يك روش دو طرفه مبتني بر فازور براي مكان‌يابي خطا در خطوط انتقال N مداره

Phasor-Based Double-Ended Method for Fault Location on N-Circuit Transmission Lines

روش‌هاي دو طرفه موجود براي مكان‌يابي خطا در خطوط انتقال يا مخصوص خطوط تك‌مداره هستند و يا تنها براي خطوط دو مداره طراحي شده‌اند. همچنين، فرمول‌بندي اين روش‌ها براي انواع مختلف خطا متفاوت است؛ چرا كه اين روش‌ها براي هر نوع خطا از يك مدار معادل خاص در حوزه abc و يا يك شبكه توالي مشخص استفاده مي‌كنند. علاوه بر اين، برخي از روش‌هاي موجود، نمي توانند برخي از جنبه‌هاي مسأله مكان‌يابي خطا مانند اثر خازن شنت خط، تزويج سلفي و خازني بين فازها و عدم ترانسپوز خطوط را در نظر بگيرند. در اين مقاله، يك روش جامع، دقيق و سريع براي مكان‌يابي خطا در خطوط انتقال N مداره پيشنهاد مي‌شود. براي اين منظور، ابتدا يك مدار معادل ماتريسي- برداري (MVEC) پيشنهاد مي‌شود كه صرف نظر از نوع خطا، تعداد مدارهاي خط، وجود و يا عدم وجود خازن شنت، تزويج سلفي و خازني بين فازهاي مختلف و عدم ترانسپوز خطوط، به يك فرمول‌بندي واحد منجر مي‌شود. براي حل فرمول‌بندي ماتريسي-برداري حاصل و يافتن مكان خطا، يك الگوريتم دو مرحله‌اي پيشنهاد مي‌شود كه علي رغم تكراري‌بودن در تعداد تكرار بسيار پايين همگرا مي‌شود. روش پيشنهادي، از اندازه‌گيرهاي فازوري دو طرف خط براي محاسبه مكان خطا استفاده مي‌كند، نيازي به دانستن امپدانس منابع دو سمت خط ندارد و دقت آن حساسيت بسيار كمي نسبت به مقاومت خطا دارد. شبيه‌سازي روش پيشنهادي بر روي مجموعه زيادي از سناريوها بر حسب نوع خطا، مقدار مقاومت خطا، مكان‌هاي مختلف وقوع خطا و در نظر گرفتن نويز، دقت و كارايي الگوريتم پيشنهادي را نشان مي‌دهد.

Existing double-ended fault location methods in transmission systems can be applied only to single or double-circuit transmission lines. They conventionally use different abc-domain or sequence network equivalent circuits for different fault types. Furthermore, some methods do not consider shunt capacitances of the line, inductive or capacitive coupling between different phases, and (or) the cases of untransposed lines, simultaneously. In this paper, a comprehensive and fast phasor-based double-ended fault location method is proposed which can be used for N-circuit transmission lines. For this purpose, first, a matrix-vector equivalent circuit (MVEC) is proposed that leads to a unique formulation for fault location problem regardless of fault type, number of line circuits, being transposed or untransposed while it considers inductive and capacitive coupling between the phases. Then, based on the MVEC formulation, a bi-level algorithm is suggested that quickly finds the fault location, despite its iterative nature. The proposed method does not need to know impedances of local and remote end sources. Furthermore, its accuracy is not sensitive to fault impedance. Various case studies in terms of fault types, fault impedances, and distances from the measurement side in the presence of noise reveal the accuracy and applicability of the proposed fault location method.