High-impedance faults detection by using wavelet transform

Abstract

Elektrik güç sistemi farklı arıza tiplerinden korunmaktadır. Arızaların meydana gelme sıklığı bakımından en çok görülen arıza tipi tek faz toprak arızasıdır. Tek faz toprak arıza tiplerinden bir tanesi de yüksek empedans arızası olarak tanımlanır. Yüksek empedans arızasındaki akımın küçük olmasından dolayı bu tip arızaların dağıtım sisteminde tespit edilmesi daima zordur. Bu tez çalışmasında, dağıtım sisteminde meydana gelen yüksek empedans arızaların belirlenmesi araştırılmıştır. Ayrık dalgacık dönüşümü tekniği kullanılarak HIF tespiti yapabilen bir algoritma önerilmiştir. Arızalı sinyalin özelliğini elde etmek için dalgacık dönüşümünün karakteristiği kullanılır. Güç sisteminin ve yüksek empedans arızanın modellenmesi için Matlab Simulink yazılım ortamı tercih edilmiştir. Ayrıca sinyal özelliğini elde etmek için Matlab içinde bulunan dalgacık araç kutusu kullanılmaktadır. Algoritmada ayrık parçacık dönüşümü üç fazlı dalgaya uygulanmaktadır. Sinyaller 6. Seviyeden detaylara sahip ana dalgacık olarak Debauches dalgacık yöntemi ile incelenmiştir. Algoritmanın ana kısmı elde edilen detayların enerjisine bağlıdır. HIF diğer arıza türlerinden detayların enerji bilgisi kullanılarak ayrılmaktadır. Algoritma içinde enerji seviyesinin yüzdesi benzetim sonuçlarına bağlı olarak seçilmiştir. Algoritmanın etkisini göstermek için farklı arıza noktalarında yaratılacak farklı arızalar ile testler yapılmıştır. Bütün test sonuçları dağıtım sisteminde bir HIF arızası olduğu zaman önerilen algoritmanın sistemdeki arızalı fazı bulduğunu göstermiştir.

The power system is protected from different types of faults. Especially single phase to ground fault is the most popular one in terms of frequency of occurrence. High impedance fault is one of single phase to ground fault types. Because of the small high impedance fault current, the detection of this type of fault has always been difficult in distribution power system. In this thesis, high impedance faults (HIFs) detection in distribution power system is investigated. An algorithm is proposed to detect HIF by using discrete wavelet transform. The characteristic of wavelet transform has been used for extracting fault signal feature. The Matlab Simulink software environment is preferred for modeling the power system and high impedance fault. Moreover, the wavelet toolbox in Matlab is used to extract the signal feature. In the algorithm, the discrete wavelet transform is applied to three phase signals. Then the signals have been analyzed by debauches wavelet as mother wavelet with 6 levels of details. The main part of algorithm depends on energy of details. The HIF is separated from the other faults by using energy of details. The limit for energy percentage was chosen in the algorithm depending on the simulation results. In order to show the effectiveness, different fault parameters with different fault location were tested. All test results show that the proposed algorithm is found the faulty phase when the fault in distribution power system is HIF.