A Method for Analyzing Emergency Modes in Power Transmission Lines with a Complex Asymmetry of Parameters Using Phase Coordinates
Keywords:
phase coordinates, complex asymmetry of parameters, series fault, impedance, shunt, admittance, method of symmetric components, reference calculation
Abstract
Phase coordinates are widely used in analyzing the asymmetry of parameters in normal operation modes. However, the use of phase coordinates for analyzing emergency modes in circuits characterized by a complex asymmetry has not found application as yet. The article proposes a method for analyzing emergency operation modes in power transmission lines with a complex asymmetry of parameters using phase coordinates. This entails the need to model series and shunt faults, respectively, by impedances and admittances, which in reality are equal to infinity. This problem is solved by comparing the results of reference calculations with the results obtained from using the proposed method in modeling series and shunt faults by various impedances and admittances having finite values and determining the values with which sufficient accuracy of calculations is reached. The reference calculations considered in the analysis are the ones for configurations with a single-phase short circuit fault and with a single-sided phase break by the method of symmetrical components, as well as single-phase automatic reclosing with using automatic faulty phase shunting. Necessary recommendations are given for carrying out calculations by the proposed method of analyzing emergency modes with complex asymmetry of parameters.
References
1. Гусейнов А.М. Расчет в фазных координатах несимметричных установившихся режимов в сложных системах. – Электричество, 1989, № 3, с. 1–7.
2. Якимчук Н.Н. Применение метода фазных координат для анализа несимметричных режимов электроэнергетических систем: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб.: 2000, 18 с.
3. Панова Е.А., Крюкова А.А. Применение метода фазных координат для моделирования линий электропередачи систем промышленного электроснабжения. – Энерго- и ресурсосбережение, 2017, № 3 (36), с. 29–34.
4. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: ИрГУПС, 2005, 273 с.
5. Красильникова Т.Г. Анализ несимметричных режимов в дальних электропередачах в фазных координатах. – Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2008, № 2, с. 223−226.
6. Беляков Н.Н. и др. Процессы при однофазном автоматическом повторном включении линий высоких напряжений / под ред. М.Л. Левинштейна. М.: Энергоатомиздат, 1991, 256 с.
7. Дмитриев М.В., Евдокунин Г.А. Моделирование процессов в цикле ОАПВ с использованием программного комплекса EMTP. − Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования, Минск, 2004, вып. 3, с. 1−10.
8. Дьяков А.Ф. и др. Электрические сети сверх- и ультравысокого напряжения ЕЭС России: теоретические и практические основы. Т. 1: Электропередачи переменного тока. М.: «Энергопрогресс» Корпорация «ЕЭЭК», 2012, 695 с.
9. Красильникова Т.Г., Самородов Г.И. Технико-экономические вопросы дальних электропередач переменного тока. Новосибирск: НГТУ, 2021, 331 с.
10. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети. СПб.: Родная Ладога, 2016, 384 с.
11. Качесов В.Е. Однофазные повреждения в электрических сетях среднего и высокого классов напряжения (теория, методы исследований и меры предотвращения повреждений): автореф. дис. … докт. техн. наук. Томск: 2008, 40 с.
12. Справочник по проектированию электрических сетей /под ред. Д.Л. Файбисовича. М.: ЭНАС, 2012, 376 с.
13. Щедрин В.А. Примеры расчетов симметричных и несимметричных повреждений в электроэнергетических системах. Чебоксары: ИПК РЗА, 2015, 140 с.
14. Джононаев С.Г. Ликвидация неустойчивых однофазных коротких замыканий в транспонированных линиях в цикле ОАПВ с использованием автоматического шунтирования фазы. – Научный вестник НГТУ, 2018, № 3 (72), с. 157–174.
15. Liqun S. Study of Secondary Arc Suppression at Double-Circuit Transmission Line. – International Journal on Computer, Consumer and Control, 2013, vol.2, No.2, рр. 17–24.
---
Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках реализации программы развития Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), научный проект № С23-28
#
1. Guseynov А.М. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1989, No. 3, pp. 1–7.
2. Yakimchuk N.N. Primenenie metoda faznyh koordinat dlya analiza nesimmetrichnyh rezhimov elektroenergeticheskih sistem: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk (Application of the Phase Coordinate Method for the Analysis of Asymmetric Modes of Electric Power Systems: Abstract ... Cand. Sci. (Eng.)). SPb., 2000, 18 p.
3. Panova E.A., Kryukova А.А. Energo- i resursosberezhenie – in Russ. (Energy and Resource Conservation), 2017, No. 3 (36), pp. 29–34.
4. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Slozhnonesimmetrichnye rezhimy elektricheskih system (Complex-Symmetric Modes of Electrical Systems). Irkutsk: IrGUPS, 2005, 273 p.
5. Krasil'nikova T.G. Nauchnye problemy transporta Sibiri i Dal'nego Vostoka – in Russ. (Scientific Problems of Transport in Siberia and the Far East), 2008, No. 2, pp. 223−226.
6. Belyakov N.N. et al. Protsessy pri odnofaznom avtomaticheskom povtornom vklyuchenii liniy vysokih napryazheniy (Processes with Single-Phase Automatic Re-Activation of HV Lines) / By ed. М.L. Levinstein. М.: Energoatomizdat, 1991, 256 p.
7. Dmitriev M.V., Evdokunin G.А. Perenapryazheniya i nadezhnost' ekspluatatsii elektrooborudovaniya − in Russ. (Overvoltage and reliability of electrical equipment operation), Мinsk, 2004, iss. 3, pp. 1−10.
8. D'yakov A.F. et al. Elektricheskie seti sverh- i ul'travysokogo napryazheniya EES Rossii: teoreticheskie i prakticheskie osnovy. T. 1: Elektroperedachi peremennogo toka (Electric Networks of Super- and Ultra-High Voltage of the UES of Russia: Theoretical and Practical Foundations. Vol. 1: AC Power Transmission). M.: «Energoprogress» Korporatsiya «EEEK», 2012, 695 p.
9. Krasil'nikova T.G., Samorodov G.I. Tekhniko-ekonomicheskie voprosy dal'nih elektroperedach peremennogo toka (Technical and Economic Issues of Long-Distance AC Power Transmission). Novosi-birsk: NGTU, 2021, 331 p.
10. Evdokunin G.А. Elektricheskie sistemy i seti (Electrical Systems and Networks). SPb.: Rodnaya Ladoga, 2016, 384 p.
11. Kachesov V.Е. Odnofaznye povrezhdeniya v elektricheskih setyah srednego i vysokogo klassov napryazheniya (teoriya, metody issledovaniy i mery predotvrashcheniya povrezhdeniy): avtoref. dis. ... doktora tekhn. nauk (Single-Phase Damages in Electrical Networks of MV and HV Classes (Theory, Research Methods and Damage Prevention Measures): Abstract … Dr. Sci. (Eng.)). Томsk, 2008, 40 p.
12. Spravochnik po proektirovaniyu elektricheskih setey (Handbook on the Design of Electrical Networks) /By ed. D.L. Faibisovich. М.: ENAS, 2012, 376 p.
13. Shchedrin V.А. Primery raschetov simmetrichnyh i nesimmet-richnyh povrezhdeniy v elektroenergeticheskih sistemah (Calculation Examples of Symmetric and Asymmetric Damages in Electric Power Systems). Cheboksary: IPК RZА, 2015, 140 p.
14. Dzhononaev S.G. Nauchnyy vestnik NGTU – in Russ. (Scientific Bulletin of NSTU), 2018, No. 3 (72), pp. 157–174.
15. Liqun S. Study of Secondary Arc Suppression at Double-Circuit Transmission Line. – International Journal on Computer, Consumer and Control, 2013, vol.2, No.2, рр. 17–24
---
The research was carried out with financial support within the framework of the Novosibirsk State Technical University (NSTU) development program, scientific project No. C23-28
2. Якимчук Н.Н. Применение метода фазных координат для анализа несимметричных режимов электроэнергетических систем: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб.: 2000, 18 с.
3. Панова Е.А., Крюкова А.А. Применение метода фазных координат для моделирования линий электропередачи систем промышленного электроснабжения. – Энерго- и ресурсосбережение, 2017, № 3 (36), с. 29–34.
4. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: ИрГУПС, 2005, 273 с.
5. Красильникова Т.Г. Анализ несимметричных режимов в дальних электропередачах в фазных координатах. – Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2008, № 2, с. 223−226.
6. Беляков Н.Н. и др. Процессы при однофазном автоматическом повторном включении линий высоких напряжений / под ред. М.Л. Левинштейна. М.: Энергоатомиздат, 1991, 256 с.
7. Дмитриев М.В., Евдокунин Г.А. Моделирование процессов в цикле ОАПВ с использованием программного комплекса EMTP. − Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования, Минск, 2004, вып. 3, с. 1−10.
8. Дьяков А.Ф. и др. Электрические сети сверх- и ультравысокого напряжения ЕЭС России: теоретические и практические основы. Т. 1: Электропередачи переменного тока. М.: «Энергопрогресс» Корпорация «ЕЭЭК», 2012, 695 с.
9. Красильникова Т.Г., Самородов Г.И. Технико-экономические вопросы дальних электропередач переменного тока. Новосибирск: НГТУ, 2021, 331 с.
10. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети. СПб.: Родная Ладога, 2016, 384 с.
11. Качесов В.Е. Однофазные повреждения в электрических сетях среднего и высокого классов напряжения (теория, методы исследований и меры предотвращения повреждений): автореф. дис. … докт. техн. наук. Томск: 2008, 40 с.
12. Справочник по проектированию электрических сетей /под ред. Д.Л. Файбисовича. М.: ЭНАС, 2012, 376 с.
13. Щедрин В.А. Примеры расчетов симметричных и несимметричных повреждений в электроэнергетических системах. Чебоксары: ИПК РЗА, 2015, 140 с.
14. Джононаев С.Г. Ликвидация неустойчивых однофазных коротких замыканий в транспонированных линиях в цикле ОАПВ с использованием автоматического шунтирования фазы. – Научный вестник НГТУ, 2018, № 3 (72), с. 157–174.
15. Liqun S. Study of Secondary Arc Suppression at Double-Circuit Transmission Line. – International Journal on Computer, Consumer and Control, 2013, vol.2, No.2, рр. 17–24.
---
Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках реализации программы развития Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), научный проект № С23-28
#
1. Guseynov А.М. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1989, No. 3, pp. 1–7.
2. Yakimchuk N.N. Primenenie metoda faznyh koordinat dlya analiza nesimmetrichnyh rezhimov elektroenergeticheskih sistem: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk (Application of the Phase Coordinate Method for the Analysis of Asymmetric Modes of Electric Power Systems: Abstract ... Cand. Sci. (Eng.)). SPb., 2000, 18 p.
3. Panova E.A., Kryukova А.А. Energo- i resursosberezhenie – in Russ. (Energy and Resource Conservation), 2017, No. 3 (36), pp. 29–34.
4. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Slozhnonesimmetrichnye rezhimy elektricheskih system (Complex-Symmetric Modes of Electrical Systems). Irkutsk: IrGUPS, 2005, 273 p.
5. Krasil'nikova T.G. Nauchnye problemy transporta Sibiri i Dal'nego Vostoka – in Russ. (Scientific Problems of Transport in Siberia and the Far East), 2008, No. 2, pp. 223−226.
6. Belyakov N.N. et al. Protsessy pri odnofaznom avtomaticheskom povtornom vklyuchenii liniy vysokih napryazheniy (Processes with Single-Phase Automatic Re-Activation of HV Lines) / By ed. М.L. Levinstein. М.: Energoatomizdat, 1991, 256 p.
7. Dmitriev M.V., Evdokunin G.А. Perenapryazheniya i nadezhnost' ekspluatatsii elektrooborudovaniya − in Russ. (Overvoltage and reliability of electrical equipment operation), Мinsk, 2004, iss. 3, pp. 1−10.
8. D'yakov A.F. et al. Elektricheskie seti sverh- i ul'travysokogo napryazheniya EES Rossii: teoreticheskie i prakticheskie osnovy. T. 1: Elektroperedachi peremennogo toka (Electric Networks of Super- and Ultra-High Voltage of the UES of Russia: Theoretical and Practical Foundations. Vol. 1: AC Power Transmission). M.: «Energoprogress» Korporatsiya «EEEK», 2012, 695 p.
9. Krasil'nikova T.G., Samorodov G.I. Tekhniko-ekonomicheskie voprosy dal'nih elektroperedach peremennogo toka (Technical and Economic Issues of Long-Distance AC Power Transmission). Novosi-birsk: NGTU, 2021, 331 p.
10. Evdokunin G.А. Elektricheskie sistemy i seti (Electrical Systems and Networks). SPb.: Rodnaya Ladoga, 2016, 384 p.
11. Kachesov V.Е. Odnofaznye povrezhdeniya v elektricheskih setyah srednego i vysokogo klassov napryazheniya (teoriya, metody issledovaniy i mery predotvrashcheniya povrezhdeniy): avtoref. dis. ... doktora tekhn. nauk (Single-Phase Damages in Electrical Networks of MV and HV Classes (Theory, Research Methods and Damage Prevention Measures): Abstract … Dr. Sci. (Eng.)). Томsk, 2008, 40 p.
12. Spravochnik po proektirovaniyu elektricheskih setey (Handbook on the Design of Electrical Networks) /By ed. D.L. Faibisovich. М.: ENAS, 2012, 376 p.
13. Shchedrin V.А. Primery raschetov simmetrichnyh i nesimmet-richnyh povrezhdeniy v elektroenergeticheskih sistemah (Calculation Examples of Symmetric and Asymmetric Damages in Electric Power Systems). Cheboksary: IPК RZА, 2015, 140 p.
14. Dzhononaev S.G. Nauchnyy vestnik NGTU – in Russ. (Scientific Bulletin of NSTU), 2018, No. 3 (72), pp. 157–174.
15. Liqun S. Study of Secondary Arc Suppression at Double-Circuit Transmission Line. – International Journal on Computer, Consumer and Control, 2013, vol.2, No.2, рр. 17–24
---
The research was carried out with financial support within the framework of the Novosibirsk State Technical University (NSTU) development program, scientific project No. C23-28
Published
2023-09-28
Issue
Section
Article
