Temassız manyetik alan ölçümü ile alçak gerilim (AG) elektrik dağıtım hattında arıza tespiti
Fault detection in low voltage (LV) electrical distribution lines with non-contact magnetic field measurement
- Tez No: 972346
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YUNİS TORUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrik, günümüzde vazgeçilmez temel kaynaklardan biri haline gelmiş ve hemen hemen her alanda kritik bir rol oynamaktadır. Elektrik dağıtım altyapısının en temel parçalarından biri olan alçak gerilim (AG) şebekeleri, elektrik enerjisinin son kullanıcıya ulaştırılmasını sağlar. Artan enerji talebi ve buna bağlı olarak elektrik şebekesinin karmaşıklığının artması, alçak gerilim şebekelerinde sürdürülebilirlik ve güvenliği ön plana çıkarmaktadır. AG havai dağıtım hatları, iletkenlerin çıplak olmaları ve yalıtım eksiklikleri nedeniyle çevresel etkenlere daha fazla maruz kalmakta, çok sayıda aboneye hizmet vermesi ve yaygın bir topolojiye sahiptir ve bu nedenlerle arıza olasılığı diğer şebekelere göre çok daha yüksektir. Bu çalışmada, üç faz ve bir nötr ileteninden oluşan (L1, L2, L3, N) alçak gerilim havai hatlarında oluşabilecek kısa devre arızalarını tespit etmek için manyetik alan sensörü kullanan bir arıza tespit yöntemi önerilmektedir. Bu çalışmada incelenen kısa devre tipleri şunlardır: Faz-faz (L1-L2, L2-L3, L1-L3), üç fazlı (L1-L2-L3), faz-toprak (L1-G, L2-G, L3-G), iki faz-toprak (L1-L2-G, L2-L3-G, L1-L3-G) ve üç faz-toprak (L1-L2-L3-G) kısa devreleri. Sistem, iletkenlerden geçen akımın oluşturduğu manyetik alanı algılayarak çalışır. Bu amaçla, iletkenlere yakın noktalara yerleştirilen manyetik alan sensörü ile çevresel manyetik alan sürekli izlenir. Her arıza tipi akımın büyüklüğünü ve yönünü etkilediğinden etrafındaki manyetik alan dağılımı da değişir. Toplanan bu veriler analiz edilerek arıza tipleri değerlendirilir. Bu yöntem, klasik akım ve gerilim tabanlı sistemlerden farklı olarak iletkenlere temas etmeden çalıştığından, insan güvenliğini artırır ve elektrik kesintisi olmadan konumlanarak arıza tespiti ve onarımını hızlandırır. Ayrıca, düşük maliyetli, geniş bir alanda uygulanabilir ve gerçek zamanlı bir sistem sunarak önemli avantajlar sağlamaktadır. Çalışmalar neticesinde, manyetik alan tabanlı arıza tespitinin alçak gerilim enerji dağıtım hatlarında uygulanabilirliğini ve etkinliğini göstermektedir. Bu çalışma, alçak gerilim üç faz ve bir nötr havai dağıtım şebekesi hatlarında kısa devre arızalarının temassız yöntemle tespiti amacıyla manyetik alan temelli bir yaklaşım önererek literatürdeki önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Yapılan kapsamlı literatür araştırması sonucunda, mevcut çalışmalarda çoğunlukla akım ve gerilim ölçümlerine dayalı klasik yöntemlerin kullanıldığı, manyetik alan sensörlerinin ise orta ve yüksek gerilim sistemlerinde ya da alternatif uygulamalarda değerlendirildiği görülmüştür. Ancak, bu çalışmada olduğu gibi alçak gerilim havai hatlarda manyetik alan sensörleri kullanılarak AG kısa devre arıza türlerinin ayrıştırılması ve sınıflandırılmasına yönelik özgün bir uygulamaya rastlanmamıştır. Bu bakımdan, önerilen yöntem hem bilimsel açıdan hem de uygulama alanı itibarıyla literatürde benzeri bulunmayan nitelikte olup, özgün ve öncü bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Electricity has become an indispensable fundamental resource in today and plays a critical role in almost every field. Low voltage (LV) networks, as one of the essential components of the electricity distribution infrastructure, ensure the delivery of electrical energy to end users. The increasing energy demand and the resulting complexity of electrical networks have brought sustainability and safety to the forefront in low voltage systems. LV overhead distribution lines are more exposed to environmental factors due to the bare conductors and lack of insulation, they serve a large number of subscribers and have a widespread topology, and for these reasons the probability of failure is much higher than other networks. In this study, a fault detection method using a magnetic field sensor is proposed to detect short circuit faults that may occur in low voltage overhead lines consisting of three phases and a neutral conductor (L1, L2, L3, N).The types of short circuits analyzed include: phase-to-phase (L1-L2, L2-L3, L1-L3), three-phase (L1-L2-L3), phase-to-ground (L1-G, L2-G, L3-G), two-phase-to-ground (L1-L2-G, L2-L3-G, L1-L3-G), and three-phase-to-ground (L1-L2-L3-G) faults. The system operates by detecting the magnetic field generated by the current flowing through the conductors. For this purpose, a magnetic field sensor is placed at points near the conductors to continuously monitor the surrounding magnetic field. Since each type of fault affects the magnitude and direction of the current, the magnetic field distribution around it also changes. The collected data are analyzed to evaluate and classify the types of faults. This method, unlike classical current and voltage-based systems, works without contact with conductors, thus increasing human safety and accelerating fault detection and repair by locating without power outage. Additionally, it provides significant advantages by offering a low-cost, wide-area applicable, and real-time monitoring solution. As a result of the studies, it shows the applicability and effectiveness of magnetic field-based fault detection in low voltage power distribution lines. This study fills an important gap in the literature by proposing a magnetic field based approach for the non-contact detection of short circuit faults in low voltage three phase and one neutral overhead distribution network lines. As a result of the comprehensive literature research, it has been seen that in existing studies, classical methods based on current and voltage measurements are mostly used, while magnetic field sensors are evaluated in medium and high voltage systems or alternative applications. However, no original application has been found for the separation and classification of LV short circuit fault types using magnetic field sensors in low voltage overhead lines as in this study. In this respect, the proposed method is unique in the literature both scientifically and in terms of its application area and offers an original and pioneering contribution.
Benzer Tezler
- Design and implementation of magnetic bearings in rotary blood pump
Dönel kan pompasında manyetik rulmanların tasarlanması ve uygulanması
HARIS SHEH ZAD
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER TUNGA ERDOĞAN
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Design and implementation of an electromagnetic actuation system for structural response control
Yapısal cevap kontrolü için bir elektromanyetik tahrik sisteminin tasarımı ve uygulanması
GÜRAY GENİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ KIRAL
- Metamateryal katkılı dalga kılavuzu uygulamaları
Waveguide applications with metamaterial additives
İSA TOKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ YAPAR
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Data acquisition system for Lorentz force electrical impedance tomography using magnetic field measurements
Manyetik alan ölçümleri ile Lorentz kuvvet elektrik empedans tomografisi veri toplama sistemi
KEIVAN KABOUTARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. NEVZAT GÜNERİ GENÇER