Analysis of Power Line Emergency Modes Using Phase Coordinates
Keywords:
phase coordinates, complex asymmetry, phase break, impedance, phase shunting, admittance, symmetrical component method, computational experiment
Abstract
Normal and emergency operating conditions in electric networks featuring a complex asymmetry are analyzed using the phase coordinate method. Investigation of the operating conditions of networks represented by three-phase equivalent circuits with simulating simultaneous short circuits and phase wire breaks involves the need to use more accurate but at the same time simple techniques. The article describes a methodology for carrying out experiments on emergency mode calculations using a software that forms and solves a system of equations for three-phase equivalent circuits. The conditions for modeling network elements, wire breaks, and shunts using, respectively, impedances and admittances are described. The results of computational experiments on studying emergency modes by using the electric network equivalent circuits in phase coordinates involving a single-phase short circuit fault with a simultaneous one-sided phase break are given. A single-phase automatic reclosing with automatic shunting of the faulty phase is considered. It has been demonstrated that by using the proposed methodology it is possible to obtain the operation mode parameters through representing short circuits and breaks in three-phase equivalent circuits in a natural manner.
References
1. Крюков А.В., Суслов К.В., Кодолов Н.Г. Моделирование измерительных трансформаторов и фильтров симметричных составляющих на основе фазных координат. – Релейная защита и автоматизация, 2023, № 1 (50), с. 62–67.
2. Солдатов В.А., Климов Н.А., Яблоков А.С. Использование фазных координат для разработки критериев определения места повреждения в сельских электрических сетях 35-10-6 кВ. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2022, т. 65, № 3, с. 80–87.
3. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем тягового электроснабжения постоянного тока на основе фазных координат. М.: Директ-Медиа, 2023, 156 с.
4. Eroshenko S.A., Bramm A.M., Haljasmaa K.I. Power Transmission Lines Modeling Using the Method of Phase Coordinates to Improve the Accuracy of their Technical State Assessment. – IEEE 25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 2024, pp. 1380–1385, DOI: 10.1109/EDM61683.2024.10614993.
5. Войтов О.Н. и др. Исследование влияния несбалансированности нагрузок сети низкого напряжения на потокораспределение в сети среднего напряжения. – iPolytech Journal, 2024, т. 28, № 2, с. 247–260.
6. Bu L., Han S., Feng J. Short-Circuit Fault Analysis of the Sen Transformer Using Phase Coordinate Model. – Energies, 2021, vol. 14, DOI: 10.3390/en14185638.
7. Есаулов А.В., Тигунцев С.Г., Анненков Е.О. Определение места повреждения в тяговой сети системы 2×25 кВ. – Известия Транссиба, 2023, № 4 (56), с. 101–112.
8. Гольдштейн В.Г., Ведерников А.С., Криворотова В.В. Моделирование электрических режимов разомкнутых воздушных линий электропередачи. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 2 (71), с. 52–58.
9. Ведерников А.С., Шевченко А.А. Актуальность метода фазных координат для расчета параметров режимов ЛЭП сложной конструкции с учетом электромагнитного взаимодействия проводников. – Вестник науки, 2024, т. 2, № 1 (70), с. 775–779.
10. Панова Е.А., Сабирова Р.Р., Новиков И.В. Комбинированная схема замещения двухцепной ЛЭП с двумя грозотросами. – Электротехнические системы и комплексы, 2022, № 2 (55), с. 77–81.
11. Sriker A., Yesuratna G. Short Circuit Analysis in Unbalanced Radial Distribution System Considering Mutual Impedances. – Energy Systems, Drives and Automations (ESDA), 2021, DOI: 10.1007/978-981-99-3691-5_12.
12. Самородов Г.И., Красильникова Т.Г., Махмудов К.А. К вопросу использования неполнофазных режимов в линиях 500 кВ. – Электрические станции, 2024, № 8 (1117), с. 20–25.
13. Самородов Г.И., Красильникова Т.Г., Махмудов К.А. Метод анализа аварийных режимов в линиях электропередачи при сложной несимметрии параметров с использованием фазных координат. – Электричество, 2023, № 11, с. 9–16.
14. Вихарев Д.Ю. и др. Особенности моделирования воздушных и кабельных участков линий электропередачи 110–750 кВ при использовании фазного координатного базиса. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2023, № 2, с. 51–60.
15. Красильникова Т.Г., Махмудов К.А. Идентификация повреждений в линиях сверхвысокого напряжения путем адаптивного однофазного автоматического повторного включения. – Борисовские чтения: материалы IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, 2024, с. 96–101.
16. Новобрицкий В.А., Федосов Д.С. Влияние коррозии сталеалюминиевых проводов на индуктивное сопротивление воздушных линий электропередачи напряжением 110–500 кВ. – Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 2022, с. 267–272.
#
1. Kryukov A.V., Suslov K.V., Kodolov N.G. Releynaya zashchi-ta i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2023, No. 1 (50), pp. 62–67.
2. Soldatov V.A., Klimov N.A., Yablokov A.S. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2022, vol. 65, No. 3, pp. 80–87.
3. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie sistem tyago-vogo elektrosnabzheniya postoyannogo toka na osnove faznyh koordinat (Simulation of DC Traction Power Supply Systems Based on Phase Coordinates). M.: Direkt-Media, 2023, 156 p.
4. Eroshenko S.A., Bramm A.M., Haljasmaa K.I. Power Transmission Lines Modeling Using the Method of Phase Coordinates to Improve the Accuracy of their Technical State Assessment. – IEEE 25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 2024, pp. 1380–1385, DOI: 10.1109/EDM61683.2024.10614993.
5. Voytov O.N. et al. iPolytech Journal, 2024, vol. 28, No. 2, pp. 247–260.
6. Bu L., Han S., Feng J. Short-Circuit Fault Analysis of the Sen Transformer Using Phase Coordinate Model. – Energies, 2021, vol. 14, DOI: 10.3390/en14185638.
7. Esaulov A.V., Tiguntsev S.G., Annenkov E.O. Izvestiya Transsiba – in Russ. (Izvestiya Transsib), 2023, No. 4 (56), pp. 101–112.
8. Gol’dshteyn V.G., Vedernikov A.S., Krivorotova V.V. Elektro-energiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electrical Power. Transmission and Distribution), 2022, No. 2 (71), pp. 52–58.
9. Vedernikov A.S., Shevchenko A.A. Vestnik nauki – in Russ. (Bulletin of the Science), 2024, vol. 2, No. 1 (70), pp. 775–779.
10. Panova E.A., Sabirova R.R., Novikov I.V. Elektrotehnicheskie sistemy i kompleksy – in Russ. (Electrical Systems and Complexes), 2022, No. 2 (55), pp. 77–81.
11. Sriker A., Yesuratna G. Short Circuit Analysis in Unbalanced Radial Distribution System Considering Mutual Impedances. – Energy Systems, Drives and Automations (ESDA), 2021, DOI: 10.1007/978-981-99-3691-5_12.
12. Samorodov G.I., Krasil’nikova T.G., Mahmudov K.A. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Power Plants), 2024, No. 8 (1117), pp. 20–25.
13. Samorodov G.I., Krasil’nikova T.G., Mahmudov K.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 11, pp. 9–16.
14. Viharev D.Yu. et al. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University), 2023, No. 2, pp. 51–60.
15. Krasil’nikova T.G., Mahmudov K.A. Borisovskie chteniya – in Russ. (Borisov readings), 2024, pp. 96–101.
16. Novobritskiy V.A., Fedosov D.S. Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol’zovaniya energii v usloviyah Sibiri – in Russ. (Improving the Efficiency of Energy Production and Utilization in Siberian Conditions), 2022, pp. 267–272
2. Солдатов В.А., Климов Н.А., Яблоков А.С. Использование фазных координат для разработки критериев определения места повреждения в сельских электрических сетях 35-10-6 кВ. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2022, т. 65, № 3, с. 80–87.
3. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем тягового электроснабжения постоянного тока на основе фазных координат. М.: Директ-Медиа, 2023, 156 с.
4. Eroshenko S.A., Bramm A.M., Haljasmaa K.I. Power Transmission Lines Modeling Using the Method of Phase Coordinates to Improve the Accuracy of their Technical State Assessment. – IEEE 25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 2024, pp. 1380–1385, DOI: 10.1109/EDM61683.2024.10614993.
5. Войтов О.Н. и др. Исследование влияния несбалансированности нагрузок сети низкого напряжения на потокораспределение в сети среднего напряжения. – iPolytech Journal, 2024, т. 28, № 2, с. 247–260.
6. Bu L., Han S., Feng J. Short-Circuit Fault Analysis of the Sen Transformer Using Phase Coordinate Model. – Energies, 2021, vol. 14, DOI: 10.3390/en14185638.
7. Есаулов А.В., Тигунцев С.Г., Анненков Е.О. Определение места повреждения в тяговой сети системы 2×25 кВ. – Известия Транссиба, 2023, № 4 (56), с. 101–112.
8. Гольдштейн В.Г., Ведерников А.С., Криворотова В.В. Моделирование электрических режимов разомкнутых воздушных линий электропередачи. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 2 (71), с. 52–58.
9. Ведерников А.С., Шевченко А.А. Актуальность метода фазных координат для расчета параметров режимов ЛЭП сложной конструкции с учетом электромагнитного взаимодействия проводников. – Вестник науки, 2024, т. 2, № 1 (70), с. 775–779.
10. Панова Е.А., Сабирова Р.Р., Новиков И.В. Комбинированная схема замещения двухцепной ЛЭП с двумя грозотросами. – Электротехнические системы и комплексы, 2022, № 2 (55), с. 77–81.
11. Sriker A., Yesuratna G. Short Circuit Analysis in Unbalanced Radial Distribution System Considering Mutual Impedances. – Energy Systems, Drives and Automations (ESDA), 2021, DOI: 10.1007/978-981-99-3691-5_12.
12. Самородов Г.И., Красильникова Т.Г., Махмудов К.А. К вопросу использования неполнофазных режимов в линиях 500 кВ. – Электрические станции, 2024, № 8 (1117), с. 20–25.
13. Самородов Г.И., Красильникова Т.Г., Махмудов К.А. Метод анализа аварийных режимов в линиях электропередачи при сложной несимметрии параметров с использованием фазных координат. – Электричество, 2023, № 11, с. 9–16.
14. Вихарев Д.Ю. и др. Особенности моделирования воздушных и кабельных участков линий электропередачи 110–750 кВ при использовании фазного координатного базиса. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2023, № 2, с. 51–60.
15. Красильникова Т.Г., Махмудов К.А. Идентификация повреждений в линиях сверхвысокого напряжения путем адаптивного однофазного автоматического повторного включения. – Борисовские чтения: материалы IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, 2024, с. 96–101.
16. Новобрицкий В.А., Федосов Д.С. Влияние коррозии сталеалюминиевых проводов на индуктивное сопротивление воздушных линий электропередачи напряжением 110–500 кВ. – Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 2022, с. 267–272.
#
1. Kryukov A.V., Suslov K.V., Kodolov N.G. Releynaya zashchi-ta i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2023, No. 1 (50), pp. 62–67.
2. Soldatov V.A., Klimov N.A., Yablokov A.S. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2022, vol. 65, No. 3, pp. 80–87.
3. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie sistem tyago-vogo elektrosnabzheniya postoyannogo toka na osnove faznyh koordinat (Simulation of DC Traction Power Supply Systems Based on Phase Coordinates). M.: Direkt-Media, 2023, 156 p.
4. Eroshenko S.A., Bramm A.M., Haljasmaa K.I. Power Transmission Lines Modeling Using the Method of Phase Coordinates to Improve the Accuracy of their Technical State Assessment. – IEEE 25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 2024, pp. 1380–1385, DOI: 10.1109/EDM61683.2024.10614993.
5. Voytov O.N. et al. iPolytech Journal, 2024, vol. 28, No. 2, pp. 247–260.
6. Bu L., Han S., Feng J. Short-Circuit Fault Analysis of the Sen Transformer Using Phase Coordinate Model. – Energies, 2021, vol. 14, DOI: 10.3390/en14185638.
7. Esaulov A.V., Tiguntsev S.G., Annenkov E.O. Izvestiya Transsiba – in Russ. (Izvestiya Transsib), 2023, No. 4 (56), pp. 101–112.
8. Gol’dshteyn V.G., Vedernikov A.S., Krivorotova V.V. Elektro-energiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electrical Power. Transmission and Distribution), 2022, No. 2 (71), pp. 52–58.
9. Vedernikov A.S., Shevchenko A.A. Vestnik nauki – in Russ. (Bulletin of the Science), 2024, vol. 2, No. 1 (70), pp. 775–779.
10. Panova E.A., Sabirova R.R., Novikov I.V. Elektrotehnicheskie sistemy i kompleksy – in Russ. (Electrical Systems and Complexes), 2022, No. 2 (55), pp. 77–81.
11. Sriker A., Yesuratna G. Short Circuit Analysis in Unbalanced Radial Distribution System Considering Mutual Impedances. – Energy Systems, Drives and Automations (ESDA), 2021, DOI: 10.1007/978-981-99-3691-5_12.
12. Samorodov G.I., Krasil’nikova T.G., Mahmudov K.A. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Power Plants), 2024, No. 8 (1117), pp. 20–25.
13. Samorodov G.I., Krasil’nikova T.G., Mahmudov K.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 11, pp. 9–16.
14. Viharev D.Yu. et al. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University), 2023, No. 2, pp. 51–60.
15. Krasil’nikova T.G., Mahmudov K.A. Borisovskie chteniya – in Russ. (Borisov readings), 2024, pp. 96–101.
16. Novobritskiy V.A., Fedosov D.S. Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol’zovaniya energii v usloviyah Sibiri – in Russ. (Improving the Efficiency of Energy Production and Utilization in Siberian Conditions), 2022, pp. 267–272
Published
2024-12-23
Issue
Section
Article
