ارایه طرح حفاظتی پایلوت جدید برای خطوط انتقال در شبکه های انرژی سبز دارای منابع تجدیدپذیر انرژی از نوع توربین بادی

محورهای موضوعی : مهندسی برق قدرت

افشین حسینی ¹ , رضا اسلامی ^{2 *}

1 - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران
2 - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران

تاریخ دریافت : 1403/03/01 تاریخ پذیرش : 1403/05/24 تاریخ انتشار : 1404/06/30

کلید واژه: خطوط انتقال, تداخل بار, رله دیستانس, توربین بادی, امپدانس پایلوت,

چکیده مقاله :

خطوط انتقال نقش حیاتی در سیستم‌های قدرت دارد زیرا مسیری برای انتقال توان بین تولیدکننده و مصرف‌کننده را تامین می‌کند. احتمال وقوع خطا در خطوط انتقال بخصوص در حضور تولیدات پراکنده بسیار بالا است. امروزه وجود منابع تولیدات پراکنده علاوه بر مزایایی که دارد باعث تغییراتی در رفتار بخش‌های مختلف سیستم‌های قدرت از جمله سیستم حفاظتی شده است. این تغییرات شامل افزایش سطح جریان اتصال کوتاه و عملکرد نادرست زون 3 رله دیستانس در هنگام تداخل بار می¬شود. در این مقاله با استفاده از مولفه‌های توالی مثبت، منفی و صفر فازور ولتاژ و جریان دو باس ابتدا و انتهای خطوط، الگوریتم جدیدی مبتنی بر امپدانس پایلوت در حضور تولیدات پراکنده از نوع توربین بادی ارایه شده است که توان هر کدام از توربین‌های بادی 5/2 مگاوات است. این الگوریتم در سیستم 39 باسه IEEE در نرم‌افزار DIgSILENT آزمایش شده است. امپدانس پایلوت مذکور معیار تشخیص خطا را در برابر انواع خطا، مکان وقوع خطا، تداخل بار و نوسان توان تعیین می‌کند.

چکیده انگلیسی:

Transmission lines play a critical role in power systems as they provide the pathway for transferring the power from the generation to the consumption. The probability of faults occurring in transmission lines, especially in the presence of distributed generations (DGs), is significantly high. Nowadays, the presence of DG sources, in addition to the advantages it has, also causes changes in the behavior of various parts of power systems, including the protection system. These changes include increased short-circuit current levels and incorrect operation of the zone 3 of the distance relay during load interferences. This paper presents a new pilot impedance-based algorithm using positive, negative, and zero sequences components of the phasors of the voltage and the current of the two buses located at the beginning and the end of lines in the presence of wind turbines with a production capacity of 2.5 MW. This algorithm has been tested on the IEEE 39-bus test system in the DIgSILENT software. The said pilot impedance determines the fault detection criteria against all types of faults, the location of faults, load interferences and power swings.

منابع و مأخذ:

S. Horowitz and A. Phadke, "Third zone revisited," IEEE Transactions on power delivery, vol. 21, no. 1, pp. 23-29, 2005. doi: 10.1109/TPWRD.2005.860244.
[2] V. Rampurkar, P. Pentayya, H. A. Mangalvedekar, and F. Kazi, "Cascading failure analysis for Indian power grid," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 7, no. 4, pp. 1951-1960, 2016. doi: 10.1109/TSG.2016.2530679.
[3] R. Yao, S. Huang, K. Sun, F. Liu, X. Zhang, and S. Mei, "A multi-timescale quasi-dynamic model for simulation of cascading outages," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 31, no. 4, pp. 3189-32, 2015. doi: 10.1109/TPWRS.2015.2466116.
[4] A. G. Phadke and B. Kasztenny, "Synchronized phasor and frequency measurement under transient conditions," IEEE transactions on power delivery, vol. 24, no. 1, pp. 89-95, 2008. doi: 10.1109/TPWRD.2008.2002665.
[5] J. Zare, F. Aminifar, and M. Sanaye-Pasand, "Synchrophasor-based wide-area backup protection scheme with data requirement analysis," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 3, pp. 1410-1419, 2014. doi: 10.1109/TPWRD.2014.2377202.
[6] J. De La Ree, V. Centeno, J. S. Thorp, and A. G. Phadke, "Synchronized phasor measurement applications in power systems," IEEE Transactions on smart grid, vol. 1, no. 1, pp. 20-27, 2010. doi: 10.1109/TSG.2010.2044815.
[7] P. K. Nayak, A. K. Pradhan, and P. Bajpai, "Wide-area measurement-based backup protection for power network with series compensation," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 29, no. 4, pp. 1970-1977, 2014. doi: 10.1109/TPWRD.2013.2294183.
[8] M. Chen, H. Wang, S. Shen, and B. He, "Research on a distance relay-based wide-area backup protection algorithm for transmission lines," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 32, no. 1, pp. 97-105, 2016. doi: 10.1109/TPWRD.2016.2599198.
[9] P. Kundu and A. K. Pradhan, "Online identification of protection element failure using wide area measurements," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 9, no. 2, pp. 115-123, 2015. doi: 10.1049/iet-gtd.2014.0276.
[10] M. Eissa, M. E. Masoud, and M. M. M. Elanwar, "A novel back up wide area protection technique for power transmission grids using phasor measurement unit," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 1, pp. 270-278, 2009. doi: 10.1109/TPWRD.2009.2035394.
[11] Z. He, Z. Zhang, W. Chen, O. P. Malik, and X. Yin, "Wide-area backup protection algorithm based on fault component voltage distribution," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 26, no. 4, pp. 2752-2760, 2011. doi: 10.1109/TPWRD.2011.2165971.
[12] S. K. Mohanty, P. K. Nayak, P. K. Bera, and H. H. Alhelou, "An enhanced protective relaying scheme for TCSC compensated line connecting DFIG-Based wind farm," IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2023. doi: 10.1109/TII.2023.3306575.
[13] Z. Ali et al., "Fault management in DC microgrids: A review of challenges, countermeasures, and future research trends," IEEE Access, vol. 9, pp. 128032-128034, 2021. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3112383.
[14] J. Ma, C. Liu, and J. S. Thorp, "A wide-area backup protection algorithm based on distance protection fitting factor," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 31, no. 5, pp. 2196-2205, 2015. doi: 10.1109/TPWRD.2015.2504128.
[15] Z. Li, X. Yin, Z. Zhang, and Z. He, "Wide-area protection fault identification algorithm based on multi-information fusion," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 3, pp. 1348-1355, 2013. doi: 10.1109/TPWRD.2013.2247638.
[16] X. Tong, X. Wang, and K. M. Hopkinson, "The modeling and verification of peer-to-peer negotiating multiagent colored petri nets for wide-area backup protection," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 24, no. 1, pp. 61-72, 2008. doi: 10.1109/TPWRD.2008.2005661.
[17] A. Sharafi, M. Sanaye-Pasand, and F. Aminifar, "Transmission system wide-area back-up protection using current phasor measurements," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 92, pp. 93-103, 2017. doi: 10.1016/j.ijepes.2017.04.014.
[18] Z. Yining and S. Jiale, "Phaselet-based current differential protection scheme based on transient capacitive current compensation," IET generation, transmission & distribution, vol. 2, no. 4, pp. 469-477, 2008. doi: 10.1049/iet-gtd:20070494.
[19] R. Kumar, S. Anand, and S. Parida, "A protection approach of AC transmission lines utilizing positive-sequence fault components," Electric Power Systems Research, vol. 233, p. 110-490, 2024. doi: 10.1016/j.epsr.2024.110490.
[20] Y. Serizawa et al., "Wide-area current differential backup protection employing broadband communications and time transfer systems," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 13, no. 4, pp. 1046-1052, 1998. doi: 10.1109/61.714445.
[21] J. Suonan, X. Deng, and K. Liu, "Transmission line pilot protection principle based on integrated impedance," IET generation, transmission & distribution, vol. 5, no. 10, pp. 1003-1010, 2011. doi: 10.1049/iet-gtd.2011.0224.
[22] S. He, J. Suonan, and Z. Bo, "Integrated impedance-based pilot protection scheme for the TCSC-compensated EHV/UHV transmission lines," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 2, pp. 835-844, 2013. doi: 10.1109/TPWRD.2012.2236849 .
[23] M. K. Jena, S. Samantaray, and B. K. Panigrahi, "A new wide-area backup protection scheme for series-compensated transmission system," IEEE Systems Journal, vol. 11, no. 3, pp. 1877-1887, 2015. doi: 10.1109/JSYST.2015.2467218.
[24] J. Xia, S. Jiale, X. Deng, L. Wang, S. He, and K. Liu, "Enhanced transmission line pilot impedance and pilot protection," IET generation, transmission & distribution, vol. 5, no. 12, pp. 1240-1249, 2011. doi: 10.1049/iet-gtd.2010.0628.
[25] T. G. Bolandi, H. Seyedi, S. M. Hashemi, and P. S. Nezhad, "Impedance-differential protection: A new approach to transmission-line pilot protection," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 6, pp. 2510-2518, 2015. doi: 10.1109/TPWRD.2014.2387689.
[26] S. Gangolu, P. Raja, M. Selvan, and V. K. Murali, "Effective algorithm for fault discrimination and estimation of fault location in transmission lines," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 13, no. 13, pp. 2789-2798, 2019. doi: 10.1049/iet-gtd.2018.5815.
[27] G. Manassero and R. R. Tiferes, "Dynamic time warping based pilot protection algorithm for ac and hvdc transmission lines," IEEE Access, vol. 11, pp. 56846-56857, 2023. doi: 10.1109/ACCESS.2023.3281500.
[28] T. Spielböck and A. Beláň, "Design of a one-sided, impedance-based transmission line fault locator using line topology and source impedances," Electric Power Systems Research, vol. 161, pp. 123-138, 2018. doi: 10.1016/j.epsr.2018.03.013.
[29] K. Chen, J. Hu, and J. He, "Detection and classification of transmission line faults based on unsupervised feature learning and convolutional sparse autoencoder," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, no. 3, pp. 1748-1758, 2016. doi: 10.1109/TSG.2016.2598881.
[30] M. Khoshbouy, A. Yazdaninejadi, and T. G. Bolandi, "Transmission line adaptive protection scheme: A new fault detection approach based on pilot superimposed impedance," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 137, p. 107826, 2022. doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107826.
[31] N. Ahmed, A. A. Hashmani, S. Khokhar, M. A. Tunio, and M. Faheem, "Fault detection through discrete wavelet transform in overhead power transmission lines," Energy Science & Engineering, vol. 11, no. 11, pp. 4181-4197, 2023. doi: 10.1002/ese3.1573.

متن کامل:



افشین حسینی، رضا اسلامی

 

 

Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System

Research Article                                                                                   (2025) 4(2):103-118

 

Presenting a New Pilot Protection Plan for Transmission Lines in Green Energy Networks with Renewable Energy Sources Such as Wind Turbines

Afshin Hosseini1, M.Sc, Reza Eslami1, Associate Professor

 

1Faculty of Electrical Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

 

Abstract:

Transmission lines play a critical role in power systems as they provide the pathway for transferring the power from the generation to the consumption. The probability of faults occurring in transmission lines, especially in the presence of distributed generations (DGs), is significantly high. Nowadays, the presence of DG sources, in addition to the advantages it has, also causes changes in the behavior of various parts of power systems, including the protection system. These changes include increased short-circuit current levels and incorrect operation of the zone 3 of the distance relay during load interferences. This paper presents a new pilot impedance-based algorithm using positive, negative, and zero sequences components of the phasors of the voltage and the current of the two buses located at the beginning and the end of lines in the presence of wind turbines with a production capacity of 2.5 MW. This algorithm has been tested on the IEEE 39-bus test system in the DIgSILENT software. The said pilot impedance determines the fault detection criteria against all types of faults, the location of faults, load interferences and power swings.

Keywords: Transmission lines, Load interference, Distance relay, Wind turbine, Pilot impedance.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Received: 21 May 2024

Revised: 25 June 2024

Accepted: 14 August 2024

Corresponding Author: Dr. Reza Eslami, [e-mail]

DOI: http://dx.doi.org/10.30486/TEEGES.2025.1123984

 

 

فناوری‏های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز

         ..مقاله پژوهشی...       

 

ارایه طرح حفاظتی پایلوت جدید برای خطوط انتقال در شبکه های انرژی سبز دارای منابع تجدیدپذیر انرژی از نوع توربین بادی

افشین حسینی1، کارشناسی ارشد، رضا اسلامی1، دانشیار 

1- دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران  

 

چكيده: خطوط انتقال نقش حیاتی در سیستم‌های قدرت دارد زیرا مسیری برای انتقال توان بین تولیدکننده و مصرف‌کننده را تامین می‌کند. احتمال وقوع خطا در خطوط انتقال بخصوص در حضور تولیدات پراکنده بسیار بالا است. امروزه وجود منابع تولیدات پراکنده علاوه بر مزایایی که دارد باعث تغییراتی در رفتار بخش‌های مختلف سیستم‌های قدرت از جمله سیستم حفاظتی شده است. این تغییرات شامل افزایش سطح جریان اتصال کوتاه و عملکرد نادرست زون 3 رله دیستانس در هنگام تداخل بار می­شود. در این مقاله با استفاده از مولفه‌های توالی مثبت، منفی و صفر فازور ولتاژ و جریان دو باس ابتدا و انتهای خطوط، الگوریتم جدیدی مبتنی بر امپدانس پایلوت در حضور تولیدات پراکنده از نوع توربین بادی ارایه شده است که توان هر کدام از توربین‌های بادی 5/2 مگاوات است. این الگوریتم در سیستم 39 باسه IEEE در نرم‌افزار DIgSILENT آزمایش شده است. امپدانس پایلوت مذکور معیار تشخیص خطا را در برابر انواع خطا، مکان وقوع خطا، تداخل بار و نوسان توان تعیین می‌کند.

 

واژه هاي كليدي: خطوط انتقال، تداخل بار، رله دیستانس، توربین بادی، امپدانس پایلوت.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تاریخ ارسال مقاله: 01/0۳/140۳

تاریخ بازنگری مقاله: ۰۵/0۴/140۳

تاریخ پذیرش مقاله: ۲۴/0۵/140۳

نویسنده­ی مسئول: دکتر رضا اسلامی، [e-mail]

DOI: http://dx.doi.org/10.30486/TEEGES.2025.1123984 

 

 

1-       مقدمه

با توجه به گستردگی شبکه سیستم قدرت، ساختار شبکه خیلی پیچیده شده است. بنابراین طرح‌های حفاظت مرسوم بستگی به سیگنال‌های محلی روی عملکرد برخی چالش‌ها مانند حساسیت کم، تنظیم مقدار پیچیده و زمان عملکرد طولانی دارد. با این حال ممکن است خطای داخلی را حین بارگذاری سنگین تشخیص ندهد و باعث می‌شود تا ریپل‌های پی‌درپی رخ دهد و شاهد مقیاس بزرگ خاموشی باشیم [۳-۱]. با توسعه سریع و کاربرد گسترده‌ای از تکنولوژی ارتباطات و سیستم اندازه‌گیری گسترده¹، زمان واقعی داده‌های فازوری سنکرون بطور گسترده در حفاظت پایلوت و کنترل سیستم قدرت استفاده شده است [۶-۴]. بنابراین، ناحیه وسیع پشتیبانی حفاظت² از اطلاعات چند منبع برای شناسایی خطا برای بهبود قابلیت پشتیبانی حفاظت مرسوم ، برای کاهش تنظیم و ترتیب‌بندی حفاظت، و جلوگیری از خاموشی فاجعه‌انگیز پیشنهاد شده است [۹-۷]. چند منبع اطلاعاتی برای تشخیص خطای قابلیت اطمینان و تنطیمات مربوط به حفاظت خط و جلوگیری از فاجعه‌بار خاموشی در تحقیقات سه دسته وجود دارد. دسته اول از کمیت‌های الکتریکی استفاده می‌کنند، به این طریق که وقتی خطی باعث خطا می‌شود از اختلاف بین توالی مثبت زاویه جریان در دو طرف ترمینال مشخص می‌شود. طرح برپایه مولفه‌های توزیع ولتاژ در مرجع [10] ارایه شده است. در مرجع [11] معیار حفاظت مانند نسبت جمع مولفه توان مختلط دو طرف خط است. با در نظر گرفتن تولیدات پراکنده³ در شبکه انتقال اگرچه استقرار آن‌ها همیشه در حال رشد است، اما چالش‌های متعددی برای حفاظت وجود دارد، مانند [12] که با استفاده از خازن‌های سری شده با تریستور⁴ برای اینکه روی عملکرد رله دیستانس تاثیر نگذارد، از روش نمایه نظاره‌گرا⁵ از جریان‌های سه‌فاز اندازه‌گیری شده در محل رله برای تشخیص خطا بدست می‌آید و ماشین بردار پشتیبان به کمک بیشتر برای طبق‌بندی بکار می‌رود. در [13] گزارشی از تحقیقات در زمینه‌های مربوط به مدیریت خطا از جمله تشخیص خطا، مکان‌یابی و شناسایی ارایه شده است. دسته‌ی دوم مبتنی به وضعیت عملیات رله‌ها و بریکر‌ها است. بعضی از روش‌های هوش مصنوعی برای تشخیص عنصر خطا مانند شبکه‌های پتری. دسته‌ی سوم مبتنی بر ترکیب حالت 1و 2 یعنی وضعیت عملیات رله و کمیت‌های الکتریکی است [۱۸-۱۴]. دسته‌ی سوم مبتنی بر ترکیب حالت 1و 2 یعنی وضعیت عملیات رله و کمیت‌های الکتریکی است. طرح حفاظت بسته به فازور جریان و وضعیت‌های عملیاتی فاصله حفاظتی ناحیه سه در مرجع [17] عمل می‌کند. از حفاظت جریان تفاضلی بعنوان گسترده برای حفاظت اصلی خط انتقال با ولتاژ بالا استفاده می‌شود اما، می‌تواند تحت تاثیر جریان اشباع ترانسفورماتور جریان⁶  قرار گیرد و منجر به افت ولتاژ ناشی از خطای خارجی شود [18]. همچنین برای اینکه طرح حفاظت تحت تاثیر جریان شارژ تولید شده توسط خازن‌های توزیع شده بدون خطا و شرایط خطای خارجی برای خطوط طولانی است در [19] از معیار جفاظتی پایلوت براساس پارامتر C محاسبه شده خط انتقال ارایه می‌کند اما در این معیار تاثیر تولیدات پراکنده از نوع بادی در نظر گرفته نشده است. معیار حفاظت برای جریان تفاضلی همان حالت یک در سطح گسترده مشکلاتی دارد [20]. بعضی از حفاظت‌های امپدانس پایلوت برای پوشش این مشکل مطرح شده است. امپدانس یکپارچه بعنوان نسبت جمع دو ولتاژ پایانی به نسبت جمع دو جریان پایانی در مراجع [21, 22] تعریف می‌شود. امپدانس حفاظت زاویه فاز توالی مثبت از امپدانس یکپارچه در [23] را عنوان می‌کند. امپدانس تفاضلی افزایشی خط انتقال بعنوان طرح حفاظت پایلوت در [24] مطرح می‌شود. به هرحال بر‌اساس طرح حفاظت نواقصی دارد. طرح‌های حفاظت تحت تاثیر امپدانس منابع خارجی قرار گرفته بودند. تنظیمات آستانه پیچیده می‌شود. حفاظت امپدانس تفاضلی برای خطا در وسط خط در [25] از بین رفته است. حفاظت پایلوت برپایه‌ی تغییر محاسبات ادمیتانس خط شنت حین شرایط عملکرد پویا با استفاده از داده‌های فازوری سنکرون طبق [26] است. الگوریتم پیشنهادی برای هر توپولوژی خط از طریق چندین شبیه‌سازی خطا، و همچنین خطاهایی با مقاومت بالا، نویزهای نمونه‌برداری شده ناهماهنگی بین نمونه‌ها، اشباع ترانسفورماتور جریان و همچنین نوسان توان شبیه‌سازی هایی انجام شده است [27]. نویسندگان درمورد امپدانس یک‌طرفه، امپدانس براساس خطایاب خطوط انتقال با استفاده ار توپولوژی خط در [28] بحث کرده‌اند. می‌توان از روش ترکیب منطق فازی با سری فوریه سریع⁷  برای تشخیص خطا در شبکه انتقال استفاده شده است [29]. به هرحال اثرات داده‌های فازوری غیرسنکرون در هر دو پایانه خط در ادبیات موجود در نظر نگرفته شده است. در [30] با استفاده مولفه امپدانس تحمیلی که که می‌تواند خطاهای داخلی را از خطاهای خارجی به صورت دقیق و سریع در کم‌تر از یک چرخه تشخیص دهد؛ آستانه مورد استفاده در طرح حفاظتی پیشنهادی به صورت تطبیقی به روز رسانی می‌شود که حفاظت قوی را در احتمالات مختلف شبکه به دست می‌دهد؛ مسائل مربوط به حفاظت از راه دور متداول مانند مقاومت خطا، ساختار شبکه، جهت جریان توان⁸، جریان تغذیه، جبران‌سازی سری و قدرت توان (که در [31] تحقیق یک تکنیک جدید تشخیص خطا مبتنی بر تبدیل موجک گسسته⁹ را در پارامترهای مختلف، یعنی شروع خطا و مقاومت خطا با انتخاب مناسب موجک ارائه می‌کند) نمی‌توانند عملکرد طرح حفاظت پیشنهادی را تحت‌تاثیر قرار دهند. در این مقاله علاوه برحل مشکلات موجود، الگوریتم پیشنهادی جدید برمبنای امپدانس پایلوت با استفاده از داده‌های فازوری سنکرون خط انتقال پیشنهاد شده است. امپدانس پایلوت از ولتاژ سنکرون و فازورهای جریان توالی مولفه‌های مثبت، منفی و صفر از دو طرف پایانی خط بدست می‌آید، هگامی که خط توسط شبکه های ارتباطی با سرعت بالا مجهز شده باشد، ویژگی متفاوت امپدانس پایلوت برای خطای داخلی و خطای خارجی کمیت تشخیص خطا پیشنهاد شده است. معیار حفاظت داده می‌‍‌‌شود تا خطای خط را تشخیص دهد. وقتی خطای داخلی رخ می‌دهد مقدار معیار حفاظت اولی کمتر از صفر و اندازه معیار حفاظتی دومی بسیار بیشتر از 1 می‌باشد ولی برای خطای خارجی که معیار اول حفاظت برابر امپدانس مشخصه خط می‌باشد مقدار آن مثبت و اندازه معیار دوم حفاظت همیشه کمتر از 1 بوده است. علاوه بر این برای سوعملکرد از عملیات نوسان توان و عملکرد فاز باز، اقدامات مسدودکننده‌ای بکار برده شده است. این الگوریتم با شبیه‌سازی‌های مختلف در سیستم  IEEE39 باسه آزمایش شده است. قسمت نهفته در امپدانس‌های پایلوت جدید در دوطرف خط بترتیب تعریف می‌شود تا کمیت تشخیص خطا با مولفه های خطا از داده های فازوری سنکرون ایجاد کند. امپدانس پایلوت می‌تواند خطا را با حساسیت بالا تشخیص دهد و تحت تاثیر انواع خطا، مکان‌ها، مقاومت، منبع ضعیف، تجاوز بار و نوسان توان قرار نمی‌گیرد. در بخش دوم ویژگی و تعریف امپدانس پایلوت جدید شرح داده است. در بخش سوم کمیت تشخیص خطا و معیار حفاظت ارایه شده است. در ادامه و در بخش چهارم شبیه‌سازی موارد براساس اثربخشی الگوریتم ارائه داده شده است و نهایتا در بخش پنجم نتیجه‌گیری آورده شده است.

 

2-       روش پیشنهادی تشخیص خطا با استفاده از امپدانس پایلوت

2-1-       امپدانس پايلوت 

طبق شکل (1) که مدل خط π از خطوط انتقال¹⁰  را نشان می‌دهد، a و b باس‌های خطوط هستند که به هرکدام از باس‌ها، توربین بادی با توان تولیدی 5/2 مگاوات وصل هستند.  و  امپدانس معادل کل پشت دو تا باس هستند.  امپدانس مشخصه خط است.  امپدانس معادل خازن خط است.  نقطه‌ی وقوع خطا از باس خطوط است.  و  مولفه‌های خطای ولتاژ دو تا باس هستند.  و   مولفه‌های جریان دو تا باس هستند.  مولفه خطای ولتاژ در نقطه f است. مقاومت خطا است. ابتدا برای مولفه خطای توالی مثبت طبق شکل (1) ابتدا KVL می‌زنیم تا امپدانس معادل پشت باس a و b  برای خطای داخلی و خارجی نسبت به نقطه‌ی α بصورت  و  بدست آید، همین کار برای مولفه خطای توالی منفی و صفر نیز بدست می‌آید که که بصورت،،  و  تعریف می‌شود. ،،  و  بترتیب مولفه‌های توالی مثبت ولتاژ و جریان دو تا باس هستند.  امپدانس معادل خازن توالی مثبت خط و امپدانس توالی مثبت خط است.

2-2-       امپدانس پایلوت برای خطای داخلی

با توجه به شکل (1-الف) برای خطای داخلی، ابتدا از باس a یک KVL زده می‌شود که بصورت زیر تعریف می‌شود:

(1)

اگر به معادله (1) عبارت  اضافه کنیم معادله (2) بصورت زیر بدست می‌آید:

(2)

که با جابجایی مقادیر ولتاژ به طرف چپ معادله بصورت زیر بدست می‌آید:

(3)

معادله‌ی (3) را تقسیم بر عبارت  می‌کنیم عبارت زیر بدست می‌آید:

(4)

طرف چپ معادله (4) امپدانس پایلوت باس a است که بصورت زیر تعریف می‌شود:

(5)

 

 

 

(الف)

 

(ب)

شکل(1): مدل π خط خطوط انتقال همراه با مولفه‌های خطا، الف) خطای داخلی ب)خطای خارجی

در سمت راست معادله (5) مقدار  جایگزین  تعریف می‌شود. برای خط انتقال کوتاه و متوسط مقدار  برابر ده‌ها اهم که بسیار کوچیکتر از  است. بنابراین مقدار  نزدیک به صفر است، ولی برای خط انتقال با ولتاژ خیلی بالا بخصوص برای خط هایی به طول 400 کیلومتر، مقدار  ممکن است کمتر از 1000 اهم شود، و مقدار  را نمی‌توان نادیده گرفت. معیار خطای توالی مثبت ،  و  بین ماکزیمم  و  تعریف می‌شود. حالا سمت چپ معادله (5) امپدانس معادله باس a است که بصورت زیر تعریف می‌شود:

(6)

 

با توجه به شکل (1-الف) برای خطای داخلی برای باس b یک KVL نسبت به نقطه‌ی  ƒزده می‌شود که بصورت زیر تعریف می‌شود:

(7)

مثل باس a دو طرف معادله را تقسیم بر عبارت  می‌کنیم داریم:

(8)

حالا طرف چپ معادله (8) امپدانس معادل باس b تعریف می‌شود:

(9)

روابط برای توالی مثبت ولتاژ و جریان بدست آمده است که برای توالی منفی و صفر نیز به این صورت می‌باشد.

 

2-3-       امپدانس پایلوت برای خطای خارجی

با توجه به شکل (1-ب) برای خطای خارجی جریان دوتا باس a و b بصورت زیر بدست می‌آید:

(10)

 

(11)

اگر معادله‌ی (10) و (11) را در معادله‌ی (6) جاگذاری کنیم امپدانس معادل برای خطای خارجی باس a بدست می‌آید:

(12)

همچنین اگر معادله‌ی (10) و (11) را در معادله‌ی (9) جاگذاری کنیم امپدانس معادل برای خطای خارجی باس b بدست می‌آید:

(13)

روابط برای توالی مثبت ولتاژ و جریان بدست آمده است که برای توالی منفی و صفر برای باس a و b  برای خطای داخلی و خارجی نیز بترتیب به این صورت می‌باشد:

	(14)
	(15)
	(16)
	(17)
	(18)
	(19)
	(20)
	(21)

 

3-       معیار‏ پیشنهادی حفاظت براساس امپدانس پایلوت

با استفاده از روابط بالا که بدست آوردیم با استفاده از توالی مثبت، منفی و صفر فازور ولتاژ و جریان قبل و بعد خطا که برای باس a و  باس b بترتیب بصورت  و  تعریف کردیم معیار پیشنهادی ما برای خطای داخلی و خارجی بصورت F تعریف می‌شود که اگر دو برابر باس b را منهای باس a شود مقدار بدست آمده بصورت مختلط خواهد بود که با استفاده از علامت موهومی مقدار بدست آمده خطای داخلی از خطای خارجی مشخص می‌گردد. چون مقدار امپدانس معادل برای خطای خارجی برای دو تا باس مورد نظر برابر با امپدانس مشخصه خط است با استفاده از معیار پیشنهادی برای خطای خارجی علامت مقدار موهومی برای خطای خطای خارجی مثبت است و برای خطای داخلی این علامت باید همیشه منفی باشد که شبیه‌سازی بدست آمده در ادامه نیز این معیار را برای ما اثبات می‌کند برای همین ما یک معیار دوم تعریف می‌کنیم که با استفاده از مقادیر پریونیت فازور ولتاژ و جریان اگر از معیار اولی اندازه آن گرفته شود این مقدار برای خطای داخلی خیلی بیشتر از 1 خواهد بود ولی برای خارجی که برابر با امپدانس خط است که ثابت و کمتر از 1 است.

	(22)
	(23)
	(24)

 

3-1-       طرح اول پیشنهادی حفاظت برای خطای داخلی

مولفه‌های توالی مثبت، منفی و صفر ولتاژ و جریان معیار حفاظت برای تشخیص خطای داخلی از خطای خارجی را برای ما مشخص می‌کند. ابتدا برای مولفه‌ی توالی مثبت مقدار  و   بدست می‌آید سپس مقدار  مشخص می‌شود و همین کار نیز برای مولفه‌ی توالی منفی و صفر انجام می‌شود و مقادیر  و  نیز بدست می‌آید همانطور که در بالا بحث کردیم اگر دوبرابر باس b را از باس a  کم کنیم با توجه به مقدار مختلط بدست آمده علامت موهومی مقدار بدست آمده برابر با مینیمم مقدار توالی مثبت، منفی و صفر است که با توجه به نتایج بدست آمده برای خطاهای تک فاز به زمین، دوفاز به هم و سه فاز به هم برابر توالی مثبت طبق (25) و برای خطاهای دوفاز به زمین برابر توالی منفی طبق (26) همیشه منفی خواهد بود. بدین صورت اگر مقدار مینیمم سه تا توالی مثبت، منفی و صفر (،  و) بدست آید علامت مقدار مختلط بدست آمده برای خطای داخلی منفی خواهد بود.

	(25)
	(26)

3-2-       طرح دوم پیشهادی حفاظت برای خطای داخلی

طبق گفته‌های بالا و روابطی که اثبات کردیم ابتدا با استفاده از مولفه‌های توالی مثبت، منفی و صفر مقادیر ،  و   بدست می‌آوریم سپس از مینیمم مقدار این سه تا اندازه آن را بدست می‌آوریم که برای خطای داخلی طبق (27) و (28) خیلی بیشتر از 1 می‌باشد.

	(27)
	(28)

3-3-        طرح اول پیشنهادی حفاظت برای خطای خارجی

طبق روابط (12) و (13) که امپدانس معادل مولفه توالی مثبت دو تا باس برابر با امپدانس مشخصه خط می‌باشد طبق معیار حفاظت پیشنهادی اگر دو برابر باس  b را از باس a کم کنیم مقدار معیار پیشنهادی طبق (29) برابر با مقدار Z می‌شود و معیار پیشنهادی ما طبق (29) بدست می‌آید که که علامت موهومی مقدار بدست آمده همیشه مثبت و ثابت است.

	(29)
	(30)

3-4-        طرح دوم پیشنهادی حفاظت برای خطای خارجی

برای اثبات معیار دوم برای خطای خارجی مثل خطای داخلی ابتدا مقدار F طبق (27) را بدست می‌آوریم سپس اگر اندازه آن را بدست آوریم مقدار آن که برابر با امپدانس خط می‌شود که ثابت و کمتر از 1 است (28).

(31)

 

3-5-       فلوچارت الگوریتم پیشنهادی

فلوچارت مراحل الگوریتم پبشنهادی طبق شکل (3) بصورت زیر می‌باشد:

·       ابتدا مولفه توالی مثبت، منفی و صفر فازور ولتاژ و جریان دو تا باس را بدست می‌آوریم.

·       امپدانس معادل دو تا باس برای مولفه توالی مثبت، منفی و صفر () محاسبه می‌کنیم.

·       مقادیر () طبق گفته‌های بالا بدست می‌آید.

·       مقدار مینیمم () را نیز بدست می‌آوریم.

·       اگر علامت مقدار مختلط بدست آمده منفی باشد و اندازه F خیلی بیشتر از 1 باشد خطای داخلی رخ داده است.

 

شکل(2): فلوچارت الگوریتم پیشنهادی

 

4-       نتایج شبیه‌سازی

نتایج شبیه‌سازی ابتدا در یک سیستم 39 باسه IEEE در خط 29-26 در نرم‌افزار DIgSILENT آزمایش شده است.

4-1-       نتایج شبیه در سیستم 39 باسه IEEE

آزمایش‌ها رو سیستم 39 باسه IEEE طبق شکل (3) در خط 29-26  تست شده است که ولتاژنامی خط برابر با 345 کیلووت و طول خط برابر 247 کیلومتر است که طبق شکل (1) مدل π آن‌را در نظر گرفتیم.

 

شکل(3): سیستم 39 باسه IEEE

4-2-       تاثیر مقاومت خطا و مکان خطا

طبق شکل (3) که انواع خطاها، مکان‌های مختلف (AG، AB و ABC) با مقاومت‌های مختلف (0، 300 و 900) خطا در خط 29-26 در یک سیستم 39 باسه IEEE آزمایش شده است که نتایج آن در جدول (1) و (2) آمده است. همانطور که مشاهده می‌شود که طبق الگوریتم پیشنهادی اول هنگامی که خطای داخلی رخ می‌هد طرف‌نظر از هرگونه خطا و مقاومت خطا، معیار حفاظت اولی درست جواب داده است که علامت مقدار مختلط بدست آمده برای خطای داخلی همیشه منفی است و همچنین معیار دوم حفاظت برای خطای داخلی باید خیلی بیشتر از یک می‌شد که در این مورد نیز به درستی الگوریتم پیشنهادی تشخیص داده است که برای خطاهای تکفاز به زمین، دوفاز و سه فاز به هم طبق جدول (1) و برای خطاهای دوفاز به زمین طبق جدول (2) بدست آمده است. همچنین، برای خطای خارجی نیز باید علامت موهومی مقدار مختلط بدست آمده باید مثبت باشد، طبق اثبات‌هایی که در بالا انجام دادیم برای خطای خارجی علامت موهومی این مقدار همیشه مثبت است. همچنین برای معیار دومی که این مقدار بدست آمده باید همیشه کمتر از 1 باشد چون برای خطای داخلی معیار حفاظت برابر با امپدانس مشخصه خط است لذا این مقدار ثابت و همیشه کمتر از 1 است (جداول1 و2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول(1): نتایج شبیه‌سازی برای انواع خطاها با مکان‌ها و مقاومت‌های مختلف خطا

نوع خطا	موقعیت خطا	مقاومت خطا	F1	F2	F0	F
AG	5	0	103× 1/8 -1/5×104 i	105× 4- -2/3×104 i	105×2/7-2/2×104 i	103× 1/8 -1/5×104 i
		300	104× 7/6- -3/1×105 i	105× 1/9- + 3/6×105 i	105× 1/1- + 4/8×105 i	104× 7/6- -3/1×105 i
	50	0	106× 7/7- -5/5×104 i	105× 6/4- -2/3×104 i	105× 9/7- -1/2×104 i	106× 7/7- -5/5×104 i
	90	300	104× 5/8 -5/1×105 i	103× 6/9- + 8/5×105 i	106× 2/1- + 4/4×105 i	104× 5/8 -5/1×105 i
AB		300	104×4/5 - -5/4×104 i	103× 5/2- -1/5×105 i	--	104×4/5 - -5/4×104 i
		900	104×9/8 - -3/1×105 i	105×1/6 - -1/1×106 i	--	104×9/8 - -3/1×105 i
	50	0	104×8/2 - -2/1×104 i	102× 9/9 + 8/5×103 i	--	102× 9/9 + 8/5×103 i
		900	105×1/1 - -4/1×105 i	105×6/5 - -1/1×106 i	--	105×1/1 - -4/1×105 i
	90	0	104×6/5 - -6/6×103 i	104× 9/3 + 9/7×103 i	--	104× 9/3 + 9/7×103 i
ABC	5	0	103×2/4 - -4/5×103 i	--	--	103×2/4 - -4/5×103 i
		900	104×3/9 - -4/5×103 i	--	--	104×3/9 - -4/5×103 i
	50	0	104×2/3 - -8/4×103 i	--	--	104×2/3 - -8/4×103 i
		900	104×2/2 - -2/3×105 i	--	--	104×2/2 - -2/3×105 i
	90	0	104×9/5 - -9/4×102 i	--	--	104×9/5 - -9/4×102 i

 

جدول(2): نتایج شبیه‌سازی برای خطای (ABG)، مکان خطا و مقاومت‌های مختلف خطا

F	F0	F2	F1	مقاومت خطا	موقعیت خطا	نوع خطا
106×3/6-  -9/2×106 i	106×6/1-  -6/8×105 i	106×3/6-  -9/2×106 i	104×3/7-8/1×105 i	900		ABG
105×6/2  -6/8×104 i	105×6/2  -6/8×104 i	104× 9/1 + 6×103 i	104×8/4  -3/1×104 i	0	50
106×6/1-  -1/11×106 i	106×5/1-  -3/9×105 i	106×6/1-  -1/11×106 i	105× 5/1- + 3×104 i	900
105×6/4-  -2/1×106 i	105×5/7-  -2/9×105 i	105×6/4-  -2/1×106 i	104× 7/8- + 2/2×104 i	300	90
106×6/1-  -8/9×105 i	106×6/1-  -6/8×105 i	106×6/1-  -8/9×105 i	104× 8/8- + 3/8×104 i	900

4-3-       اثرات تجاوز بار

برای اینکه رله دیستانس¹¹ بتواند خطاهای داخلی را از تجاوز بار تشخیص بدهد توان اکتیو و راکتیو در باس 26 در 2/0ثانیه دو برابر می‌کنیم و جریان طبق شکل (4) افزایش یافته است سپس، انواع خطا را در 3/0 ثانیه ایجاد می‌کنیم همان‌طور که مشاهده می‌شود طبق جدول (3) و شکل (5) الگوریتم پیشنهادی اول برای خطاهای داخلی علامت موهومی همیشه منفی و برای خطاهای خارجی که مثبت بوده و الگوریتم پیشنهادی دوم نیز به درستی خطای داخلی را از تجاوز، بارصرف‌نظر از مقاومت خطا ومکان خطا تشخیص داده است، که برای خطاهای داخلی طبق جدول (3)، اگر اندازه F گرفته شود که مقدار آن بسیار بزرگ‌تر از 1 طبق (27) و (28) برای خطای خارجی که برابر امپدانس مشخصه خط است مقدار آن کمتر از 1 است.

 

 

شکل(4): شکل‌موج جریان در انتهای خط 29-26 هنگام تجاوز بار

 

جدول(3): نتایج شبیه‌سازی برای انواع خطا و مقاومت خطا با مکان‌های مختلف

F	F0	F2	F1	مقاومت خطا	موقعیت خطا	نوع خطا
106×1/4-8/1×105 i	106×1/4-8/1×105 i	106×5/7-1/5×107 i	106×2/9-  -9/7×106 i	0	5	AG
103×3/6-3/3×105 i	107×4/8-2/1×108 i	107×1/6-8/1×107 i	103×3/6-3/3×105 i	0	50
106×1/1-  -2/1×106 i	106×1/1-  -2/1×106 i	105×2/1-9/1×105 i	104×5/1-6/2×104 i		50	ABG
106×1/1-  -2/3×106 i	106×1/1-  -2/3×106 i	105×8/6- -1/2×105 i	105×2/2- -5/6×105 i		90
106×1/1- -3/1×107 i	--	--	106×1/1- -1/3×107 i		5	ABC
106 × 5 + 1/7×106 i	--	--	106 × 5 + 1/7×106 i		50

 

4-4-       عملکرد الگوریتم پیشنهادی در طول نوسان توان

عملکرد الگوریتم پیشنهادی در حین نوسان توان¹² در بخش A آزمایش شده است. خطای سه فاز در وسط خط L28-29 در 2/0 ثانیه و در 3/0ثانیه بوسیله بریکر در انتهای خط رفع دشده است. پس از رفع خطا نوسان توان در خط L26-29 مشاهده می‌شود. شکل موج ولتاژ و جریان در L26-29 در حین نوسان توان در شکل (5-الف) و (5-ب) نشان داده شده است. در حین نوسان توان مسیر امپداس در باس 29 در شکل (6) نشان داده شده است. مشاهده می‌شود که مسیر امپدانس وارد محدوده حفاظتی ناحیه می‌شود، که منجر به کنترل از راه دور ناهجاری ناحیه 3 می‌شود. طبق جدول (4) علامت موهومی معیار حفاظتی برای خطاهای داخلی منفی و اندازه آن بزرگتر از 1 است.

 

 

 

شکل(5): الف: شکل موج جریان و ولتاژ از خطL26-29  در حین نوسان توان، ب: شکل موج ولتاژ شکل موج جریان

 

 

شکل (6):  مسیر امپداس رله در باس 26 در حین نوسانات بار

 

 

 

 

 

 

جدول(4): نتایج شبیه‌سازی برای انواع مختلف خطا و مقاومت خطا حین نوسان توان

F	F0	F2	F1	مقاومت خطا	موقعیت خطا	نوع خطا
104 × 7/6- -3/1×105 i	106 × 1/1- + 8/4×105 i	105 × 1/9 + 3/6×105 i	104 × 7/6- - 3/1×105 i	0	5	AG
103 × 7/7 - 5/5×104 i	105 × 9/7 - 1/2×104 i	105 × 6/4- - 2/3×104 i	103 × 7/7 - 5/5×104 i	300
105 ×6/7 - 3/1×106 i	105 ×6/7 - 3/1×106 i	105 × 8/6- - 5/6×105 i	104 × 9/6- - 7/6×104 i	300	50	ABG
105 × 6/2 - 6/8×104 i	105 × 6/2 - 6/8×104 i	104 × 1/9 + 1/6×103 i	104 × 8/4 -3/1×104 i	900
104 × 4/5- - 6/1×104 i	--	104 × 9/4 + 6/3×104 i	104 × 4/5- - 6/1×104 i	900	90	AB
104 × 7/8- - 2/2×104 i	--	--	104 × 7/8- - 2/2×104 i	300	50	ABC

 

 

5-       نتيجه‏گیری

حفاظت خط ممکن است دچار سوء عملکرد به دلیل خطای مقاومت زیاد در خط انتقال بلند شود. امپدانس پایلوت جدید برپایه حفاظت است که می‌تواند خطای خط انتقال را تشخیص بدهد در این مقاله آمده است. جریان و ولتاژ‌های همزمان در هر دو انتهای خط برای تعریف امپدانس پایلوت جدید استفاده می‌شود. ملاک کمیت خطا بر اساس امپدانس پایلوت می‌تواند خطای خط را شناسایی کند. روش حفاظت پایلوت برخلاف سایر روش‌های بکار‌برده شده تنها با استفاده از فازور ولتاژ و جریان دو تاباس و با در نظر گرفتن تشخیص تجاوز بار از خطاهای داخلی که از فاجعه خاموشی (2003 آمریکا و کانادا) جلوگیری شود، آزمایش ها روی سیستم  39 باسه IEEE باس انجام می‌شود. حفاطت پایلوت صرف‌نظر از انواع خطا ، موقعیت خطا، مقاومت خطا، طول خطوط و قدرت منبع است. طرح حفاظت می‌تواند خطای داخلی را از تجاوز بار و داده‌های فازوری غیرسنکرون تشخیص دهد و دارای یک عملکرد قابل اطمینان در طول نوسانات از طریق مسدود‌کردن بعضی اقدامات انجام گیرد. محدوده ناهنجاری در خط نداریم و علاوه بر این، نتایج تجربی نشان می‌دهد الگوریتم پیشنهادی عملکرد خوبی برای تشخیص خطای داخلی از خطای خارجی دارد.

 

مراجع

[1]       S. Horowitz and A. Phadke, "Third zone revisited," IEEE Transactions on power delivery, vol. 21, no. 1, pp. 23-29, 2005. doi: 10.1109/TPWRD.2005.860244.

[2]       V. Rampurkar, P. Pentayya, H. A. Mangalvedekar, and F. Kazi, "Cascading failure analysis for Indian power grid," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 7, no. 4, pp. 1951-1960, 2016. doi: 10.1109/TSG.2016.2530679.

[3]       R. Yao, S. Huang, K. Sun, F. Liu, X. Zhang, and S. Mei, "A multi-timescale quasi-dynamic model for simulation of cascading outages," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 31, no. 4, pp. 3189-32, 2015. doi: 10.1109/TPWRS.2015.2466116.

[4]       A. G. Phadke and B. Kasztenny, "Synchronized phasor and frequency measurement under transient conditions," IEEE transactions on power delivery, vol. 24, no. 1, pp. 89-95, 2008. doi: 10.1109/TPWRD.2008.2002665.

[5]       J. Zare, F. Aminifar, and M. Sanaye-Pasand, "Synchrophasor-based wide-area backup protection scheme with data requirement analysis," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 3, pp. 1410-1419, 2014. doi: 10.1109/TPWRD.2014.2377202.

[6]       J. De La Ree, V. Centeno, J. S. Thorp, and A. G. Phadke, "Synchronized phasor measurement applications in power systems," IEEE Transactions on smart grid, vol. 1, no. 1, pp. 20-27, 2010. doi: 10.1109/TSG.2010.2044815.

[7]       P. K. Nayak, A. K. Pradhan, and P. Bajpai, "Wide-area measurement-based backup protection for power network with series compensation," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 29, no. 4, pp. 1970-1977, 2014. doi: 10.1109/TPWRD.2013.2294183.

[8]       M. Chen, H. Wang, S. Shen, and B. He, "Research on a distance relay-based wide-area backup protection algorithm for transmission lines," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 32, no. 1, pp. 97-105, 2016. doi: 10.1109/TPWRD.2016.2599198.

[9]       P. Kundu and A. K. Pradhan, "Online identification of protection element failure using wide area measurements," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 9, no. 2, pp. 115-123, 2015. doi: 10.1049/iet-gtd.2014.0276.

[10]       M. Eissa, M. E. Masoud, and M. M. M. Elanwar, "A novel back up wide area protection technique for power transmission grids using phasor measurement unit," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 1, pp. 270-278, 2009. doi: 10.1109/TPWRD.2009.2035394.

[11]       Z. He, Z. Zhang, W. Chen, O. P. Malik, and X. Yin, "Wide-area backup protection algorithm based on fault component voltage distribution," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 26, no. 4, pp. 2752-2760, 2011. doi: 10.1109/TPWRD.2011.2165971.

[12]       S. K. Mohanty, P. K. Nayak, P. K. Bera, and H. H. Alhelou, "An enhanced protective relaying scheme for TCSC compensated line connecting DFIG-Based wind farm," IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2023. doi: 10.1109/TII.2023.3306575.

[13]       Z. Ali et al., "Fault management in DC microgrids: A review of challenges, countermeasures, and future research trends," IEEE Access, vol. 9, pp. 128032-128034, 2021. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3112383.

[14]       J. Ma, C. Liu, and J. S. Thorp, "A wide-area backup protection algorithm based on distance protection fitting factor," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 31, no. 5, pp. 2196-2205, 2015. doi: 10.1109/TPWRD.2015.2504128.

[15]       Z. Li, X. Yin, Z. Zhang, and Z. He, "Wide-area protection fault identification algorithm based on multi-information fusion," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 3, pp. 1348-1355, 2013. doi: 10.1109/TPWRD.2013.2247638.

[16]       X. Tong, X. Wang, and K. M. Hopkinson, "The modeling and verification of peer-to-peer negotiating multiagent colored petri nets for wide-area backup protection," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 24, no. 1, pp. 61-72, 2008. doi: 10.1109/TPWRD.2008.2005661.

[17]       A. Sharafi, M. Sanaye-Pasand, and F. Aminifar, "Transmission system wide-area back-up protection using current phasor measurements," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 92, pp. 93-103, 2017. doi: 10.1016/j.ijepes.2017.04.014.

[18]       Z. Yining and S. Jiale, "Phaselet-based current differential protection scheme based on transient capacitive current compensation," IET generation, transmission & distribution, vol. 2, no. 4, pp. 469-477, 2008. doi: 10.1049/iet-gtd:20070494.

[19]       R. Kumar, S. Anand, and S. Parida, "A protection approach of AC transmission lines utilizing positive-sequence fault components," Electric Power Systems Research, vol. 233, p. 110-490, 2024. doi: 10.1016/j.epsr.2024.110490.

[20]       Y. Serizawa et al., "Wide-area current differential backup protection employing broadband communications and time transfer systems," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 13, no. 4, pp. 1046-1052, 1998. doi: 10.1109/61.714445.

[21]       J. Suonan, X. Deng, and K. Liu, "Transmission line pilot protection principle based on integrated impedance," IET generation, transmission & distribution, vol. 5, no. 10, pp. 1003-1010, 2011. doi: 10.1049/iet-gtd.2011.0224.

[22]       S. He, J. Suonan, and Z. Bo, "Integrated impedance-based pilot protection scheme for the TCSC-compensated EHV/UHV transmission lines," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 2, pp. 835-844, 2013. doi: 10.1109/TPWRD.2012.2236849 .

[23]       M. K. Jena, S. Samantaray, and B. K. Panigrahi, "A new wide-area backup protection scheme for series-compensated transmission system," IEEE Systems Journal, vol. 11, no. 3, pp. 1877-1887, 2015. doi: 10.1109/JSYST.2015.2467218.

[24]       J. Xia, S. Jiale, X. Deng, L. Wang, S. He, and K. Liu, "Enhanced transmission line pilot impedance and pilot protection," IET generation, transmission & distribution, vol. 5, no. 12, pp. 1240-1249,  2011. doi: 10.1049/iet-gtd.2010.0628.

[25]       T. G. Bolandi, H. Seyedi, S. M. Hashemi, and P. S. Nezhad, "Impedance-differential protection: A new approach to transmission-line pilot protection," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 6, pp. 2510-2518, 2015. doi: 10.1109/TPWRD.2014.2387689.

[26]       S. Gangolu, P. Raja, M. Selvan, and V. K. Murali, "Effective algorithm for fault discrimination and estimation of fault location in transmission lines," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 13, no. 13, pp. 2789-2798, 2019. doi: 10.1049/iet-gtd.2018.5815. 

[27]       G. Manassero and R. R. Tiferes, "Dynamic time warping based pilot protection algorithm for ac and hvdc transmission lines," IEEE Access, vol. 11, pp. 56846-56857, 2023. doi: 10.1109/ACCESS.2023.3281500.

[28]       T. Spielböck and A. Beláň, "Design of a one-sided, impedance-based transmission line fault locator using line topology and source impedances," Electric Power Systems Research, vol. 161, pp. 123-138, 2018. doi: 10.1016/j.epsr.2018.03.013.

[29]       K. Chen, J. Hu, and J. He, "Detection and classification of transmission line faults based on unsupervised feature learning and convolutional sparse autoencoder," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, no. 3, pp. 1748-1758, 2016. doi: 10.1109/TSG.2016.2598881.

[30]       M. Khoshbouy, A. Yazdaninejadi, and T. G. Bolandi, "Transmission line adaptive protection scheme: A new fault detection approach based on pilot superimposed impedance," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 137, p. 107826, 2022. doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107826.

[31]       N. Ahmed, A. A. Hashmani, S. Khokhar, M. A. Tunio, and M. Faheem, "Fault detection through discrete wavelet transform in overhead power transmission lines," Energy Science & Engineering, vol. 11, no. 11, pp. 4181-4197, 2023.  doi: 10.1002/ese3.1573.

 

زیرنویس‏ها

فناوری‏های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز، سال چهارم، شماره ۲، تابستان ۱۴۰۴                                     15

---

[1]        Wide area measurement system

[2]  Wide area back protection

[3]  Distributed generation

[4]  Thyristor controlled series capacitor

[5]        Transient monitoring indexed

[6]  Transrormer current

[7]  Fast fourier transform with fuzzy logic

[8]  Load encrochment

[9]  Discrete wavelet transform

[10]  Transmission lines

[11]  Distance reley

[12]  Power swing