- / -

This thesis discusses the design and implementation of a structured cabling system. A structured cabling is the way of standardizing the communications like telephony and ISDN in the buildings and facilitate the future scalability. In our case, we study the structured cabling system for a certain University building (in cooperation with Technical Services of University of Patras (Planning & Networks Directorate), University of Patras). The study of structured cabling is based in the necessities of the building. Depends of the building and its purpose the necessities are different. For a University building the structured cabling is design as a work place, so the study will be focus on a professional sphere, based in some defined standards. We need to define the exactly components that will be part of the system and their localization in the building, as well as their cost and installation. For this purpose we use AutoCAD in order to help us to define the needed components and their localization, with the help of some plans of the building. / -

Εξετάζεται με χρήση του προγράμματος σε Η/Υ PRAO, η δυνατότητα αντιμετώπισης των προβλημάτων αύξησης των ηλεκτρικών φορτίων την προσεχή δεκαπενταετία (έτος 2008 εως 2023) στην ευρύτερη περιοχή της πόλης της Πάτρας που αποτελείται από το αστικό τμήμα των Δήμων Πάτρας και Ρίου. / -

- / -

Στα κεφάλαια που ακολουθούν παρατίθενται στοιχεία για το δίκτυο υψηλής και υπερυψηλής τάσης της Δυτικής Ελλάδας. Τα στοιχειά αυτά καλύπτουν ένα διάστημα 14 ετών. Γίνεται επεξεργασία των στοιχείων αυτών με στόχο να αξιολογηθεί η λειτουργία της γραμμής σε σύγκριση με τις προδιαγραφές κατασκευής.Επίσης εξάγονται και αλλά χρήσιμα συμπεράσματα ακόμα και για τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της λειτουργίας του δικτύου γενικότερα. Στο 1ο κεφάλαιο αναφέρονται τα είδη σφαλμάτων(χωρίζονται σε κατηγορίες με βάση τη χρονική τους διάρκεια και τις επιπτώσεις αυτών στο δίκτυο) που παρουσιάζονται στις γραμμές και γίνεται επεξεργασία αυτών. Οι κατηγορίες των σφαλμάτων είναι • Παροδικά • Παραμένοντα • Μόνιμα Τα κριτήρια κατηγοριοποίησης είναι η διάρκεια των σφαλμάτων και το ύψος της ζημιάς που προκαλούν. Βέβαια οι δυο αυτές ποσότητες είναι αλληλένδετες και ανάλογες. Μια ζημιά που θα καταστρέψει παραδείγματος χάρη έναν πυλώνα θα διαρκέσει ως βλάβη, στην καλύτερη περίπτωση, μερικές μέρες. Έτσι τα παροδικά σφάλματα διαρκούν το πολύ μερικά δευτερόλεπτα και το δίκτυο στο οποίο εμφανίζεται το σφάλμα επανέρχεται σε λειτουργία από μόνο του, δίχως την ανάγκη παρέμβασης. Τα μόνιμα σφάλματα είναι τα σοβαρότερα και τα πλέον απευκταία. Απαιτούν την παρέμβαση συνεργείου της Δ.Ε.Η. στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων τους. Τα παροδικά είναι τα σφάλματα με χαρακτηριστικά κάπου ενδιάμεσα των δυο προηγούμενων κατηγοριών. Στο 2ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αιτία που προκαλούν τα σφάλματα στις γραμμές και γίνεται εκτενέστερη αναφορά στις ατμοσφαιρικές υπερτάσεις. Όσον αφορά τις τελευταίες ακολουθεί μέσα στο κεφάλαιο ποιοτικη και ποσοτική ανάλυση των δεδομένων. Η πλειονότητα των σφαλμάτων προκαλείται εξαιτίας κακών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Με τον όρο αυτό στη συγκεκριμένη περίπτωση εννοούμε κυρίως τα κεραυνικά πλήγματα πάνω σε μια γραμμη ή πολύ κοντά σε αυτή. Αρκετά πιο σπάνια μπορεί να προκαλέσει σοβαρό σφάλμα σε μια γραμμη ο δυνατός αέρας. Όχι πως και αυτό το ενδεχόμενο είναι απίθανο. Είναι δυνατό ο αέρας με την άσκηση δύναμης πάνω σε μια γραμμη είτε με άμεσο είτε με έμμεσο τρόπο (να ξεριζώσει ένα δέντρο και αυτό να πέσει πάνω στη γραμμη ) να προκαλέσει σοβαρή ζημιά στη γραμμη. Παρατηρείται πως ο αριθμός των σφαλμάτων εμφανίζει ομαλές αυξομειώσεις εκτός εξαιρετικών περιπτώσεων , όπως αποτελεί στην περίπτωση μας το έτος 1993 κατά το οποίο αυξάνονται ραγδαία τα σφάλματα ενώ το αμέσως επόμενο έτος επανέρχονται στα προ δυο ετών επίπεδά τους. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά στο κλίμα της Ελλάδας , στην κεραυνική συχνότητα και σε βασικά χαρακτηριστικά των γραμμών και των πυλώνων στο υπό εξέταση δίκτυο. Το κλίμα της Ελλάδος βέβαια δεν είναι ανεξάρτητο του κλίματος σε παγκόσμια κλίμακα. Επομένως , συνυπολογίζοντας τα δεδομένα που έχουν διαμορφωθεί τα τελευταία χρόνια με τις απότομες διακυμάνσεις του καιρού, είναι φυσιολογικό κάποιες παραδοχές που έχουμε κάνει στα πλαίσια της εργασίας αυτής να μην επιβεβαιώνονται πάντα. Ο χάρτης ισοκεραυνικών καμπύλων που παρατίθεται είναι μέρος του παγκοσμίου χάρτη ισοκεραυνικών καμπύλων. Και σε αυτήν την περίπτωση έχουν γίνει κάποιες παραδοχές και γενικεύσεις από τους επιστήμονες που έχουν σχεδιάσει αυτούς τους χάρτες και είναι λογικό να παρουσιάζονται αποκλίσεις στην πραγματικότητα. Τέλος τα χαρακτηριστικά του δικτύου είναι μια ευγενική παραχώρηση της Δ.Ε.Η. όπως βέβαια και όλα τα στοιχειά που εξετάζουμε. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μέθοδος ANACOM η οποία θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή θεωρητικών δεδομένων , τα οποία θα αντιπαρατεθούν στη συνέχεια με τα πραγματικα. Η μέθοδος αυτή είναι μια εξέλιξη παλαιοτέρων μεθόδων και χρησιμοποιείται ευρύτατα σε θέματα σφαλμάτων γραμμών μεταφοράς ρεύματος. Επίσης υπολογίζει τα σφάλματα θωράκισης καθώς και τα ανάστροφα σφάλματα. Κατά τον υπολογισμό των σφαλμάτων πρέπει να λάβουμε υπόψη μας πολλούς παράγοντες όπως αριθμό μονωτήρων ,αντίσταση γείωσης πυλώνων ,τάση δικτύου ,αριθμό αγωγών προστασίας ,ημέρες καταιγίδας ,μήκος της γραμμής αλλά ταυτόχρονα κάνουμε και ορισμένες παραδοχές όπως το ποσοστό των κεραυνών που παρακάμπτουν τον αγωγό προστασίας και πλήττουν τη γραμμη. Στο 5ο κεφάλαιο παρατίθεται αναλυτικά ο υπολογισμός σφαλμάτων σε όλα τα τμήματα του δικτύου. Το υπό εξέταση δίκτυο χωρίζεται σε μεγάλο αριθμό μικρότερων τμημάτων. Ακόμα και στην περίπτωση που το δίκτυο έχει ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά εκατέρωθεν , ας πούμε , ενός υποσταθμού ,πάλι υπολογίζουμε ξεχωριστά τα αναμενομενα σφάλματα. Η τμηματοποίηση αυτή είναι απαραίτητη κυρίως γιατί έτσι είναι καταγεγραμμένα τα στοιχειά που έχουμε λάβει από τη Δ.Ε.Η.. Το κεφάλαιο αυτό είναι καθαρά υπολογιστικό αλλά είναι απολύτως απαραίτητο για να γίνει η περαιτέρω επεξεργασία των στοιχείων. Στο 6ο κεφάλαιο αναλύεται και εξηγείται η απόκλιση μεταξύ αναμενόμενων και πραγματικών σφαλμάτων. Στο τελικό αποτέλεσμα παρατηρούμε μια πολύ σημαντική απόκλιση μεταξύ των αναμενόμενων και των πραγματικών σφαλμάτων. Η απόκλιση αυτή έχει διάφορες αιτίες που την προκαλούν : • Όπως προαναφέραμε έχουν γίνει κάποιες παραδοχές και στρογγυλοποιήσεις οι τιμές των οποίων είναι πάντα μεγαλύτερες της μέσης εκτιμημένης. • Αρκετά τμήματα της γραμμής τέμνουν περισσότερες από μια ισοκεραυνικές καμπύλες. Αφενός είναι εξαιρετικά δύσκολο να βρούμε το ακριβές νούμερο ‘ήμερων καταιγίδας ‘ αφετέρου είναι προτιμότερο οποιαδήποτε στρογγυλοποίηση να μη γίνει χαμηλότερα του επιπέδου μέσης τιμής αλλά υψηλοτέρα αυτής αφού ασχολούμαστε με την προστασία πολύ ακριβών συσκευών και ενός κοινωνικού αγαθού όπως είναι το ηλεκτρικό ρεύμα. • Η τιμή της αντίστασης των πυλώνων θεωρείται σταθερή για όλο το μήκος κάθε τμήματος. Αυτό είναι ιδιαίτερα απίθανο. Η τιμή της αντίστασης του εδάφους μεταβάλλεται σε απόσταση μερικών μέτρων πόσο δε μάλλον σε αποστάσεις εκατοντάδων μέτρων όπως είναι το άνοιγμα μεταξύ των πυλώνων. Επίσης η ειδική τιμή της αντίστασης εδάφους μεταβάλλεται και κατά τη διάρκεια ενός έτους κυρίως λόγω της μεταβολής της υγρασίας του εδάφους. • Τέλος δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι αναφερόμαστε σε ανθρώπινες κατασκευές οπότε δεν είναι εφικτό να πετύχουμε ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά. Στο 7ο κεφάλαιο τέλος αναπτύσσεται διεξοδικότερα και με τη χρήση παραδείγματος ,ο ρόλος που παίζει η διαδρομή της γραμμής ( routing ) στην αντικεραυνική συμπεριφορά των γραμμών υψηλής τάσης. Το παράδειγμα σύγκρισης που παρατίθεται (Αχελώος- Δίστομο και Αχελώος – Πουρνάρι )είναι χαρακτηριστικό γιατί αφορά δυο τμήματα του δικτύου με πολλά κοινά χαρακτηριστικά. Ίδια τιμή αντίστασης γείωσης , ίδιο αριθμό πυλώνων , ίδια τάση μεταφοράς ,ίδιο τύπο και αριθμό αγωγών. Συν τοις άλλοις τα δυο αυτά τμήματα έχουν κοινό σημείο ‘ εκκίνησης’ τον Αχελώο απλά έχουν αντίθετες κατευθύνσεις. Οι μοναδικές διαφορές είναι τα μήκη των τμημάτων και ο αριθμός των ήμερων καταιγίδας,παράγοντες οι οποίοι βέβαια συνυπολογίζονται στη θεωρητική εκτίμηση των σφαλμάτων. Στην πράξη όμως αποδεικνύεται μια απόκλιση 15% υπέρ της γραμμής που είναι κατασκευασμένη σε πιο προστατευμένο περιβάλλον(Αχελώος – Δίστομο). Βρίσκεται σε πλαγιές ορεινών όγκων και όχι σε πεδιάδες. Επίσης κανένα κομμάτι δεν διέρχεται από κορυφή βουνού όπως συμβαίνει αναγκαστικά στη δεύτερη περίπτωση. / In the capitals that follow are mentioned elements for the high voltage network of Western Greece. The elements cover one interval of 14 years. A treatment of these elements in order to evaluate the operation of line compared to its construction specifications. There are also exported useful conclusions even on the methods that are used for the evaluation of operation of network in general. In the 1st chapter are reported the types of faults (are separated in categories with base their time duration and the repercussions of these in the network) that are presented in the lines and takes place treatment of these. The categories of faults are • Transitory • Remaining the • Permanently The criteria of categorization are the duration of faults and the height of damage that they cause. Of course these two quantities are interrelated and proportional. A damage that will destroy for example pylon will last as damage, in better, case certain days. Thus the transitory faults lasts at maximum certain seconds and the network in which is presented the fault is back on line on his own, without the need of intervention. The permanent faults are most serious. They require the intervention of repair crew of Δ.Ε.Η. in the overwhelming majority of their cases. Transitory are the faults with characteristically somewhere in-between the two previous categories. In the 2nd chapter are presented the reason that cause the faults in the lines and becomes a more extensive report in the atmospheric hypertensions. With regard to the last ones follows in to the capital, qualitative and quantitative analysis of data. The majority of faults are caused because of the bad atmospheric conditions. With this term in the particular case we mainly mean the thunder strokes on a line or a lot near it. Enough more seldom it can cause serious fault in a line the strong air wind. It is possible the wind with the exercise of force on a line either with direct or with indirect way (it eradicates a tree and this it falls on the line) will cause serious damage in the line. It is observed that the number of faults presents smooth fluctuations except exceptional cases, as it constitutes in our case the year 1993 at which are increased rapidly the faults while the immediately next year falls down in the two years ago levels. In the 3rd chapter follows short report in the climate of Greece, in the thunder frequency and in basic characteristics of lines and pylons in the network under review. The climate of Greece of course is not independent of the climate in world scale. Consequently, taking under consideration the data that have been shaped in the past few years with the abrupt fluctuations of climate, it is logical that certain admissions that we have made in the frames of this work will not always be confirmed. The map of thunder density that is presented is part of a similar world map. In this case also there have been certain admissions and generalizations from the scientists that have drawn these maps and are the reason that are presented divergences in reality. Finally the characteristics of network are a polite concession of Δ.Ε.Η. as of course and the data that we examine. In the 4th chapter is presented the method ANACOM which will be used for the export of theoretical data, which afterwards will be compared with real data. This method is a development of older methods and is used very widely on issues concerning the faults in current transport lines. Also it calculates the faults of armoring as well as the backstroke faults. At the calculation of faults we should take into consideration a lot of factors such as number the ground resistance of pylons, the voltage of the network, the number of protection conductors, the days of storm, the length of line but simultaneously we must make certain admissions as the percentage the lightings that surpass the protection line and strike the line. In the 5th chapter is mentioned analytically the calculation of faults in all the departments of the network. The network under review is separated in a large number of smaller departments. Even in the case where the network has precisely the exact same characteristics at both sides, for example, of a substation, nevertheless we calculate separately the expected faults. This segmentation is essential mainly because thus it is organized the database that we have received from Δ.Ε.Η.. This capital is clearly a calculating one but is absolutely essential in order to precede the further analysis of data. In the 6th chapter is analyzed and is explained the divergence between expected and occurred faults. In the final conclusion we observe a very important divergence between the expected also real faults. This divergence has various reasons that cause it: As we mentioned before there have been certain admissions and approximations of the values. Enough departments of line go through from more than one thunder map lines. On one side it is exceptionally difficult to find a precise number `of days of storm ` on the other hand it is preferable any approximation not to lower than the level of medium price but greater than this considering that we deal with the protection of very expensive appliances and a social good such as the electric current. The level of resistance of pylons is considered constant for all the length of each department. This is particularly improbable. The price of resistance of ground is altered in distance of certain meters not to mention in distances of hundreds of meters as is the opening between the pylons. In the 7th chapter is developed more extensively with the use of example, the role that plays the path of the line (routing) in the protection of lines of high voltage. The example of comparison that is mentioned (Acheloos Distomo and Acheloos - Poyrnari) is characteristic because it concerns two departments of network with a lot of common characteristics. Same price of ground resistance, same number of pylons, same voltage level, same type and number of conductors. Plus this two departments have common point `of departure' Acheloos and simply have opposite directions. The sole differences are the lengths of departments and the number of days of storm, factors which of course are included in the theoretical estimate of faults. Into practice however is proved a divergence 15% in favor of the line that is manufactured in more protected environment (Acheloos - Distomo). It is found in the side of mountains and not in plains.

Προτείνεται στη διατριβή ένα περιβάλλον ανάλυσης και μελέτης ενδεχόμενων διαταραχών με τη χρήση μεθόδων μηχανικής μάθησης για ηλεκτρικά δίκτυα. Δομείται ένα ελεγμένο σύνολο πιθανών λειτουργικών καταστάσεων πάνω στο οποίο ορίζεται και μελετάται ένα σύνολο από ενδεχόμενες διαταραχές. Βάσει προτεινόμενων στη βιβλιογραφία δεικτών κατάστασης, οι οποίοι υπολογίζονται ανά λειτουργική κατάσταση, εκπαιδεύονται ανά ενδεχόμενη διαταραχή μέθοδοι μηχανικής μάθησης οι οποίες για μη γνωστές καταστάσεις του δικτύου είναι δυνατό να παράγουν προγνώσεις σχετικά με τις πιθανές επιπτώσεις μιας ενδεχόμενης διαταραχής. Στα πλαίσια της διατριβής έχει σχεδιαστεί ένα πρωτότυπο υπολογιστικό περιβάλλον ανάλυσης και εκτίμησης της επικινδυνότητας ενός προκαθορισμένου συνόλου διαταραχών απώλειας συνδυασμού γραμμών και ζυγών, ενώ παράλληλα προτείνεται μια μεθοδολογία ανάλυσης ενδεχόμενων διαταραχών η οποία εφαρμόζεται στο ηλεκτρικό δίκτυο της νήσου Κρήτης. Το περιβάλλον μελέτης είναι ανεξάρτητο του ηλεκτρικού δικτύου και εκπαιδεύει αλγόριθμους μηχανικής μάθησης με προγενέστερη γνώση με σκοπό την εκτίμηση του αποτελέσματος εφαρμογής μιας ενδεχόμενης διαταραχής σε μια τυχαία λειτουργική κατάσταση του δικτύου. Η προγενέστερη γνώση αποκτάται με προσομοίωση, δηλαδή με την εφαρμογή μιας διαταραχής σε διαφορετικές μεταξύ τους ελεγμένες λειτουργικές καταστάσεις. Έτσι, είναι δυνατή η εκτίμηση της επικινδυνότητας μιας ενδεχόμενης διαταραχής με παράκαμψη της υπολογιστικά δαπανηρής διαδικασίας ανάλυσης ροής φορτίου. / Within thesis an environment implementing machine learning techniques for the analysis and study of electrical network contingencies is proposed. A set of contingencies is defined and studied on a filtered set of simulated possible operating points. Machine learning methods based on proposed in bibliography indices are calculated per simulated operating point and are trained per contingency. They are capable to generate a prediction for an unknown network state about the possible outcome of a contingency. In the scope of thesis a novel computing environment has been developed for the analysis and risk assessment of a predefined set of contingencies comprising line outage combinations. In parallel, a general methodology for contingency analysis is proposed that is in particular implemented on the electrical network of the island of Crete. The environment of study is electrical network independent and trains machine learning algorithms based on previous knowledge. It aims at the estimation of the application result of a contingency to a certain network operating state. Previous knowledge is acquired through simulation, that is the application of a contingency to different filtered operating states. Thus, the risk estimation of a contingency is achieved, bypassing the computer intensive procedure of power flow analysis.

Σε αυτήν την διπλωματική εργασία γίνεται η μελέτη της συμπεριφοράς των γραμμών μέσης τάσης σε καταπονήσεις από κεραυνούς. Οι κεραυνοί αποτελούν ένα φυσικό φαινόμενο με επικίνδυνα αποτελέσματα για την ασφάλεια των ανθρώπων, των κτιρίων και των ηλεκτρικών συστημάτων. Έτσι, κεραυνοί που πλήττουν άμεσα γραμμές διανομής ή γειτονικό σε αυτές έδαφος, είναι υπεύθυνοι για τα σφάλματα που λαμβάνουμε στο ηλεκτρικό σύστημα. Το αποτέλεσμα της πτώσης κεραυνού μπορεί να οδηγήσει σε στιγμιαίο ή και μόνιμο σφάλμα. Οι προβλέψεις για την συμπεριφορά των εναερίων γραμμών διανομής εμπεριέχουν πολλές αβεβαιότητες. Μερικές βασικές παράμετροι όπως η πυκνότητα των κεραυνών, που μετριέται με την πυκνότητα των κεραυνών στο έδαφος (GFD), ή ο υπολογισμός του αριθμού των απευθείας πληγμάτων στην γραμμή απέχουν από την πραγματικότητα. Μελετώντας την εργασία αυτή μπορούμε να κάνουμε προβλέψεις σφαλμάτων λόγω κεραυνών σε μια γραμμή διανομής με μια αρκετά καλή ακρίβεια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η δομή των δικτύων διανομής και των γραμμών μέσης τάσης και γίνεται εκτενέστερη αναφορά στις εναέριες γραμμές που είναι και το αντικείμενο της εργασίας αφού αυτές δέχονται τα κεραυνικά πλήγματα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στα σφάλματα που μπορούν να προκληθούν στα δίκτυα διανομής και στα αίτια πρόκλησής τους. Τα συχνότερα είναι αυτά από ατμοσφαιρικά αίτια. Παρουσιάζονται επίσης οι διάφορες μέθοδοι αντικεραυνικής προστασίας των γραμμών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι κεραυνοί και τα χαρακτηριστικά τους. Εξετάζεται ο κεραυνός ως φυσικό αίτιο, τα είδη των κεραυνών καθώς και η μοντελοποίησή του ως κρουστική τάση. Τέλος γίνεται αναφορά στις σημαντικές έννοιες της κεραυνικής στάθμης και των ισοκεραυνικών καμπυλών που θα χρησιμοποιηθούν παρακάτω. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η οδηγία της ΙΕΕΕ στην οποία και έχει βασιστεί αυτή η εργασία και αναφέρεται στην συμπεριφορά των εναέριων γραμμών σε κεραυνικά πλήγματα. Σκοπός της είναι να παρουσιάσει λύσεις για την μείωση των προκληθέντων βραχυκυκλωμάτων. Προσδιορίζεται η συμπεριφορά των γραμμών σε περίπτωση πτώσης κεραυνού, πλήγματα κεραυνών και βραχυκυκλώματα από επαγόμενη τάση, το επίπεδο μόνωσης των γραμμών και η προστασία των γραμμών με προστατευτικό αγωγό και αλεξικέραυνα. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται ο θεωρητικός υπολογισμός των αναμενόμενων σφαλμάτων στις γραμμές βάση της οδηγίας του τετάρτου κεφαλαίου. Αναπτύσσεται η καταγραφή των σφαλμάτων και των βλαβών στο δίκτυο Μ.Τ. σε τέσσερις διαφορετικές γραμμές διανομής για τα έτη από το 2003 έως το 2010 στην περιοχή της Καλαμάτας και της Πύλου. Τέλος γίνεται μια σύγκριση μεταξύ των πραγματικών και των θεωρητικών μετρήσεων και μεταξύ των τεσσάρων γραμμών και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης. / This diploma thesis studies the lightning performance of electric power overhead distribution lines. The lightning is a natural phenomenon with dangerous effects on the safety of people, buildings and electrical systems. So a lightning that strikes directly to a distribution line, or to the nearby area is responsible for the damage happening to the electric circuit. Lightning usually causes temporary faults on overhead distribution lines. Estimates of the lightning performance of distribution lines contain many uncertainties. Some of the basics such as lightning intensity measured by ground flash density (GFD), or estimating the number of direct strikes to a distribution line may have significant errors. Often, rough estimates or generally accepted practices are just as effective as detailed calculations. This guide is intended to provide straightforward estimates of lightning-caused faults. The first chapter presents the structure of the electrical distribution network and lines of medium voltage and a more extensive reference is made to the overhead lines which are exposed to lightning. The second chapter refers to errors that can occur in the distribution and the causes of its occurrence. The most common are those of atmospheric origin. Also presents several methods for grounding lines. The third chapter presents the thunderbolts and their characteristics. Examine the lightning as a natural cause, types of lightning and the modeling of a voltage impulse. Finally refer to the important concepts of lightning and isokeravnic level curves which will be used below. The fourth chapter presents the guide of IEEE, to which this thesis is based and refers to the behavior of overhead lines to lightning strikes. The aim is to provide solutions to reduce induced short circuits. Determine the behavior of the lines in case lightning, lightning strikes and short circuits induced by voltage, the insulation level of lines and the protection of lines with a protective conductor and lightning arresters. The fifth and final chapter is a theoretical calculation of the expected flashovers to the lines under the IEEE guide of the fourth chapter. The flashovers and faults in four separate distribution lines are recorded for the years 2003 to 2010 in the area of Kalamata and Pylos. A comparison takes place between actual and theoretical measurements and between the four lines, and finally the conclusions of the study are presented.

Les défauts d’arcs électriques sont souvent la cause du déclenchement d’un incendie dans l’habitat. Les détecter constitue une amélioration de la sécurité électrique domestique. La contribution de cette thèse porte sur la problématique de l’identification et de la détection de défauts d’arcs électriques sur le réseau basse tension domestique (charge simple et combinée). Dans ce travail de thèse, le premier axe de recherche porte sur la mise en œuvre d’un modèle de simulation de réseau. Sur le modèle de réseau l’objectif est d’introduire à volonté et de manière graphique des charges de nature différentes associées à un défaut d’arc électrique série. La modélisation porte sur la source de tension, des charges domestiques, le défaut d’arc et le bloc d’analyse numérique du courant et de la tension pour la commande d’un disjoncteur. Le second axe de recherche porte la mise au point de méthodes de détection robuste d’un défaut d’arc électrique Quatre méthodes originales de détection portant sur la tension et le courant de ligne ont été développées dans le cadre de ce travail de thèse. Elles sont toutes basées sur l’analyse des caractéristiques fréquentielles et temporelles du courant de ligne. Toutes les méthodes produisent une information dont l’amplitude tend à s’accroître en présence d’un arc électrique. Toutefois, le caractère non déterministe et très variable des signaux produits par un arc électrique ainsi que la grande variabilité des charges et des perturbations qu’elles introduisent rendent la détection très difficile. L’ensemble des études s’est donc systématiquement composé d’une comparaison entre la situation avec et sans arcs. Le résultat a abouti à une approche combinée de plusieurs méthodes et d’un modèle simple de décision basé sur un simple seuil. Un prototype implémentant une partie de l’algorithme a montré la faisabilité d’un circuit en temps réel / The electrical arc faults are the cause of electrical home fire. Detecting them is an improvement of domestic electrical safety. The thesis contribution focuses on the problem of the electrical arc fault identification and detection in the domestic low voltage network. In this thesis, the first research objective is the modeling of a domestic electrical network. The aim of the modeling is to recreate graphically the loads and the topology of the real domestic electrical network associated with a series electrical arc fault. The modeling is made on the AC voltage source, domestic loads, arc fault model and a block of current and voltage analysis to control a circuit breaker. The second research objective is the development of a robust method for detecting arcing fault. Four detecting methods were developed as part of this thesis; they are based on the current analysis of frequency and time characteristics. All methods generate information whose amplitude tends to increase in the presence of an electric arc. However, the non-deterministic and random feature of the signals produced by the electrical arc fault as well as the large number and variability of loads and the disturbances which they introduce make the arc detection very difficult. All the studies consistently are composed of a comparison between the normal operation and arc fault signals. The result has resulted in a combined approach of some methodologies and a simple decision model based on a threshold. A prototype which contains a part of the algorithm was shown the feasibility of a circuit in real time

La dangerosité des défauts électriques et notamment des défauts d’arcs série dans les installations basse tension est connue depuis longtemps et représente une problématique d’actualité. La détection et la localisation de ces défauts constituent ainsi le sujet d’étude de cette thèse. Notons également, qu’à l’heure actuelle, aucun disjoncteur pour la détection des défauts d’arcs n’est équipé de la fonction localisation d’un arc sur la ligne électrique. Plusieurs méthodes de localisation des défauts d’arcs électriques séries ont été proposées dans le travail présenté. La première méthode est basée sur les paramètres d’impédance obtenus à partir des lois de Kirchhoff et ceci sur une ligne expérimentale de 49 m de longueur. La seconde méthode utilise la modélisation de ligne pour obtenir différents vecteurs de signatures utilisés pour entrainer un réseau de neurones. La troisième méthode par transformée en ondelettes est basée sur l’identification des ondes haute fréquence qui apparaissent en présence d’un défaut d’arc série. L’autre contribution majeure de cette thèse est la mise au point d’un algorithme performant de détection de la présence d’un défaut d’arc électrique par analyse du courant de ligne. L’algorithme est conçu pour détecter de manière fiable les défauts d'arc dans les modes de fonctionnement stationnaires et transitoires des appareils ménagers puis dans des configurations complexes de masquage de charges et d'appareils perturbateurs. L’algorithme repose sur l’analyse du courant de ligne par un filtre de Kalman associé à une logique de décision. La technique mise en œuvre, portant sur un seuillage adaptatif à base de logique floue (Fuzzy Logic), entraîne une réduction significative des faux déclenchements / The dangerousness of electrical defects and in particular serial arcing ones in low-voltage installations is well known and represents a topical research issue. The detection and localization of these defects is therefore the subject of this thesis. It should also be noted that, at present time, no circuit-breaker for arc fault detection is equipped with the arc location function on the power line. Several methods for locating series arc faults have been proposed in this work. For the first method, a model based on the impedance parameters of the experimental power line (length 49 meters) based on Kirchhoff's laws was developed. The second method uses line modeling to obtain different signature vectors used to train a neural network. The third wavelet transform method is based on the identification of high frequency waves that occur in the presence of a series arc fault. The other major contribution of this thesis is the development of an efficient algorithm for detecting the presence of an electrical arc fault by the line current analysis. The algorithm is designed to reliably detect series arcing faults in stationary and transient operating modes of household appliances and then in complex load masking and with disturbance device configurations. The algorithm is based on the analysis of the line current by a Kalman filter associated with a decision logic block. The technique used based on adaptive fuzzy logic thresholding logic, allows significant reduction in false triggering

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση καθώς και την κατασκευή μιας νέας τοπολογίας για τη διασύνδεση φωτοβολταϊκών (Φ/Β) γεννητριών, μικρής ισχύος, με το ηλεκτρικό δίκτυο των αστικών περιοχών. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η συμβολή της στον τομέα των Φ/Β μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής, με την κατασκευή μιας ηλεκτρονικής διάταξης, η οποία θα χρησιμοποιηθεί για τη διασύνδεση φωτοβολταϊκών (Φ/B) γεννητριών μικρής ισχύος, στο ηλεκτρικό δίκτυο χαμηλής τάσης. Συγκεκριμένα, διερευνάται και κατασκευάζεται ένας υψίσυχνος αντιστροφέας ρεύματος τοπολογίας Flyback, ο οποίος θα είναι κατάλληλος για εφαρμογές «Φωτοβολταϊκών Πλαισίων Εναλλασσόμενου Ρεύματος» (AC-PV Modules), δηλαδή Φ/Β διατάξεων, ηλεκτρικής ισχύος έως 300W, στις οποίες ενσωματώνεται ένας ηλεκτρονικός μετατροπέας συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη (Micro-inverter). Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του αντιστροφέα που κατασκευάστηκε είναι ο μικρός βαθμός πολυπλοκότητας του κυκλώματος ισχύος με άμεση συνέπεια την υψηλή αξιοπιστία του, η γαλβανική απομόνωση που παρέχει ανάμεσα στη Φ/Β γεννήτρια και το ηλεκτρικό δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος (Ε.Ρ.), η ικανότητα σημαντικής ανύψωσης της τάσης εισόδου του, ο υψηλός συντελεστής ισχύος, καθώς και ο υψηλός βαθμός απόδοσης (ο οποίος αγγίζει το 94,25%) για ένα ευρύ φάσμα λειτουργίας του. Ο μικρός όγκος και το μικρό βάρος (σε περίπτωση βιομηχανοποίησης), είναι επιπρόσθετα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης τοπολογίας. Αρχικά, αναλύεται διεξοδικά η λειτουργία του αντιστροφέα ρεύματος τοπολογίας Flyback, η οποία έχει αναπτυχθεί στη Διδακτορική Διατριβή του Αναστάσιου Χ. Κυρίτση, «Βέλτιστος Σχεδιασμός Υψίσυχνου Μονοφασικού Αντιστροφέα για τη Διασύνδεση Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Μικρής Ισχύος με το Δίκτυο Χαμηλής Τάσης». Ταυτόχρονα, διερευνώνται δύο διαφορετικές τεχνικές ελέγχου, οι οποίες οδηγούν σε διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας (λειτουργία σε ασυνεχή αγωγή, DCM - λειτουργία στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής, BCM) και εξασφαλίζουν τη δημιουργία εναλλασσόμενου ημιτονοειδούς ρεύματος συμφασικού με την τάση του ηλεκτρικού δικτύου. Αναπτύσσονται τα κυκλώματα ελέγχου του αντιστροφέα, ενώ παρουσιάζεται ένας αποτελεσματικός τρόπος μέτρησης του υψίσυχνου διακοπτικού ρεύματος που διαρρέει τα τυλίγματα του μετασχηματιστή του αντιστροφέα. Τέλος, πραγματοποιείται η κατασκευή της διάταξης στο εργαστήριο, με σκοπό τη διεξαγωγή πειραματικών μετρήσεων για την επιβεβαίωση και αξιολόγηση της θεωρητικής ανάλυσης. / This degree thesis deals with the study, the analysis and the manufacture of a new topology that will be used for the interconnection of small photovoltaic (PV) generators with the electric network of urban regions. This work was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering, School of Engineering, University of Patras. The goal of the present thesis is to contribute in the sector of Dispersed Power Generation PV systems, with the development of an electronic device that will be used for the interconnection of small photovoltaic (PV) generators with the low voltage electric network. Specifically, a high frequency current source Flyback inverter is investigated and manufactured, that will be suitable for “Alternative Current Photovoltaic Modules” (AC-PV Modules) applications. An AC-PV Module is the combination of a single PV module (whose power production varies under 300W) and a single-phase power electronic micro-inverter in a single electrical device. Special characteristics of the inverter are the simple power electronic circuit structure, having high reliability as an immediate consequence, the electrical isolation provided between the PV generator and the electric network, the high power factor and the high efficiency (reaching 94.25%) for a wide range of its power. Moreover, small volume and weight are particular characteristics, attributes very important considering its applications (incorporation in PV generators that will be placed in aspects or roofs of buildings). For this topology - whose theory is in the Ph.D. thesis of A. Ch. Kyritsis “Optimum Design of a High Frequency Singe - Phase Inverter for the Interconnection of Small Power PV Systems with the Low Voltage Network” developed - two different control techniques were investigated, leading to different operation modes (Discontinuous Conduction Mode - DCM, Boundary between Continuous and Discontinuous Mode - BCM) and ensuring alternative sinusoidal current, in phase with the electric network voltage. Simultaneously, their suitability is studied for different power levels. Moreover, the control circuits of the inverter were developed and an effective way of measuring the high - frequency switching currents of the inverter’s transformer is presented. Last but not least, the design of the whole system is completed in the laboratory, in order to carry out the experimental measurements required, to confirm and evaluate the studied theory.