BEŞ İLETKENLİ ALÇAK GERİLİM DAĞITIM HATTINDA KONTROLLÜ AŞIRI AKIM DURUMLARININ İKİ EKSENLİ SARGI MANYETİK ALAN SENSÖRÜYLE TEMASSIZ AYRIŞTIRILMASI
Elektrik Elektronik Mühendisliğinde İleri Teknolojiler ve Uygulamalar, Dr. Öğretim Üyesi Ali Can ÇABUKER, Editör, Bidge Yayınları, Ankara, ss.304-335, 2026
- Yayın Türü: Kitapta Bölüm / Mesleki Kitap
- Basım Tarihi: 2026
- Doi Numarası: 10.70269/10.70269/8897285846
- Yayınevi: Bidge Yayınları
- Basıldığı Şehir: Ankara
- Sayfa Sayıları: ss.304-335
- Editörler: Dr. Öğretim Üyesi Ali Can ÇABUKER, Editör
- Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Alçak gerilim (AG) dağıtım hatlarında işletme durumlarının izlenmesi, enerji
sürekliliğinin sağlanması açısından büyük önem taşımaktadır. Bu bölümde üç faz (L1, L2, L3),
bir nötr (N) ve bir aydınlatma (A) iletkeninden oluşan beş iletkenli laboratuvar modelinde, iki
eksenli sargı manyetik alan sensörüne ait kanal göstergeleriyle kontrollü aşırı akım
durumlarının ayrıştırılması incelenmiştir. Deneylerde, aşırı akım koşullarıyla ilişkili akım
artışlarının manyetik alan üzerindeki etkisini laboratuvar ortamında temsil etmek amacıyla,
fiziksel kısa devre oluşturulmaksızın dört rezistif su ısıtıcısı kullanılmıştır. Yükler, suyu sıcak
tutma ve kaynatma kademeleri arasında kontrollü olarak anahtarlanarak nominal ve yüksek
akım durumları oluşturulmuştur. Bu yaklaşım, gerçek kısa devre olaylarını değil, aşırı akım
koşullarını temsil eden kontrollü laboratuvar senaryolarını kapsamaktadır. Biot–Savart yasası
ve süperpozisyon ilkesi, sonuçların fiziksel olarak yorumlanmasını sağlayan kuramsal çerçeve
olarak kullanılmıştır.
A aydınlatma iletkeninin L1, L2 ve L3 fazlarından beslenmesi için üç bağımsız kayıt alınmıştır
ve her kayıtta 16 kontrollü akım durumu ile toplam 48 senaryo-durum sınıfı oluşturulmuştur.
Kalibre edilmiş manyetik akı yoğunluğu yerine, kayıt dosyalarındaki iki ortogonal kanalın 50
Hz ile ilişkili bağıl genlik göstergeleri kullanılmıştır. Üç farklı besleme bağlantısına ait tekil
deney kayıtlarından elde edilen toplam 240 zamansal blok üzerinde uygulanan beş katlı kayıt-
içi doğrulamada, [Bx, By] özellikleriyle doğrudan 48-sınıf 1-NN doğruluğu %98,33, bileşke
genlik göstergesiyle %93,33 olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlar, iki eksenli sensör
göstergelerinin mevcut laboratuvar koşullarında kontrollü akım durumlarını yüksek doğrulukla
ayrıştırabildiğini göstermektedir. Bununla birlikte, bildirilen doğruluk oranları yalnızca
gerçekleştirilen deney koşullarıyla sınırlıdır ve bağımsız deney tekrarları veya gerçek saha
koşullarındaki sınıflandırma başarımını temsil etmemektedir.
Monitoring operating conditions in low-voltage (LV) distribution networks is of
paramount importance for ensuring the continuity and reliability of electrical power supply.
This chapter presents an experimental investigation into the discrimination of controlled
overcurrent conditions using the output channel indicators of a two-axis coil-based magnetic
field sensor in a five-conductor laboratory-scale LV distribution line comprising three phase
conductors (L1, L2, and L3), one neutral conductor (N), and one lighting conductor (A). To
experimentally represent the effects of current increases associated with overcurrent conditions
on the magnetic field, four resistive electric water heaters were employed without introducing
physical short-circuit faults. The loads were switched between heat-maintenance and water-
boiling modes to establish controlled nominal and elevated current conditions. This approach
represents overcurrent-related current variations under laboratory conditions rather than actual
short-circuit events.The Biot–Savart law and the principle of magnetic field superposition were
adopted as the theoretical framework for interpreting the observed experimental responses
rather than as a quantitatively validated predictive model.
Three separate experimental recordings were obtained by successively connecting the
lighting conductor (A) to phases L1, L2, and L3. Each dataset comprised 16 distinct controlled
current conditions, yielding a total of 48 scenario–state classes. In the absence of absolute
sensor calibration, the analysis was performed using relative amplitude indicators associated
with the 50 Hz components of two orthogonal measurement channels, rather than magnetic flux
density values expressed in physical units. A consistent five-fold cross-validation procedure
was applied to 240 temporal blocks extracted from the individual experimental runs. The results
demonstrated that the one-nearest neighbor (1-NN) classifier achieved an accuracy of 98.33%
in the direct 48-class classification task when the two-dimensional [Bx, By] feature vector was
employed, compared with 93.33% when only the resultant amplitude indicator was considered.
These accuracy values represent within-run classification performance and should not be
interpreted as evidence of generalizability to independent experimental runs or real-world
operating conditions. Overall, the findings indicate that the joint utilization of two orthogonal magnetic field-related channel indicators provides a highly discriminative feature
representation for distinguishing controlled current conditions in multi-conductor LV overhead
distribution lines. The proposed approach consequently demonstrates the feasibility of single-
sensor, multi-conductor condition monitoring under controlled laboratory conditions and
establishes a foundation for subsequent investigations involving independent experimental
validation and practical field deployment.