Makine öğrenmesi kullanarak iletim hatlarında arıza türünün ve yerinin belirlenmesi
Abstract
Arka Plan—Günümüzde hızla artan enerji talebi ile enerjinin kesintisiz ve sürdürülebilir bir şekilde sağlanabilmesi zorunlu hale gelmiştir. Bu durum, iletim hatlarında meydana gelen arızaların hızlı ve doğru teşhis edilerek oluşan anormalliklerin giderilmesinin önemini artırmaktadır. Meydana gelen arızaların teşhisinde geleneksel yöntemler bazı durumlarda yetersiz kalabilmektedir. Bu nedenle yapay zekâ tabanlı yöntemlerin kullanılması büyük önem kazanmıştır.
Amaç—Bu çalışmanın amacı enerji iletim hatlarında oluşabilecek arızaların türünün ve yerinin tespitinde farklı makine öğrenmesi modelleri oluşturularak, performanslarının karşılaştırılması ve bunun sonucunda en güvenilir modeli belirlemektir. Bu analizlerle, modellerin performanslarının farklı işletme koşullarında da tutarlı olması hedeflenmiştir.
Yöntem— MATLAB / Simulink ortamında 400kV’luk bir iletim hattı modeli çeşitli arıza türü ve yeri için simüle edilmiş ve problemin gerekliliklerine göre üç fazlı gerilim, üç fazlı akım, sıfır bileşen akımı (I₀), zaman ve konum bilgilerinden oluşan kapsamlı veri kümeleri elde edilmiştir. Arıza türünün tespitinde destek vektör makineleri (SVM) ve karar ağacı (DT) algoritmaları kullanılırken arıza yeri tespitinde k-en yakın komşu (KNN) regresyon ve rastgele orman regresyon algoritmaları kullanılmıştır. Bu algoritmalarla oluşturulan modellerin performansı, sınıflandırma ve regresyon problemi için ayrı ayrı metriklerle değerlendirilmiştir.
Bulgular—Arıza türü tespiti sonuçlarına göre, her iki model de %99’un üzerinde doğruluk değerlerine ulaşmış; SVM modeli %99.70 doğruluk oranına ulaşırken, Karar Ağacı %99.81 doğruluk oranı ile en yüksek başarıyı yakalayan model olmuştur. Arıza yeri tespitinde ise ortalama mutlak hata (MAE) değerlerinde belirgin farklar gözlemlenmiştir. KNN regresyon modeli 0.416 km ortalama mutlak hata sergilerken, Rastgele Orman Regresyonu 0.114 km gibi oldukça düşük bir hata payı ile arıza konumunu çok daha hassas bir şekilde belirlemiştir. Değerlendirme sonucunda, oluşturulan model performansları başarılı ve güvenilir sonuçlar verirken sınıflandırma probleminde karar ağacının doğruluk oranının daha yüksek olduğu, yer tespitinde ise rastgele orman algoritmasının daha yavaş fakat daha az hatalı sonuçlar verdiği sonucuna varılmıştır. Modellerin farklı senaryolar altındaki genelleme yeteneğini değerlendirmek üzere; arıza direnci, hat parametreleri ve faz farkı değişimleri analiz edilmiştir. Sonuçlar, önerilen yapının değişken işletme koşulları altında bile yüksek hassasiyet, güvenilirlik ve kararlılık sunduğunu ortaya koymuştur.
Sonuç—Elde edilen bulgulara dayanarak, doğru öznitelik seçiminin ve problemin yapısına uygun model tercihinin genel sistem performansı üzerindeki önemi vurgulanmış ve böylece enerji iletim hatlarında arıza yönetim ve bakım süreçlerine entegre edilebilecek güvenilir bir çerçeve sunulmuştur.
Keywords
References
- [1] T. Goswami, U. B. Roy, “Predictive Model for Classification of Power System Faults using Machine Learning”, 2019 IEEE Region 10 Conference, Kochi, Hindistan, 17-20 October 2019, 1881-1885. https://doi.org/10.1109/TENCON.2019.8929264.
- [2] A. Prasad, J. B. Edward, K. Ravi, “A review on fault classification methodologies in power transmission systems: Part—I”, Journal of Electrical Systems and Information Technology, 5(1), 48–60, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jesit.2017.01.004.
- [3] V. Venkatesh, “Fault Classification and Location Identification on Electrical Transmission Network Based on Machine Learning Methods”, M.S. thesis, Virginia Commonwealth University, Richmond, Virginia, USA, 2018.
- [4] F. Heymann, H. Quest, T. Lopez Garcia, C. Ballif, M. Galus, “Reviewing 40 years of artificial intelligence applied to power systems – A taxonomic perspective”, Energy and AI, 15, 100322, 2024. https://doi.org/10.1016/j.egyai.2023.100322.
- [5] M. Ünlü, H. Ergen, “Hava durumu verilerinin kısa dönem elektrik yük tahmini üzerine etkileri”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 32(1), 115–130, 2026. https://doi.org/10.5505/pajes.2025.38921.
- [6] R. Bayındır, Ş. Sağıroğlu, İ. Çolak, “Yapay Sinir Ağları Tabanlı Reaktif Güç Kompanzasyonu”, Politeknik Dergisi, 10(2), 129–135, 2007. https://izlik.org/JA35YA28MD.
- [7] Z. Li, J. Yan, Y. Liu, W. Liu, L. Li, H. Qu, “Power system transient voltage vulnerability assessment based on knowledge visualization of CNN”, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 155, 109576, 2024. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2023.109576.
- [8] Z. Mustaffa, M. H. Sulaiman, “Random forest based wind power prediction method for sustainable energy system”, Cleaner Energy Systems, 12, 100210, 2025. https://doi.org/10.1016/j.cles.2025.100210.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Machine Learning Algorithms, Electrical Energy Transmission, Networks and Systems
Journal Section
Research Article
Early Pub Date
June 23, 2026
Publication Date
-
Submission Date
March 15, 2026
Acceptance Date
May 6, 2026
Published in Issue
Year 2026 Number: Advanced Online Publication