New strategies and analysis for high impedance fault detection in distribution power systems
High impedance faults affect the reliability and safe operation of the distribution system. The previous represents a challenge to the Distribution System Operator (DSO) on the identification and isolation of low current faults not detected by conventional overcurrent functions such as ANSI 50/51. C...
- Autores:
-
Holguín Cárdenas, Juan Pablo
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55025
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/55025
- Palabra clave:
- Falla de alta impedancia
Detección de condiciones anormales
Sistema eléctrico
Confiabilidad
Sistemas de distribución
Ingeniería
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- openAccess
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High impedance faults affect the reliability and safe operation of the distribution system. The previous represents a challenge to the Distribution System Operator (DSO) on the identification and isolation of low current faults not detected by conventional overcurrent functions such as ANSI 50/51. Currently, multiple models seek to represent a high impedance fault (HIF). However, very few HIF representations make it in a realistic approach according to principal characteristics such as randomness, non-linearity, intermittency, asymmetry, build and shoulder phenomena, plus those models do not incorporate low and high frequencies in the waves of current and voltage. Likewise, there are detection methodologies based on simple techniques such as harmonic detection that end up being few selective and complex algorithms based on machine learning which execute very slowly and where not all types of HIF are evaluated. This article presents an alternative in the HIF modeling and detection that meets all the characteristics, by developing an algorithm based on the detection of abnormal conditions in the electrical system using the Clarke transformation and the detection of zero crossings of the current waveform. Subsequently, it evaluates whether those conditions are due to a high impedance fault using criteria known as the wavelet transform, Fourier transform, asymmetry evaluation, and zero sequence current. Computational simulations used a simplification of the IEEE 34 node system on ATPDraw for generating the test waveforms, and the algorithm is implemented in Matlab. The results obtained reflect the accuracy of detection of 98.48% with times between one and three cycles. |
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Al consultar y hacer uso de este recurso, está aceptando las condiciones de uso establecidas por los autores.https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Ramos López, Gustavo Andrésc41bca97-91fb-486c-bb31-2a28ea0fe839400Holguín Cárdenas, Juan Pabloa28aee71-8ef8-451d-9321-1b1220d92faa500Hernández Figueredo, Miguel EduardoOliveira de Jesús, Paulo Manuel de2022-02-22T19:49:04Z2022-02-22T19:49:04Z2022http://hdl.handle.net/1992/5502526124.pdfinstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional Sénecarepourl:https://repositorio.uniandes.edu.co/High impedance faults affect the reliability and safe operation of the distribution system. The previous represents a challenge to the Distribution System Operator (DSO) on the identification and isolation of low current faults not detected by conventional overcurrent functions such as ANSI 50/51. Currently, multiple models seek to represent a high impedance fault (HIF). However, very few HIF representations make it in a realistic approach according to principal characteristics such as randomness, non-linearity, intermittency, asymmetry, build and shoulder phenomena, plus those models do not incorporate low and high frequencies in the waves of current and voltage. Likewise, there are detection methodologies based on simple techniques such as harmonic detection that end up being few selective and complex algorithms based on machine learning which execute very slowly and where not all types of HIF are evaluated. This article presents an alternative in the HIF modeling and detection that meets all the characteristics, by developing an algorithm based on the detection of abnormal conditions in the electrical system using the Clarke transformation and the detection of zero crossings of the current waveform. Subsequently, it evaluates whether those conditions are due to a high impedance fault using criteria known as the wavelet transform, Fourier transform, asymmetry evaluation, and zero sequence current. Computational simulations used a simplification of the IEEE 34 node system on ATPDraw for generating the test waveforms, and the algorithm is implemented in Matlab. The results obtained reflect the accuracy of detection of 98.48% with times between one and three cycles.Las fallas de alta impedancia afectan la confiabilidad y la operación segura del sistema de distribución. Lo anterior representa un desafío para el Operador del Sistema de Distribución (DSO) en la identificación y aislamiento de fallas de baja corriente no detectadas por funciones de sobrecorriente convencionales como ANSI 50/51. Actualmente, múltiples modelos buscan representar una falla de alta impedancia (HIF). Sin embargo, muy pocas representaciones de HIF lo hacen en un enfoque realista de acuerdo con características principales como la aleatoriedad, la no linealidad, la intermitencia, la asimetría, la construcción y los fenómenos de hombro, además de que esos modelos no incorporan frecuencias altas y bajas en las ondas de corriente y tensión. Así mismo, existen metodologías de detección basadas en técnicas simples como la detección de armónicos que resultan ser algoritmos poco selectivos y complejos basados en aprendizaje automático que se ejecutan muy lentamente y donde no se evalúan todos los tipos de HIF. Este artículo presenta una alternativa en el modelado y detección de HIF que cumple con todas las características, mediante el desarrollo de un algoritmo basado en la detección de condiciones anormales en el sistema eléctrico mediante la transformación de Clarke y la detección de cruces por cero de la forma de onda actual. Posteriormente, evalúa si esas condiciones se deben a una falla de alta impedancia utilizando criterios conocidos como transformada wavelet, transformada de Fourier, evaluación de asimetría y corriente de secuencia cero. Las simulaciones computacionales utilizaron una simplificación del sistema de 34 nodos IEEE en ATPDraw para generar las formas de onda de prueba, y el algoritmo se implementa en Matlab. Los resultados obtenidos reflejan una precisión de detección del 98,48% con tiempos entre uno y tres ciclos.Magíster en Ingeniería EléctricaMaestría31 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesMaestría en Ingeniería EléctricaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaNew strategies and analysis for high impedance fault detection in distribution power systemsTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMFalla de alta impedanciaDetección de condiciones anormalesSistema eléctricoConfiabilidadSistemas de distribuciónIngeniería201412439PublicationTEXT26124.pdf.txt26124.pdf.txtExtracted texttext/plain43285https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/670a23c2-4d78-4a45-bfbb-789da6d16f4d/downloadef716b4a8801fcf5f64b1db184ffa53dMD52ORIGINAL26124.pdfapplication/pdf1541125https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/19c04831-b013-4cd0-b846-d08e320d66a0/download7c40510e2334bb3ee06fe49688ab0315MD51THUMBNAIL26124.pdf.jpg26124.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6366https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/77df6bfe-5d7f-4c74-b74e-eff58f4dd02b/download6354aba559ac14f8ce829053c84e6a92MD531992/55025oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/550252023-10-10 17:03:30.839https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |