Published April 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Adaptive overcurrent relay (AOCR) based on Fano Factors of current signals

Creators

  • 1. Misr University for Science and Technology
  • 2. University of Calgary

Description

Abstract A Fano Factor‐based adaptive overcurrent protection scheme, that automatically adjusts the protection settings in response to the prevailing conditions of the power system, is presented. Both phase and ground overcurrent relays are based on the same mathematical algorithm to calculate the operating time using Fano Factors (FFs) estimated for phase and ground current signals, respectively. Effectiveness of the proposed adaptive overcurrent method is validated for various fault types under a plethora of loading current levels, besides a wide range of fault inception angles and fault resistance. Simulation results confirm that the proposed algorithm can detect series and shunt faults, differentiate between grounding and phase faults, and adapt the relay operating time settings using the FF for all conditions examined. The relay algorithm speed and sensitivity are controllable using both the FF setting values and moving data window size. Moreover, it is characterized by being simple, reliable, accurate, and can be implemented practically as a base of digital protective relay for use in substation automation systems and phasor measurement units.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص يتم تقديم مخطط حماية التيار الزائد التكيفي القائم على عامل الفانو، والذي يقوم تلقائيًا بضبط إعدادات الحماية استجابة للظروف السائدة في نظام الطاقة. تعتمد كل من مرحلات التيار الزائد الطوري والأرضي على نفس الخوارزمية الرياضية لحساب وقت التشغيل باستخدام عوامل فانو (FFs) المقدرة لإشارات التيار الطوري والأرضي، على التوالي. يتم التحقق من فعالية طريقة التيار الزائد التكيفي المقترحة لأنواع الأعطال المختلفة تحت عدد كبير من مستويات تيار التحميل، إلى جانب مجموعة واسعة من زوايا بدء الأعطال ومقاومة الأعطال. تؤكد نتائج المحاكاة أن الخوارزمية المقترحة يمكنها اكتشاف أخطاء السلسلة والتحويل، والتمييز بين أخطاء التأريض والطور، وتكييف إعدادات وقت تشغيل المرحل باستخدام FF لجميع الظروف التي تم فحصها. يمكن التحكم في سرعة وحساسية خوارزمية المرحل باستخدام كل من قيم إعداد FF وحجم نافذة البيانات المتحركة. علاوة على ذلك، يتميز بكونه بسيطًا وموثوقًا ودقيقًا ويمكن تنفيذه عمليًا كقاعدة لمرحل الحماية الرقمي للاستخدام في أنظمة أتمتة المحطات الفرعية ووحدات قياس الطور.

Translated Description (French)

Résumé Un schéma de protection adaptatif contre les surintensitésbasé sur le facteur Fano, qui ajuste automatiquement les paramètres de protection en réponse aux conditions dominantes du système d'alimentation, est présenté. Les relais de surintensité de phase et de terre sont basés sur le même algorithme mathématique pour calculer le temps de fonctionnement à l'aide des facteurs de Fano (FF) estimés pour les signaux de phase et de courant de terre, respectivement. L'efficacité de la méthode adaptative de surintensité proposée est validée pour divers types de défauts sous une pléthore de niveaux de courant de charge, en plus d'une large gamme d'angles de début de défaut et de résistance aux défauts. Les résultats de la simulation confirment que l'algorithme proposé peut détecter les défauts de série et de dérivation, différencier les défauts de mise à la terre et de phase et adapter les paramètres de temps de fonctionnement du relais à l'aide du FF pour toutes les conditions examinées. La vitesse et la sensibilité de l'algorithme de relais sont contrôlables en utilisant à la fois les valeurs de réglage FF et la taille de la fenêtre de données en mouvement. De plus, il est caractérisé par sa simplicité, sa fiabilité, sa précision et peut être mis en œuvre pratiquement comme base de relais de protection numérique pour une utilisation dans les systèmes d'automatisation de sous-station et les unités de mesure de vecteur de phase.

Translated Description (Spanish)

Resumen Se presenta un esquema de protección de sobrecorriente adaptativa basado en el factor Fano, que ajusta automáticamente la configuración de protección en respuesta a las condiciones predominantes del sistema de energía. Los relés de sobrecorriente de fase y tierra se basan en el mismo algoritmo matemático para calcular el tiempo de funcionamiento utilizando Fano Factors (FF) estimados para las señales de corriente de fase y tierra, respectivamente. La efectividad del método de sobrecorriente adaptativa propuesto se valida para varios tipos de fallas bajo una gran cantidad de niveles de corriente de carga, además de una amplia gama de ángulos de inicio de falla y resistencia a fallas. Los resultados de la simulación confirman que el algoritmo propuesto puede detectar fallas en serie y en derivación, diferenciar entre fallas de puesta a tierra y de fase, y adaptar los ajustes del tiempo de funcionamiento del relé utilizando el FF para todas las condiciones examinadas. La velocidad y la sensibilidad del algoritmo de relé se pueden controlar utilizando los valores de configuración de FF y el tamaño de la ventana de datos en movimiento. Además, se caracteriza por ser simple, confiable, preciso y se puede implementar prácticamente como una base de relé de protección digital para su uso en sistemas de automatización de subestaciones y unidades de medición fasorial.

Files

tje2.12267.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:30e1fd711b830be59b887894a20cac47
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مرحل التيار الزائد التكيفي (AOCR) بناءً على عوامل المروحة لإشارات التيار
Translated title (French)
Relais adaptatif de surintensité (AOCR) basé sur les facteurs Fano des signaux de courant
Translated title (Spanish)
Relé de sobrecorriente adaptativo (AOCR) basado en los factores fano de las señales de corriente

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4366832292
DOI
10.1049/tje2.12267

Is supplement to
https://openalex.org/W4225367228 (Other)
https://openalex.org/W4200375091 (Other)
https://openalex.org/W3204341683 (Other)
https://openalex.org/W2673189356 (Other)
https://openalex.org/W2381445233 (Other)
https://openalex.org/W2377271149 (Other)
https://openalex.org/W2139098384 (Other)
https://openalex.org/W2128451253 (Other)
https://openalex.org/W2110573863 (Other)
https://openalex.org/W2009539361 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W2057523769
  • https://openalex.org/W2062286591
  • https://openalex.org/W2101411643
  • https://openalex.org/W2218627854
  • https://openalex.org/W2277971182
  • https://openalex.org/W2316005553
  • https://openalex.org/W2316087006
  • https://openalex.org/W2320767230
  • https://openalex.org/W2330058543
  • https://openalex.org/W2330359688
  • https://openalex.org/W2410680719
  • https://openalex.org/W2417076733
  • https://openalex.org/W2466098755
  • https://openalex.org/W2510029878
  • https://openalex.org/W2511280408
  • https://openalex.org/W2512336713
  • https://openalex.org/W2521818058
  • https://openalex.org/W2529261587
  • https://openalex.org/W2545910750
  • https://openalex.org/W2546094964
  • https://openalex.org/W2548231487
  • https://openalex.org/W2594145719
  • https://openalex.org/W2599710700
  • https://openalex.org/W2603580598
  • https://openalex.org/W2608733218
  • https://openalex.org/W2619580240
  • https://openalex.org/W2666442234
  • https://openalex.org/W2752912455
  • https://openalex.org/W2759563293
  • https://openalex.org/W2768486572
  • https://openalex.org/W2769235158
  • https://openalex.org/W2785690005
  • https://openalex.org/W2789863815
  • https://openalex.org/W2790357439
  • https://openalex.org/W2800108432
  • https://openalex.org/W2800987869
  • https://openalex.org/W2801481080
  • https://openalex.org/W2886271367
  • https://openalex.org/W2886874306
  • https://openalex.org/W2887613700
  • https://openalex.org/W2902811878
  • https://openalex.org/W2913845322
  • https://openalex.org/W2929888292
  • https://openalex.org/W2998807699
  • https://openalex.org/W3160999399
  • https://openalex.org/W3173996347
  • https://openalex.org/W3211286582
  • https://openalex.org/W4212887929
  • https://openalex.org/W4297229843