I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2021 ,   pp.   12 79 ~ 12 90   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 21 .i 3 . pp 127 9 - 1290             1279       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   A n   a c c u r a t e   t e c h n i q u e   f o r   su p e r v i si n g   d i st a n c e   r e l a y s du r i n g   p o w e r   s w i n g       Lo ai   M o h am e d   A l i   E l - S aye d 1 ,   D o aa  K h a l i l   I b r ah i m 2 ,   M a h mou d   I b r ah i m   G i l an y 3 ,   A b ou l ’F o t ou h   El ’G h a r ab l y 4   1 , 4 E l e c t r i c a l   P o w e r   a nd   M a c hi ne s   D e p a r t m e n t ,   H i g he r   I ns t i t ut e   o f   E ng i ne e r i ng   a t   E l - S ho r o uk  C i t y ,   E gy pt   2 ,3 E l e c t r i c a l   P o w e r   E ng i ne e r i ng   D e p a r t m e n t ,   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng ,   C a i r o   U ni v e r s i t y ,   E gy pt       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   20 ,   2020   R e v i s e D e c   20 ,   2020   A c c e pt e J a n   5 ,   202 1       P o w e r   s w i ng   i s   a   po w e r   s y s t e m   t r a n s i e n t   p he no m e no t ha t   a r i s e s   d ue   t o   s e v e r a l   r e a s o ns   i nc l ud i ng   l i ne   s w i t c h i ng ,   l i n e   o ut a g e ,   s udd e i nc r e m e n t   o r   de c r e m e n t   i n   l o a d ,   f a u l t s ,   e t c .   U nne c e s s a r y   t r i p pi ng   d ur i ng   po w e r   s w i ng   a nd  unne c e s s a r y   bl o c ki ng   f o r   f a ul t s   o c c ur   dur i ng   po w e r   s w i ng   r e s u l t   i di s t a nc e   r e l a y   m a l o pe r a t i o n.   S e v e r a l   c a s c a de o ut a g e s   a nd  m a j o r   w o r l dw i de   bl a c ko ut s   ha v e   o c c ur r e due   t o   m a l o pe r a t i o o f   di s t a nc e   r e l a y s .   T h i s   p a pe r   p r o po s e s   a   t e c hni que   f o r   s up e r v i s i ng   d i s t a nc e   r e l a y s   dur i ng   po w e r   s w i ng .   T he   pr o po s e d   o nl i ne   t e c hn i que   di s c r i m i na t e s   r e a l   f a u l t s   a nd  po w e r   s w i ng   a c c ur a t e l y .   I t   r e l i e s   o c o ns t r uc t i ng   a   l o c us   di a g r a m   f o r   t h e   c ur r e n t   a nd   v o l t a g e   d i f f e r e nc e s   ( I - V )   be t w e e t he   t w o   e nds   o f   t he   pr o t e c t e l i n e .   T h e   l o c us   i s   e s t i m a t e a t   e v e r y   p o w e r   f r e que nc y   c y c l e   t o   c o nt i nuo us l y   m o ni t o r   t he   s t a t e   o f   t he   l i ne   b y   ut i l i z i ng   t he   s y nc hr o pha s o r   m e a s u r e m e n t s   a t   t he   s e nd i ng   a nd  r e c e i v i ng   e nds   o f   t he   l i ne .   T he   p r o po s e t e c hn i que   i s   t e s t e f o r   t w o - a r e a ,   f o u r - m a c hi ne   po w e r   s y s t e m   und e r   f a u l t s   a t   di f f e r e nt   l o c a t i o ns   o f   z o ne - a nd  z o ne - r e g i o ns   o f   di s t a nc e   r e l a y s ,   f a ul t   r e s i s t a nc e s ,   f a u l t   i nc e p t i o a ng l e s   a nd  s l i p   f r e que nc i e s   us i ng   M A T L A B   s of t w a r e .   T h e   s i m u l a t i o r e s u l t s   p r o v e t he   s upe r i o r   i m p r o v e m e nt   o f   di s t a nc e   r e l a y   pe r f o r m a nc e   f o r   ha ndl i ng   pow e r   s w i ng   b l o c ki ng   a nd   un bl o c ki ng   a c t i o ns .     Ke y w or ds :   P ha s o r   m e a s u r e m e n t   u n i t     P ow e r   s w i ng  b l o c ki n g   P ow e r   s w i ng  u n b l o c ki n D i s t a n c e   r e l a y   P ow e r   s y s t e m   s t a b i l i t y   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   L o a i   M o h a m e A l i   E l - S a y e d   E l e c t r i c a l   P o w e r   a n d   M a c h i n e s   D e pa rt m e nt   T h e   h i g h e i n s t i t ut e   o f   e n gi n e e r i ng,   A l - S h o r o uk   Ci t y ,   Ca i r o ,   E gy pt   E m a i l :   l . m o ha m e d. e v e r gr e e n @ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   S t a b i l i t y   pl a y s   a   v i t a l   r o l e   i n   e n s u r i ng  t h e   s y s t e m   r e l i a b i l i t y .   In   s t e a dy - s t a t e ,   t h e   b a l a n c e po w e r   ow   i s   m a i nt a i n e b e t w e e n   t h e   ge n e r a t i o n   a n l o a d;   n e v e r t h e l e s s ,   t h e   t ra n s i e n t   s t a b i l i t y   r e f e r s   t o   t h e   a b i l i t y   o s y n c hr o n o us   ge n e r a t o r s   t o   s us t a i n   t h e i r   s y n c hr o ni s m   w i t h   po w e r   s y s t e m   f o l l ow i n s e ve r e   f a ul t s ,   unp r e di c t e e ve n t s   o s i g ni f i c a n t   di s r up t i o n s   s uc a s   ge n e ra t o di s c o nn e c t i o n ,   l i n e   s w i t c hi n g,   o a p pl i c a t i o n   o f   l a r ge   l o a ds .   T h e   e qui l i b ri u m   b e t w e e n   ge n e r a t i o n   a n l o a c a n   b e   di s r u pt e by   a n y   o t h e s e   e v e n t s   a n t h us   t h e   o s c i l l a t i o of   e l e c t r i c a l   po w e r   o c c ur s   w h i c h   k n o w n   by   p ow e r   s w i n [1 ,   2] .   T h e   f l uc t ua t i o n s   d i e   dow n   i f   t h e   s w i n i s   s t a b l e ,   a n t h e   p r o t e c t i v e   r e l a y s   s uc h   a s   di s t a n c e   a n o v e r c urr e n t   r e l a y s   s h o ul b e   b l oc ke [3 ,   4] .   O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   t h e   di s t u r b a n c e   c a n   r e s ul t   i n   a   c o n d i t i o n   i w h i c h   t h e   t r a n s i e n t   o s c i l l a t i o n s   do   n o t   da m o ut   a nd  t h e   s y s t e m   b e c o m e s   un s t a b l e ,   c o m m o n l y   r e f e rr e t o   a s   a o u t - of - s t e c o n di t i o [5 ,   6]   T h e   l i t e ra t u r e   di f f e r e n t i a t e s   b e t w e e n   f a ul t s   a n po w e r   s w i ng  b a s e o n   t h e   r a t e   of   c h a n ge   o f   s o m e   m e a s u r e e l e c t ri c a l   pa ra m e t e r s .   T h e   c o n v e n t i o n a l   t e c hn i qu e s   r e po r t e i n   [7]   a p pl y   c o n c e n t r i c   c i r c l e s   a nd  b l i n de r s   t o   c a l c ul a t e   t h e   r a t e   of   c h a n ge   o i m pe da n c e   a t   r e l a y   l oc a t i o n .   H ow e ve r ,   t h e s e   m e t h o ds   f a i l   t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :     1279   -   1290   1280   di f fe r e nt i a t e   t h e   f a ul t   a nd  f a s t   s w i n c o n di t i o n s   us i ng  l o c a l   i n f o r m a t i o n .   P o w e r   s w i n b l o c ki n (P S B f un c t i o n   b a s e o n   s w i n c e n t e r   v o l t a ge   (S CV i s   a l s o   pr e s e n t e i n   [8] ,   s i n c e   S CV   c h a n ge s   c o n t i n uo us l y   duri n g   po w e r   s w i n a n d   r e m a i n s   c o n s t a n t   w h e a   f a u l t   o c c ur s .   T h i s   c r i t e ri o n   i s   us e t o   di f f e r e n t i a t e   f a ul t s   a n po w e r   s w i n g,   h o w e ve r ,   t h e   m a i di s a dv a n t a ge ,   a s   p r e s e nt e i n   s e v e r a l   l i t e r a t u r e s   s uc a s   i n   [9 ] ,   t h e r e   i s   s o m e   de l a y   i t h e   de t e c t i o n   due   t o   f a ul t   i n c e pt i o w h e n   a   t hr e e   p h a s e   f a ul t   i s   i ni t i a t e d.   R e ga r d i n s i g n a l   a n a l y s i s   t e c h ni que s ,   f a s t   f o ur i e r   t r a n s f o r m   (F F T ha s   b e e n   us e t o   d e t e c t   f a ul t s   du r i ng  po w e r   s w i n b ut   a pp r o pri a t e   s e l e c t i o n   o t hr e s h o l v a l ue s   t o   f a ul t   de t e c t i o n   i s   r e qui r e [10] .   T h e   w a v e l e t - b a s e s i gn a l   pr o c e s s i n t e c hn i que   i s   a l s o   s ugge s t e i [11]   f o r   po w e r   s w i n i de n t i f i c a t i o n,   h o w e v e r   hi g h - f r e que n c y   s a m pl i n g   i s   n e e de f o r   i m p l e m e nt a t i o n.   T h e   d i s c ri m i n a t i o n   b e t w e e n   h i g f a ul t   r e s i s t a n c e   a n d   po w e r   s w i n i s   a l s o   e xa m i n e i n   [12]   f o r   a   t e s t   s y s t e m   i n t e r c o nn e c t e w i t h   di s t ri b ut e ge n e ra t i o n   (D G ).   A ppl y i n g   i n t e l l i ge n c e   b a s e di a gn o s i s   i s   a l s o   i n v e s t i ga t e i n   l i t e ra t u r e ,   w h e r e   a rt i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   t e c h ni que s   s uc h   a s   s uppo r t   v e c t o r   m a c h i n e   a n a da pt i v e   n e u r o - f uz z y   i n f e r e n c e   s y s t e m   (A N F IS a r e   i m pl e m e nt e i n   [1 3 ,   1 4] S o m e   s i gn i f i c a n t   p r o b l e m s   f o r   s uc h   a pp r o a c h e s   a r e   di s c us s e i n   [15] ,   w h e r e   t h e   ke y   de f i c i e n c y   i s   t h e   e n o rm o us   c a s e   s t udi e s   n e e de f o r   t ra i ni n g .   A s   t h e   w o r l m o v e s   t ow a r ds   a   s m a r t   g r i d ,   s t a b i l i t y   a n re l i a b i l i t y   of   t h e   g r i d   b e c o m e   t h e   m o s t   c h a l l e n gi ng  i s s ue s .   M o d e rn  po w e r   s y s t e m s   de pe n o r e l i a b l e   c o m m uni c a t i o n   i n f r a s t r uc t u r e   t ha t   s uppo rt s   da t a   ow   i n   r e a l - t i m e   b e t w e e n   de v i c e s   a n t h e   c o n t r o l   c e n t e r.   T h i s   i s   b e i n r e a l i z e a s   t h e   t i m e   s y n c hr o n i z e s y n c hr o pha s o t e c hn o l o g y   of   gl o b a l   po s i t i o n i ng  s y s t e m   (G P S i p ha s o r   m e a s u r e m e n t   u n i t s   (P M U s o pe n s   up  a   c ut t i n e dge   a dv a n c e m e n t   i n   de c i s i o n   s uppo rt   a n v i s ua l i z a t i o n   a l go ri t hm s   i n s i de   a   s m a rt   c y b e r   pow e r   n e t w o r [16] .   I f a c t ,   P M U s   a r e   a pp l i e i n   d i f f e r e n t   p r o t e c t i o n   a pp l i c a t i o n s   s uc h   a s   f a ul t   de t e c t i o a n d   b a c kup  s c h e m e s   i n   [17 ,   18] .   H ow e v e r ,   o n   a   l a r ge   s c a l e   c o m pl e g ri d ,   t h e   p r i m a r y   pr o t e c t i o n   i de a   i s   a pp l i e us i n t h e   u n i que   f e a t ur e   o f   ph a s e   pl a n e   f a ul t   i de nt i c a t i o n   i [19 ,   20] .   A   P M U   b a s e pow e r   s w i n de t e c t o r   i s   pr e s e nt e i n   [21]   t o   pr e v e n t   di s t a n c e   r e l a y   m a l - o pe r a t i o n.   A   di ff e r e n t i a l   pow e r   c o e ff i c i e n t   a n a n g ul a s e pa ra t i o n   a r e   p r e s e nt e i n   [ 22]   f o r   f a u l t   de t e c t i o a n d   b l o c ki n g / de b l o c ki n o f   di s t a n c e   r e l a y .     T h e   a b ov e   l i t e ra t u r e   s h o w s   t h a t   t h e   a v a i l a b l e   di s c ri m i n a t i o m e t h o ds   s uf fe r   f r o m   s e v e r a l   p r o b l e m s   t h a t   m a y   l i m i t   t h e i r   us e   a nd  t h us   t h e r e   i s   s t i l l   a   n e e f o r   r e s e a r c h   s t u di e s   t o   ov e r c o m e   s uc h   pr o b l e m s .   T h e r e f o r e ,   t h i s   pa pe r   p r o po s e s   a   n ov e l   o n l i n e   t e c hn i que   for   de a l i n w i t h   pow e r   s w i n c o n di t i o n s   us i n a   uni que   i nde de ri v e f r o m   t h e   c o n s t r uc t e ( l o c us   fo r   t h e   s e n d i n a n r e c e i v i n g   e n ds   c u rr e n t   di f fe r e n c e   a n v o l t a ge   di f f e r e n c e .   T h e   e l l i ps e   c i r c um f e r e nc e   of   t h e   l o c us   i s   a ppl i e i a n   e f f i c i e n t   l o gi c   s c h e m e   f o r   b l o c ki n g/ u n b l o c ki n di s t a n c e   r e l a y s   t o   e n s u r e   a c c ur a t e   e v e n t s   de t e c t i n g   w i t h   m i ni m a l   t i m e   de l a y .   T h e   r e s t   o f   t h e   pa pe r   i s   a rra n ge a s   f o l l ow s :   S e c t i o n   de s c ri b e s   t h e   pr o b l e m   s t a t e m e n t .   S e c t i o n   pr e s e nt s   t h e   m e t h o do l o g y   a n de s c ri pt i o n   o f   t h e   p r o po s e t e c hni que .   I n   S e c t i o 4,   t h e   t e s t   s y s t e m   i s   i n t r o duc e d.   S e c t i o n   de s c r i b e s   t h e   s i m u l a t i o n   t e s t s   a n a c h i e v e r e s ul t s .   F i na l l y ,   t h e   pa pe r   i s   e v e n t ua l l y   c o n c l ude i S e c t i o n   6 .       2.   P R O B L EM   S TA TE M EN T   T h e   n o rt h   a m e ri c a n   e l e c t r i c   r e l i a b i l i t y   c o r po ra t i o n   (N E R C)  ha s   r e po rt e a l a rm i ng  s t a t i s t i c s   i n   [23] w h e r e   75%  o t h e   m a j o r   d i s rupt i o n s   t ha t   r e s ul t   i n   c a s c a de o ut a ge s   a n m a j o r   b l a c ko ut s   i n c l ude   di s t a n c e   r e l a y   m a l o pe r a t i o n.   S o m e   c o un t ri e s   ha v e   e xpe r i e n c e m a j o r   b l a c ko ut s   due   t o   di s t a n c e   r e l a y   n ui s a n c e   t r i ppi n g   duri n po w e r   s w i n a s   t h e   a pp a r e n t   i m pe da n c e   m a y   f a l l   w i t h i n   o pe ra t i n z o n e s   o r   b l o c ki n f o r   f a ul t s   o c c urr i n g   du ri n g   po w e r   s w i n [ 24] .   In   f a c t ,   po w e r   s w i n i s   a   b a l a n c e p h e n o m e n o n,   t h us   i t   i s   e a s y   t di s t i n gu i s h   u n s y m m e t r i c a l   f a ul t s   f r o m   pow e r   s w i n due   t o   t h e   e xi s t e n c e   o n e ga t i v e   a n d/ o z e r o   s e que n c e   c o m po n e n t s   o t h e   c urr e n t   a n vo l t a ge   du r i ng  s uc f a ul t s .   O n   t h e   c o n t ra r y ,   i t   i s   v e r y   di ff i c u l t   t o   di f f e r e n t i a t e   s y m m e t ri c a l   f a u l t s   f r o m   po w e r   s w i n e s pe c i a l l y   t h e   s y m m e t r i c a l   f a ul t s   t ha t   o c c ur   duri n pow e r   s w i n gs   a s   b o t h   o f   t h e m   ha v e   a   b a l a n c e na t u r e   [25] .   T h e r e f o r e ,   a o nl i n e   t e c hni que   i s   p r o po s e d   t o   di s c r i m i na t e   r e a l   f a ul t s   a n po w e r   s w i n a c c ur a t e l y .   It   r e l i e s   o n   c r e a t i ng  a   l o c us   di a g ra m   a t   e v e r y   p ow e r   f r e que n c y   c y c l e   t o   c o n t i n uo us l y   i de n t i f y   t h e   s t a t e   o f   t h e   l i n e   by   us i n t h e   s y n c hr o p h a s o r   m e a s u r e m e n t s   a t   t h e   s e n d i n a nd  r e c e i v i n e n ds   o f   t h e   l i n e .   T h e   da t a   w a s   o b t a i n e d   f r o m   4   G   t e c hn o l o gy - b a s e P M U s   t o   pr o v i de   h i g d a t a   s pe e ds   o ve r   l o ng  d i s t a n c e .   T h us ,   t h e   p r o po s e t e c h n i que   i s   a l l o w e i r e a l - t i m e   t o   s e r v e   a s   a   p ri m a r y   pr o t e c t i o n   t o   di f f e r e n t i a t e   c o rr e c t l y   b e t w e e n   f a ul t s   a n po w e r   s w i n gs .   I t   i s   a l s o   c a pa b l e   of   de t e c t i ng  s y m m e t r i c a l   f a ul t s   e v e n   w i t h   hi g h   f a u l t   r e s i s t a n c e s   du r i n g   po w e r   s w i n g.       3.   TH E   P R O P O S ED   TEC H N I Q U E   T h e   s i m pl e   60   H z   po w e r   s y s t e m   p r e s e nt e i F i g u r e   1   s h o w s   h o w   t o   s y n c hr o ni z e   da t a   us i ng  G P S   b e t w e e n   t w o   e n ds   r e l a y s   ( R &   R fo r   L i n e - a n d   R 3&   R fo r   L i n e - 2).   P M U s   a r e   pl a c e a t   b us   M   a n d   b us   N   t o   ga t h e r   l o c a l   m e a s u r e m e n t s .   T h e   e xt ra c t e da t a   o f   i n s t a nt a n e o us   vo l t a ge s   a n c u rr e n t   v a l ue s   f r o m   P M U s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A a c c ur at e   t e c hni que   f or   s upe r v i s i n d i s t an c e   r e l ay s   dur i n g   pow e r   s w i ng   ( L oai   Moham e d   A l i   E l - Sa y e d )   1281   a r e   c o l l e c t e a t   t h e   P D C.   T h e   p r o po s e t e c hn i q ue   us e s   s y n c hr o ni z e m e a s u r e m e n t s   o f   i n s t a nt a n e o us   pha s e   vo l t a ge s   a n c u rr e n t   v a l ue s   a t   b us   M   a nd  b us   N   r e c o r de f o r   o n e   c o m pl e t e   c y c l e   a n s a m p l e a t   0. m s   t pl o t   t h e   ( e l l i ps e .             F i gu r e   1 .   T h e   a rra nge m e nt   o f   P D C,   P M U s   a n d   p r o t e c t i v e   r e l a y s       3. 1 .     M e th o d o l o gy  o th e   p r o p o s e d   te c h n i q u e   an d   p r o p o s e d   i n d e x   T o   l oc a t e   f a ul t s   w i t h i n   t ra n s m i s s i o n   l i n e s ,   a   t e c hni que   i s   i n t r o duc e i n   [26]   l i e s   o n   c r e a t i ng  a e l l i ps e   b e t w e e n   t h e   s e n d i n g ,   r e c e i v i n e n ds   v o l t a ge   di e r e nc e ,   a n t h e   s e n d i n e nd  c urr e n t .   T h e   a r e a   o f   t h e   e l l i ps e ,   t h e   e l l i ps e ' s   c e n t e r - to - f oc us   di s t a n c e   a n t h e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   e l l i ps e ' s   m a j o r   a xi s   a n t h e   h o ri z o nt a l   a xi s   a r e   i de n t i f i e us i n P M U s   t e s t i m a t e   t h e   f a ul t   l o c a t i o n.   F o l l ow i n a   s i m i l a r   a pp r o a c h,   a   n o v e l   o n l i n e   t e c hn i q ue   fo r   de a l i n w i t h   po w e r   s w i n c o n di t i o n s   i s   p r o po s e h e r e   us i n a   u n i q ue   i n de de ri v e f r o m   a   c o n s t r uc t e l o c us   fo r   t h e   s e n d i n a n r e c e i v i n g   e nds   c urr e nt   di f f e r e n c e   a n v o l t a ge   d i f fe r e n c e .   T h e   ( e l l i ps e   r e p r e s e n t s   t h e   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   t r a n s m i s s i o n   l i ne ' s   s e n di ng  a nd  r e c e i v i n g   c urr e nt   d i f fe r e n c e   ( = o t h e   x - a xi s   a n d   t h e   s e n di ng   a nd   r e c e i v i n g   v o l t a ge   d i f f e r e n c e   ( = o t h e   y - a xi s .   T h e   b a s i c   i de a   o f   ( e l l i ps e   i s   g ra p hi c a l l y   s h o w n   i F i gu r e   2 .   T w o   m a t h e m a t i c a l   f e a t u r e s ,   t h e   s e m i - m a j o r   a x i s   l e n g t h   ( a )   a nd  t h e   s e m i - m i n o r   a xi s   l e n g t h   (b ),   de f i n e   t h e   e l l i ps e .           F i gu r e   2 .   G ra p h i c a l   i l l us t ra t i o o f   t h e   ( e l l i ps e       T h e   pr o po s e t e c h ni que   c o n s i s t s   o f   t w o   s t a ge s .   In   t h e   f i r s t   s t a ge ,   i t   us e s   o n e   i n de t o   di s c r i m i na t e   b e t w e e n   r e a l   f a ul t s   a n d   o t h e c o n di t i o n s .   T hi s   i nde i s   n a m e l y   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   (  w h i c i s   c o n t i n uo us l y   c o m pa r e t o   r e f e r e n c e   s e t t i n gs   (  ).   If   n o   f a ul t   c a s e   i s   c o n f i r m e d,   t h e   a l go r i t hm   go e s   t o   t h e   s e c o n s t a ge   w h e r e   t h e   po w e r   a n gl e   e x t r a c t e f r o m   P M U s   a t   P D C   i s   us e by   t h e   di s t a n c e   r e l a y   fo r   po w e r   s w i n de t e c t i o n.     M N P M U   1 P M U   2 P h a s o r   D a t a   C o n c e n t r a t o r   ( P D C ) R 1 R 2 R 3 R 4 G 1 G 2 L i n e   -   1 L i n e   -   2 I M N 1 I N M 1 I M N 2 I N M 2 Z B E A δ 1 E B   δ 2 Z L Z A Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :     1279   -   1290   1282   T h e   m a t h e m a t i c a l   e qua t i o n   c o rr e l a t i ng  t h e   c u rr e n t   a n d   v o l t a ge   di f f e r e n c e s   ( b e t w e e n   t h e   t w o   e n ds   o f   t h e   p r o t e c t e l i n e   i s   de ri v e f r o m :       ( ) =  (  + )   &     ( ) =  (  )   (1)     ( ) =  (  ± )   &   ( ) =   ( ) ( )   (2)       W h e r e         a r e   t h e   m a g n i t ude   o f   t h e   s e n di n g   a n d   r e c e i v i n v o l t a ge ,      i s   t h e   m a g ni t ude   of  t h e   s e n di ng  c u rr e n t ,     i s   t h e   po w e r   a n gl e   b e t w e e n   t h e   s e n d i n g   a n d   r e c e i v i n v o l t a ge   ,     i s   t h e   p h a s e   s h i f t   b e t w e e n   t h e   s e n di ng   v o l t a ge   a nd   c u rr e nt   w h i l e   t h e   p a ra m e t e r s   ,   b e l o n g   t o   A B CD   pa ra m e t e r s   o f   t h e   t r a n s m i s s i o l i n e .     A s   di s c us s e i [26] ,   t h e   po l a r e l a t i o n s hi p   b e t w e e n     ( ( ) ( ) )   a n d     ( ( ) ( ) r e p r e s e n t s   a n   e l l i ps e   [27] .   F o r   s e m i - m a j o r   a xi s   l e n gt h   ( a a n s e m i - m i n o r   a x i s   l e ngt h   (b ),   a s   s h o w n   i n   t h e   fo l l ow i n e qu a t i o n ,   t h e   m a t h e m a t i c a l   f o r m ul a ,   us e t o   de t e rm i n e   t h e   i n de (  i n   ( p. u a t   a n y   s a m pl i n g   i n s t a nt   t o   b e   us e i n   t h e   f i r s t   s t a ge   o f   t h e   p r o po s e s c h e m e ,   i s   e xp r e s s e a s   f o l l ow s :     C i r c u m f e r e n c e   (  )   [ 3 ( a + b ) ( 10   ab + 3 ( a 2 + b 2 ) )   ]   (3)     3. 2 .     S te p s   fo r   i m p l e m e n ti n g   th e   p r o p o s e d   te c h n i q u e   By   us i n t h e   p r o po s e t e c h n i que ,   t h e   d i s t a n c e   r e l a y   c a n   e a s i l y   di ffe r e nt i a t e   b e t w e e n   a c t ua l   f a ul t s   a n po w e r   s w i n gs .   A c t u a l l y ,   t h e   pr o po s e t e c hn i que   i s   i m pl e m e n t e t hr o ug h   t w m a i n   s t a ge s   a s   s h o w n   b e l ow .   T h e   o ut put   r e s ul t s   f o r   t h e   t w o   s t a ge s   a r e   i n c o r po ra t e w i t h i t h e   o rdi na r y   di s t a n c e   r e l a y   a s   di s p l a y e d   i n   F i gu r e   3 .           F i gu r e   3 .   F l o w   di a g ra m   o f   t h e   p r o po s e t e c h ni que       1 st   s tag e :     1) -   T h e   i n s t a n t a n e o us   v a l ue s   fo r   c urr e n t   a nd  v o l t a ge   di f f e r e n c e s   b e t w e e n   s e n d i n a n r e c e i v i n e n ds   f o r   e a c h   p r o t e c t e l i n e   a r e   m e a s u r e d   us i n g   P M U s .     2) -   T h e   s y n c hr o p h a s o r   m e a s u r e m e n t   da t a   g a t h e r e d   f r o m   e a c a re a   a t   t h e   P D C   i s   us e t o   c o n s t r uc t   ( l o c us .   3) -   F o r   e ve r y   c y c l e ,   t h e   ge o m e t r i c   f e a t ur e s   i n c l ud i n s e m i - m a j o r   a xi s   l e n gt h   ( a a nd  s e m i - m i n o r   a xi s   l e n g t h   (b a r e   e xt ra c t e f r o m   t h e   e l l i ps e .   F r o m   t h e s e   f e a t u r e s ,   t h e   p r o po s e i nde o f   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   (  i s   c a l c u l a t e a s   pe (3) .   4) -   F o r   a   r e a l   f a ul t   c o n di t i o n ,   t h e   e xt ra c t e i n de (  w i l l   j um t o   a   h i g h e v a l ue   l a r ge t ha n   t h e   t hr e s h o l s e t t i n (   ).   O t h e r w i s e ,   n o   f a ul t   i s   c o n f i rm e d,   a n t h e   t e c hni que   go e s   t o   t h e   s e c o n d   s t a ge   t o   c h e c t h e   po w e r   s w i n g   p r o b a b i l i t y .     D at a A c q u i s i t i on S am p l i n g V ol t age   C u r r e n t  f or   P h as or  C al c u l at i on C on ve n t i on al  D i s t an c e   R e l ay D e c i s i on C on s t r u c t  E l l i p s e   ( ∆I - ∆V an d C om p u t e   E l l i p s e  C i r c u m f e r e n c e    ( C i r f r om  E q u at i on   ( 3 ) L oc al  A r e M e as u r e m e n t   ( L A M C T s   P T s  D at a Wi d e   A r e a   M e a s u r e m e n t   ( WA M P MU s   D a t a C i r   C i r s e t t δ  δ s e t t 1 = T r i p    0 = B l oc k P D C 1 0 1 0 F a u l t B l oc k i n C l as s i f i e r ( P o w e r   S w i n g ) A N D 1 0 N or m al   D i s t u r b an c e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A a c c ur at e   t e c hni que   f or   s upe r v i s i n d i s t an c e   r e l ay s   dur i n g   pow e r   s w i ng   ( L oai   Moham e d   A l i   E l - Sa y e d )   1283   2n d   s tage :     5) -   In  t h i s   s e c o n s t a ge ,   t h e   t e c hni que   us e s   t h e   po w e r   a ngl e   ( δ t o   c h e c t h e   po w e r   s w i n p h e n o m e n o b e t w e e n   t h e   t w o   e n ds   o f   t h e   p r o t e c t e l i n e .   F o r   δ > δ s et t ,   a   po w e r   s w i n g   i s   c o n f i r m e d ,   w h e r e   δ s et t   i s   t h e   t hr e s h o l v a l ue   fo r   δ   t o   i de n t i fy   p ow e r   s w i n i n   t h e   s y s t e m .   O t h e r w i s e ,   i t   i s   c o n s i de r e a   n o r m a l   di s t u r b a n c e .         4.   TH E   TES TED   N ETW O R K   A   230  kV ,   60  H z ,   a   t w o - a r e a   f o ur - m a c h i n e   po w e r   s y s t e m ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 ,   i s   s i m u l a t e t o   v e r i fy   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   pr o po s e t e c hn i que   u n de r   di f fe r e nt   c o n di t i o n s .   T h e   s y s t e m   pr e s e n t s   t e n   b us e s   a n t w o   a r e a s   c o nn e c t e by   a   w e a t i e   b e t w e e n   b us   a nd  b us   8.   E a c h   a r e a   c o n s i s t s   o f   t w o   c o upl e uni t s ;   e a c h   u ni t   h a s   t h e   ra t i n g   o f   900  M V A   a n d   20   kV .   T w o   l o a ds   a r e   c o nn e c t e t o   t h e   s y s t e m   a t   b us e s   &   8   a n d   a l s o   t w o   s h unt   c a pa c i t o r s   a r e   c o n n e c t e t o   b us   a n b us   8.   T h e   de t a i l e pa ra m e t e r s   o f   t h e   t e s t e n e t w o r c a n   b e   fo un i [28 ] .   T h e   s i m ul a t i o n   t e s t s   a r e   do n e   t hro ugh   po w e r   s y s t e m s   c o m put e r - a i de de s i g M A T L A B / S IM U L IN K   s o f t w a r e .             F i gu r e   4 .   T w o - a r e a   f o ur - m a c h i n e   po w e r   s y s t e m       4. 1 .     P l ac e m e n o P M U s   F o r   t h e   i m pl e m e n t a t i o n   o f   t h e   p r o po s e t e c h n i que ,   o pt i m a l   P M U s   pl a c e m e n t   m us t   b e   t a ke n   i nt o   c o n s i de r a t i o n   i n   o rde r   t o   a c h i e v e   ob s e r v a b i l i t y   of   f a ul t s   [2 9 ,   30] .   T h e   pr o c e dur e   f o r   P M U s   pl a c e m e n t   i n   t h e   t e s t e n e t w o r i s   a c hi e v e a s   i de nt i c a l   t o   t h e   pl a c e m e nt   o f   P M U s   i m p l e m e nt e i [31 ]   f o r   9 - b us   a nd  39 - b us   n e t w o r ks .   T h e   e s t i m a t e num b e r   o f   P M U s   fo r   t h e   t e s t e n e t w o r i s   s i x   P M U s ,   w h i c a r e   m o un t e i n   b us e s   1,   2,   3,   4 ,   7,   a nd  t o   m o n i t o r   t h e   v o l t a ge s   a n c u rr e nt s   a t   e a c b us .   D ur i n e a c h   c y c l e ,   t h e   s y n c hr o p h a s o r   da t a   i s   a s s u m e a v a i l a b l e   a t   t h e   P D C   t hr o ug t h e   c o m m u n i c a t i o n e t w o r k.     4. 2 .     D i s tan c e   r e l ay   s e tt i n g   T h e   p r o po s e t e c hn i que   i s   t e s t e f o r   di s t a n c e   r e l a y s   R a nd  R of   m h o   t y pe   ( w h i c h   i s   a   v o l t a ge   c o n t r o l l e di r e c t i o n a l   r e l a y   kn o w n   a l s o   a s   t h e   a dm i t t a n c e   r e l a y ).   A s   s h ow n   i n   F i gu r e   4,   R a n R a r e   l o c a t e a t   b us   a t   t h e   s e n d i n g   e n ds   t o   p r o t e c t   L i n e - 1   a n d   L i n e - 2   r e s pe c t i v e l y ,   t h e   Z o n e - o f   r e l a y s   R a n d   R a r e   s e t   a t   80 o f   t h e   pr o t e c t e l i n e   w i t h o ut   a n y   de l a y   t i m e ,   a nd  Z o n e - c o ve r s   up  t o   120%  o f   t h e   pr o t e c t e l i n e   w i t 0. 25  s   de l a y   t i m e .   T h e   r e a c o f   Z o n e - i s   s e t   a t   200  o f   t h e   p r o t e c t e l i n e   s uc h   t ha t   i t   c a n   p r o v i d e   b a c kup   pr o t e c t i o t o   f ul l   l e n gt o f   t h e   p r o t e c t e l i n e   w i t 0 . s   de l a y   t i m e .     T h e      s h o ul d   b e   s e l e c t e gr e a t e t ha t h e   m a xi m u m   C i o b s e r v e du r i ng  t h e   f a s t   po w e r   s w i n i n   a ddi t i o n   t o   f urt h e r   m a rgi t o   e n s u r e   c o rr e c t   de t e c t i o o f   f a ul t s .   F a s t   po w e r   s w i n gs   w i t h   v a ri a b l e   f r e que n c i e s   (4 - H z a r e   s i m ul a t e by   c r e a t i n g   t hr e e - p ha s e   f a ul t s   o L i n e - a nd  i s o l a t i n g   t h e m   a f t e r   c o n s i de r a b l e   t i m e .   T h e   i n de x       i s   c o m put e d   f o r   L i n e - 2   us i n g   t h e   s y n c hr o p h a s o d a t a   o f   b us e s   a nd   8   w i t a a ddi t i o n a l   m a rgi o f   40%.   F o t h e   t e s t e s y s t e m ,   t h e   m a xi m um      o bs e r v e dur i ng  s uc s w i n g   i s   35. p . a n a c c o r di n g l y   t h e   s e t t i n i s   c o n s i de r e a s   50  p. u   t o   a pp r o pri a t e l y   di s t i ngui s h   b e t w e e n   f a ul t s   a n d     C B 1 C B 2 C B 3 C B 4 R 1 R 2 7 0 0   M W 1 8 5   M V A R 7 0 0   M W 1 7 6   M V A R 7 0 0   M W 2 0 2   M V A R 7 0 0   M W 2 3 5   M V A R 9 6 7   M W 1 0 0   M V A R 1 7 6 7   M W 1 0 0   M V A R 2 0 0   M V A R 3 5 0   M V A R L i n e - 1 L i n e - 2 4 0 0   M W G 1 G 2 G 4 G 3 2 5   k m 1 0   k m 1 0   k m 2 5   k m 2 2 0   k m F 1 F 2 2 0   k V / 2 3 0   k V 2 0   k V / 2 3 0   k V 2 0   k V / 2 3 0   k V 2 0   k V / 2 3 0   k V A r e a   1 A r e a   2 P M U   5 P M U   6 1 5 6 7 8 9 3 4 2 P M U   1 P M U   2 P M U   4 P M U   3 1 0 L i n e   p a r a m e t e r s 2 3 0   k V ,   1 0 0     M V A   b a s e Z   =   0 . 0 0 0 1 +   j   0 . 0 0 1   p . u / k m b c = 0 . 0 0 1 7 5   p . u / k m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :     1279   -   1290   1284   pow e r   s w i n g .   T h e   a ngl e      i s   c o n s i de r e d   a s   30 ° ,   w hi c i s   s i g ni f i c a nt l y   hi g h e t ha t h e   m a x i m u m   a ngul a r   s e pa ra t i o n   b e t w e e n   s e n di ng  a n d   r e c e i v i n e n d   b us e s   duri n s t e a dy - s t a t e   c o n di t i o n s .       5.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   T h e   ge n e ra l   p ra c t i c e   fo r   a ppl y i n P S f un c t i o n   i n   a   di s t a n c e   pr o t e c t i o n   s c h e m e   i s   t o   b l o c k   a l l   z o n e s   duri n po w e r   s w i n gs   a n a l l o w   o n l y   t r i ppi ng  f o r   f a ul t   c o n di t i o n s .   T o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o t h e   pr o po s e t e c h ni que ,   r e a l   f a ul t s ,   po w e r   s w i n gs   a nd  f a ul t s   d uri n po w e r   s w i n gs   e i t h e s l o w   o r   f a s t   w i l l   b e   i n v e s t i ga t e i n   t h e   f o l l ow i n g   s ub s e c t i o n s .     5. 1 .     D i s ti n gu i s h i n r e a l   fa u l ts   an d   p o w e r   s w i n c o n d i ti o n s   T hre e - p ha s e   s y m m e t ri c a l   r e a l   f a u l t   i s   s i m u l a t e a t   L i ne - a nd  t h e   re s ul t e po w e r   s w i ng  o n   L i ne - i s   o b s e r v e d .   T he   F f a u l t   i s   s i m u l a t e a t   2 o f   L i n e - 2   l e ng t f r o m   t he   s e nd i ng  e nd  a s   s h o w n   i F i g u r e   a t   0 . 5   s   f o r   i n v e s t i g a t i ng  t h e   t ri f u n c t i o n   a t   r e l a y   R (f o r   re a l   f a u l t s ) .   S i m u l t a ne o us l y ,   t h e   P S B   f u n c t i o n   a t   r e l a y   R i s   e xa m i ne d   a f t e c l e a ri ng   t h e   f a u l t   a t   L i ne - 2 .   A f t e 6   c y c l e s ,   t he   f a u l t   i s   c l e a r e t o   a l l o w   f o po w e r   s w i ng   o t h e   p a ra l l e l   l i ne .   T h e   i m pe d a nc e   t ra j e c t o r y   f o t h e   t w o   s t u d i e d   d i s t a n c e   re l a y s   R 1   a nd   R 2   i s   d ra w i F i g u r e   5 .             F i gu r e   5 .   T r a j e c t o r y   i m pe da n c e   f o r   R a n d   R 2       A s   r e v e a l e i n   F i g u r e   5,   t h e   a p pa r e n t   i m pe d a n c e   t ra j e c t o r y   of   r e l a y   R (Z - R 2)  h i t s   Z o n e - b o un da r y   a n h e n c e   L i n e - s h o ul b e   t r i ppe c o rr e c t l y .   A f t e r   c l e a r i n g   t h a t   f a u l t ,   t h e   i m pe da n c e   t r a j e c t o r y   fo r   r e l a y   R 2   w i l l   b e   l oc a t e o ut s i de   t h e   t hr e e   b o un da r i e s ,   w hi l e   t h e   i m pe d a n c e   t ra j e c t o r y   of   r e l a y   R (Z - R 1)  e n t e r s   Z o n e - a n t h e n   ge t s   o ut s   a s   s h o w n   i F i gu r e   5.   T h e   d i s t a n c e   r e l a y   R s h o ul b e   a b l e   t o   b l o c t r i p pi n g   du ri n s uc c o n di t i o n .   T h e   e l l i ps e   r e l a t e d   t o   L i n e - du ri n g   f a ul t   (D F )   i s   p l o t t e a n d   c o m pa r e w i t t h e   e l l i ps e   i n o rm a l   o pe r a t i o n   (N O a s   s h o w n   i n   F i gu r e   6 ( a ) .   It   e n s u r e s   t h a t   w i t h   a   3 - p ha s e   f a ul t ,   t h e   c i r c um f e r e n c e   of   t h e   l o c us   i s   i n c r e a s e d.   F i g u r e   6 ( b )   d i s pl a y s   t h e   c ha n ge   i e l l i ps e   c i r c u m f e r e n c e   (  f o r   L i n e - 2   a s   c a l c ul a t e us i n g   (3) ,   w h e r e   t h e   i n de ha s   a l r e a dy   c r o s s e t h e   s e t t i n g   v a l ue   a f t e f a ul t   i ni t i a t i o e n s u ri n g   a   f a ul t   o c c urr e n c e   o L i n e - 2 .   A s   d i s pl a y e i F i gu r e   6 ( c ) ,   t h e   t ri f u n c t i o f o r   t h e   r e l a y   R i s   i n v o ke i n   l e s s   t ha n   a   qua rt e c y c l e   a f t e r   t h e   f a ul t   i n c e pt i o n   a n b e fo r e   e n t e r s   Z o n e - a s   s h o w n   i n   F i gu r e   5 .   H ow e v e r ,   t h e   c l e a ri n i s   i nt e nt i o n a l l y   po s t po n e t o   t e s t   t h e   pow e r   s w i n c a s e   f o r   R a s   w i l l   be   s h o w n   i n   t h e   n e xt   s ub s e c t i o n .   T h e   p r o po s e d   t e c hn i q ue   h a s   c o n f i rm e t h e   r e s ul t s   f o r   r e a l   f a ul t s   a s   i c o n v e nt i o na l   di s t a n c e   r e l a y s .   A s   pow e r   s w i n i s   l i ke l y   t o   oc c ur   o n   L i n e - a n d   i t   m a y   t r i p   u nn e c e s s a r i l y   unl e s s   i t   i s   b l o c ke d.   T h e   ob j e c t i ve   of   t h e   pr o po s e t e c h n i que   i s   t o   a pp r o p r i a t e l y   b l o c t h e   t r i s i g n a l   f o r   L i n e - d u r i ng  t h e   po w e r   s w i n g.   T h e   e l l i ps e   r e l a t e t o   L i n e - a f t e r   c l e a ri n f a ul t   (A CF i s   pl o t t e a nd  c o m pa r e w i t h   t h e   e l l i ps e   i n o rm a l   o pe r a t i o n   (N O o f   L i ne - a s   s h o w n   i n   F i gu r e   7 ( a ) .   It   s h o w s   t h a t   t h e r e   i s   a   s l i g h t   i n c r e a s e   i n   t h e   c i r c um f e r e n c e   c o m pa r e t o   n o r m a l   c i r c um f e r e n c e   i n di c a t i n g   n o   r e a l   f a ul t .   T h e   p r o po s e i n de o f   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   (  f o r e l a y   R i s   i l l us t ra t e d   i F i gu r e   7 ( b ) .   A s   s h o w n ,   t h e r e   i s   n o   s i g n i f i c a n t   c ha n ge   i t h e   i n de a nd  i t   d i n o t   e xc e e t h e   s e t t i ng.   T hus ,   t h e   o ut put   o f   s t a ge - o f   t h e   p r o po s e t e c hn i que   ha s   c o n f i r m e d   t h a t   t h e r e   i s   n o   f a ul t   o n   L i n e - 1   a s   p r e s e n t e d   i F i gu r e   7 ( c )   T h e   a l go ri t hm   p r o c e e ds   fo r   s t a ge - t o   c h e c fo r   pow e r   s w i n oc c ur r e n c e .   A s   s h ow n   i n   F i gu r e   7 ( d ) ,   a   pow e r   s w i n p h e n o m e n o n   i s   o b s e r v e (s l i f r e que n c y   =   0. H z   a pp r o x. ) .   I t h e   s e c o n s t a ge ,   t h e   po w e r   a n gl e   ( δ b e t w e e n   t h e   t w o   e n ds   i s   c o m pa r e d   a ga i n s t   t h e   s e t t i n g   v a l ue   a n d   f o un d   t o   b e   gr e a t e r   t h a δ s et t   a s   r e v e a l e i F i gu r e   7 ( e )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A a c c ur at e   t e c hni que   f or   s upe r v i s i n d i s t an c e   r e l ay s   dur i n g   pow e r   s w i ng   ( L oai   Moham e d   A l i   E l - Sa y e d )   1285       a Co n s t r uc t e e l l i ps e   f o r   L i n e - 2             b Ci r c um f e r e n c e   v a l ue   (  a t   R 2     c T h e   a l go ri t hm   o ut put   (T ri p   s i g na l   f o r   R 2)     F i gu r e   6 .   P e r f o r m a n c e   o f   R fo r   a   r e a l   f a ul t   o n   L i n e - 2               7( a) .   Co n s t r uc t e e l l i ps e   f o r   L i n e - 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :     1279   -   1290   1286         7( b) .   Ci r c u m f e r e n c e   v a l ue   (  a t   R 1         7 ( c) .   T h e   a l go ri t hm   o ut put   (T ri p   s i g na l   f o r   R 1)           7( d) .   V o l t a ge   a n d   c u rr e n t   m e a s u r e a t   R f o r   p ha s e   A   7( e) .   P o w e r   a n g l e   b e t w e e n   s e n di ng  &   r e c e i v i n e n d     F i gu r e   7 .   P e r f o r m a n c e   o f   R fo r   a   s t a b l e   po w e r   s w i n g   o L i ne - 1       5. 2 .     D e t e c t i n fau l ts   d u r i n p o w e r   s w i n g   D ue   t o   t h e   s y m m e t ri c   na t u r e   o f   ph a s e   v o l t a ge s   a n c u rr e n t s   duri n t h e   s w i n g,   s y m m e t ri c a l   f a ul t s   a r e   di f c ul t   t o   be   di s c r i m i na t e f r o m   po w e r   s w i n gs .   T o   e n s u r e   t ha t   t h e   di s t a n c e   r e l a y   w i l l   c o r r e c t l y   a ppl y   pow e r   s w i n u n b l o c ki ng  f un c t i o a n d   c l e a a n y   f a ul t s   du ri n g   po w e s w i n g ,   d i f f e r e n t   s y m m e t ri c a l   f a ul t s   a r e   c r e a t e d   duri n P S B   a c t i v a t i o n .   S uc h   f a ul t s   a r e   s i m ul a t e a t   t h e   l o c a t i o n s   o f   Z o n e - a n Z o n e - r e gi o n s   o f   di s t a n c e   r e l a y   R 1,   di ffe r e nt   f a ul t   r e s i s t a n c e s ,   f a ul t   i n c e pt i o n   t i m e s   a n s l i f r e que n c i e s   e i t h e r   s l o w   a n f a s t   pow e r   s w i n c o n di t i o n s .   S a m pl e   o f   t h e   a c h i e v e r e s ul t s   w i l l   b e   de m o n s t r a t e i t h e   f o l l ow i n s ub s e c t i o n s .       5. 2 . 1.     D e te c t i n fau l ts   d u r i n s l o w   p o w e r   s w i n g   T o   t e s t   t h e   e ff e c t i v e n e s s   of   t h e   p r o po s e t e c h n i q ue ,   a   s o l i d   t hr e e - pha s e   f a ul t   i s   a p p l i e a t   50 o L i n e - f r o m   b us   (Z o n e - r e g i o o f   t h e   r e l a y   R 1)  a t   4. 5   s   duri n g   a   s l o w   pow e r   s w i n g   s t a rt s   a f t e r   c l e a ri n g   a   f a ul t   o L i n e - a t   1. 2   s   a s   s h o w n   i F i gu r e   8 ( a1 ) .   F i g u r e   8 ( b1 )   i ndi c a t e s   t ha t   t h e   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   i n de w a s   b e l ow   t h e   s e t t i ng  du ri n t h e   po w e r   s w i n a n d   t h e n   j um ps   t o   a   hi g h e r   v a l ue   a t   t h e   i n c e pt i o n   o f   t h e   t hr e e - pha s e   f a ul t   o c c ur r e n c e .   A c c o r di n g l y ,   t h e   p r o po s e t e c h ni que   w i l l   u n b l o c t h e   pow e r   s w i n f un c t i o su c c e s s f ul l y   t o   e n s u r e   t ha t   R w i l l   t ri p   c o rr e c t l y   i n   4   m s .     T o   e n s ur e   t ha t   t h e   p r o po s e t e c hn i que   i s   n o t   a f f e c t e by   t h e   hi g h   f a ul t   r e s i s t a n c e ,   t h e   p r e v i o us   s i m ul a t e f a ul t   i s   r e pe a t e w i t h   a   hi g h   f a ul t   r e s i s t a n c e   e qua l s   50  o hm s .   F i gu r e   8 ( a2 )   c o n f i rm s   t h a t   t h e   de t e c t i o n   of   s u c h   f a ul t s   i s   di f f i c ul t   fo r   c o m m o n   c o n ve n t i o n a l   a l go r i t hm s   s i n c e   t h e r e   i s   a   v e r y   s m a l l   v a ri a t i o i n   t h e   m e a s u r e vo l t a ge   a n c urr e n t   s i g na l s   a f t e r   t h e   f a ul t   o c c ur s   (a t   4 . s ).   H ow e v e r ,   t h e   pr o po s e t e c h ni que   c a n   de t e c t   s uc h   f a u l t   s i n c e   t h e   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   i n de j um ps   t o   a   hi g h e r   v a l ue   e xc e e di n t h e   pr e de t e r m i n e s e t t i ng  a f t e r   t h e   i n c e pt i o n   o f   a   f a ul t   a s   di s p l a y e i n   F i gu r e   8 ( b2 ) .   T h e   t r i p   s i g na l   f o r   r e l a y   R i s   de l a y e f o r   a b o ut   3   c y c l e s   i c a s e   o f   h i g f a u l t   r e s i s t a n c e ,   h ow e ve r ,   t hi s   i s   s t i l l   b e t t e t ha t h e   c o n v e n t i o n a l   a l go ri t hm s   w hi c h   c a nn o t   de t e c t   s uc f a ul t s   du ri n g   po w e r   s w i n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A a c c ur at e   t e c hni que   f or   s upe r v i s i n d i s t an c e   r e l ay s   dur i n g   pow e r   s w i ng   ( L oai   Moham e d   A l i   E l - Sa y e d )   1287         8 (a 1) .   D u ri n g   a   s o l i f a u l t     8 (a 2) .   D u ri n g   a   f a ul t   w i t 50   o hm s   r e s i s t a n c e     8( a) .   V o l t a ge   a nd  c u rr e n t   m e a s u r e d   a t   R f o r   p ha s e   A           8 (b 1) .   D u ri n a   s o l i f a ul t     8 (b 2) .   D u ri n a   f a ul t   w i t h   50  o h m s   r e s i s t a n c e     b Ci r c um f e r e n c e   v a l ue   (  a t   R 1           8 (c 1) .   D u ri n g   a   s o l i f a u l t     8 (c 2) .   D u ri n g   a   f a ul t   w i t 50   o hm s   r e s i s t a n c e     8( c) .   T h e   a l go ri t hm   o ut put   (T ri p   s i g na l   f o r   R 1)     F i gu r e   8 .   P e r f o r m a n c e   o f   R fo r   f a ul t s   i Z o n e - d u r i ng  s l o w   po w e r   s w i ng       5. 2 . 2.     D e te c t i n fau l ts   d u r i n fas p o w e r   s w i n g   A   t hr e e - p h a s e   f a ul t   i s   a ppl i e a t   90%  o L i n e - f r o m   b us   (Z o n e - r e gi o n   o t h e   r e l a y   R 1)  a t   4. s   (a t   0˚  i n c e pt i o a ngl e d u r i n g   f a s t   po w e r   s w i n g   a s   p r e s e n t e i F i gu r e   9 ( a1 ) .   A s   e xpe c t e by   t h e   p r o po s e d   t e c hn i q ue ,   t h e   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   i n de w a s   b e l ow   t h e   s e t t i n du r i ng  t h e   pow e r   s w i n a n j um ps   t o   a   hi g h e r   v a l ue   a t   t h e   i n c e pt i o n   o f   t h e   t hr e e - p h a s e   f a ul t   o c c urr e n c e   a nd  a g a i n   t h e   p r o po s e t e c h ni que   ha s   s uc c e e de i n   de t e c t i n g   s uc f a ul t   c a s e   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   9 ( b1 ) .   T h e   p r o po s e t e c hn i que   w i l l   u n b l o c t h e   pow e r   s w i n f u n c t i o s uc c e s s f ul l y .   Co n s e que n t l y ,   t h e   di s t a n c e   r e l a y   R w i l l   t ri f o r   t h e   f a u l t   o n   L i n e - w i t h i 1   m s   du ri n g   s uc f a s t   po w e r   s w i n g .     T o   f ur t h e r   v e r i f y   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   pr o po s e t e c h ni qu e ,   i t s   pe r f o r m a n c e   i s   a l s o   t e s t e dur i n g   di f fe r e nt   i n c e pt i o n   a n gl e s .   S o ,   t h e   p r e v i o us   f a ul t   c a s e   i s   s i m u l a t e t o   s t a r t   a t   90˚   i n c e pt i o n   a n gl e ,   a s   i l l us t ra t e by   t h e   v a ri a t i o n   i n   v o l t a ge   a nd  c u rr e n t   m e a s u r e a t   r e l a y   R s h o w n   i F i gu r e   9 ( a2 ) .   A c c o r di n t o   F i gu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :     1279   -   1290   1288   9 ( b2 ) ,   t h e   c o rr e c t   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o po s e s c h e m e   i s   v e r i f i e a s   t h e   e l l i ps e   c i r c um f e r e n c e   i n de h a s   j um pe t o   a   h i g h e r   v a l ue   a t   f a ul t   i n c e pt i o n   e xc e e di n t h e   s e t t i n v a l ue .   T hu s ,   i t   c a n   b e   de duc e t ha t   by   i m p l e m e nt i ng  t h e   p r o po s e t e c h n i q ue   fo r   r e l a y   R 1,   i t s   pow e r   s w i n f u n c t i o n   i s   s uc c e s s f ul l y   un b l o c k e t e n s u r e   t ha t   R c o rr e c t l y   t r i ps   j us t   a f t e a b o ut   m s   f r o m   t h e   i n s t a n t   o f   f a ul t   i n c e pt i o n.             9 (a 1) .   D u ri n g   a   f a ul t   a t     i n c e pt i o n   a n gl e   9 (a 2) .   D u ri n g   a   f a ul t   a t   90˚   i n c e pt i o n   a n g l e     9( a) .   V o l t a ge   a nd  c u rr e n t   m e a s u r e d   a t   R f o r   p ha s e   A           9 (b 1) .   D u ri n a   f a ul t   a t   0˚  i n c e pt i o a ngl e   9 (b 2) .   D u ri n a   f a ul t   a t   90˚  i n c e pt i o a ngl e     9( b) .   Ci r c u m f e r e n c e   v a l ue   (  a t   R 1         9 (c 1) .   D u ri n g   a   f a ul t   a t     i n c e pt i o n   a n gl e   9 (c 2) .   D u ri n g   a   f a ul t   a t   90˚   i n c e pt i o n   a n g l e     9( c) .   T h e   a l go ri t hm   o ut put   (T ri p   S i g na l   f o r   R 1)     F i gu r e   9 .   P e r f o r m a n c e   o f   R fo r   f a ul t s   i Z o n e - d u r i ng  f a s t   pow e r   s w i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.