This paper proposes a three-winding transformer protective relaying algorithm based on the ratio of the induced voltages (RIV). The RIV of the two windings is the same as the turn ratio for all operating conditions except an internal fault. For a single phase and a three-phase transformer containing the wye-connected windings, the induced voltages of the windings are estimated. For a three-phase transformer containing the delta-connected windings, the induced voltage differences are estimated using the line currents, because the winding currents are practically unavailable. The algorithm can identify the faulted phase and winding if a fault occurs on one phase of a winding. The test results clearly show that the algorithm successfully discriminates internal winding faults from magnetic inrush. The algorithm not only does not require hysteresis data but also can reduce the operating time of a relay.
On-line monitoring of fault discharge is an important approach for indicating the condition of electrical insulation of stator winding in high voltage motor. In this paper, several key aspects of on-line monitoring system are discussed, involving the characteristics of fault discharge of stator winding in high voltage motor, spectrum analysis of four simulation fault signals, feature extraction of internal fault discharge from apply voltage to breakdown. The study of the partial discharge activities allows to highlight the ageing stage in the winding fault under test. During the life of the winding insulation fault, the shape of PD signal change relating to the ageing stage. The ageing of stator winding insulation fault of high voltage motor is investigated based on the characteristics of partial discharge pulse distribution and statistical parameters, such as maximum, skewness and kurtosis using discrete wavelet transform coefficients.
An AC generator is an important components in producing a electric power and so it requires highly reliable protection relays to minimize the possibility of demage occurring under fault conditions. Conventionally, a DFT based RDR has been used for protecting the generator stator winding. However, when DFTs based on Fourier analysis are used, it has been pointed out that defects can occur during the process of transforming a time domain signal into a frequency domain one which can lead to loss of time domain information. This paper proposes the internal fault detection and fault type discrimination for the stator winding by applying the detailed coefficients by Daubechies Wavelet Transform to overcome the defects in the DFT process. For the case studies reported in the paper, a model system was established for the simulations utilizing the ATP, and this verified the effectiveness of the proposed technique through various off-line tests carried out on the collected data. The propose method is shown to be able to rapidly identify internal fault and did not operate a miss-operation for all the external fault tested.
The power transformer is one of the very important electric facilities in power systems. Recently, current differential relay is widely used to protect such power transformer But if inrush occurs in transformer, relay can be tripped by judging like internal fault. Therefore the correct discrimination between internal winding fault, inrush and overexcitation should be performed. This paper presents a new protective relaying algorithm which discriminates inrush, internal faults and overexcitation of transformer modelled using BCTRAN and HYSDAT of EMTP. Discrimination between internal winding fault and inrush is revealed in simulation within 1/2 cycle after fault. Accordingly, it is evaluated that the proposed algorithm has better discrimination characteristics in various cases thin the current relaying for protection of transformer.
본 논문에서는 6.6kV급 고압전동기 모델 코일을 4가지의 권선의 인공적인 결함을 갖도록 제작하였다. 운전중 모의를 위해 모델 코일에 80pF의 에폭시-마이카 커플러를 설치하였으며, TGA를 사용하여 NQN, 부분방전 크기 및 부분방전 패턴 등을 측정하였다. 웨이블렛 변환기법을 이용한 고압전동기의 고정자권선의 결함에서 발생된 부분방전신호의 파형을 통하여 여러 가지의 통계적인 파라메터를 통하여 특징을 추출하였다.
AC generator plays an important role of power system. The large AC generator fault may lead to large impacts or perturbations in power system. And then the protection of a generator has very important role in maintaining stability in a power system. In present, the DFT(discrete Fourier transform) based RDR(ratio differential relay) had been widely applied to a internal fault of a generator stator winding. But DFT has a serious drawback. In the course of transforming a target signal to frequency domain, time information is lost. DWT uses a time-scale region. This paper proposes an advanced fault detection algorithm using DWT(discrete Wavelet transform) to enhance the drawback of conventional DFT based relaying. To evaluate the performance of the proposed relaying, we used the test data which were sampled with 720 [Hz] per cycle and obtained from ATP(alternative transient program) simulation. And we made a comparative study of conventional DFT based RDR and the proposed relaying.
This paper describes a three-winding transformer protective relaying algorithm based on the ratio of increments of flux linkages (RIFL). To minimize the approximation errors, the algorithm uses integration approximation. The RIFL of the two windings is equal to the turns ratio for all operating conditions except for an internal fault. For a single-phase and three-phase transformer containing the wye-connected windings, the increments of flux linkages (IFL) are calculated. For a three-phase transformer containing the delta-connected windings, the difference of IFL between the two phases are calculated to use the line currents, because the winding currents are practically unavailable. Their ratios are compared with the turns ratio. The comparative study between the proposed and differential approximation methods was conducted. The test results show that the algorithm can reduce the errors resulting from the conventional methods.
본 논문에서는 전력계통에서 발생되는 surge나 고장전류에 의해서 변압기의 고압측 권선에 선간단락이 발생할 경우 유도되는 전자력의 크기를 유한요소 전자계해석 프로그램을 이용하여 해석하는 방법을 제안하였다. 연구에서 사용된 배전용 변압기 model은 1[MVA], 22,900/220[V] 단상 외철형 Cable 권선형 변압기로서 권선간 단락을 모의하는 방법을 제안하고, FEM 프로그램(FLUX2D)을 이용하여 단락전류와 각방향의 전자력을 계산하고 분석하였다. 누설자속분포, 권선단락 시 전압 및 전류파형, 권선간에 작용하는 힘의 변화와 분포를 계산하였다. Simulation 방법의 타당성을 검증하기 위하여 이론치와 Pspice 프로그램을 이용하여 계산한 결과와 5[%] 이내의 오차율로 아주 잘 일치함을 확인하였다. 선간단락전류는 정격전류의 약 400배이며, 전자력도 $20{\sim}200$배 정도로 급증하였다. 본 연구의 결과는 배전용 변압기의 신뢰도 향상을 위하여 변압기 코일과 절연구조 설계에 유용한 정보를 제공하게 될 것이다.
A breakdown occurred in power transformer causes interruption of power transmission. Protective relay should be installed in transformer to detect such a fault. Protective relaying algorithm for transformer must be included a function to discriminate between winding fault and inrushing state. Recently, current differential relay is widely used to protect power transformer. However if inrush occurs in transformer, relay can be tripped by judging as internal fault. New algorithms are required in order to such problem. This study proposes a new protective relaying algorithm using Neuro-Fuzzy inference and wavelet. A variety of transformer transient states are simulated by BCTRAN and HYSDT in EMTP. D1 coefficients of differential current are obtained by wavelet transform. D1 coefficients and RMS of 3-phase primary voltage are used to make a target data and are trained by Nwo-Fuzzy algorithm which distinguishes correctly whether internal fault occurs or not within 1/2 after fault detection. It is evaluated that the results obtained by simulations can effectively protect a transformer by contact discriminating between winding fault and inrushing state.
본 논문에서는 배전계통에 사용되는 케이블 권선형 변압기에 전력계통에서 발생되는 서지나 고장전류에 의해서 변압기의 고압측 코일에 유도되는 전자력의 크기를 유한요소 전자계해석 프로그램(FLUX2D)을 이용하여 해석하고, 기계진동방정식을 이용하여 케이블형 권선의 고유진동주파수를 분석하였다. 변압기모델로서 1(MVA), 22,900/220([V]) 단상 외철형 Cable형을 선정하여, 권선의 각방향의 전자력을 분석하고, 고유진동 mode를 Transfer Matrix Method를 이용하여 계산하고 상용 프로그램(ANSYS)을 이용하여 분석한 결과와 비교하였다. 진동모드의 분석한 결과 제시한 수치해석 방법은 공학적인 오차범위 안에서 충분히 수용할 정도의 정확도를 보여주었다. 변압기 권선의 전자력과 진동모드 분석결과는 변압기의 절연설계 및 단락기계력에 의한 절연 구조 설계를 위한 유용한 자료로 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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