GR1009503B - A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays - Google Patents

A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays Download PDF

Info

Publication number
GR1009503B
GR1009503B GR20180100226A GR20180100226A GR1009503B GR 1009503 B GR1009503 B GR 1009503B GR 20180100226 A GR20180100226 A GR 20180100226A GR 20180100226 A GR20180100226 A GR 20180100226A GR 1009503 B GR1009503 B GR 1009503B
Authority
GR
Greece
Prior art keywords
voltage
transmission line
protection
line
measurements
Prior art date
Application number
GR20180100226A
Other languages
Greek (el)
Inventor
Κωνσταντινος Δημητριου Βουρνας
Παναγιωτης Νικολαου Μανδουλιδης
Βασιλειος Χαραλαμπου Νικολαϊδης
Original Assignee
Κωνσταντινος Δημητριου Βουρνας
Παναγιωτης Νικολαου Μανδουλιδης
Βασιλειος Χαραλαμπου Νικολαϊδης
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Κωνσταντινος Δημητριου Βουρνας, Παναγιωτης Νικολαου Μανδουλιδης, Βασιλειος Χαραλαμπου Νικολαϊδης filed Critical Κωνσταντινος Δημητριου Βουρνας
Priority to GR20180100226A priority Critical patent/GR1009503B/en
Publication of GR1009503B publication Critical patent/GR1009503B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/001Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
    • H02J3/0012Contingency detection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006Calibration or setting of parameters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/05Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/20Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution using protection elements, arrangements or systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Abstract

A measurement-based method in form of a protective relay function takes advantage of the numerical capabilities of modern microprocessor-based transmission line protective relays by sampling analogue voltage and current and calculates in real-time, after properly filtering the intermediate quantities, a Local Relay-based Index (RLI)for local voltage instability identification and alarm. An alarm signal is issued when RLI becomes negative and can be sent to the control centre for voltage stability monitoring enhanced capability, as well as to provide a means for system operators to anticipate line disconnections due to undesired relays operation under any power system operation conditions.

Description

Μέθοδος έγκαιρης ανίχνευσης αστάθειας τάσεως με χρήση ηλεκτρονόμων προστασίας γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Method for early detection of voltage instability using power transmission line protection relays

Π Ε Ρ Ι ΓΡΑΦ Η PER I GRAF H

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με τη λειτουργία των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) και των ηλεκτρονόμων (Η/Ν) προστασίας, με τους οποίους είναι εξοπλισμένες οι γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας ενός ΣΗΕ. Συγκεκριμένα, η εφεύρεση αφορά στην ανάπτυξη μίας μεθόδου που αξιοποιεί τις προηγμένες δυνατότητες των σύγχρονων ψηφιακών Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς σε μέτρηση, δειγματοληψία και επεξεργασία αναλογικών ηλεκτρικών μεγεθών πεδίου σε πραγματικό χρόνο, προκειμένου να ανιχνεύσει συνθήκες μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης σε ασθενείς περιοχές ενός ΣΗΕ, καθώς και συνθήκες ανεπιθύμητης αποσύνδεσης γραμμών μεταφοράς εντός των προβληματικών περιοχώνκατά τη διάρκεια αστάθειας τάσης ή, εν γένει,κατά τη διάρκεια άλλων καταστάσεων ιδιαίτερα αυξημένης φόρτισης του συστήματος. The present invention is related to the operation of the Electric Power Systems (PSS) and the protection relays (N/N), with which the power transmission lines of a power station are equipped. Specifically, the invention concerns the development of a method that utilizes the advanced capabilities of modern digital E/N protection of transmission lines in measuring, sampling and processing analog electric field quantities in real time, in order to detect conditions of long-term voltage instability in weak areas of a power plant, as well as conditions of unwanted disconnection of transmission lines within the problem areas during voltage instability or, in general, during other situations of particularly increased system loading.

Η ανωτέρω μέθοδος υλοποιείται ως μία εσωτερική λειτουργία προστασίας, που μπορεί να ενσωματωθεί σε υπάρχοντες ψηφιακούς Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς. Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς βρίσκονται εγκατεστημένοι σεκάθε άκρο μίας γραμμής μεταφοράς και δέχονται στην είσοδό τους αναλογικέςμετρήσεις τάσης και έντασης από το πεδίο μέσω μετασχηματιστών (Μ/Σ) τάσεως και έντασης αντίστοιχα, που συνδέονται τοπικά στο αντίστοιχο άκρο της γραμμής μεταφοράς. Ένας ψηφιακός Η/Ν προστασίας λαμβάνει δείγματατων μετρούμενων αναλογικών σημάτωντάσης και έντασης με υψηλό ρυθμό δειγματοληψίας και υπολογίζει τους αντίστοιχους φασιθέτες τάσης και έντασης. Η μέθοδος της παρούσας εφεύρεσης επεξεργάζεται σε πραγματικό χρόνο τους υπολογιζόμενους από τον Η/Ν φασιθέτες τάσης και έντασης και υπολογίζει έναν δείκτη, ο οποίος θα καλείται στη συνέχεια του παρόντος ως Δείκτης Βασισμένος σε Τοπικές Μετρήσεις Η/Ν (ΔΒΤΜΗ), με διττό σκοπό: (ΐ) την ανίχνευση μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης, που εξελίσσεται σε πραγματικό χρόνο, (ΐϊ) την αποφυγή ανεπιθύμητης αποσύνδεσης γραμμής μεταφοράς από λανθασμένη δράση Η/Ν προστασίας κατά τη διάρκεια εξέλιξης φαινομένου αστάθειας τάσης ή ιδιαίτερα αυξημένης φόρτισης του ΣΗΕ. The above method is implemented as an internal protection function, which can be integrated into existing digital transmission line protection I/Os. Transmission line protection I/Os are installed at each end of a transmission line and accept at their input analog measurements of voltage and current from the field through transformers (M/S) of voltage and current respectively, connected locally to the corresponding end of the transmission line. A digital protection I/O samples the measured analog voltage and current signals at a high sampling rate and calculates the corresponding voltage and current phasors. The method of the present invention processes in real time the E/N calculated voltage and current phasitometers and calculates an index, hereinafter referred to as the E/N Local Measurement Based Index (DBTMH), with a dual purpose: (i) the detection of long-term voltage instability, which evolves in real time, (ii) the avoidance of unwanted disconnection of the transmission line due to incorrect E/N protection action during the development of a voltage instability phenomenon or particularly increased loading of the CHP.

Οι περισσότερες από τις υφιστάμενες μεθόδους ανίχνευσης αστάθειας τάσης που βασίζονται σε μετρήσεις [1]-[6] εκτιμούν το ισοδύναμο Thevenin του ΣΗΕ στα ανάντη ενός ζυγού φορτίου, όπως «φαίνεται» από το ζυγό, από τοπικές μετρήσεις τάσης και ρεύματος στο ζυγό. Σύμφωνα με το θεώρημα προσαρμογής της σύνθετης αντίστασης, όταν η σύνθετη αντίσταση του ισοδύναμου Thevenin και η φαινόμενη σύνθετη αντίσταση στα κατάντη του ζυγού φορτίου γίνουν ίσες, αναμένεται αστάθεια τάσης. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι έχουν καλή απόδοση μόνο σε ακτινικά δίκτυα που τροφοδοτούν φορτίο σταθερού συντελεστή ισχύος και μόνο όταν η εκτίμηση της σύνθετης αντίστασης Thevenin είναι ακριβής και αμετάβλητη στο χρόνο[2]. Most of the existing measurement-based voltage instability detection methods [1]-[6] estimate the Thevenin equivalent of the CHP upstream of a load bus, as "seen" by the bus, from local bus voltage and current measurements. According to the impedance matching theorem, when the impedance of the Thevenin equivalent and the apparent impedance downstream of the even load become equal, voltage instability is expected. However, these methods only perform well in radial networks feeding a constant power factor load and only when the Thevenin impedance estimate is accurate and time-invariant[2].

Στις αναφορές [3] -[4], αντί της αρχής προσαρμογής της σύνθετης αντίστασης, χρησιμοποιείται η μέτρηση του ρυθμού μεταβολής της ισχύος ως προς την αγωγιμότητα για τον προσδιορισμό της απόστασης από την κατάρρευση. Επιπρόσθετα, η εργασία [3] συμπεριλαμβάνει τα συστήματα διέγερσης των γεννητριών και την εξάρτηση των φορτίων από τη συχνότητα και την τάση στη διαδικασία εκτίμησης των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin. In references [3] - [4], instead of the impedance matching principle, the measurement of the rate of change of power with respect to conductance is used to determine the distance from breakdown. Additionally, the paper [3] includes generator excitation systems and frequency and voltage dependence of loads in the Thevenin equivalent circuit parameter estimation process.

Στις προαναφερόμενες μεθόδους χρησιμοποιούνται αναδρομικοί αριθμητικοί αλγόριθμοι για την εκτίμηση των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin. Συνεπώς απαιτείται μεταβλητότητα μεταξύ των μετρήσεων τάσης και έντασης προκειμένου να μπορεί να γίνει εκτίμηση των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin. Επίσης, η διαδικασία εκτίμησης των παραμέτρων είναι ευαίσθητη σε μικρές και υψίσυχνες αλλαγές των μετρήσεων, κάτι που αποτελεί και ένα σημαντικό μειονέκτημα αυτών των μεθόδων. In the aforementioned methods, recursive numerical algorithms are used to estimate the parameters of the Thevenin equivalent circuit. Variability between voltage and current measurements is therefore required in order to estimate the parameters of the Thevenin equivalent circuit. Also, the parameter estimation process is sensitive to small and high-frequency changes of the measurements, which is also a major drawback of these methods.

Μία διαφορετική μη-αναδρομική προσέγγιση αναγνώρισης βασιζόμενη στο θεώρημα του Tellegen και στα ανάστροφα δίκτυα, εφαρμόζεται στην εργασία [5] για την εκτίμηση των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin. Για τον ίδιο σκοπό, στην εργασία [6] προσδιορίζεται ένα αποζευγμένο ισοδύναμο δίκτυο για κάθε ζυγό φορτίου. Τελικά, στις [5] και [6] η ανίχνευση της αστάθειας βασίζεται στο θεώρημα προσαρμογής της σύνθετης αντίστασης. A different non-recursive identification approach based on Tellegen's theorem and inverse networks is applied in work [5] to estimate the parameters of the Thevenin equivalent circuit. For the same purpose, in paper [6] a decoupled equivalent network is determined for each even load. Finally, in [5] and [6] the instability detection is based on the impedance matching theorem.

Στην εργασία [7], το θεώρημα προσαρμογής της σύνθετης αντίστασης εφαρμόζεται παρακολουθώντας τη φαινόμενη σύνθετη αντίσταση του φορτίουαπό έναν ενδιάμεσο ζυγό υψηλής τάσης αντί από ένα ζυγό φορτίου. Επιπρόσθετα, η προτεινόμενη μέθοδος φιλτράρει αποτελεσματικά τις γρήγορες ταλαντώσεις των τοπικών μετρήσεων πραγματικού χρόνου. Όμως, οι μετρήσεις λαμβάνονται από Μονάδες Μέτρησης Φασιθετών (PMUs) και όχι από Η/Ν προστασίας. In the paper [7], the impedance matching theorem is applied by monitoring the apparent impedance of the load from a high-voltage intermediate busbar instead of a load busbar. In addition, the proposed method effectively filters the fast oscillations of real-time local measurements. However, the measurements are taken by PMUs and not by protection I/O.

Μία αποκεντρωμένη μέθοδος που βασίζεται στο γεγονός ότι κοντά στο σημείο κατάρρευσης τάσης όλη η αύξηση της κατανάλωσης ισχύος που μετράται στο άκρο αναχώρησης μίας γραμμής μεταφοράς οφείλεται στις απώλειες της ίδιας της γραμμής εφαρμόζεται στην εργασία [8]. Το βασικότερο μειονέκτημα της μεθόδου αυτής εντοπίζεται στο ότι απαιτείται επιπρόσθετος έλεγχος για το εάν η γραμμή είναι φορτισμένη κάτω από τη φυσική της φόρτιση. A decentralized method based on the fact that near the voltage collapse point all the increase in power consumption measured at the departure end of a transmission line is due to the losses of the line itself is applied in the paper [8]. The main disadvantage of this method is that it requires an additional check to see if the line is loaded below its natural load.

Κάποιες πιο πρόσφατες μέθοδοι βασιζόμενες σε μετρήσεις πραγματικού χρόνου [9] υπολογίζουν ένα γενικευμένο ισοδύναμο ΣΗΕ και αναλύουν τις συνθήκες μέγιστης μεταφοράς ισχύος στο ισοδύναμο αυτό δίκτυο. Το βασικό μειονέκτημα των μεθόδων αυτών είναι ότι θεωρούν φορτία σταθερού συντελεστή ισχύος, κάτι που πολύ σπάνια ισχύει σε ένα πραγματικό σύστημα. Επίσης, βασίζονται σε μετρήσεις από πολλάσημεία του ΣΗΕ, απαιτώντας τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό. Some more recent methods based on real-time measurements [9] calculate a generalized CHP equivalent and analyze the conditions of maximum power transfer in this equivalent network. The main drawback of these methods is that they assume constant power factor loads, which is very rarely the case in a real system. Also, they are based on measurements from many points of the SIE, requiring telecommunication equipment.

Η παρούσα εφεύρεση αποτελεί μία μέθοδο που υπολογίζει το ΔΒΤΜΗ, που είναι ένας δείκτης έγκαιρης ανίχνευσης μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης σε πραγματικό χρόνο. Η μέθοδος υλοποιείται ως μία εσωτερική λειτουργία Η/Ν προστασίας, που συνεπάγεται ότι ο ΔΒΤΜΗ μπορεί να υπολογίζεται σε οποιοδήποτε ψηφιακό Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς που θα έχει ενσωματώσει τη λειτουργία αυτή στον μικροεπεξεργαστή του. Η μέθοδος επεξεργάζεται τους φασιθέτες τάσης και έντασης που ο Η/Ν της γραμμής υπολογίζει σε πραγματικό χρόνο από τα αναλογικά σήματα τάσης και ρεύματος που δέχεται στην είσοδό του από τους αντίστοιχους Μ/Σ μέτρησης. Ο απαιτούμενος από τη μέθοδο εξοπλισμός προστασίας (Η/Ν προστασίας, Μ/Σ τάσης και έντασης) υπάρχει ήδη εγκατεστημένος σε κάθε άκρο γραμμής μεταφοράς και κατά συνέπεια δεν απαιτείταικανενός είδους επιπρόσθετος εξοπλισμός ή τηλεπικοινωνιακή ζεύξη μεταξύ του Η/Ν και άλλων συσκευών για τον υπολογισμό του ΔΒΤΜΗ από τον τοπικό Η/Ν προστασίας της γραμμής. The present invention is a method that calculates ΔBTMH, which is an early detection indicator of long-term voltage instability in real time. The method is implemented as an internal I/O protection function, which implies that the DBTMH can be calculated in any digital transmission line protection I/O that will have incorporated this function in its microprocessor. The method processes the voltage and current phasors that the line's E/N calculates in real time from the analog voltage and current signals it receives at its input from the corresponding measurement M/S. The protection equipment required by the method (protection I/O, voltage and current I/O) is already installed at each end of the transmission line and consequently no additional equipment or telecommunication link between the I/O and other devices is required for the calculation of DBTMI from the local line protection I/O.

Η αποτελεσματικότητα της μεθόδου που προτείνει η παρούσα εφεύρεση δεν εξαρτάται από τον τύπο των φορτίων του συστήματος, καθώς βασίζεται αποκλειστικά σε μετρήσεις τάσης και έντασης σε πραγματικό χρόνο. Επομένως, η φύση των φορτίων του συστήματος αντανακλάται στις μετρήσεις που λαμβάνονται σε πραγματικό χρόνο και συνεπώς η μέθοδος προσαρμόζει τη λειτουργία της ανάλογα. The effectiveness of the method proposed by the present invention does not depend on the type of system loads, as it is based solely on real-time voltage and current measurements. Therefore, the nature of the system loads is reflected in the measurements taken in real time and thus the method adjusts its operation accordingly.

Με βάση την τιμή του δείκτη ΔΒΤΜΗ ενεργοποιείται ένα σήμα συναγερμού δίνοντας στο λειτουργό του συστήματος τον απαραίτητο χρόνο για να λάβει μέτρα αντιμετώπισης της μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης που έχει αναγνωριστεί. Επιπρόσθετα, το σήμα συναγερμού δίνει τον απαιτούμενο χρόνο στο λειτουργό του συστήματος να αναγνωρίσει άλλες ανεπιθύμητες καταστάσεις στο σύστημα, κατά τις οποίες ενδέχεται να συμβούν αλλεπάλληλες αποσυνδέσεις γραμμών μεταφοράς. Με τον τρόπο αυτό, η πληροφορία που λαμβάνεται από το ΔΒΤΜΗ βοηθάει στην αποσόβηση γενικευμένης σβέσης του συστήματος. Based on the value of the DBTMH indicator, an alarm signal is activated, giving the system operator the necessary time to take measures to deal with the long-term voltage instability that has been identified. In addition, the alarm signal gives the system operator the necessary time to recognize other undesirable conditions in the system, during which successive disconnections of transmission lines may occur. In this way, the information obtained from the DBTMI helps to prevent a generalized blackout of the system.

Το Σχήμα 1 δείχνει σχηματικά τον τρόπο με τον οποίο ένας ψηφιακός Η/Ν προστασίας γραμμής μεταφοράς με ενσωματωμένη τηνεσωτερική λειτουργία υπολογισμού του δείκτη ΔΒΤΜΗ μπορεί να επικοινωνήσει μετο απομακρυσμένο κέντρο ελέγχου ενέργειας για να αποστείλει το σήμα συναγερμού. Στο σημείο αυτό είναι σημαντικό να αναφερθεί και πάλι ότι, ενώ απαιτείται τηλεπικοινωνία για την αποστολή του σήματος συναγερμού στο κέντρο ελέγχου ενέργειας, δεν απαιτείται καμία επικοινωνία του τοπικού Η/Ν προστασίας με άλλες συσκευές για τον υπολογισμό του ΔΒΤΜΗ. Ο υπολογισμός του ΔΒΤΜΗ βασίζεται αποκλειστικά σε τοπικές μετρήσεις που λαμβάνει ο Η/Ν προστασίας της γραμμής μεταφοράς από το πεδίο μέσω των Μ/Σ τάσης και έντασης (χαρακτηριζόμενα ως VT και CT αντίστοιχα στο Σχήμα 1. Στους σύγχρονους υποσταθμούς (Υ/Σ) των ΣΗΕ υπάρχει συνήθως ένα Κεντρικό Σύστημα Προστασίας και Ελέγχου (ΚΣΠΕ), το οποίο στην απλούστερη συνήθως υλοποίηση αποτελείται από έναν βιομηχανικό ηλεκτρονικό υπολογιστή, ο οποίος ήδη επικοινωνεί με το απομακρυσμένο κέντρο ελέγχου ενέργειας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η μόνη απαίτηση είναι να σταλεί το σήμα συναγερμού από τον Η/Ν προστασίας της γραμμής στο ΚΣΠΕ του Υ/Σ, που βρίσκονται αμφότερα εντός του ίδιου οικίσκου του Υ/Σ. Figure 1 schematically shows how a digital transmission line protection I/O with built-in internal DBTMH index calculation function can communicate with the remote energy control center to send the alarm signal. At this point it is important to mention again that, while telecommunication is required to send the alarm signal to the energy control center, no communication of the local protection I/O with other devices is required to calculate the DBTMH. The calculation of ΔBTMHI is based exclusively on local measurements received by the transmission line protection N/O from the field through the voltage and current M/S (characterized as VT and CT respectively in Figure 1. In the modern substations (Y/S) of In a CHP there is usually a Central Protection and Control System (CPS), which in the simplest implementation usually consists of an industrial computer, which already communicates with the remote energy control center. In these cases, the only requirement is to send the signal of an alarm from the line protection computer to the PC's control panel, both of which are located in the same PC's building.

Η παρούσα εφεύρεση μπορεί να αξιοποιηθεί προκειμένου (1) να αυξήσει τις δυνατότητες προστασίας των ψηφιακών Η/Ν, (2) να αναβαθμίσει τη δυνατότητα τουλειτουργού του συστήματος να παρακολουθεί την ευστάθεια τάσης του συστήματος στο κέντρο ελέγχου ενέργειας σε πραγματικό χρόνο και (3) να παρέχει μία έγκαιρη ένδειξη στο λειτουργό του ΣΗΕ για πιθανές αποσυνδέσεις γραμμών μεταφοράς λόγω ανεπιθύμητων δράσεων των Η/Ν προστασίαςτων γραμμών υπό συνθήκες ιδιαίτερα αυξημένης φόρτισης του συστήματος (κατά τις οποίες ενδεχομένως να έχει επιπρόσθετα εμφανιστεί μακροπρόθεσμη αστάθεια τάσης). The present invention can be utilized to (1) increase the protection capabilities of digital I/O, (2) enhance the ability of the system operator to monitor the system voltage stability at the power control center in real time, and (3) to provides an early indication to the operator of the NPP for possible disconnections of transmission lines due to undesirable actions of the E/N protection lines under conditions of particularly increased system loading (during which long-term voltage instability may have additionally occurred).

Η αναλυτική υλοποίηση της παρούσας εφεύρεσης παρουσιάζεται παρακάτω. Κάθε γραμμή μεταφοράς σε ένα ΣΗΕ προστατεύεται έναντι βραχυκυκλωμάτων από Η/Ν προστασίας R, οι οποίοι εγκαθίστανται σε κάθε άκρο της γραμμής. Το Σχήμα 2 απεικονίζει μία γραμμή μεταφοράς που συνδέει τους ζυγούς i και j του συστήματος. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η φαινόμενη ισχύς Sij ρέει από το ζυγό i προς το ζυγό j. Κάθε Η/Ν προστασίας της γραμμής λαμβάνει ως εισόδους τις αναλογικές τιμές των τάσεων και της έντασης (Σχήμα 2), από του αντίστοιχους Μ/Σ τάσης και έντασης που είναι εγκατεστημένοι στο αντίστοιχο άκρο της γραμμής. Όσον αφορά τους Μ/Σ τάσης, το Σχήμα 2 δείχνει ότι δύο εναλλακτικοί τρόποι σύνδεσης μπορούν να εφαρμοστούν στα ΣΗΕ: είτε ο Μ/Σ τάσης να συνδέεται στον τερματικό ζυγό της γραμμής μετρώντας την τάση του συγκεκριμένου ζυγού (VTmκαι VTnστο παράδειγμα του Σχήματος 2) είτε ο Μ/Σ τάσης να συνδέεται στο άκρο της γραμμή μετρώντας την τάση στο συγκεκριμένο άκρο (VTknκαι VΤnkστο παράδειγμα του Σχήματος 2). Αυτοί οι εναλλακτικοί τρόποι σύνδεσης του Μ/Σ τάσης φαίνονται επίσης στο Σχήμα 1. Στη συνέχεια του παρόντος γίνεται η υπόθεση ότι οι Μ/Σ τάσης συνδέονται πάντα στους τερματικούς ζυγούς της γραμμής μεταφοράς εκτός εάν γίνει ξεχωριστή αναφορά. The detailed embodiment of the present invention is presented below. Each transmission line in a CHP is protected against short circuits by E/N protection R, which is installed at each end of the line. Figure 2 illustrates a transmission line connecting the i and j busses of the system. In this example, the apparent power Sij flows from bus i to bus j. Each line protection I/O receives as inputs the analog values of voltages and currents (Figure 2), from the corresponding voltage and current M/S installed at the corresponding end of the line. Regarding the voltage M/S, Figure 2 shows that two alternative ways of connection can be applied to CHPs: either the voltage M/S is connected to the terminal bus of the line measuring the voltage of the specific bus (VTm and VTn in the example of Figure 2) either the voltage M/S is connected to the end of the line measuring the voltage at that end (VTkn and VTnk in the example of Figure 2). These alternative ways of connecting the voltage M/S are also shown in Figure 1. Hereinafter it is assumed that the voltage M/S are always connected to the terminal busbars of the transmission line unless otherwise noted.

Η λειτουργία προστασίας που προτείνει η παρούσα εφεύρεση εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες που έχουν οι σύγχρονοι ψηφιακοί Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς, οι οποίες μεταξύ άλλων προηγμένων δυνατοτήτων ψηφιακής επεξεργασίας σήματος, είναι η δειγματοληψία των εισερχόμενων αναλογικών σημάτων τάσης και έντασης με υψηλό ρυθμό και ο υπολογισμός των αντίστοιχωνφασιθετών τάσης και έντασης αντίστοιχα σε πραγματικό χρόνο. Από αυτούς τους διαδοχικά υπολογισμένους φασιθέτες υπολογίζονται από τον Η/Ν τρεις παράγωγες ποσότητες σε πραγματικό χρόνο. The protection function proposed by the present invention takes advantage of the capabilities of modern digital transmission line protection I/O, which, among other advanced digital signal processing capabilities, is to sample the incoming analog voltage and current signals at a high rate and calculate the of corresponding voltage and current phasities respectively in real time. From these sequentially calculated phasitets three derivative quantities are calculated by H/N in real time.

Η πρώτη ποσότητα είναι η αποστελλόμενη ενεργός ισχύς Pij(αντίστοιχα αφικνούμενη ισχύς Pji) της γραμμής, όπως αυτή υπολογίζεται από τον Η/Ν προστασίας της γραμμής Rijκοντά στο αναχώρησηςΐ(αντίστοιχα από τον Η/Ν Rjiστo ζυγό άφιξης]). The first quantity is the outgoing active power Pij (respectively arriving power Pji) of the line, as calculated by the protection N/N of the line Rij near the departure I (respectively by the N/N Rji at the arrival even]).

όπουίζ, Vjκαι Iij, Ijiείναι οι φασιθέτες των τάσεων και εντάσεων γραμμής του αντίστοιχου άκρου, όπως αυτοί υπολογίζονται από τον ψηφιακό Η/Ν προστασίας της γραμμής από τις μετρήσεις των αντίστοιχων αναλογικών μεγεθών μέσω των Μ/Σ τάσης και έντασης. where iz, Vj and Iij, Iji are the phasitets of the line voltages and currents of the corresponding end, as they are calculated by the digital line protection I/O from the measurements of the corresponding analog quantities through the voltage and current M/S.

Η δεύτερη ποσότητα που υπολογίζεται είναι η φαινόμενη ωμική αγωγιμότητα G, δηλαδή η ωμική αγωγιμότητα όπως «φαίνεται» από τους Η/Ν προστασίας της γραμμής μεταφοράς στα αντίστοιχα άκρα (Gij η ωμική αγωγιμότητα που «βλέπει» ο Η/Ν στο άκρο αναχώρησης και Gjiη ωμική αγωγιμότητα που «βλέπει» αντίστοιχα ο Η/Ν στο άκρο άφιξης της γραμμής). The second quantity calculated is the apparent resistive conductance G, i.e. the resistive conductance as "seen" by the transmission line protection N/Os at the respective ends (Gij the resistive conductance "seen" by the N/O at the departure end and Gjiη resistive conductance respectively "seen" by the E/N at the arrival end of the line).

Η τρίτη ποσότητα είναι η φαινόμενη σύνθετη αντίσταση, δηλαδή η σύνθετη αντίσταση που «βλέπει» ο Η/Ν στο αντίστοιχο άκρο της γραμμής μεταφοράς: The third quantity is the apparent impedance, i.e. the impedance that the I/O "sees" at the corresponding end of the transmission line:

Στην ορολογία των Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς, θετική ενεργός ισχύς σημαίνει ότι ο εγκατεστημένος στο άκρο της γραμμής Η/Ν προστασίας «βλέπει» ενεργό ισχύ να εισέρχεται από το ζυγό προς τη γραμμή. Με τον τρόπο αυτό η φαινόμενη σύνθετη αντίσταση που αντιστοιχεί σε θετική ενεργό ισχύ αντιστοιχίζεται στο δεξί μιγαδικό ημιεπίπεδο αντιστάσεων, ενώ η φαινόμενη σύνθετη αντίσταση που αντιστοιχεί σε αρνητική ενεργό ισχύ αντιστοιχίζεται στο αριστερόημιεπίπεδο αντιστάσεων. In transmission line protection N/A terminology, positive active power means that the end-of-line protection N/A "sees" active power entering the busbar into the line. In this way the apparent impedance corresponding to positive active power is assigned to the right complex half-plane of resistances, while the apparent impedance corresponding to negative active power is assigned to the left half-plane of resistances.

Με βάση την προαναφερθείσα σύμβαση, όταν η υπολογιζόμενη ενεργός ισχύς προκύπτει θετική, ο ABTMHy (δηλαδή ο ΔΒΤΜΗ που υπολογίζεται από τον Η/Ν στο άκρο αναχώρησης της γραμμής) παρακολουθεί τη μεταβολή δύο φιλτραρισμένων ποσοτήτων, συγκεκριμένα τη μεταβολή της φιλτραρισμένης αποστελλόμενης ενεργού ισχύος (όπως αυτή μετριέται από τον H/NRy), προς τη μεταβολή της φιλτραρισμένης φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας ΔGij, δηλαδή: Based on the aforementioned convention, when the calculated active power turns out to be positive, ABTMHy (i.e. the ΔBTMHy calculated by the I/O at the outgoing end of the line) monitors the change of two filtered quantities, namely the change of the filtered active power sent (as this is measured by H/NRy), to the change in the filtered apparent resistive conductance ΔGij, i.e.:

Στην περίπτωση αυτή ο ABTMHy περιλαμβάνει και τις απώλειες της γραμμής. In this case ABTMHy also includes the line losses.

Όταν ο Η/Ν βρίσκεται στο άκρο άφιξης τα γραμμής, η ενεργός ισχύς Pji, ρέει από τη γραμμή προς το ζυγό άφιξης και είναι επομένως αρνητική. Στην περίπτωση αυτή η φορά αναφοράς του ρεύματος αλλάζει (προκειμένου η Pjjνα είναι θετική όταν η ισχύς ρέει από τη γραμμή προς το ζυγό άφιξης) και ο ΔΒΤΜΗ υπολογίζεται όπως και στην περίπτωση του άκρου αναχώρησης χρησιμοποιώντας τη σχέση (7). Με την παραπάνω θεώρηση, ο ΔΒΤΜΗ πάντα αναφέρεται στη ροή της ενεργού ισχύος, ανεξάρτητα από το εάν ο Η/Ν βρίσκεται στο άκρο αναχώρησης ή άφιξης της γραμμής μεταφοράς. When I/O is at the arrival end of the line, the active power Pji, flows from the line to the arrival bus and is therefore negative. In this case the direction of the current reference is changed (so that Pjjna is positive when power flows from the line to the arriving busbar) and ΔBTMHI is calculated as in the case of the leaving end using relation (7). With the above consideration, ΔBTMH always refers to the flow of active power, regardless of whether the N/N is at the departure or arrival end of the transmission line.

Για τον υπολογισμό των μεταβολών της φιλτραρισμένης ενεργού ισχύος και της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας ο Η/Ν εκτελεί μία σειρά προαπαιτούμενων υπολογισμών. To calculate the changes in filtered active power and apparent resistive conductance the H/N performs a series of prerequisite calculations.

Για τη διευκόλυνση της παρουσίασης, ας θεωρήσουμε τη μεταβολή της ενεργού ισχύος ΔΡijκαι της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας ως ΔGijπου «βλέπει» ο Η/Ν Ry. For ease of presentation, let's consider the change in active power ΔPij and apparent resistive conductance as ΔGij "seen" by H/N Ry.

Προφανώς, ισχύουν αντίστοιχοι υπολογισμοί με αυτούς που θα ακολουθήσουν και για τον H/NRji. Για τις ανάγκες υπολογισμού του δείκτη ΔΒΤΜΗ, η ενεργός ισχύς Pij(βλέπε (1)) και η φαινόμενη αγωγιμότητα Gy (βλέπε (3)) δειγματοληπτούνται σε ισαπέχουσες χρονικές στιγμές, βάσει των απαιτήσεων του φιλτραρίσματος, διαμορφώνοντας τα διακριτά μεγέθη Pij(n) (αντίστοιχα Gij(n)), όπου το η είναι μία μεταβλητή που αντιστοιχεί στον διακριτά χρόνο, δηλαδή αντιστοιχεί στη χρονική στιγμή η Δt. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παραπάνω διαδικασία δειγματοληψίας των φασιθετών δεν σχετίζεται με αυτή του Η/Ν για να κατασκευάσει τους φασιθέτες των μετρούμενων σημάτων Ρijκαι Gij, τα οποία υπολογίζονται από τις αναλογικές μετρήσεις των Μ/Σ τάσης και ρεύματος, αλλά αναφέρεται αποκλειστικά στη μέθοδο της παρούσας εφεύρεσης. Obviously, similar calculations to those that will follow also apply to H/NRji. For the purposes of calculating the ΔBTMH index, the active power Pij (see (1)) and the apparent conductivity Gy (see (3)) are sampled at equidistant moments of time, based on the filtering requirements, forming the discrete quantities Pij(n) ( respectively Gij(n)), where η is a variable that corresponds to the discrete time, i.e. it corresponds to the time instant Δt. It should be noted that the above phasit sampling procedure is not related to that of the A/N to construct the phasit of the measured signals Pij and Gij, which are calculated from the analog measurements of the voltage and current M/S, but refers exclusively to the method of the present invention.

Για να ληφθεί υπόψη η τεχνητή ενίσχυση του θορύβου που προκύπτει από τη διαίρεση των διαφορών ΔPijκαι ΔGij, εφαρμόζεται ανεξάρτητα και στα δύο διακριτά σήματα μία μέθοδος φιλτραρίσματος βασισμένη στον μετασχηματισμό Fourier βραχείας διάρκειας (Short Time Fourier Transform - STFT). Ο μετασχηματισμός STFT καθορίζει το φασματικό περιεχόμενο τμημάτων ενός αορίστου διάρκειας διακριτού σήματος εισόδου. Στην πράξη, τα αορίστου διάρκειας σήματα εισόδου ενεργού ισχύος και φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας υποδιαιρούνται σε πακέτα σταθερού αριθμού δειγμάτων και πολλαπλασιάζονται με μία συνάρτηση παραθύρου ανά τακτά και ισαπέχοντα μεταξύ τους χρονικά διαστήματα. Η χρησιμοποιούμενη συνάρτηση παραθύρου εκφράζεται με την ακόλουθη σχέση: To account for the artificial noise amplification resulting from the division of the differences ΔPij and ΔGij, a filtering method based on the Short Time Fourier Transform (STFT) is applied independently to both discrete signals. The STFT transform determines the spectral content of segments of an indefinite duration discrete input signal. In practice, the active power and apparent resistivity input signals of indefinite duration are subdivided into packets of a fixed number of samples and multiplied by a window function at regular and equally spaced time intervals. The window function used is expressed by the following relation:

Το γινόμενο Py(n)-w(n) (αντίστοιχα Gy(n)-w(n)) είναι μία επεξεργασμένη μορφή του αρχικού πακέτου δεδομένων εισόδου μήκους Μ δειγμάτων της ενεργού ισχύος (αντίστοιχα της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας). Ο υπολογισμός του μετασχηματισμού STFT γίνεται ανά προδιαγεγραμμένα τακτά διαστήματα, π.χ. για κάθε Μ/2 καινούρια δείγματα. Ωστόσο, συνολικά Μ δείγματα λαμβάνονται υπόψη για τον υπολογισμό του μετασχηματισμού STFT. Στην περίπτωση της παρούσας εφεύρεσης υπάρχει 50% επικάλυψη μεταξύ των επεξεργασμένων πακέτων δεδομένων. Παρόλο αυτά, οι παράμετροι του μετασχηματισμού SΤFΤ είναι δυνατόν να προσαρμοστούν προκειμένου να ταιριάξουν βέλτιστα στις ανάγκες της εκάστοτε γραμμής μεταφοράς, δεδομένων των χαρακτηριστικών της ευρύτερης περιοχής του ΣΗΕ, στο οποίο αυτή βρίσκεται. Ως Rhopορίζεται η παράμετρος που καθορίζει το χρονικό διάστημα σε αριθμό δειγμάτων μεταξύ δύο διαδοχικών υπολογισμών STFT και θα πρέπει να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του ρυθμού δειγματοληψίας. The product Py(n)-w(n) (respectively Gy(n)-w(n)) is a processed form of the original input data packet of length M samples of the active power (respectively the apparent resistive conductance). The calculation of the STFT transform is done at prescribed regular intervals, e.g. for each M/2 new samples. However, a total of M samples are considered to calculate the STFT transform. In the case of the present invention there is a 50% overlap between the processed data packets. Nevertheless, the parameters of the STFT transformation can be adjusted in order to best suit the needs of each transmission line, given the characteristics of the wider region of the CHP, in which it is located. Rhop is the parameter that defines the time interval in number of samples between two consecutive STFT calculations and should be an integer multiple of the sample rate.

Από το υπολογισθέν φάσμα του επεξεργασμένου πακέτου δεδομένων εισόδου, η μέθοδος διατηρεί μόνο τη συνεχή (DC) συνιστώσα και κατά αυτόν τον τρόπο αναπαράγει την DC απόκριση της ενεργού ισχύος και της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας, δηλαδή τα PiJκαι Gijαντίστοιχα. Οι ποσότητες αυτές δεν περιέχουν θόρυβο και δείχνουν τη συνεχή συμπεριφορά του αρχικού σήματος με διακριτό τρόπο (βλέπε Σχήμα 3). From the calculated spectrum of the processed input data packet, the method retains only the direct current (DC) component and thereby reproduces the DC response of the active power and apparent resistive conductance, i.e. PiJ and Gij respectively. These quantities do not contain noise and show the continuous behavior of the original signal in a discrete manner (see Figure 3).

Εφαρμόζοντας το μετασχηματισμό STFT στην ενεργό ισχύπου ρέει στη γραμμή μεταφοράς και στη φαινόμενη ωμική αγωγιμότητα ανά τακτές χρονικές στιγμές (πολλαπλάσιες του ρυθμού δειγματοληψίας του φίλτρου), μπορεί να υπολογιστεί η μεταβολή της ενεργού ισχύος μεταξύ δύο χρονικών στιγμών, ως ακολούθως : By applying the STFT transformation to the active power flowing in the transmission line and the apparent resistive conductance at regular time instants (multiples of the filter sampling rate), the change in active power between two time instants can be calculated as follows:

Αντίστοιχες σχέσεις προκύπτουν για την περίπτωση της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας, σχηματίζοντας την ποσότητα ΔGij, όπως επίσης και για τις φιλτραρισμένες μεταβολές ενεργού ισχύος ΔPijκαι φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας στο άκρο άφιξης της γραμμής. Corresponding relations arise for the case of the apparent resistive conductance, forming the quantity ΔGij, as well as for the filtered changes of active power ΔPij and apparent resistive conductance at the arrival end of the line.

Η διαίρεση των ποσοτήτων ΔPij(k) και ΔGij(k) πραγματοποιείται αν και μόνο αν η ποσότητα ΔGij(k) είναι μεγαλύτερη από ένα αυστηρά θετικό κάτω όριο η: The division of the quantities ΔPij(k) and ΔGij(k) takes place if and only if the quantity ΔGij(k) is greater than a strictly positive lower bound n:

και, επιπρόσθετα, μόνο εάν η μεταβολή της ενεργού ισχύος ΔPij(k) είναι ούτε πολύ μικρή ούτε πολύ μεγάλη, δηλαδή: and, in addition, only if the change in active power ΔPij(k) is neither too small nor too large, i.e.:

προκειμένου ο ΔΒΤΜΗ να ανταποκρίνεται σε αναμενόμενη μεταβολή της ζήτησης του φορτίου και όχι σε θόρυβο ή σε βραχυπρόθεσμα μεταβατικά φαινόμενα του συστήματος, σε περιπτώσεις δηλαδή που δεν αφορούν τους σκοπούς εφαρμογής της παρούσας μεθόδου. in order for the DBTMI to respond to an expected change in load demand and not to noise or short-term transient phenomena of the system, i.e. in cases that do not concern the purposes of applying the present method.

Τέλος, οι q πιο πρόσφατοι υπολογισμοί του δείκτη ΔΒΤΜΗ σταθμίζονται ισόποσα (υπολογίζεται η μέση τιμή τους), προκειμένου να γίνει μία περαιτέρω μείωση των μεταβατικών διακυμάνσεων του υπολογισμένου δείκτη, διαμορφώνοντας τη σχέση Finally, the q most recent calculations of the ΔBTMH index are weighted equally (their average value is calculated), in order to further reduce the transitory fluctuations of the calculated index, forming the relationship

(7). (7).

Το διάγραμμα ροής της μεθόδου υπολογισμού του δείκτη ΔΒΤΜΗ φαίνεται στο Σχήμα 4. The flow diagram of the calculation method of the DBTMH index is shown in Figure 4.

Όσο ο σταθμισμένος δείκτης ΔΒΤΜΗ παραμένει θετικός, η απόκριση του ΣΗΕ θεωρείται ευσταθής, καθώς η αυξημένη φαινόμενη ωμική αγωγιμότητα, η οποία αντικατοπτρίζει την ηλεκτρική ζήτηση στα κατάντη της γραμμής μεταφοράς, συνοδεύεται από αυξημένη ροή ενεργού ισχύος διαμέσου της γραμμής. Όταν ο σταθμισμένος δείκτης ΔΒΤΜΗ γίνει αρνητικός, ανιχνεύεται αναμενόμενη μακροπρόθεσμη αστάθεια τάσης και αποστέλλεται σήμα συναγερμού. Η πληροφορία από το ΔΒΤΜΗ μπορεί να συνδυαστεί πιθανώς με άλλους δείκτες για να σιγουρέψει περαιτέρω την ανίχνευση της αστάθειας τάσης. As long as the weighted DBTMI remains positive, the CHP response is considered stable, as the increased apparent resistive conductance, which reflects the electrical demand downstream of the transmission line, is accompanied by increased active power flow through the line. When the weighted DBTMI becomes negative, expected long-term voltage instability is detected and an alarm signal is sent. The information from DBTMI can possibly be combined with other indicators to further ensure the detection of voltage instability.

Με τη (12), ο ΔΒΤΜΗ μπορεί να αναγνωρίσει μία κατάσταση μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσεως αρκετά έγκαιρα, παρέχοντας επιπρόσθετα σήμα συναγερμού στο κέντρο ελέγχου, προκειμένου να γίνουν αυτοματοποιημένες ενέργειες αποφυγής μίας πιθανώς επερχόμενης γενικευμένης σβέσης. With (12), the DBTMH can recognize a long-term voltage instability situation early enough, additionally providing an alarm signal to the control center, in order to take automated actions to avoid a possibly upcoming generalized blackout.

Επιπρόσθετα, ο ΔΒΤΜΗ αποσκοπεί να συμβάλλει στην αποφυγή ανεξέλεγκτων αποσυνδέσεων γραμμών μεταφοράς από ανεπιθύμητη δράση των Η/Ν προστασίας τους, εξαιτίας μίας συνεχώς αυξανόμενης ηλεκτρικής ζήτησης σε ένα ήδη ιδιαίτερα φορτισμένο ΣΗΕ, μία κατάσταση που μπορεί να διαγνωστεί εσφαλμένα από τους Η/Ν προστασίας των γραμμών ως απομακρυσμένο βραχυκύκλωμα. Ανεξέλεγκτες αποσυνδέσεις γραμμών μεταφοράς πρέπει να αποφεύγονται κατά την εξέλιξη τέτοιων φαινομένων, καθώς είναι δυνατό να προκαλέσουν τη διαδοχική αποσύνδεση περισσότερων γραμμών μεταφοράς. In addition, the DBTMI aims to contribute to the avoidance of uncontrolled disconnections of transmission lines due to an unwanted action of their protection E/Ns, due to a constantly increasing electrical demand in an already highly loaded CHP, a situation that may be misdiagnosed by the protection E/Ns of the transmission lines lines as a remote short circuit. Uncontrolled disconnections of transmission lines must be avoided during the development of such phenomena, as it is possible to cause the disconnection of several transmission lines in succession.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο ΔΒΤΜΗ παρέχει έγκαιρη προειδοποίηση, υπό μορφή σήματος συναγερμού, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον Η/Ν προστασίας της γραμμής μεταφοράς για την παρεμπόδιση της εντολής αποσύνδεσης της γραμμής. Αν το σήμα συναγερμού ενεργοποιηθεί μόνο στο Η/Ν προστασίας που βρίσκεται στο ένα από τα δύο άκρα της γραμμής, τότε το σήμα παρεμπόδισης μπορεί να σταλεί με τηλεπικοινωνία στον Η/Ν που βρίσκεται στο άλλο άκρο της γραμμής. In these cases, the DBTMI provides an early warning, in the form of an alarm signal, which can be used by the transmission line protection I/O to inhibit the line disconnection command. If the alarm signal is activated only at the protection N/A at one end of the line, then the inhibit signal can be sent by telecommunication to the N/A at the other end of the line.

Ταυτόχρονα, θα πρέπει να διασφαλιστεί ότι ο ΔΒΤΜΗ δεν θα εγείρει εσφαλμένα σήματα συναγερμού κατά τη διάρκεια ενός απομακρυσμένου βραχυκυκλώματος (π.χ. ενός βραχυκυκλώματος εντός της ζώνης-2 ή ζώνης-3 του Η/Ν της γραμμής). Έχοντας υπόψη ότι το φαινόμενο της αστάθειας τάσης είναι συμμετρικό, η πιθανότητα εσφαλμένου συναγερμού αποφεύγεται πλήρως στην περίπτωση ασύμμετρων σφαλμάτων (δηλαδή του διφασικού, διφασικού με επαφή γης και μονοφασικού βραχυκυκλώματος) εφόσον η περιγραφείσα εσωτερική λειτουργία του Η/Ν είναι ενεργή μόνο σε συμμετρικές συνθήκες του ΣΗΕ. At the same time, it should be ensured that the DBTMH will not raise false alarm signals during a remote short circuit (eg a short circuit within zone-2 or zone-3 of the line's I/O). Bearing in mind that the phenomenon of voltage instability is symmetrical, the possibility of a false alarm is completely avoided in the case of asymmetrical faults (i.e. two-phase, two-phase to earth and single-phase short-circuit) since the described internal operation of the I/O is only active in symmetrical conditions of NPP.

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να ανιχνεύσει ένας Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς συνθήκες ασύμμετρης λειτουργίας. Η παρούσα εφεύρεση θεωρεί ότι ο Η/Ν κατά τον υπολογισμό του ΔΒΤΜΗ παρακολουθεί τις τρεις επιμέρους φαινόμενες σύνθετες αντιστάσεις των φάσεων, τις οποίες υπολογίζει από μετρήσεις στο αντίστοιχο άκρο της γραμμής σύμφωνα με τις (5) - (6). Αν αυτές οι σύνθετες αντιστάσεις δεν είναι ίσες μεταξύ τους, αναγνωρίζεται ασυμμετρία στο σύστημα. There are several methods for a transmission line protection I/O to detect unbalanced operating conditions. The present invention considers that the H/N during the calculation of ΔBTMH monitors the three individual apparent impedances of the phases, which it calculates from measurements at the corresponding end of the line according to (5) - (6). If these impedances are not equal to each other, unbalance is recognized in the system.

Όσον αφορά τα τριφασικά (συμμετρικά) βραχυκυκλώματα, υπολογίζονται κατάλληλες ρυθμίσεις στον κάθε Η/Ν, οι οποίες θα είναι προσαρμοσμένες στα χαρακτηριστικά της εκάστοτε γραμμής μεταφοράς και θα προκύπτουν από προκαταρκτικές μελέτες, προκειμένου να αποφευχθούν οι εσφαλμένοι συναγερμοί. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός της εξαιρετικά μικρής συχνότητας εμφάνισης τριφασικών σφαλμάτων στα ΣΗΕ. With regard to three-phase (symmetrical) short circuits, appropriate settings are calculated in each E/N, which will be adapted to the characteristics of each transmission line and will result from preliminary studies, in order to avoid false alarms. The extremely low incidence of three-phase faults in CHPs is noteworthy.

Ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα της αποδοτικότητας του ΔΒΤΜΗ αφορά την περίπτωση προσομοίωσης ενός συμβάντος μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης σε ένα υποδειγματικό ΣΗΕ του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (ΙEEE), (Σχήμα 5). Ένας διάδρομος ροής ισχύος μεταξύ της βόρειας και της κεντρικής περιοχής του προαναφερόμενου ΣΗΕ οριοθετείται στο Σχήμα 5 με τη βοήθεια των διακεκομμένων γραμμών, οι οποίες χωρίζουν τις δύο περιοχές.Γίνεται η υπόθεση ότι ψηφιακοί Η/Ν προστασίας είναι εγκατεστημένοι στα άκρα αναχώρησης κάθε γραμμής που ανήκει στο διάδρομο. Κάθε ένας από τους Η/Ν αυτούς υπολογίζει το ΔΒΤΜΗ σύμφωνα με την περιγραφείσα μεθοδολογία. Δεδομένου ότι η κεντρική περιοχή του συστήματος εισάγει ισχύ από το βόρειο τμήμα, όλοι οι εγκατεστημένοι Η/Ν στο διάδρομο, μετρούνε θετικές ροές ενεργού ισχύος. A representative example of the efficiency of the DBTMH concerns the case of simulating a long-term voltage instability event in a model NPP of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), (Figure 5). A power flow corridor between the northern and central regions of the aforementioned CHP is delineated in Figure 5 with the help of the dashed lines, which separate the two regions. It is assumed that digital protection I/Os are installed at the departure ends of each line belonging to in the hallway. Each of these N/A calculates the DBTMH according to the described methodology. Since the central area of the system enters power from the north, all installed A/Ns in the corridor measure positive active power flows.

Στο εξεταζόμενο σενάριο θεωρείται ότι εφαρμόζεται ένα συμμετρικό τριφασικό βραχυκύκλωμα πολύ κοντά στο ζυγό 4041 (δηλαδή κοντά στο άκρο άφιξης μίας εκ των γραμμών που συνδέουν τους ζυγούς 4031-4041), το οποίο διαρκεί 100 ms, ακολουθούμενο από εκκαθάριση και αποσύνδεση της εσφαλμένης γραμμής. Η αποσύνδεση της εσφαλμένης γραμμής μειώνει την ικανότητα μεταφοράς ενεργού ισχύος του εναπομείναντος ΣΗΕ. Η ηλεκτρική ζήτηση αποκαθίσταται πλήρως μέσω της δράσης διαφόρων μηχανισμών αποκατάστασης ισχύος, όπως αυτός της αυτοεπαναφοράς του φορτίου και της δράσης των Συστημάτων Αλλαγής Τάσης Υπό Φορτίο (ΣΑΤΥΦ), με αποτέλεσμα όμως να ξεπεραστεί η μεγίστη ικανότητα μεταφοράς ισχύος, δημιουργώντας συνθήκες μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης. In the considered scenario, it is assumed that a symmetrical three-phase short circuit is applied very close to busbar 4041 (ie close to the arrival end of one of the lines connecting busbars 4031-4041), which lasts for 100ms, followed by clearing and disconnection of the faulty line. Disconnection of the faulty line reduces the active power carrying capacity of the remaining CHP. The electrical demand is fully restored through the action of various power restoration mechanisms, such as that of self-restoration of the load and the action of the On-Load Voltage Switching Systems (SOLVS), but as a result the maximum power transmission capacity is exceeded, creating conditions of long-term voltage instability.

Με βάση την ανάλυση ευαισθησιών, ο υπολογισμός των οποίων προκύπτει έχοντας πλήρη εποπτεία και ακριβή εκτίμησητης κατάστασης του συστήματος, προσδιορίζεται ότι η απόκριση του συστήματος καθίσταται ασταθής τη χρονική στιγμή t = 68 s και στη συνέχεια επέρχεται κατάρρευση, τη χρονική στιγμή t = 188 s. Το Σχήμα 6 απεικονίζει τους ΔΒΤΜΗ που υπολογίζουν οι Η/Ν προστασίας στα άκρα αναχώρησης των γραμμών μεταφοράς που συνδέουν τους ζυγούς 4021-4032, 4021-4042, 4031-4041, 4032-4042 και 4032-4044. Από το Σχήμα 6 είναι εμφανές ότι κάθε ΔΒΤΜΗ μπορεί ανεξάρτητα από τους άλλους να διαγνώσει την επικείμενη μακροπρόθεσμη αστάθεια τάσης, η οποία οφείλεταιστην αδυναμία κάθε μεμονωμένης γραμμής μεταφοράς του διαδρόμου να αυξήσει περαιτέρω τη μεταφερόμενη ενεργό ισχύ προς την κεντρική περιοχή του εξεταζόμενου ΣΗΕ. Η αναγνώριση της αστάθειας γίνεται τη στιγμή που ο εκάστοτε ΔΒΤΜΗ μεταβαίνει από θετική σε αρνητική τιμή. Με βάση την προαναφερθείσα μεθοδολογία, τις δεδομένες χρονικές στιγμές, ο αντίστοιχος Η/Ν εγείρει σήμα συναγερμού. Είναι σαφές ότι τα σήματα συναγερμών ενεργοποιούνται μετά τη χρονική στιγμή κατά την οποία το σύστημα έχει εισέλθει σε ασταθή λειτουργία (t = 68 s), αλλά παρόλα αυτά η εκάστοτε ανίχνευση γίνεται πολύ πριν από την κατάρρευση του συστήματος (t = 188 s). Επομένως ο έγκαιρος συναγερμός μπορεί να εμποδίσει την επερχόμενη αστάθεια τάσηςεπισημαίνοντας την αναγκαιότητα λήψης κατάλληλων μέτρων αντιμετώπισης, καθώς και να εμποδίσει κάθε πιθανή αλλεπάλληλη αποσύνδεση γραμμής μεταφοράς εξαιτίας ανεπιθύμητης ενεργοποίησης κάποιου Η/Ν προστασίας των γραμμών . Based on the sensitivity analysis, the calculation of which is obtained with full supervision and accurate assessment of the system state, it is determined that the system response becomes unstable at time t = 68 s and then collapse occurs at time t = 188 s. Figure 6 illustrates the DBTMHs calculated by the protection N/Os at the outgoing ends of the transmission lines connecting busbars 4021-4032, 4021-4042, 4031-4041, 4032-4042 and 4032-4044. From Figure 6 it is evident that each DBTMH can independently diagnose the impending long-term voltage instability, which is due to the inability of each individual transmission line of the corridor to further increase the transmitted active power to the central area of the CHP under consideration. The identification of the instability is made at the moment when the respective DBTMI goes from a positive to a negative value. Based on the aforementioned methodology, at the given times, the corresponding N/A raises an alarm signal. It is clear that the alarm signals are activated after the time when the system has entered unstable mode (t = 68 s), but nevertheless each detection takes place well before the system collapse (t = 188 s). Therefore the early alarm can prevent the upcoming voltage instability by pointing out the need to take appropriate countermeasures, as well as prevent any possible consecutive disconnection of the transmission line due to unwanted activation of some line protection I/O.

Α ΝΑΦΟ Ρ ΕΣ A NAFO R ES

[1]K.Vu, Μ. Μ. Begovic, D. Novosel, and Μ. Μ. Saha, "Use of local measurements to estimate voltage-stability margin," IEEE Trans. Power Syst., vol. 14, no. 3, σελ. 1029-1035, Αυγ. 1999. [1]K. Vu, M. M. Begovic, D. Novosel, and M. M. Saha, "Use of local measurements to estimate voltage-stability margin," IEEE Trans. Power Syst., vol. 14, no. 3, pp. 1029-1035, Aug. 1999.

[2] C. D. Vournas, C. Lambrou, P. Mandoulidis, "Voltage Stability Monitoring from a Transmission Bus PMU", IEEE Transactions on Power Systems, 2016. [2] C. D. Vournas, C. Lambrou, P. Mandoulidis, "Voltage Stability Monitoring from a Transmission Bus PMU", IEEE Transactions on Power Systems, 2016.

[3] D. E. Julian, R. P. Schulz, K. T. Vu, W. H. Quaintance, N. B. Bhatt, και D. Novosel, "Quantifying proximity to voltage collapse using the voltage instability predictor (VIP)," σε Proc. IEEE Power Eng. Soc. Summer Meeting, Seattle, WA, Ιουλ. 2000, vol. [3] D. E. Julian, R. P. Schulz, K. T. Vu, W. H. Quaintance, N. B. Bhatt, and D. Novosel, "Quantifying proximity to voltage collapse using the voltage instability predictor (VIP)," in Proc. IEEE Power Eng. Soc. Summer Meeting, Seattle, WA, Jul. 2000, vol.

2, σελ. 931-936. 2, pp. 931-936.

[4] Μ. H. Haque, "On-line monitoring of maximum permissible loading of a power system within voltage stability limits," Proc. Inst. Elect. Eng., Gen., Transm., Distrib., vol. 150, no. 1, σελ. 107-112, lav. 2003. [4] M. H. Haque, "On-line monitoring of maximum permissible loading of a power system within voltage stability limits," Proc. Inst. Elect. Eng., Gen., Transm., Distrib., vol. 150, no. 1, pp. 107-112, lav. 2003.

[5] I. Smon, G. Verbic, and F. Gubina, "Local Voltage-Stability Index Using Tellegen's Theorem," IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, no. 3, σελ. 1267-1275, Αυγ. 2006. [5] I. Smon, G. Verbic, and F. Gubina, "Local Voltage-Stability Index Using Tellegen's Theorem," IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, no. 3, pp. 1267-1275, Aug. 2006.

[6] W. Li, T. Chen, W. Xu, "On impedance matching and maximum power transfer," Electric Power Systems Research, Vol. 80, No. 9, σελ. 1082-1088, Σεπ. 2010. [6] W. Li, T. Chen, W. Xu, "On impedance matching and maximum power transfer," Electric Power Systems Research, Vol. 80, No. 9, pp. 1082-1088, Sep. 2010.

[7] S. Corsi, and G. N. Taranto, "A Real-Time Voltage Instability Identification Algorithm Based on Local Phasor Measurements," IEEE Trans.Power Syst., vol. 23, no. 3, σελ. [7] S. Corsi, and G. N. Taranto, "A Real-Time Voltage Instability Identification Algorithm Based on Local Phasor Measurements," IEEE Trans.Power Syst., vol. 23, no. 3, p.

1271-1279, Αυγ. 2008. 1271-1279, Aug. 2008.

[8] G. Verbic and F. Gubina, "A new concept of voltage-collapse protection based on local phasors," IEEE Trans. Power Del., vol. 19, no. 2, σελ. 576-581, Απρ. 2004. [8] G. Verbic and F. Gubina, "A new concept of voltage-collapse protection based on local phasors," IEEE Trans. Power Del., vol. 19, no. 2, pp. 576-581, Apr. 2004.

[9] F.Hu, K. Sun, A. Del Rosso, E. Farantatos, N. Bhatt, "Measurement-based read-time voltage stability monitoring for load areas", IEEE Trans. Power Systems, υπό έκδοση. [9] F.Hu, K. Sun, A. Del Rosso, E. Farantatos, N. Bhatt, "Measurement-based read-time voltage stability monitoring for load areas", IEEE Trans. Power Systems, in press.

Claims (7)

ΑΞΙ ΩΣΕ Ι Σ Αξιώνονται τα εξής: 1. Μία μέθοδος ενσωματωμένη ως εσωτερική λειτουργία προστασίας σε τυπικό σύγχρονο ψηφιακό ηλεκτρονόμο (Η/Ν) προστασίας γραμμής μεταφοράς, για την ανίχνευση συνθηκών μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης σε ασθενείς περιοχές ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ), καθώς και για την αποφυγή ανεπιθύμητων αποσυνδέσεων γραμμών μεταφοράς εντός των ασθενών περιοχών του συστήματος κατά την εξέλιξη αστάθειας τάσης ή εν γένει σε συνθήκες ιδιαίτερα φορτισμένης λειτουργίας του συστήματος. Η μέθοδος υπολογίζει σε πραγματικό χρόνο έναν δείκτη, που καλείται Δείκτης Βασισμένος σε Τοπικές Μετρήσεις Η/Ν (ΔΒΤΜΗ), από μετρήσεις τάσης και έντασης, OL οποίες λαμβάνονται από τη γραμμή μεταφοράς μέσω τυπικώνμετασχηματιστών (Μ/Σ) τάσης και έντασης αντίστοιχα. Ο Η/Ν επεξεργάζεται τις μετρήσεις και τις χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό του ΔΒΤΜΗ, βάσει της μεθόδου ,ως ακολούθως: VALUE OSE I S The following are claimed: 1. A method incorporated as an internal protection function in a standard transmission line protection synchronous digital relay (D/N) to detect long-term voltage instability conditions in weak areas of a power system (PSE), as well as to prevent unwanted transmission line disconnections within the weak areas of the system during the development of voltage instability or in general in conditions of highly charged operation of the system. The method calculates in real-time an index, called the Local Measurement-Based I/O Index (LOMI), from voltage and current measurements, OL taken from the transmission line through standard voltage and current transformers (M/S) respectively. The H/N processes the measurements and uses them to determine the DBTMH, based on the method, as follows: όπου η ποσότητα ΔΡijείναι η φιλτραρισμένη μεταβολή της ενεργού ισχύος που ρέει (όπως τη μετράει και επεξεργάζεται ο Η/Ν προστασίας Rij) από το ζυγό αναχώρησης ί στο ζυγό άφιξης] μίας γραμμής μεταφοράς ij,ΔGij είναι η φιλτραρισμένη μεταβολή της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας του φορτίου της γραμμής ij, όπως αυτή φαίνεται από το ζυγό αναχώρησης ϊτης γραμμής και q είναι ο αριθμός των πιο πρόσφατων υπολογισμών του ΔBTMHy για λόγους στάθμισης και εξομάλυνσης. 2. Μία μέθοδος, σύμφωνα με την αξίωση 1, στην οποία όλες οι πρωτογενείς μετρήσεις από το πεδίο της γραμμής μεταφοράς για τον υπολογισμό του ΔΒΤΜΗ λαμβάνονται αποκλειστικά από τους τοπικούς Μ/Σ τάσης και έντασης, οι οποίοι ούτως ή άλλως είναι εγκατεστημένοι σε κάθε άκρο της γραμμής μεταφοράς. 3. Μία μέθοδος, σύμφωνα με την αξίωση 1, η οποία για τον υπολογισμό του ΔΒΤΜΗ από τον Η/Ν προστασίας δεν απαιτεί κανενός είδους επιπρόσθετο εξοπλισμό ούτε κάποιου είδους επικοινωνία μεταξύ του Η/Ν που υπολογίζει το ΔΒΤΜΗ και άλλων συσκευών. 4. Μία μέθοδος, σύμφωνα με την αξίωση 1, η οποία δεν κάνει καμία υπόθεση όσον αφορά στην φύση των ηλεκτρικών φορτίων, διότι βασίζεται αμιγώς σε μετρήσεις τάσης και έντασης σε πραγματικό χρόνο. Επομένως, ανεξαρτήτως της φύσης του ηλεκτρικού φορτίου, τα χαρακτηριστικά αυτού αποτυπώνονται στις μετρήσεις που λαμβάνει η μέθοδος, η οποία κατά τον τρόπο αυτό προσαρμόζεται ανάλογα. 5. Μία μέθοδος, σύμφωνα με την αξίωση 1, στην οποία η δειγματοληψία των μετρήσεων, η επεξεργασία τους και η διαδικασία φιλτραρίσματος για τον υπολογισμό του ΔΒΤΜΗ σε πραγματικό χρόνο υλοποιούνται εντός του Η/Ν, ακολουθώντας συγκεκριμένα βήματα, τα οποία συνθέτουν μία ολοκληρωμένη εσωτερική λειτουργία προστασίας Η/Ν: Βήμα 1. Υπολογισμός των απαραίτητων μεγεθών, σύμφωνα με τους παρακάτω τύπους, χρησιμοποιώντας τους φασιθέτες τάσης και έντασης γραμμής, οι οποίοι έχουν προηγουμένως δειγματοληφθεί και κατασκευαστεί από τον Η/Ν βάσει των τοπικών αναλογικών μετρήσεων τάσης και έντασης: where the quantity ΔΠij is the filtered change in the active power flowing (as measured and processed by the protection N/O Rij) from the departure bus ί to the arrival bus] of a transmission line ij, ΔGij is the filtered change in the apparent resistive conductance of the load of line ij as seen from the departure even of line ith and q is the number of most recent calculations of ΔBTMHy for weighting and smoothing purposes. 2. A method according to claim 1, in which all the primary measurements from the transmission line field for the calculation of ΔBTMH are taken exclusively from the local voltage and current M/S, which are anyway installed at each end of the transmission line. 3. A method, according to claim 1, which for the calculation of the DBTMH by the protection computer does not require any kind of additional equipment nor any kind of communication between the computer that calculates the DBTMH and other devices. 4. A method, according to claim 1, which makes no assumption as to the nature of the electrical charges, because it is purely based on real-time voltage and current measurements. Therefore, regardless of the nature of the electrical charge, its characteristics are reflected in the measurements taken by the method, which in this way adjusts accordingly. 5. A method, according to claim 1, in which the sampling of the measurements, their processing and the filtering process for calculating the real-time ΔBTMH are implemented within the U/N, following specific steps, which compose an integrated internal PC protection function: Step 1. Calculation of the required quantities, according to the following formulas, using the line voltage and current phasitometers, previously sampled and constructed by H/N based on the local analog voltage and current measurements: Βήμα 2. Εφαρμογή του μετασχηματισμού Fourier βραχείας διάρκειας (Short-Time Fourier Transformation - STFT) στα επεξεργασμένα πακέτα δεδομένων εισόδου των μεγεθών P, και G ,σε συγκεκριμένες ισαπέχουσες χρονικές στιγμές (ακέραια πολλαπλάσια του χρόνου δειγματοληψίας), για την αντιμετώπιση της ενίσχυσης του θορύβου που δημιουργείται από τον υπολογισμό των μεταβολών των σημάτων εισόδου. Κατόπιν, διατήρηση μόνο της DC συνιστώσας από το φάσμα του κάθε πακέτου δεδομένων εισόδου. Βήμα 3. Ανακατασκευή του ισοδύναμου συνεχούς (DC) και χωρίς παρουσία θορύβου σήματος ενεργού ισχύος και φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας φορτίου, δηλαδή των Pijκαι Gij, που παρακολουθούν τα αρχικά σήματα Pijκαι Gijαντίστοιχα. Βήμα 4. Υπολογισμός των διαφορών ΔPijκαι ΔGijαπό τα δύο πιο πρόσφατα ανακατασκευασμένα ισοδύναμα συνεχή (DC) σήματα, δηλαδή: Step 2. Application of the Short-Time Fourier Transformation (STFT) to the processed input data packets of the sizes P, and G, at specific equidistant moments in time (integer multiples of the sampling time), to deal with noise amplification generated by calculating the changes in the input signals. Then, retaining only the DC component from the spectrum of each input data packet. Step 3. Reconstruction of the equivalent direct current (DC) and denoised signal of active power and apparent resistive load conductance, i.e. Pij and Gij, which trace the original signals Pij and Gij respectively. Step 4. Calculation of the differences ΔPij and ΔGij from the two most recently reconstructed equivalent direct current (DC) signals, namely: Βήμα 5. Εάν οι παρακάτω σχέσεις ισχύουν: Step 5. If the following relationships hold: δηλαδή υπάρχει αύξηση ζήτησης παραπάνω από ένα ελάχιστο κάτω όριο και η μεταβολή της ενεργού ισχύος στη γραμμή δεν είναι ούτε πολύ μικρή ούτε πολύ μεγάλη, τότε και μόνο τότε γίνεται υπολογισμός του ΔΒΤΜΗ. Αυτό γίνεται προκειμένου ο δείκτης να ανταποκρίνεται σε πραγματική μεταβολή της ζήτησης και όχι σε αμελητέες μεταβολές λόγω της παρουσίας θορύβου στο υπολογιζόμενο σήμα της φαινόμενης ωμικής αγωγιμότητας, καθώς και για να μην ανταποκρίνεται ο δείκτης σε διαταραχές του δικτύου , που δεν αφορούν τους σκοπούς εφαρμογής της παρούσας μεθόδου. Βήμα 6. Υπολογισμός του σταθμισμένου ΔΒΤΜΗ χρησιμοποιώντας τις q πιο πρόσφατες υπολογισθείσες τιμές, σύμφωνα με τον τύπο: i.e. there is an increase in demand above a minimum lower limit and the change in active power on the line is neither too small nor too large, then and only then is the calculation of the ΔBTMHI performed. This is done in order for the indicator to respond to a real change in demand and not to negligible changes due to the presence of noise in the calculated signal of the apparent resistive conductivity, as well as so that the indicator does not respond to network disturbances, which do not concern the purposes of applying this method. Step 6. Calculation of the weighted ΔBTMH using the q most recent calculated values, according to the formula: 6. Μία μέθοδος, σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου ένα σήμα συναγερμού εγείρεται και αποστέλλεται μέσω τηλεπικοινωνιών στο κέντρο ελέγχου του συστήματος όταν ο σταθμισμένος ΔΒΤΜΗ γίνει αρνητικός, παρέχοντας έναν δείκτη που βελτιώνει τη δυνατότητα του λειτουργού του συστήματος να επιτηρεί την ευστάθεια τάσης και παράλληλα του δίνει τη δυνατότητα να προβλέπει πιθανές αποσυνδέσεις γραμμών μεταφοράς λόγω ανεπιθύμητων ενεργοποιήσεων των Η/Ν προστασίας των γραμμών κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας του συστήματος (δηλαδή είτε κατά την εξέλιξη ενός φαινομένου αστάθειας τάσης είτε όχι). 6. A method according to claim 1, wherein an alarm signal is raised and sent via telecommunications to the system control center when the weighted DBTMH becomes negative, providing an indicator that improves the system operator's ability to monitor voltage stability and simultaneously it enables him to predict possible disconnections of transmission lines due to undesired activations of line protection I/Os under any operating conditions of the system (that is, whether during the development of a voltage instability phenomenon or not). 7. Μία μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, η οποία μπορεί να ενσωματωθεί σε ψηφιακούς Η/Ν προστασίας γραμμών μεταφοράς υφιστάμενης ή μελλοντικής τεχνολογίας, αυξάνοντας τις δυνατότητες προστασίας των Η/Ν.7. A method according to claim 1, which can be incorporated into existing or future technology transmission line protection digital computers, increasing the protection capabilities of the computers.
GR20180100226A 2018-05-25 2018-05-25 A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays GR1009503B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20180100226A GR1009503B (en) 2018-05-25 2018-05-25 A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20180100226A GR1009503B (en) 2018-05-25 2018-05-25 A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays

Publications (1)

Publication Number Publication Date
GR1009503B true GR1009503B (en) 2019-04-04

Family

ID=64901601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
GR20180100226A GR1009503B (en) 2018-05-25 2018-05-25 A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays

Country Status (1)

Country Link
GR (1) GR1009503B (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NIKOLAIDIS V C ET AL: "Combining Tranmission Line Protection with Voltage Stability Monitoring", 2018 POWER SYSTEMS COMPUTATION CONFERENCE (PSCC), POWER SYSTEMS COMPUTATION CONFERENCE, 11 June 2018 (2018-06-11), pages 1 - 7, XP033393239, DOI: 10.23919/PSCC.2018.8442749 *
VOURNAS COSTAS D ET AL: "Voltage Stability Monitoring From a Transmission Bus PMU", IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 32, no. 4, 1 July 2017 (2017-07-01), pages 3266 - 3274, XP011653768, ISSN: 0885-8950, [retrieved on 20170616], DOI: 10.1109/TPWRS.2016.2629495 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Farughian et al. Review of methodologies for earth fault indication and location in compensated and unearthed MV distribution networks
US10739414B2 (en) Determining status of electric power transmission lines in an electric power transmission system
Dutta et al. Transmission-line fault analysis using synchronized sampling
Gabr et al. A new impedance-based fault location scheme for overhead unbalanced radial distribution networks
Sharafi et al. Ultra-high-speed protection of parallel transmission lines using current travelling waves
Musa et al. A covariance indices based method for fault detection and classification in a power transmission system during power swing
WO2016177407A1 (en) Method and apparatus for detecting fault in a mixed configuration power transmission line
Ashok et al. MODWT-based fault detection and classification scheme for cross-country and evolving faults
WO2019127440A1 (en) Method and device for handling direct current arc
EP3506445A1 (en) System for identification of a feeder with high-ohmic earth fault in a distribution network
Jiang et al. An effective fault location technique for transmission grids using phasor measurement units
Batista et al. Methodology for information extraction from oscillograms and its application for high-impedance faults analysis
Ashok et al. A protection scheme for cross-country faults and transforming faults in dual-circuit transmission line using real-time digital simulator: a case study of Chhattisgarh state transmission utility
Taheri et al. Single-end current-based algorithm for fault location in series capacitor compensated transmission lines
US9316679B2 (en) Method for locating of single-phase-to-ground faults of ungrounded power distribution systems
CN105717426A (en) Insulation monitoring device and method capable of preventing buses from misoperation
Parihar et al. Power transformer protection using fuzzy logic based controller
Reis et al. Influence of instrument transformers and anti-aliasing filters on the performance of fault locators
de Lima Vianna et al. Time-domain distance protection of transmission lines based on the conic section general equation
Paul et al. Fault detection and classification scheme for smart grids considering high impedance evolving and cross-country faults
Dawoud et al. Proposed application for rate of change of phasor voltage in fault detection and coordination studies in MV distribution networks
GR1009503B (en) A method to promptly identify voltage instability using transmission line protection relays
US20230142049A1 (en) Fault detection in a power transmission system
Zubić et al. Probabilistic assessment of new time-domain distance relay algorithms
Chothani et al. Development of a new bus zone identification algorithm based on phase angle comparison using sequence components of currents

Legal Events

Date Code Title Description
PG Patent granted

Effective date: 20190524