Određivanje mjesta jednofaznog kvara u distribucijskim mrežama zasnovano na putnim valovima

doctoral thesis

• Title (english): Single phase fault location in distribution networks based on traveling waves
• Author: Šeila Gruhonjić Ferhatbegović
• Mentor: Ante Marušić (mentor)
• Committee member: Ivica Pavić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ivo Uglešić (član povjerenstva)
• Committee member: Srđan Žutobradić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; (Department of Energy and Power Systems); Zagreb
• Defense date and country: 2012-05-30, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering
• Universal decimal classification (UDC): 621.3 - Electrical engineering

Abstract

Predmet istraživanja je određivanje mjesta jednofaznog kratkog spoja u distribucijskim mrežama naponskih razina 10 kV i 20 kV, na osnovu signala napona i struja tijekom prijelaznog procesa. Postupak određivanja mjesta kvara u srednjenaponskim distribucijskim mrežama ima određene otežavajuće okolnosti u odnosu na određivanje mjesta kvara u prijenosnim mrežama. Distribucijske mreže uključuju brojne ogranke što dovodi do višeznačnog pokazivanja mjesta kvara,vodiči su nehomogeni, postoje brojna distribuirana opterećenja i evidentne su veće vrijednosti otpora kvara.Također, tražio se pristup koji osigurava proračun udaljenosti do mjesta kvara u mrežama nezavisno od tretmana zvjezdišta.Ovakav proračun urađen je u domenu niskofrekvencijskih i visokofrekvencijskih tranzijenata. Računalnim simulacijama jednofaznih kvarova,sa različitim parametrima, za modelirani distribucijski izlaz, izdvojene su frekvencije na kojima se događa preraspodjela naboja u prvim milisekundama poslije trenutka nastanka kvara. Promatrana je zavisnost frekvencijskog spektra od tretmana zvjezdišta, početnog faznog kuta, otpora kvara, mjesta kvara i dinamike distribuiranih opterećenja. Naveden je postupak za približni proračun frekvencije nabojnih tranzijenata. Proračun lokacije kvara, na osnovu niskofrekvencijskih tranzijenata, znatno zavisi od otpora kvara i ova metoda nije primjenljiva za slučaj visokoomskih kvarova. Tijekom ovog istraživanja, razvijena je metoda za određivanje mjesta jednofaznog kratkog spoja zasnovana na putnim valovima napona. Proračun prema ovoj metodi ne zavisi od otpora kvara, nesimetrije, dinamike opterećenja i prisustva distribuiranih izvora. Utjecaj nehomogenih vodiča eliminiran je korištenjem korigiranih dužina dionica za usvojenu brzinu rasprostiranja. Za primjenu metode putnih valova potrebno je primjeniti frekvenciju uzorkovanja od najmanje 1 MHz, na ulazne signale napona.

Abstract (english)

This case study deals with the determination of single phase fault in distribution networks with 10 kV and 20 kV voltage levels based on voltage and current signal during transient process. There are certain difficulties when determining single phase fault in medium voltage distribution networks with respect to the fault location in transmission networks. Distribution networks include numerous branches which lead to ambiguous indication of the fault, conductor are non-uniform, there are numerous distributed loads and higher resistance fault values are evident. An approach, which would ensure the fault calculation in networks, without regard to the neutral point treatment, was looked for. This fault location calculation was carried out in the filed of low- and high-frequency transient phenomena. By means of single phase fault computer simulations different parameters are used for the model distribution output and the frequencies, where charge redistribution during the first milliseconds after the fault occurs, are separated. The dependence of the neutral point treatment frequency spectrum, initial current and voltage phase shift, fault resistance, fault location and distributed load dynamics have been observed. The procedure for an approximate frequency calculation of charge transients has been given, as well. Fault location calculation, based on low frequency transients, depends significantly on fault resistance and this method cannot be applied in the case of high impedance faults. During this study, the method for single phase fault location based on voltage travelling waves was developed. The calculation according to this method does not depend on fault location resistance, non-uniformity, load dynamics and the influence of distributed sources. The influence of non-uniform conductors was eliminated by means of corrected distances for the spreading of travelling wave speed. To apply the travelling wave method, sampling frequency of at least 1 MHz is required for voltage input signals.

• Keywords: srednjenaponska (SN) distribucijska mreža; jednofazni kratki spoj; otpor kvara; prijelazni proces; frekvencija uzorkovanja; određivanje mjesta kvara; putni valovi
• Keywords (english): medium voltage distribution network; single phase fault; resistance fault value; transient phenomena; sampling frequency; fault location; travelling waves
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:317265
• Study programme: Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing"; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti)
• Catalog URL: http://lib.fer.hr/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=39363
• Type of resource: Text
• Extent: 175 str ; 30 cm
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2020-09-07 10:16:07