BEŞ İLETKENLİ ALÇAK GERİLİM DAĞITIM HATTINDA KONTROLLÜ AŞIRI AKIM DURUMLARININ İKİ EKSENLİ SARGI MANYETİK ALAN SENSÖRÜYLE TEMASSIZ AYRIŞTIRILMASI


Çelik E. O., Torun Y.

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.