Application of wavelet transform for identification of single phase-to-ground fault in compensated networks

• Autorzy: Osipov Dmitry S. , Kovalev Vladimir Z. , Arkhipova Olga V. , Dolgikh Nadezda N.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.06.06

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie transformaty falkowej do wykrywania błędów doziemnych w jednofazowej linii przesyłowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In a number of EU countries medium voltage networks operate in the compensated neutral mode. In that case an arc suppression coil is commonly shunted with a resistor. The most common type of damage to such networks is a single phase-to-ground fault. The paper presents the method for two stage identification of a line where the fault has occured. The first stage is based on the analysis of high frequency components arising under transients. At the first stage a continuous wavelet transform is used to find frequencies. The second stage involves an analysis of the steady-state mode of a single phase-to-ground fault. Based on the energy spectrum of higher harmonics a damaged line is detected. To determine the energy spectrum at the second stage of the work a wavelet packet transform is applied. Wavelet transform has a number of advantages compared with short-time Fourier transform (STFT), particularly when analyzing non-stationary modes. The proposed method can be implemented to organize digital protection against ground faults.

PL

Sieci średniego napięcia w wielu krajach UE działają w skompensowanym trybie neutralnym. W takim przypadku cewka gasząca łuk jest zwykle bocznikowana przez rezystor. Najczęstszym rodzajem uszkodzeń w takich sieciach jest zwarcie jednofazowe do ziemi. W artykule przedstawiono technikę dwuetapowej identyfikacji linii, na której nastąpiło uszkodzenie. Pierwszy etap opiera się na analizie składowych wysokiej częstotliwości powstających pod wpływem stanów nieustalonych. W pierwszym etapie do znalezienia częstotliwości używana jest ciągła transformata falkowa. Drugi etap obejmuje analizę stanu ustalonego pojedynczego zwarcia międzyfazowego. Na podstawie widma energii wyższych harmonicznych wykrywana jest uszkodzona linia. Do wyznaczenia widma energii w drugim etapie pracy stosuje się transformację pakietu falkowego. Transformacja falkowa ma wiele zalet w porównaniu z krótkotrwałą transformatą Fouriera, szczególnie w przypadku analizy modów niestacjonarnych. Zaproponowaną metodę można zaimplementować do organizacji cyfrowej ochrony przed zwarciami doziemnymi.

Słowa kluczowe

EN

fault detection; industrial power systems; power system simulation; power system harmonics; wavelet transform

PL

wykrywanie uszkodzeń; przemysłowy system elektroenergetyczny; symulacja systemu elektroenergetycznego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 6
• Strony: 34--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Osipov Dmitry S.

• Yugra State University, Oil and gas Department, Khanty-Mansiysk, Russia

autor

Kovalev Vladimir Z.

• Yugra State University, Oil and gas Department, Khanty-Mansiysk, Russia

autor

Arkhipova Olga V.

• Yugra State University, Oil and gas Department, Khanty-Mansiysk, Russia

autor

Dolgikh Nadezda N.

• Yugra State University, Oil and gas Department, Khanty-Mansiysk, Russia

Bibliografia

• [1] IEEE Std C62.92.1™-2016, IEEE Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Systems—Part I: Introduction.
• [2] Zhao J., Hou H., Gao Y., Huang Y., Gao S., Lou J. Singlephase ground fault location method for distribution network based on traveling wave time-frequency characteristics, Electric Power Systems Research, 186 (2020), doi: 10.1016/j.epsr.2020.106401
• [3] Dyga Ł., Rymarski Z., Bernacki K. The wavelet-aided methods for evaluating the output signal that is designated for uninterruptible power supply systems, Przegląd Elektrotechniczny, 96 (2020), nr 11, 50-54 doi:10.15199/48.2020.11.11
• [4] Adly A.R., Aleem S.H.E.A., Algabalawy M.A., Jurado F., Ali Z.M. A novel protection scheme for multi-terminal transmission lines based on wavelet transform, Electric Power Systems Research, 183 (2020), doi: 10.1016/j.epsr.2020.106286
• [5] Parsi M., Crossley P., Dragotti P.L., Cole D. Wavelet based fault location on power transmission lines using real-world travelling wave data, Electric Power Systems Research, 186 (2020), doi: 10.1016/j.epsr.2020.106261
• [6] Saini M., Yunus A.M.S., Sultan A.R., Djalal M.R., Mustafa M.W., Rahimuddin R., Kitta I. Faults detection and classification on parallel transmission lines using modified Clarke’s transformation - ANN approach, Przegląd Elektrotechniczny, 96 (2020), nr 4, 23-27 doi:10.15199/48.2020.04.04
• [7] Zhang Y., Cong W. An improved single-ended frequencydomain- based fault detection scheme for MMC-HVDC transmission lines, Electrical Power and Energy Systems, 125 (2021), doi: 10.1016/j.ijepes.2020.106463
• [8] Dowalla K., Winiecki W., Łukaszewski R., Kowalik R. Identyfikacja odbiorników energii elektrycznej z wykorzystaniem przekształcenia falkowego sygnałów napięcia zasilającego, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), nr 11, 43- 46 doi:10.15199/48.2018.11.10
• [9] Li Z., Ye Y., Ma X., Lin X., Xu F., Wang C., Ni X. Singlephase- to-ground fault section location in flexible resonant grounding distribution networks using soft open points, Electrical Power and Energy Systems, 122 (2020), doi: 10.1016/j.ijepes.2020.106198
• [10] Sultan A.R., Mustafa M.W., Saini M., Gaffar A. Single line to ground-fault detection for unit generator-transformer based on wavelet transform and neutral networks, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), nr 12, 28-32 doi: 10.15199/48.2018.12.07
• [11] Marciniak L. Zbiorcze zabezpieczenie ziemnozwarciowe dla sieci SN wykorzystujące dekompozycję falkową i kryterium Bayesa, Przegląd Elektrotechniczny, 95 (2019), nr 8, 25-28 doi:10.15199/48.2019.08.07
• [12] Shuin V.A., Filatova G. and Shadrikova T. Comparison of electrical variables of transient process for earth-to ground fault location in medium voltage cable networks," Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2017 Conference IEEE Russia, 2017, pp. 1-6. doi: 10.1109/ICIEAM.2017.8076243
• [13] Karmacharya I.M., Gokaraju R. Fault Location in Ungrounded Photovoltaic System Using Wavelets and ANN, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 33, issue 2, (2018), 549- 559 doi: 10.1109/TPWRD.2017.2721903

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).