LONGITUDINAL IMPEDANCE OF A SINGLE-CIRCUIT POWER TRANSMISSION LINE WITH TWO LIGHTNING PROTECTION CABLES IN THE PROBLEM OF REMOTE FAULT LOCATION
DOI:
https://doi.org/10.14529/power210405Keywords:
power line, simulation, single-phase short circuit, unbalanced mode, phase coordinates, lightning protection wireAbstract
One of the most important tasks in remote fault location in a 110 kV+ network is modeling the power lines taking into account the electromagnetic and electrostatic interaction of their conductive elements. A common approach is to use the mathematical models recommended by the guidelines for calculating short-circuit currents for relay protection. However, these models of power transmission lines take into account the geometric mean distance between the wires and the lightning protection cables, which means they average the values of the mutual induction impedances. In cases where wires and cables are located asymmetrically relative to each other, this leads to an overestimation of the zero-sequence impedance of power lines and, as a consequence, to an underestimation of the single-phase short-circuit current. This situation can affect the results of remote fault location. To eliminate this drawback, the article proposes a combined equivalent circuit for a single-circuit power transmission line with two lightning protection cables, based on a combination of methods of phase coordinates and symmetric components. The given equivalent circuit of power transmission lines allows calculating the mode parameters using the method of symmetric components and, at the same time, simulating those of interest for calculating power lines using phase coordinates.
References
Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110–750 кВ. – М.: Энергия, 1979. – 152 с.
Дихно, А.О. Моделирование электромагнитных процессов параллельных линий электропередачи при замыканиях в одной из них / А.О. Дихно, С.И. Макашёва // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. – 2019. – Т. 2. – С. 227–231.
Кабанов, В.О. Моделирование высоковольтной линии электропередачи для определения предела передаваемой мощности / В.О. Кабанов // Энергия-2021: Тезисы докладов Шестнадцатой всероссийской (восьмой международной) научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых,
г. Иваново, 6–8 апреля 2021 года: в 7 т. – Иваново, 2021. – Т. 3. – С. 17.
Рубанов, Н.В. Моделирование линии электропередач сверхвысокого класса напряжения в программном комплексе MATLAB / Н.В. Рубанов, М.С. Матвеева // Colloquium-journal. – 2019. – № 24-2 (48). –
С. 109–111.
Быковская, Л.В. Математическое моделирование режимов работы воздушной линии с распределенными параметрами / Л.В. Быковская, В.В. Быковский // Горное оборудование и электромеханика. – 2018. – № 5 (139). – С. 11–16. – DOI: 10.26730/1816-4528-2018-5-11-15
Belhocine, M. On the connections between used models of power transmission lines / M. Belhocine,
B. Marinescu // IEEE Power and Energy Society General Meeting. – 2013. DOI: 10.1109/PESMG.2013.6673023
Symmetrical Components of Transmission Line Parameters Based on the Installed Tower Ground Resistivity / L.M. Adesina, G.A. Ajenikoko, O. Ogunbiyi, S.T. Oluwafemi // Int. J. Recent Technol. Eng. – 2020. – Vol. 8,
no. 6. – P. 1987–1993.
Панова, Е.А. Повышение режимной надежности систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях аварийной несимметрии: дис. … канд. техн. наук / Е.А. Панова. – Магнитогорск, 2012. – 205 с.
Закарюкин, В.П. Сложнонесимметричные режимы электрических систем / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. – Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения, 2005. – 273 с.
Berman, A. Analysis of faulted power systems by phase coordinates / A. Berman, W. Xu // IEEE
Mo, M. Fault Analysis and Application Based on Improved Phase-Coordinates Fixed-Point Iterative Method in Three-Phase Power Systems / M. Mo, N. Hang // J. Electr. Eng. Technol. – 2019. – Vol. 14. – P. 1429–1440. DOI: 10.1007/s42835-019-00156-3
Vepryk, Y.M. Unified models of elements of power supply systems based on equations in phase coordinates / Y.M. Vepryk, O.A. Nebera // Electr. Eng. Electromechanics. – 2015. – No. 6. DOI: 10.20998/2074-272X.2015.6.10
Ebrahimi, R. Evaluation and calculation of overhead line impedance in distribution networks /
R. Ebrahimi, A. Babaee, M. Hoseynpoor // Aust. J. Basic Appl. Sci. – 2011. – Vol. 5, no. 8. – P. 1278–1284.
The electric energy loss in overhead ground wires of 110kV six-circuit transmission line on the same to¬wer / H. Wang, L. Wang, Y. Wang et al. // Innovative Smart Grid Technologies – Asia (ISGT Asia), 2012 IEEE. – 2012. – P. 1–5. DOI: 10.1109/ISGT-Asia.2012.6303319
Equivalent Circuit Parameters of Power Tap-Off from Insulated Shield Wires of High Voltage Transmission Lines at Different Rated Voltages / G. Qi, Y. Zheng, K. Xia et al. // 2018 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE). – 2018, P. 1–4. DOI: 10.1109/ICHVE.2018.8642003
Analysis of zero sequence power directional unit for multi-circuit transmission lines with different voltage levels / B. Zhang, C. Wu, X. Wang et al. // 2017 Chinese Automation Congress (CAC). – 2017. – P. 5242–5246. DOI: 10.1109/CAC.2017.8243711
Holbeck, J.I. The Effects of Mutual Induction Between Parallel Transmission Lines on Current Flow to Ground Faults / J.I. Holbeck, M.J. Lantz // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. – 1943. – Vol. 62, no. 11. – P. 712–715. DOI: 10.1109/T-AIEE.1943.5058634
Ukraintsev, A.V. “Virtual” power line method to correct the calculation of current ground faults in the parallel overhead transmission lines 110–220 kV / A.V. Ukraintsev, I.V. Nagay // 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – 2016, pp. 1–4. DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911473
Evaluation of the high voltage transmission line inductance and capacitance using the finite element approach / J.A. Dias Pinto, A. Paulo Coimbra, P.G. Pereirinha, C.F. Lemos Antunes // COMPEL – The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering. – 1998. – Vol. 17, no. 3. –
P. 313–317. DOI: 10.1108/03321649810203224
Панова, Е.А. Уточненные удельные электрические параметры двухцепных ЛЭП 110 кВ для дистанционного определения места повреждения / Е.А. Панова, А.Я. Альбрехт // Электротехнические системы и комплексы. – 2016. – № 4 (33). – С. 35–40. – DOI: 10.18503/2311-8318-2016-4(33)-35-40
