IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS
Introduction. A significant proportion of earth faults in medium voltage networks represents a short-lived and transient process. Problem. In such cases, earth fault protection that responds to steady-state current and voltage is not able to operate properly. Purpose. To develop earth faults protect...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine”
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.4.09 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-210502 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
електрична мережа захист від замикань на землю струм напруга нульова послідовність вейвлет-перетворення реактивна потужність 621.316.925 electrical grid earth fault protection current voltage zero sequence wavelet transform reactive power 621.316.925 |
| spellingShingle |
електрична мережа захист від замикань на землю струм напруга нульова послідовність вейвлет-перетворення реактивна потужність 621.316.925 electrical grid earth fault protection current voltage zero sequence wavelet transform reactive power 621.316.925 Syvokobylenko, V. F. Lysenko, V. A. IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS |
| topic_facet |
електрична мережа захист від замикань на землю струм напруга нульова послідовність вейвлет-перетворення реактивна потужність 621.316.925 electrical grid earth fault protection current voltage zero sequence wavelet transform reactive power 621.316.925 |
| format |
Article |
| author |
Syvokobylenko, V. F. Lysenko, V. A. |
| author_facet |
Syvokobylenko, V. F. Lysenko, V. A. |
| author_sort |
Syvokobylenko, V. F. |
| title |
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS |
| title_short |
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS |
| title_full |
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS |
| title_fullStr |
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS |
| title_full_unstemmed |
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS |
| title_sort |
improving the efficiency of fault protection systems of electrical grids based on zero sequence voltages and currents wavelet transforms |
| title_alt |
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ ЗАХИСТУ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ ВІД ЗАМИКАНЬ НА ОСНОВІ ВЕЙВЛЕТ-ПЕРЕТВОРЕНЬ СТРУМІВ І НАПРУГ НУЛЬОВОЇ ПОСЛІДОВНОСТІ |
| description |
Introduction. A significant proportion of earth faults in medium voltage networks represents a short-lived and transient process. Problem. In such cases, earth fault protection that responds to steady-state current and voltage is not able to operate properly. Purpose. To develop earth faults protection selective algorithm using transient components, that occur in zero-sequence currents and voltage in the fault process. Method. A mathematical model of the power supply system was applied to study the transient components of currents and voltage of zero sequence in compensated electrical networks with phase-to-earth faults, and a those model also is used to test the operation of the developed protection algorithm. The results showed that, the reactive power for transient components, of the frequency greater by 4-6 times, than fundamental frequency, which are extracted from the current and voltage of zero sequence by wavelet transform in compensated electrical networks on the damaged feeder, is positive regardless of the degree of compensation of the capacitive current. That may be the basis of the principle of directional protection. Originality. Phase-to-earth fault selective protection algorithm has been developed. In that algorithm, first derivatives of currents and voltages of zero sequence are found, to reduce the influence of aperiodic components. And then, by using of the wavelet transform with Morlet mother function, an orthogonal components are extracted from them. Reactive power is calculated for transient component. If that reactive power excess of threshold, the relay will make a decision. The reliability of the developed protection algorithm is confirmed by the results of mathematical modelling and verification of the test sample at the laboratory stand and by means of field signals that were recorded by digital loggers at the substations. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.4.09 |
| work_keys_str_mv |
AT syvokobylenkovf improvingtheefficiencyoffaultprotectionsystemsofelectricalgridsbasedonzerosequencevoltagesandcurrentswavelettransforms AT lysenkova improvingtheefficiencyoffaultprotectionsystemsofelectricalgridsbasedonzerosequencevoltagesandcurrentswavelettransforms AT syvokobylenkovf pídviŝennâefektivnostísistemzahistuelektromerežvídzamikanʹnaosnovívejvletperetvorenʹstrumívínaprugnulʹovoíposlídovností AT lysenkova pídviŝennâefektivnostísistemzahistuelektromerežvídzamikanʹnaosnovívejvletperetvorenʹstrumívínaprugnulʹovoíposlídovností |
| first_indexed |
2024-06-01T14:39:39Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:39:39Z |
| _version_ |
1800670050255896576 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-2105022020-08-25T11:26:25Z IMPROVING THE EFFICIENCY OF FAULT PROTECTION SYSTEMS OF ELECTRICAL GRIDS BASED ON ZERO SEQUENCE VOLTAGES AND CURRENTS WAVELET TRANSFORMS ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ ЗАХИСТУ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ ВІД ЗАМИКАНЬ НА ОСНОВІ ВЕЙВЛЕТ-ПЕРЕТВОРЕНЬ СТРУМІВ І НАПРУГ НУЛЬОВОЇ ПОСЛІДОВНОСТІ Syvokobylenko, V. F. Lysenko, V. A. електрична мережа захист від замикань на землю струм напруга нульова послідовність вейвлет-перетворення реактивна потужність 621.316.925 electrical grid earth fault protection current voltage zero sequence wavelet transform reactive power 621.316.925 Introduction. A significant proportion of earth faults in medium voltage networks represents a short-lived and transient process. Problem. In such cases, earth fault protection that responds to steady-state current and voltage is not able to operate properly. Purpose. To develop earth faults protection selective algorithm using transient components, that occur in zero-sequence currents and voltage in the fault process. Method. A mathematical model of the power supply system was applied to study the transient components of currents and voltage of zero sequence in compensated electrical networks with phase-to-earth faults, and a those model also is used to test the operation of the developed protection algorithm. The results showed that, the reactive power for transient components, of the frequency greater by 4-6 times, than fundamental frequency, which are extracted from the current and voltage of zero sequence by wavelet transform in compensated electrical networks on the damaged feeder, is positive regardless of the degree of compensation of the capacitive current. That may be the basis of the principle of directional protection. Originality. Phase-to-earth fault selective protection algorithm has been developed. In that algorithm, first derivatives of currents and voltages of zero sequence are found, to reduce the influence of aperiodic components. And then, by using of the wavelet transform with Morlet mother function, an orthogonal components are extracted from them. Reactive power is calculated for transient component. If that reactive power excess of threshold, the relay will make a decision. The reliability of the developed protection algorithm is confirmed by the results of mathematical modelling and verification of the test sample at the laboratory stand and by means of field signals that were recorded by digital loggers at the substations. Для електричних мереж напругою 6-35 кВ, що працюють з компенсованою або ізольованою нейтраллю, розроблено селективний захист від замикань фази на землю, який реагує на напрям реактивної потужності, яка визначається за допомогою коефіцієнтів вейвлет-перетворень струму і напруги нульової послідовності, а також їх похідних, введених для забезпечення фазового зсуву на 90 градусів і підвищення чутливості захисту. Коефіцієнти знаходять шляхом згортки дискретних значень струму, напруги та їх похідних із сигналами материнської функції Морле, обчислення яких проводиться за допомогою квадратної матриці, для якої викладено правила її формування. Реактивна потужність визначається на кожному кроці розрахунку як сума добутків вейвлет-коефіцієнтів струму і похідної від напруги, а також напруги і похідної від струму, тобто коефіцієнтів, що мають однаковий порядковий номер. Пуск захисту відбувається за фактом перевищення амплітудою напруги нульової послідовності заданого значення. За допомогою математичної моделі мережі виконано дослідження поведінки захисту за глухих і дугових замикань фази на землю, для різного ступеня компенсації ємнісних струмів, для різних значень напруги в момент замикання. У всіх режимах отримано надійну роботу захисту, чутливість якого в 5-8 разів перевищує чутливість захисту за алгоритмом, заснованим на перетворенні Фур’є. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” 2020-08-24 Article Article application/pdf application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.4.09 10.20998/2074-272X.2020.4.09 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 4 (2020); 67-72 Электротехника и Электромеханика; № 4 (2020); 67-72 Електротехніка і Електромеханіка; № 4 (2020); 67-72 2309-3404 2074-272X en uk http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.4.09/210586 http://eie.khpi.edu.ua/article/view/2074-272X.2020.4.09/210587 Copyright (c) 2020 V. F. Syvokobylenko, V. A. Lysenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |