Original title: Distanční ochrana využívající digitální vstupní data
Translated title: Distance Protection Design Using Digital Input Data
Authors: Wannous, Kinan Hasan Wafaa ; Müller,, Zdeněk (referee) ; Braciník, Peter (referee) ; Toman, Petr (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2020
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Standard IEC 61850-9-2 definuje přenos vzorkovaných měřených hodnot (sampled measured values, SMV) prostřednictvím sítě Ethernet a využití SMV získaných ze slučovacích jednotek nebo přístrojových transformátorů. Implementace IEC 61850-9-2 závisí na vlastnostech datového souboru, jakými jsou časová synchronizace, počet vzorků a časový interval. Dizertační práce je zaměřena na algoritmy chránění a analýzu vlivu standardu IEC61850-9-2LE na fyzická zařízení ochran s analogově/digitálními vstupními daty o proudu a napětí. S ohledem na narůstající míru interakce mezi fyzickými zařízeními a komunikačními prvky byl navržen test pro analýzu komunikace pro rozvodnu využívající konvenční metody (analogové vstupy) a metody digitální založené na standardu IEC 61850-9-2. Práce dále popisuje funkci slučovací jednotky využívající standard IEC61850-9-2LE. Navržená metoda definuje zdroj SMV a analyzuje přenos dat. V rámci práce byl za využití softwaru Matlab naprogramován algoritmus ochrany. Vytvořený model je schopen vyhodnotit vliv harmonického zkreslení na funkci digitálních ochran a vliv přesycení proudového transformátoru na distanční ochranu. V práci jsou zhodnoceny i možnosti zrychlení testování systémů chránění s využitím neuronové sítě. Závěrečná kapitola se zabývá aplikacemi v reálném čase, využívajícími data z rozvodny v blízkosti Vysokého učení technického v Brně. K přenosu dat z rozvodny do univerzitní laboratoře je zde využíváno SMV přenášených optickým kabelem o délce 16 km. Aplikace je vytvořena v programu Matlab a je schopna číst data z ethernetového portu, dekódovat je, převést z formátu ASCII do desítkové soustavy a poté vykreslit průběhy proudu a napětí. Mezi vlastnosti aplikace se řadí jednoduchost použití, schopnost implementace funkcí distanční ochrany, výpočet RMS hodnot proudu a napětí a harmonického zkreslení, harmonická analýza prostřednictvím rychlé Fourierovy transformace a výpočet impedance poruchové smyčky. Všechny výpočty běží v reálném čase a provedena je i citlivostní analýza modelu. IEC 61850-9-2 specifies that the transmission of sampled measured values (SMVs)over an Ethernet network, using sampled values generated by merging units of IEDsor individual merging units, instrument transformers. The implementation of IEC 61850-9-2 depends on the dataset specifications such as time synchronization, sample counts, and interval time. The dissertation is focused on protection algorithms and analyses the impact of IEC61850-9-2LE on physical protections with (analog-digital) input data of voltage and current. With the increased interaction between physical devices and communication components, the test proposes a communication analysis for a substation with the conventional method (analog input) and digital method based on the IEC 61850standard. The thesis analyses the merging unit’s functions for relays using IEC61850-9-2LE. The proposed method defines the sampled measured values source and analysis of the traffic. Further, the thesis deals with the programming of protection function algorithms in Matlab. The model evaluated the harmonics impact on digital relays and the impact of current transformer saturation on distance protection. In the end, the thesis deals with the assessment of the benefits of IEC 61850-9-2LEusing a neural network. The last chapter focuses on a real-time application that subscribes the data stream coming from a substation near the protection laboratory in Brno University of Technology. IEC 61850-9-2 LE SMVs are used to transmit the traffic to a university lab-oratory with 16 km of fiber optic cable. The application built using Matlab and can read the traffic from the ethernet port, the traffic decoded and convert from ASCII to the decimal numbers then draw the current and voltage values. The application developed without using any need for additional hardware, the requirements are the ethernet port RJ45 from the station and pc that is running Matlab. The benefits and features of the application, easy to use, ability to implement all the distance protection functions, calculation of the RMS values of the voltage and current, harmonic distortion, the harmonic components with FTT analysis, distance protection characteristics and fault impedance calculation. All calculations implemented in real-time, moreover, in this chapter include sensitivity analysis of the Matlab model in previous chapters. Distance protection functions discussed in this thesis used the offline model of Matlab or captured with Comtrade format files
Keywords: comtrade.; dálkové relé; enerlyzer; Ethernet; GOOSE; IEC 61850-9-2; IED; kvalita energie; matlab; nadproudová ochrana; ochranné relé; Omicron CMC 256plus; ROC; Simulink; slučovací jednotka; strojové učení; SVScout; synchronizace času; Vzorkované hodnoty; zpoždění; comtrade.; delay time; distance relay; enerlyzer; Ethernet; GOOSE; IEC 61850-9-2; IED; machine learning; matlab; merging unit; Omicron CMC 256plus; overcurrent protection; power quality; protection relay; ROCs; Sampled Values; Simulink; SVScout; time synchronization

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/191026

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-414159


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses