Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

fa الگوریتم جامعی برای مکان یابی خطا در خطوط انتقال دو مداره و چند پایانه ای (بیش از سه پایانه) مبتنی بر داده های PMU A Comprehensive PMU-Based Fault Location Algorithm for Double Circuit and Multi-Terminal Transmission Lines قدرت Power پژوهشي Research در این مقاله الگوریتم جامعی برای مکانیابی خطا در خطوط دو مداره و چند پایانهای، مبتنی بر دادههای فازوری PMUها و مدل گسترده خط ارائه شده است. معادلات دیفرانسیل خطوط سه فاز دو مداره بدلیل تزویج متقابل بین فازها به هم وابسته بوده و در این حالت حل آنها مشکل است. برای تفکیک معادلات و محاسبه پارامترها و مؤلفههای مودال پایانههای خط، در خطوط جابجاشده از تبدیل کلارک و در خطوط جابجانشده از ماتریسهای تبدیل حاصله از تئوری بردارهای ویژه- مقادیر ویژه استفاده شده است. کمیتهای نقاط انشعاب با استفاده از فازورهای پایانهها و معادلات حاکم بر مدل گسترده خط محاسبه و بر اساس مقایسه مقادیر ولتاژ تخمینی، بخش خطادار تعیین شده است. با توجه به وابستگی معادلات دیفرانسیل خط به زمان و مکان، برای تعیین مکان خطا از چهار روش استفاده شده است. در روشهای اول و دوم رابطهای بدست آمده که در زمان وقوع خطا، مکان خطا را نشان میدهد. در روشهای سوم و چهارم شاخصهایی مبتنی بر فازور ولتاژ یا جریان تعریف شده (اختلاف ولتاژها و مجموع جریانها) که با توجه به تغییرات آنها در طول خط (نقطه مینیمم یا ماکزیمم)، مکان خطا مشخص شده است. سیستمهای نمونه یک خط دو مداره سه پایانهای و یک خط دو مداره پنج پایانهای از شبکه انتقال ایران است که در نرمافزار EMTP شبیه سازی شده و دادههای حاصله در نرم افزار MATLAB مطابق با الگوریتم پیشنهادی جهت تعیین مکان دقیق خطا پردازش گردیده است. تمام عوامل تأثیرگذار ازجمله وجود منبع در انشعابات، اختلاف فاز و تفاوت امپدانس منابع، تزویج متقابل، عدم جابجایی خط، بار نامتقارن، انواع خطا، خطاهای بین دو مدار، وقوع دو خطای همزمان و پیشامد عدم دسترسی به دادههای یک PMU در نظر گرفته شده است. بر اساس نتایج شبیهسازی الگوریتم پیشنهادی برای تعیین بخش خطادار و مکان خطا کارآمد بوده و حداکثر اشتباه آن کمتر از 1% (و برای خطاهای همزمان و خطاهای بین دو مدار کمتر از  3%) است. در نهایت مقاله حاضر با مراجع مقایسه شده و وجوه تمایز و نوآوریهای آن بیان شده است. A new PMU-based fault detection/location algorithm for multi-terminal transmission lines is proposed in this paper, which works on the basis of synchronized voltage and current phasors received from PMUs installed in various terminals. The Clark transform (for transposed transmission lines), Eigen-values and eigenvectors theory (for un-transposed ones) are used to decouple 3-phase differential equations and to calculate the line parameters, by applying aerial modes (including α and β) to this issue. Distributed-parameters frequency-dependent transmission line model (J-Marti) is used to implement and simulate this algorithm. The proposed algorithm consists of three main steps, as: 1) Fault detection, 2) Faulty section identification and 3) Fault location determination. The fault detection is done using an index based on differential equations response. The faulty section is identified by comparing the calculated teed point voltages. Multi-Terminal Transmission Line (MTTL) is reduced to a simple two-terminal faulty line and the fault location is determined by four methods, by considering differential equation response dependency to time and distance. In the first and second methods, two indices are used, which their values are equal to the fault location during faulty condition. In the third and fourth methods, two new indices are defined based on the voltage and current phasors (∆V and ∑I), which the fault location is monitored by using these indices variations. The value of ∆V is minimized in the faulty point, while ∑I is maximized at that point. To evaluate the proposed algorithm, extensive simulations are performed on a transposed three-terminal double circuit line and an un-transposed five-terminal double circuit line (a section of Iran power transmission grid), while the maximum error of less than 1% (and less than 3% for specific conditions) is achieved. The MTTL cases are simulated in EMTP software and the obtained data are processed in MATLAB software. All effective factors including power sources with different phase angles and various impedances, zero sequence mutual coupling, un-transposed construction, unbalanced loads are regarded to simulate phase to phase, phase to ground, cross-country and simultaneous faults. Also (n-1) PMU contingency is considered in these studies. Finally, the results and the proper indices are introduced by regarding a series of simulations and comparisons. مکان یابی خطا, خطوط انتقال دو مداره چند پایانه ای, واحد اندازه گیری فازوری (PMU), مؤلفه های مودال, تئوری بردارهای ویژه- مقادیر ویژه, EMTP, MATLAB Fault Detection/Location, Double Circuit Multi-Terminal Transmission Lines, Mutual Coupling, Phasor Measurement Unit (PMU), Modal Components, Eigen-values, Eigenvectors Theory. 1 10 http://jiaeee.com/browse.php?a_code=A-10-1-210&slc_lang=fa&sid=1 M. H. Khazaei محمدحسین خزاعی khazaei@ace.sbu.ac.ir 10031947532846001540 10031947532846001540 Yes دانشکده مهندسی برق- پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور- دانشگاه شهید بهشتی- تهران- ایران F. Haghjoo فرهاد حق جو f_haghjoo@sbu.ac.ir 10031947532846001541 10031947532846001541 No دانشکده مهندسی برق- پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور- دانشگاه شهید بهشتی- تهران- ایران