Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması

Nuroglu, Fatih Mehmet; SAMUK, Doğan Can

doi:10.17341/gazimmfd.640572

Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması

Doğan Can Samuk, (Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Rize, Türkiye)

Fatih NUROGLU (Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Trabzon, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

4 0

Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 871 - 882 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.640572 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması

Öz:

Günümüzde seri kapasitörler uzun iletim hatlarında, kayıpların azaltılması ve transfer kapasitesinin artırılmasında sıklıkla kullanılmaktadır. Kapasitörler aynı zamanda şebekenin gerilim kararlılığının iyileştirilmesinde de önemli rol oynamaktadır. Sağladığı bu olumlu katkıların yanında seri kapasitörlerin bulundukları hattaki mesafe koruma rölelerinin çalışmasını olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir. Bu çalışmada seri kapasitör bulunan şebekelerde sürekli durumda arızalı hattın tespiti için k-EYK sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı bir koruma algoritması önerilmiştir. Algoritmanın testi çevrimdışı olarak Digsilent Power Factory programında oluşturulan radyal şebekede yapılmıştır. Test için oluşturulan kısa devre senaryolarında farklı arıza empedansları altında 2-faz, 3-faz, 2-faz toprak ve tek-faz toprak arızaları analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre önerilen algoritmanın hatların belirli noktalarında oluşturulan kısa devrelerde arızalı hattı doğru bir şekilde tespit edebildiği görülmüştür. Çalışmada ayrıca şebeke için arızalı hattın tespiti yapıldıktan sonra alınacak önlemleri kapsayan bir koruma şeması önerilmiştir.

Anahtar Kelime: seri kapasitör mesafe rölesi senkrofazör ölçüm geniş bölge izleme k-en yakın komşuluk

A new wide area-based algorithm to determine faulted line in series-compensated grid using k-nearest neighbor (k-NN) classification method

Öz:

Nowadays, series capacitors are frequently used to increase the transfer capacity and reduce losses on long transmission lines. They also play an important role in improving the voltage stability of the grid. In addition to the positive contributions, it is known that series capacitors affect the operation of distance relays negatively in series-compensated lines and adjacent lines. In this study, a protection algorithm based on wide-area monitoring is proposed using the K-NN classification method to protect series compensated transmission lines in steady-state. The algorithm is tested offline in the radial grid created in the Digsilent Power Factory program. In short circuit scenarios, 2-phase, 3-phase, 2-phase to ground and single-phase to ground faults are analyzed under different fault impedances. According to the results, in case of short circuit faults at certain locations of the lines, the proposed algorithm has determined the faulted line accurately. After the faulted line has been determined, a protection scheme is also proposed for the network.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Choi, M.S., Lee, S.J., Lee, D.S., Jin, B.G., A new fault location algorithm using direct circuit analysis for distribution systems, IEEE transactions on power delivery, 19 (1), 35-41, 2004.
2. Lee, S.J., Choi, M.S., Kang, S.H., Jin, B.G., Lee, D.S., Ahn, B.S., Wee, S. B., An intelligent and efficient fault location and diagnosis scheme for radial distribution systems. IEEE transactions on power delivery, 19 (2), 524-532, 2004.
3. Gopalakrishnan, A., Kezunovic, M., McKenna, S.M., Hamai, D.M., Fault location using the distributed parameter transmission line model. IEEE Transactions on Power Delivery, 15 (4), 1169-1174, 2000.
4. Khederzadeh, M., Sidhu, T.S., Impact of TCSC on the protection of transmission lines. IEEE Transactions on power delivery, 21 (1), 80-87, 2005
5. Weiguo, W., Xianggen, Y., Jiang, Y., Xianzhong, D., Deshu, C., The impact of TCSC on distance protection relay. In POWERCON'98. 1998 International Conference on Power System Technology. Proceedings 1, 382-388, August, 1998.
6. Altuve, H.J., Mooney, J. B., Alexander, G.E., Advances in series-compensated line protection. In 2009 62nd Annual Conference for Protective Relay Engineers, 263-275, March, 2009.
7. Zellagui, M., Chaghi, A., Impact of series compensation (SC) on the MHO distance relay in Algerian 220 kV transmission line. Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering, 2 (6), 181-189, 2011.
8. Vyas, B., Maheshwari, R.P., Das, B., Protection of series compensated transmission line: issues and state of art. Electric power systems research, 107, 93-108, 2014.
9. Rubeena, R., Zadeh, M.R.D., Bains, T.P.S., An accurate offline phasor estimation for fault location in seriescompensated lines. IEEE Transactions on Power Delivery, 29 (2), 876-883, 2014.
10. Aurangzeb, M., Crossley, P.A., Gale, P., Fault location on a transmission line using high frequency travelling waves measured at a single line end. In 2000 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. Conference Proceedings, 4, 2437-2442, January, 2000.
11. Huang, Z., Chen, Y., Gong, Q., A protection and fault location scheme for EHV line with series capacitor based on travelling waves and wavelet analysis. In Proceedings. International Conference on Power System Technology, 1, 290-294, October, 2002.
12. Biswas, S., Kumar, K., Ghosal, A., Nayak, P. K., Fault detection and classification for TCSC compensated transmission lines using wavelet energy. In 2018 4th International Conference on Recent Advances in Information Technology (RAIT), IEEE, 1-5, March 2018.
13. Yu, C.S., Liu, C.W., Yu, S.L., Jiang, J. A., A new PMUbased fault location algorithm for series compensated lines. IEEE Transactions on Power Delivery, 17 (1), 33- 46, 2002.
14. Al-Mohammed, A.H., Abido, M.A., A fully adaptive PMU-based fault location algorithm for seriescompensated lines. IEEE Transactions on Power Systems, 29 (5), 2129-2137, 2014.
15. Mousavi-Seyedi, S. S., Aminifar, F., Rezaei, M. R., & Hasani, R., Optimal fault location algorithm for seriescompensated transmission lines based on PMU data. In 2015 Smart Grid Conference (SGC), IEEE, 105-109, December, 2015.
16. Zeinhom, A. N., Phasor measurement unit-based distance protection & fault location algorithm for seriescompensated transmission lines. In 2014 Saudi Arabia Smart Grid Conference (SASG), IEEE, 1-7, December 2014.
17. Al-Mohammed, Ali H., and M. A. Abido., A fully adaptive PMU-based fault location algorithm for seriescompensated lines, IEEE Transactions on Power Systems, 29 (5), 2129-2137, 2014.
18. Ahsaee, Mahdi Ghazizadeh, and Javad Sadeh, A novel fault-location algorithm for long transmission lines compensated by series FACTS devices, IEEE transactions on power delivery, 26 (4), 2299-2308, 2011.
19. Bains, Tirath Pal S., et al., Impedance-based fault location algorithm for ground faults in series-capacitorcompensated transmission lines, IEEE Transactions on Power Delivery, 33 (1), 189-199, 2017.
20. Kundu, Pratim, Ashok Kumar Pradhan, Synchrophasorassisted zone 3 operation, IEEE Transactions on Power Delivery, 29 (2), 660-667, 2013.
21. Kang, Ning, Jiaxiong Chen, and Yuan Liao., A faultlocation algorithm for series-compensated doublecircuit transmission lines using the distributed parameter line model, IEEE Transactions on Power Delivery, 30 (1), 360-367, 2014.
22. Silveira, E.G., Pereira, C., Transmission line fault location using two-terminal data without time synchronization. IEEE Transactions on Power Systems, 22 (1), 498-499, 2007.
23. Izykowski, J., Rosolowski, E., Balcerek, P., Fulczyk, M., Saha, M.M., Accurate noniterative fault-location algorithm utilizing two-end unsynchronized measurements. IEEE transactions on power delivery, 26 (2), 547-555, 2009.
24. Parikh, U.B., Das, B., Maheshwari, R., Fault classification technique for series compensated transmission line using support vector machine. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 32 (6), 629-636, 2010.
25. Dash, P.K., Samantaray, S.R., Panda, G., Fault classification and section identification of an advanced series-compensated transmission line using support vector machine. IEEE transactions on power delivery, 22 (1), 67-73, 2006.
26. Mirzaei, Mahdi, Behrooz Vahidi, and Seyed Hossein Hosseinian., Fault location on a series-compensated three-terminal transmission line using deep neural networks, IET Science, Measurement & Technology, 12 (6) 746-754, 2018.
27. Singh, S., & Vishwakarma, D. N., Ann and wavelet entropy based approach for fault location in series compensated lines. In 2016 International Conference on Microelectronics, Computing and Communications (MicroCom), IEEE, 1-6, January 2016,
28. Ekici S., Yıldırım S., Poyraz M., A Pattern Recognition Application for Distance Protection, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 24 (1), 51-61, 2009.
29. Samuk, D.C., Nuroğlu, F. M. Investigation of the effects of series capacitor on transmission network in steady state. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25 (5), 577-585, 2019.
30. Samuk, D.C., Seri kapasitör içeren iletim hatlarında senkro fazör ölçüm tabanlı koruma algoritması, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2017.
31. Larose, D.T., Larose, C.D., Discovering knowledge in data: an introduction to data mining. John Wiley & Sons, 2014.
32. Ustebay S., Gümüş E., Aydın, M. A., Sertbaş, A., Signal Map Reduction for Indoor Localization and Performance Analysis, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (4), 1131-1141, 2017.
33. Huang, Z., Dagle, J., Synchrophasor measurements: System architecture and performance evaluation in supporting wide-area applications. In 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting-Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 1-3, July, 2008.
34. Dewey, C.G., Mathews, C.A., Morris, W.C., Static Mho distance and pilot relaying. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 82 (66), 391-400, 1963.

APA	SAMUK D, Nuroglu F (2021). Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. , 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
Chicago	SAMUK Doğan Can,Nuroglu Fatih Mehmet Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. (2021): 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
MLA	SAMUK Doğan Can,Nuroglu Fatih Mehmet Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. , 2021, ss.871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
AMA	SAMUK D,Nuroglu F Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. . 2021; 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
Vancouver	SAMUK D,Nuroglu F Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. . 2021; 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
IEEE	SAMUK D,Nuroglu F "Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması." , ss.871 - 882, 2021. 10.17341/gazimmfd.640572
ISNAD	SAMUK, Doğan Can - Nuroglu, Fatih Mehmet. "Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması". (2021), 871-882. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.640572

APA	SAMUK D, Nuroglu F (2021). Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(2), 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
Chicago	SAMUK Doğan Can,Nuroglu Fatih Mehmet Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.2 (2021): 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
MLA	SAMUK Doğan Can,Nuroglu Fatih Mehmet Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.2, 2021, ss.871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
AMA	SAMUK D,Nuroglu F Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(2): 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
Vancouver	SAMUK D,Nuroglu F Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(2): 871 - 882. 10.17341/gazimmfd.640572
IEEE	SAMUK D,Nuroglu F "Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.871 - 882, 2021. 10.17341/gazimmfd.640572
ISNAD	SAMUK, Doğan Can - Nuroglu, Fatih Mehmet. "Seri kapasitör içeren şebekelerde k-en yakın komşuluk (k-EYK) sınıflandırma yöntemi kullanılarak geniş bölge izleme tabanlı yeni bir arızalı hat belirleme algoritması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/2 (2021), 871-882. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.640572