یک الگوریتم حفاظت از راه دور جدید برای خطای فاز به زمین

چکیده- رله های دیستانس سنتی اغلب برای مقاومت گذرای بالا، در خطاهای فاز به زمین با اندازه گیری امپدانس ظاهری اشتباه عمل می کنند. برای حل این مشکل، در این مقاله یک الگوریتم حفاظت از راه دور جدید ارائه شده است. این الگوریتم از مدل خط انتقال فشرده RL استنباط شده و خطای دیستانس از نقطه اندازه گیری تا نقطه خطا را با حل یک معادله دیفرانسیل خطی، محاسبه می کند. علاوه بر این، بر اساس مقایسه نتیجه بین فاصله خطای محاسبه شده و میزان محافظت این طرح به جای منطقه حفاظتی اندازه گیری شده توسط امپدانس ظاهری، در این مقاله یک معیار حفاظتی شکل گرفته است. در نتیجه، این روش ارائه شده، برای ویژگی هایی که فاصله خطای محاسبه شده بزرگتر از فاصله خطای واقعی است زمانی که این خطا در کنار قطب مخالف رخ می دهد، می تواند از اندازه گیری بیش از حد خطا اجتناب کند. در همین حال، هر دو جزء اساسی و یک جزءDC  رو به خاموشی برای حل معادله دیفرانسیل برای الگوریتم دیستانس پیشنهادی لازم است، بنابراین می تواند در طول دوره گذرای خطا سریعتر جریان را قطع کند. در نهایت، نتایج شبیه سازی EMTP به بررسی اعتبار الگوریتم دیستانس پیشنهادی در مدل خط انتقال RL می پردازند. با این حال، برای استفاده از روش ارائه شده در میدان، مشکل ناشی از ظرفیت خازنی توزیع شده خط انتقال در روش ارائه شده باید بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد و حل شود.

واژگان کلیدی- فاصله خطای محاسبه شده، الگوریتم حفاظت از راه دور، معادله دیفرانسیل خطی، مدل خط انتقال فشرده، افزایش برد.

Abstract—Traditional distance relays often mis-operate for high
transient resistance in phase-ground faults by measuring apparent
impedance. To solve this problem, a novel distance protection algorithm
is proposed in this paper. It is deduced in the RL lumped
transmission line model and calculates the fault distance from the
measuring point to the fault point by solving a linear differential
equation. In addition, a protection criteria based on the comparison
result between the calculated fault distance and the protective
setting margin rather than the protective zone measured by apparent
impedance is set up in this paper. As a result, the proposed
method can avoid overreach for the given characteristics that the
calculated fault distance is greater than the actual fault distance
when the fault occurs next to the opposite terminal. Meanwhile,
both the fundamental component and one decaying DC component
are needed to solve the differential equation for the proposed
distance algorithm, therefore it can trip the breaker fast during
the fault transient period. Finally, EMTP simulation results verify
the validity of the proposed distance algorithm on RL transmission
line model. However, to put the proposed method into field use, the
problem caused by the distributed capacitance of the transmission
line on the proposed method will be further studied and solved.
Index Terms—Calculated fault distance, distance protection
algorithm, linear differential equation, lumped transmission-line
model, overreach.

یک الگوریتم حفاظت از راه دور جدید برای خطای فاز به زمین

چکیده- رله های دیستانس سنتی اغلب برای مقاومت گذرای بالا، در خطاهای فاز به زمین با اندازه گیری امپدانس ظاهری اشتباه عمل می کنند. برای حل این مشکل، در این مقاله یک الگوریتم حفاظت از راه دور جدید ارائه شده است. این الگوریتم از مدل خط انتقال فشرده RL استنباط شده و خطای دیستانس از نقطه اندازه گیری تا نقطه خطا را با حل یک معادله دیفرانسیل خطی، محاسبه می کند. علاوه بر این، بر اساس مقایسه نتیجه بین فاصله خطای محاسبه شده و میزان محافظت این طرح به جای منطقه حفاظتی اندازه گیری شده توسط امپدانس ظاهری، در این مقاله یک معیار حفاظتی شکل گرفته است. در نتیجه، این روش ارائه شده، برای ویژگی هایی که فاصله خطای محاسبه شده بزرگتر از فاصله خطای واقعی است زمانی که این خطا در کنار قطب مخالف رخ می دهد، می تواند از اندازه گیری بیش از حد خطا اجتناب کند. در همین حال، هر دو جزء اساسی و یک جزءDC  رو به خاموشی برای حل معادله دیفرانسیل برای الگوریتم دیستانس پیشنهادی لازم است، بنابراین می تواند در طول دوره گذرای خطا سریعتر جریان را قطع کند. در نهایت، نتایج شبیه سازی EMTP به بررسی اعتبار الگوریتم دیستانس پیشنهادی در مدل خط انتقال RL می پردازند. با این حال، برای استفاده از روش ارائه شده در میدان، مشکل ناشی از ظرفیت خازنی توزیع شده خط انتقال در روش ارائه شده باید بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد و حل شود.

واژگان کلیدی- فاصله خطای محاسبه شده، الگوریتم حفاظت از راه دور، معادله دیفرانسیل خطی، مدل خط انتقال فشرده، افزایش برد.

Abstract—Traditional distance relays often mis-operate for high
transient resistance in phase-ground faults by measuring apparent
impedance. To solve this problem, a novel distance protection algorithm
is proposed in this paper. It is deduced in the RL lumped
transmission line model and calculates the fault distance from the
measuring point to the fault point by solving a linear differential
equation. In addition, a protection criteria based on the comparison
result between the calculated fault distance and the protective
setting margin rather than the protective zone measured by apparent
impedance is set up in this paper. As a result, the proposed
method can avoid overreach for the given characteristics that the
calculated fault distance is greater than the actual fault distance
when the fault occurs next to the opposite terminal. Meanwhile,
both the fundamental component and one decaying DC component
are needed to solve the differential equation for the proposed
distance algorithm, therefore it can trip the breaker fast during
the fault transient period. Finally, EMTP simulation results verify
the validity of the proposed distance algorithm on RL transmission
line model. However, to put the proposed method into field use, the
problem caused by the distributed capacitance of the transmission
line on the proposed method will be further studied and solved.
Index Terms—Calculated fault distance, distance protection
algorithm, linear differential equation, lumped transmission-line
model, overreach.