Einsatz neuronaler Netze im Distanzschutz:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 21]
173 |
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| Beschreibung: | IX, 140 S. graph. Darst. |
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| adam_text | Titel: Einsatz neuronaler Netze im Distanzschutz
Autor: Dalstein, Thomas
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung ..—....................................—..........................—..........—............. 1 1.1 Aufgaben des Netzschutzes .......................................................................... 1 1.2 Entwicklung des Distanzschutzes ................................................................. 2 1.3 Motivation und Aufbau der vorliegenden Arbeit ......................................... 3 2. Grundlagen des Distanzschutzes .................................................................... 6 2.1 Voraussetzungen ........................................................................................... 6 2.2 Stand der Technik ......................................................................................... 8 2.3 Einfluß nichtidealer Effekte .......................................................................... 12 2.3.1 Auftreten nichtidealer Effekte durch bestimmte Netzeigenschaften ....... 13 2.3.1.1 Oberschwingungen
............................................................................ 13 2.3.1.2 Gleichstromglieder ............. 13 2.3.1.3 Lichtbogenspannungen ........................ 14 2.3.1.4 Transiente Vorgänge durch Leitungskapazitäten ............................... 14 2.3.1.5 Netzfrequenzschwankungen .............................................................. 14 2.3.1.6 Netzpendelungen ............................................................................... 15 2.3.2 Nichtideale Effekte durch Übertragungsfehler ........................................ 15 2.3.2.1 Stromwandlersättigung ...................................................................... 15 2.3.2.2 Kapazitive Spannungswandler ........................................................... 16 2.4 Situation und zukünftige Anforderungen an den Schutz ............................. 17 3. Künstliche neuronale Netze ............................................................................ 19 3.1 Das biologische Vorbild
............................................................................... 19 3.2 Künstliche Neuronen .................................................................................... 20 3.3 Topologien und Anwendungsformen neuronaler Netze ............................... 22 3.4 Diskussion der Einsetzbarkeit im Distanzschutz .......................................... 25 4. Lernalgorithmen und Strategien ..............— __________________________.........-----------... 27 4.1 Konvergenzverhalten von Backpropagation-Netzen ................................... 27 4.2 Klassifikation mit einem Multi Layer Perceptron ........................................ 30 4.3 Optimierung der Netzstruktur ....................................................................... 32 4.3.1 Statistische Methoden zur Optimierung der Netzstruktur ........................ 33 4.3.2 Genetische Methoden zur Optimierung der Netzstruktur ........................ 35 4.3.3 Objektives Testen angelernter neuronale^ Netze ..................................... 37
Inhaltsverzeichnis 5. Einsatz künstlicher neuronaler Netze im Distanzschutz .............................. 39 5.1 Grundkonzept der Entwicklungsumgebung ................................................. 39 5.1.1 Lemdatengenerierung .............................................................................. 40 5.1.2 Lemdatenkonvertierung ........................................................................... 41 5.1.3 Trainieren des Schutzgerätes ................................................................... 43 5.1.4 Auswertung und Beurteilung der Lern-und Testergebnisse ................... 43 5.2 Aufbau des neuronalen Distanzschutzgerätes ............................................... 44 5.3 Meßwerterfassung und Verarbeitung ........................................................... 46 5.4 Grenzen bei der Simulation .......................................................................... 47 6. Neuronale Fehlerdetektion ..............................................................................
49 6.1 Überwachung des Stromes ........................................................................... 49 6.2 Überwachung der Spannung ......................................................................... 52 6.3 Gesamtkonzept der Kurzschlußdetektion ................ 54 6.4 Anlemen und Test der neuronalen Kurzschlußdetektion .............................. 55 7. Neuronale Richtungserkennung ..................................................................... 56 7.1 Konventionelle Ansätze ..................................................... 56 7.2 Neuronale Richtungsbestimmung bei bekannter Fehlerart ........................... 58 7.2.1 Entwurf ...................................................................... 58 7.2.2 Ergebnisse ........................................................................................... 60 7.3 Neuronale Richtungsbestimmung aller Fehlerarten ...................................... 61 7.3.1 Entwurf ..............................................
61 7.3.2 Ergebnisse ................................................................................................ 63 7.4 Validation anhand eines realen Störfalles ..................................................... 67 8. Neuronale Fehlerklassifikation ....................................................................... 71 8.1 Neuronale Fehlerartklassifikation ................................................................. 71 8.1.1 Entwurf .............................................................. 71 8.1.2 Training .............................................................................. 72 8.1.3 Ergebnisse ....................... 73 8.2 Neuronale Lichtbogenerkennung .................................................................. 76 8.2.1 Entwurf .................................................................................................... 77 8.2.2 Ergebnisse ................................................................................................ 78 8.2.3 Grenzen der Lichtbogenerkennung .......................................................... 82 8.3 Neuronale Erkennung von Stromwandlersättigungen .................................. 84 - VI-
Inhaltsverzeichnis 9. Neuronale Fehlerlokalisation ............------------..........-----------...................---------- 85 9.1 Neuronale Zeitzonenklassifikation ............................................................... 85 9.1.1 Entwurf .................................................................................................... 85 9.1.2 Testergebnisse .......................................................................................... 88 9.1.3 Variable Schutzzonengrenzen .................................................................. 91 9.2 Fehlerortbestinunung .................................................................................... 93 9.2.1 Adaptation klassischer Fehlerortlokalisationsverfahren .......................... 93 9.2.2 Neuronale Fehlerortlokalisation .............................................................. 97 9.2.2.1 Direkte neuronale Fehlerortlokalisation ............................................ 97 9.2.3 Einfluß der Nullimpedanz
auf die Lokalisation ....................................... 98 9.2.3.1 Indirekte neuronale Fehlerortlokalisation .......................................... 101 9.2.4 Fehlerortlokalisation mit unscharfen Methoden ..................................... 102 10. Test und Beurteilung des Gesamtverhaltens ............................................... 104 11. Ausblicke ........................................................................................................ 112 12. Zusammenfassung ............... m .„.....„..„.„..„.........„....................................... 114 13. Anhang ............................................................................................................ 118 Anhang A Simulationsbeispiele ........................................................................ 118 Anhang B Simulationsparameter ...................................................................... 124 AnhangC Verwendete Formelzeichen .............................................................
125 Anhang D Verwendete Abkürzungen ............................................................... 126 Anhang E Herleitung des Backpropagation-Verfahrens .................................. 127 14. Literaturverzeichnis ...................................................................................... 133 - VII-
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