebekelerde güvenilir ve uzun ömürlü olarak çalısması mekanik ve elektromanyetik performans kriterlerine göre degisiklik arz eder. Bu ürünlerin elektriksel beyan degerlerine ve akım karakteristiklerine baglı olarak IEC, DIN, EN normlarına göre farklı test senaryoları olusturulmaktadır. Piyasada “otomat” olarak ta bilinen bu ürünler kısa devre anında 10kA, cos = 0,6(geri) degerine kadar çıkabilen konvansiyonel kısa devre akımını algılayarak manyetik açtırma düzenegini devreye almakta ve sonrasında bu akımı, gövdesi içerisindeki ark hücresi içine tasıyarak iyonize olmus ve olaganüstü ısılara çıkmıs olan gazı polimer gövdenin dısına atmaktadırlar. Yaklasık 10 ms süren bu kısa anda oldukça yüksek bir Joule ısınması olusmakta, polimer gövdede, ark kanallarında ve bakır baralarda 18.000 Kelvin mertebesine varan ısınmalar meydana gelmektedir. Bu derecede yüksek aktif enerji kayıpları, mekanik ve elektriksel performansı her bir kısa devrede asagı seviyeye çekmekte, ürünlerin ömür dayanım degerinin düsmesine sebep olmaktadır. Bunu takip eden kullanımlarda yine kısa devrelere ve asırı akımlara maruz kalan otomatik sigorta ilk dogrulama testlerindeki performansının altına inmektedir. kincil önemdeki bir diger dezavantaj ise bu tip elektromekanik koruma sistemlerinin yangın veya kötü temas gibi arızalar sırasında olusan akım ve gerilim dengesizliklerini algılamadaki düsük hassasiyetleridir. Bir kontak temassızlıgından veya faz – toprak arasındaki kaçak empedanstan kaynaklanabilecek gerilim ve akım düzensizlikleri sırasında bu cihazlar algılama ve koruma yapamamakta olup arızanın tespiti ancak sebekedeki beyan akım 1kA mertebesine çıktıktan sonra mümkün olmaktadır. Bu çalısmada yukarıda özetlenen bu iki temel problemin gömülü bir yazılım içeren elektronik devre ile giderilmesi olanaklı hale gelmektedir. Gerilim ve akım parametrelerinin sürekli olarak takibiyle ögrenme modu olusturularak sistemin normal çalısma kosulları saptanmakta ve bu olusumun dısına çıkan durumlar olustugunda sebekenin korunması olanaklı hale gelmektedir. Yapay sinir aglarında kullanılan backpropogation algoritması temel yazılım altyapısını olusturmaktadır. Çalısmaya konu olan bu sistemin en önemli avantajı, asırı akımın henüz tepe noktasına varmadan algılanmasıyla önemli elektriksel risklerin önüne geçilmesi ve daha dayanıklı koruma sistemlerinin olusmasına olanak vermesidir. Akıllı sebekelerde bu türde koruma ve kontrol düzenlenerinin bulunmasına ihtiyaç vardır.