Published September 1, 2022
| Version v1
Publication
Enhancing distance relay performance using wide-area protection for detecting symmetrical/unsymmetrical faults during power swings
- 1. Higher Institute of Engineering
- 2. Cairo University
Description
The distance protection in transmission networks is vulnerable to malfunction during a power swing. Distance relays have a power swing blocking (PSB) function that prevents the relay from operating during a power swing. However, during a power swing, the relay will be able to identify and clear any fault. This paper offers a scheme for detecting symmetrical/unsymmetrical faults through power swing by estimating the maximum rate of change of a (ΔI-ΔV) ellipse circumference. The ellipse circumference of each phase is constructed at each power frequency cycle to consistently tracking the distinction in the measured current and voltage differences between the line's two ends. The main feature of the suggested work compared to previous works is the ability to detect numerous high impedance faults (HIFs) during single mode (slow/fast) power swing or multi-mode power swing in addition to the opportunity to detect faults during asymmetrical power swing. The suggested scheme is tested in a two-area, four-machine power system and tested also in the standard three-machine, nine-bus system using ATP software. The results reveal that the improved protective scheme performs well in fault conditions with and without power swing, and they confirm the scheme's suitability for interconnected networks.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
حماية المسافة في شبكات النقل عرضة للعطل أثناء تأرجح الطاقة. تحتوي مرحلات المسافة على وظيفة منع تأرجح الطاقة (PSB) التي تمنع المرحل من العمل أثناء تأرجح الطاقة. ومع ذلك، أثناء تأرجح الطاقة، سيكون المرحل قادرًا على تحديد ومسح أي خطأ. تقدم هذه الورقة مخططًا للكشف عن الأخطاء المتماثلة/غير المتماثلة من خلال تأرجح الطاقة من خلال تقدير الحد الأقصى لمعدل التغير في محيط القطع الناقص (ΔI - ΔV). يتم إنشاء محيط القطع الناقص لكل مرحلة في كل دورة تردد طاقة لتتبع التمييز باستمرار في اختلافات التيار والجهد المقاسة بين طرفي الخط. الميزة الرئيسية للعمل المقترح مقارنة بالأعمال السابقة هي القدرة على اكتشاف العديد من أعطال المعاوقة العالية (HIFs) أثناء تأرجح الطاقة أحادي الوضع (بطيء/سريع) أو تأرجح الطاقة متعدد الأوضاع بالإضافة إلى فرصة اكتشاف الأعطال أثناء تأرجح الطاقة غير المتماثل. يتم اختبار المخطط المقترح في نظام طاقة من منطقتين وأربعة آلات ويتم اختباره أيضًا في نظام ثلاثي الآلات وتسعة ناقلات قياسي باستخدام برنامج ATP. تكشف النتائج أن نظام الحماية المحسن يؤدي أداءً جيدًا في حالات الأعطال مع تأرجح الطاقة وبدونه، ويؤكد ملاءمة المخطط للشبكات المترابطة.Translated Description (French)
La protection de distance dans les réseaux de transmission est vulnérable aux dysfonctionnements lors d'une oscillation de puissance. Les relais de distance ont une fonction de blocage de l'oscillation de puissance (PSB) qui empêche le relais de fonctionner pendant une oscillation de puissance. Cependant, lors d'une oscillation de puissance, le relais sera en mesure d'identifier et d'effacer toute défaillance. Cet article propose un schéma pour détecter les défauts symétriques/dissymétriques par oscillation de puissance en estimant le taux de changement maximal d'une circonférence d'ellipse (ΔI-ΔV). La circonférence de l'ellipse de chaque phase est construite à chaque cycle de fréquence d'alimentation pour suivre de manière cohérente la distinction entre les différences de courant et de tension mesurées entre les deux extrémités de la ligne. La principale caractéristique du travail suggéré par rapport aux travaux précédents est la capacité de détecter de nombreux défauts de haute impédance (HIF) lors d'une oscillation de puissance monomode (lente/rapide) ou d'une oscillation de puissance multimode, en plus de la possibilité de détecter des défauts lors d'une oscillation de puissance asymétrique. Le schéma suggéré est testé dans un système d'alimentation à deux zones et quatre machines et également testé dans le système standard à trois machines et neuf bus à l'aide d'un logiciel ATP. Les résultats révèlent que le système de protection amélioré fonctionne bien dans des conditions de panne avec et sans variation de puissance, et ils confirment l'adéquation du système pour les réseaux interconnectés.Translated Description (Spanish)
La protección a distancia en las redes de transmisión es vulnerable al mal funcionamiento durante una oscilación de potencia. Los relés de distancia tienen una función de bloqueo de oscilación de potencia (PSB) que evita que el relé funcione durante una oscilación de potencia. Sin embargo, durante una oscilación de potencia, el relé podrá identificar y eliminar cualquier falla. Este documento ofrece un esquema para detectar fallas simétricas/asimétricas a través de la oscilación de potencia mediante la estimación de la tasa máxima de cambio de una circunferencia de elipse (ΔI-ΔV). La circunferencia de la elipse de cada fase se construye en cada ciclo de frecuencia de potencia para rastrear consistentemente la distinción en las diferencias de corriente y voltaje medidas entre los dos extremos de la línea. La característica principal del trabajo sugerido en comparación con trabajos anteriores es la capacidad de detectar numerosas fallas de alta impedancia (HIF) durante la oscilación de potencia monomodo (lento/rápido) o la oscilación de potencia multimodo, además de la oportunidad de detectar fallas durante la oscilación de potencia asimétrica. El esquema sugerido se prueba en un sistema de alimentación de dos áreas y cuatro máquinas y también se prueba en el sistema estándar de tres máquinas y nueve buses utilizando el software ATP. Los resultados revelan que el esquema de protección mejorado funciona bien en condiciones de falla con y sin oscilación de potencia, y confirman la idoneidad del esquema para redes interconectadas.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين أداء مرحل المسافة باستخدام حماية واسعة النطاق للكشف عن الأعطال المتماثلة/غير المتماثلة أثناء تقلبات الطاقة
- Translated title (French)
- Amélioration des performances du relais de distance à l'aide d'une protection étendue pour détecter les défauts symétriques/dissymétriques lors des variations de puissance
- Translated title (Spanish)
- Mejora del rendimiento del relé de distancia utilizando protección de área amplia para detectar fallas simétricas/asimétricas durante las oscilaciones de potencia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4200161209
- DOI
- 10.1016/j.aej.2021.12.031
References
- https://openalex.org/W1987441943
- https://openalex.org/W2007429446
- https://openalex.org/W2008443002
- https://openalex.org/W2077918593
- https://openalex.org/W2134481991
- https://openalex.org/W2142226943
- https://openalex.org/W2167462938
- https://openalex.org/W2317529328
- https://openalex.org/W2344235453
- https://openalex.org/W2554845509
- https://openalex.org/W2582305803
- https://openalex.org/W2607211924
- https://openalex.org/W2765541348
- https://openalex.org/W2789798807
- https://openalex.org/W2790950012
- https://openalex.org/W2886624405
- https://openalex.org/W2891862905
- https://openalex.org/W2906871562
- https://openalex.org/W2913957101
- https://openalex.org/W2915842147
- https://openalex.org/W2955469627
- https://openalex.org/W2955999296
- https://openalex.org/W2984075159
- https://openalex.org/W2989659791
- https://openalex.org/W3020755610
- https://openalex.org/W3087971132
- https://openalex.org/W3113315651
- https://openalex.org/W3118786442