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 .   19 ,   N o .   2 A ugus t   20 20 ,   pp .   617 ~ 626   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 19 .i 2 . pp 617 - 626             617       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   S u p e r c o n d u c t o r   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r   e f f e c t   o n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   d o u b l y - f e d   i n d u c t i o n   g e n e r a t o r s       F ar z an e h   M o h am m ad i 1 ,   M o h am m ad   M o l ae i 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C o m put e r   E ng i n e e r i ng ,   F a c ul t y   o f   S ha hi d   B e he s ht i ,   A l bo r z B r a nc h,     T e c hni c a l   a n V o c a t i o na l   U ni v e r s i t y   ( T V U ) ,   I r a n   2 E l e c t r i c a l   E ng i ne e r ,   I T C O   C o m pa ny       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 N ov   24 ,   201 9   R e v i s e F e b   25 ,   202 0   A c c e pt e M a r   1 0,   202 0       B e t w e e di f f e r e nt   w i n t u r bi ne - g e ne r a t o r   c o nf i g ur a t i o ns ,   o ne   o f   t h e   m o s t   a c c e pt e a nd  h i g hl y   r e g a r de s t r uc t u r e s   i t he   i n dus t r y   i s   t he   w i nd  t u r bi ne   w i t do ubl y - f e i nduc t i o g e ne r a t o r .   T he   D F I G   w i nd  t u r bi ne s   a r e   v e r y   s e ns i t i v e   t o   g r i di s t u r ba nc e s   e s p e c i a l l y   t v o l t a g e   dr o dur i ng   g r i f a ul t s   due   t o   r e l a t i v e l y   l o w   po w e r   o f   t he   po w e r   c o nv e r t e r s .   F a ul t   i a   po w e r   s y s t e m   c a us e s   v o l t a g e   dr o p ,   c ur r e nt   i nc r e a s e   i s t a t o r   a n r o t o r   c o i l s ,   a nd  o v e r   v o l t a g e   i t he   D C   s h i n .   S e v e r a l   c o n t r o l   m e t ho ds   ha v e   be e pr o po s e s o   f a r .   A   m o de l   ba s e o po w e r   e l e c t r o n i c   i ns t r um e n t s   a nd  s up e r c o nduc t o r   t he o r y ,   s upe r c o nduc t o r   f a ul t   c ur r e nt   l i m i t e r   ( S C F C L ) ,   h a s   be e pr o po s e i t hi s   pa pe r   t o   i m pr o v e   do m a i a nd  t he   a t t e n ua t i o t i m e   o f   t he   pa r a m e t e r s   u nde c o nt r o l   s uc a s   v o l t a g e ,   c ur r e n t ,   a n s pe e a nd  v o l t a g e   o f   t he   D C   l i nk  a g a i ns t   v a r i o us   t y pe s   o f   f a ul t s   ( s i ng l e - pha s e ,   t w o - pha s e ,   a nd  t h r e e - ph a s e ) .   I a d di t i o t o   t hi s ,   i o r de r   t o   c o m pa r e   t he   r e s u l t s   w i t c o nv e c t i o na l   m o de l s   ( c r o w ba r )   a nd  s t udy   t he   i nno v a t i o o f   t h e   p r o po s e m o de l ,   a   s i m ul a t i o o f   t he   s y s t e m   unde r   t w o - pha s e   f a u l t   a nd  us e   o f   c r o w ba r   m e t ho t o   c o nt r o l   t he   f a ul t   h a s   be e c o nduc t e us i ng   M A T L A B - S I M U L I N K   a nd  a l s o ,   t h e   pe r f o r m a nc e   of   t he   p r o po s e m e t ho h a s   be e n   a s s e s s e d.     Ke y w or ds :   Cr o w b a r   D o u b l y - f e i n duc t i o n   ge n e ra t o (D F IG )   F a ul t   c o n t r o l   S upe r c o n duc t o f a ul t   c u rr e n t   l i m i t e (S CF CL )   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   F a rz a n e M o ha m m a di ,     F a c ul t y   of   S h a hi B e h e s h t i ,   A l b o r z B ra n c h ,     T e c hn i c a l   a n d   V o c a t i o na l   U n i v e r s i t y   (T V U ),   T e hra n,   I ra n.     E m a i l :   f a rz a n e _ m o ha m m a de @ y a h o o . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     G e n e ra t o r s   pl a y   a i m po r t a nt   r o l e   i c o n v e r t i ng  m e c h a ni c a l   t o   e l e c t r i c a l   e n e r gy .   D o ub l y - f e d   i n duc t i o n   ge n e ra t o r s   (D F IG i s   c urr e nt l y   ut i l i z e i o v e r   85%  o f   w i n t u r b i n e s   [1] .   T h e y   a r e   t y pi c a l l y   us e d   due   t o   t h e i r   a dv a nt a ge s   s uc h   a s   l o w e r   c o s t ,   s m a l l e r   s i z e ,   e a s y   m a i nt e na n c e ,   a nd  s e l f - pr o t e c t i o n   a ga i n s t   s e v e r   ov e r l o a ds   a n d   s h o r t   c i r c ui t s   [2 ,   3] .   F i g u r e   1   s h o w s   a   s c he m a t i c   o f   a n   i nduc t i o n   ge n e ra t o r   s y s t e m   w i t a dj us t a b l e   s pe e w h i c h   i n c l ude s   a   do ub l y - fe i n duc t i o n   g e n e ra t o r   a l o ngs i de   a   qua d ri c   A C - A c o n v e r t e r   w h i c i s   c o nn e c t e t o   t h e   r o t o c o i l   [4 ,   5] .   D ue   t o   t h e   c o nn e c t i o n   o f   t h e   D F IG   w i t h   a dj us t a b l e   s pe e t o   t h e   n e t w o r k,   a c t i v e   c o n t r o l   o f   t h e   w i n t u r b i n e   du ri n n e t w o r di s t u r b a n c e s   i s   n e c e s s a r y .   It   m u s t   b e   n o t e t ha t   w i n ge n e ra t o r   m us t   r e m a i c o n n e c t e t o   t h e   g r i f o r   a   c e rt a i n   pe r i o o f   t i m e   de pe ndi n g   o n   t h e   v o l t a ge   d r o l e v e l   a n d   t hi s   s h o ul b e   c o n s i de r e i n   de s i g n i ng  a   w i nd  t u r b i n e   [6,   7] .   T h e   a m o unt   of   vo l t a ge   dr o de pe n ds   o n   t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   f a ul t   [8 ] .   M o s t   o f   t h e   f a ul t   i t h e   po w e r   t ra n s m i s s i o s y s t e m s   a r e   t ra n s i e n t   w h i c h   r e p r e s e nt   m o r e     t h a 80%   [9 ] .     T o da y ' s   c o m m o n   s e gm e n t a t i o n,   i n c l u di n s p l i t t i ng  i nt o   s m a l l e r   n e t w o r ks ,   ge o gra p h i c a l l y   s pl i t t i n s h i n e s ,   a n c h o o s i n t r a n s f o r m a t o r s ’  l a rge r   i m pe da n c e   w i l l   l e a t o   i n c r e a s e   i n   i m pe da n c e   n o t   o n l y   i n   f a ul t ,   b ut   a l s o   i n   n o rm a l   c o n di t i o n s   w h i c h   i n   t h e   l a t t e r   c a s e ,   w i t h   i n c r e a s e   i n   de m a nd,   c o n t ra r y   t qua l i t y ,   p ow e r   i s   hi g h e r   w h i c h   r e duc e s   s y s t e m ’s   s t a b i l i t y .   A s   a   r e s ul t ,   a n   i n s t r u m e n t   w i t h   l e s s   i m pe da n c e   i n   n o rm a l   c o n di t i o 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 .   19 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     617   -   626   618   a n t h e   c a pa b i l i t y   t o   i n c r e a s e   i m pe da n c e   r a p i dl y   i n   f a ul t   c o n di t i o n   i s   e s s e n t i a l   t o   m e e t   pow e r   s y s t e m   r e qui r e m e nt s .   M o s t   o f   t h e   a rt i c l e s   r e ga r d i n D F IG   a r e   a b o ut   t h e i r   b e h a v i o r   u nde r   b a l a n c e a n u n b a l a n c e n e t w o r di s t u r b a n c e s ,   s o m e   of   w h i c h   us e a n   a na l y t i c a l   t w o - a xi s   m o de l   b a s e o n   f i n i t e   e l e m e n t   m e t h o a n d   c r o w b a r   r e s i s t a n c e   [2,   10,   11 ]   a n t h e   r e s ul t s   w e r e   s i m i l a r   t o   t h a t   o f   [2]   w h i c h   us e a   c o upl e m o de l   a n di f fe r e nt   a s pe c t s   of   t h e   w o r us i n s e r i e s   dy n a m i c   r e s i s t a nc e   a n d   r o t o r - s i de   c o n v e r t e r   a na l y s i s   h a v e   b e e n   c h a l l e n ge i n   o t h e r   s t ud i e s   [1 2] .   I n   r e c e n t   pa pe r s ,   d i f fe r e nt   P c o n t r o l l e r s   a r e   us e fo r   i m p r o v i ng  t r a n s i e nt   r e s po n s e   o f   n o n l i n e a D F IG .   V a r i o us   o pt i m i z a t i o n   t e c hn i q ue s   a r e   a ppl i e t o   de t e r m i n e   t h e   P I   pa ra m e t e s uc a s :   h y b r i a r t i f i c i a l   n e u t r a l   n e t w o r [13] ,   G S A   a l go r i t hm   [14 ] .   F u r t h e rm o r e   i o t h e r   r e s e a r c h e s ,   P c o nt r o l l e r s   a r e   t u n e a n o pt i m i s e by   ICA   [15] .   T h e   po i nt   i s   t h a t   f us e s   a n e xpl o s i v e s   s i m i l a r   t o   f us e s   s u c h   a s   l i m i t e r s   a r e   us e up  t o   m e di um   v o l t a ge   l e ve l s .   H ow e ve r ,   t h e s e   i n s t r u m e nt s   n e e t o   b e   s e r v i c e a f t e r   e a c h   t ri gge r   a n d   t h e i r   s c a l a b i l i t y   a r e   l i m i t e t o   h i g h e r   v o l t a ge   l e v e l s .   In   c o n t ra r y ,   s upe r c o n duc t o r s   a n s e m i c o n duc t o r s   ha v e   t h e   a b i l i t y   t o   r e t urn   t o   t h e   i ni t i a l   s t a t e   qu i c kl y   a n d   a u t o m a t i c a l l y   a n d   t h e y   c a n   b e   us e i n   h i g h e l e v e l s .     F a ul t   c u rr e nt   l i m i t e r s   (e s pe c i a l l y   S CF CL s h a v e   b e t t e r   t e c hn i c a l   pe r f o r m a n c e   c o m pa r e t o   o l de r   o n e s .   N e gl i gi b l e   i m pe da n c e   i n   n o r m a l   c o n di t i o n s ,   qui c a n e ff e c t i v e   c ur r e n t   l i m i t i ng  i n   t h e   i n i t i a l   c urr e nt   pe a ks ,   a n r e pe a t e o pe r a t i o n   a n d   qui c k l y   a n d   a u t o m a t i c a l l y   r e t u rni n g   t o   t h e   i ni t i a l   s t a t e   a r e   t h e   m a i n           F i g u r e   1 .   D F IG   s y s t e m   [16,   17]       Cha ra c t e ri s t i c s   o f   t h e   S CF CL s .   T hi s   t y pe   of   t h e   S CF CL s ,   r e a c h e s   n o rm a l   a nd  s a f e   s t a t e   du r i n g     a   f a i l u r e   a n c a n   b e   m a n uf a c t u r e c o m pa c t l y   w i t h   n e gl i gi b l e   i m pe da n c e   i n   n o rm a l   c o n di t i o n s .   W i t h   r e s pe c t   t o   s upe r c o n duc t o r   h e a t i n a n i t s   s h u t t i ng  do w n ,   a   c e r t a i n   a m o unt   o f   t i m e   i s   n e e de f o r   t hi s   r e t u rn   w hi c h   i s   de pe n de o n   t h e   s upe r c o n duc t o r ’s   de s i g n.   H ow e ve r ,   i t   h a s   b e e n   pr o v e n   t h a t   t h e   t i m e   n e e de fo r   r e t u rni n   of   a   t h i n   f i l m   s upe r c o n duc t o r   i s   a b o ut   a   f e w   s e c o n ds .   It   s h o ul b e   s a i a b o ut   di ff e r e n t   t y pe s   of   S CF CL s   t h a t   m a n y   c a s e s   h a v e   b e e n   de ve l o pe [18 - 22] .   T h e s e   S CF C L s   a r e   di v i de i nt o   t hr e e   c a t e go r i e s :   r e s i s t i v e ,   i n duc t i o n ,   a n b r i d ge .   T h e   m o s t   c o m m o n   t y pe   w h i c h   i s   t he   b r i dge   h a s   t h e   a dv a n t a ge s   s uc h   a s   a ut o m a t i c   s w i t c h   t o   c urr e nt   l i m i t e r   s t a t e   a n w i t h o ut   s upe r c o n d uc t o r   s h u t t i n o ff .   O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   t hi s   t y pe   c a nn o t   l i m i t   t h e   pe r s i s t e n t   f a u l t   c u rr e n t   [23] .   A   n e w   de s i gn  o f   t h e   S CF CL   a c t i v e   s i n g l e - p h a s e   m o de l   h a s   b e e n   pr o po s e i n   o r de r   t o   f i t hi s   de f e c t   a nd  e xpa n i t s   f u n c t i o na l   ra n ge   [3] .   T hi s   n e w   t y pe   of   t h e   S CF CL   w h i c h   i s   b a s e o n   pow e r   e l e c t r o ni c   i n s t r um e nt s ,   m o de rn   c o n t r o l   t h e o r y ,   a nd  s upe r c o n duc t o r   t e c h n i q ue ,   n o t   o n l y   h a s   a l l   o f   t h e   b r i dge   t y p e   a dv a nt a ge s ,   b ut   a l s o   i t   c a c o n t r o l   pe r s i s t e nt   f a ul t   c urr e nt   a nd  a l s o   i t   i s   a b l e   t c o m pe n s a t e   t h e   a c t i v e   a n r e a c t i v e   pow e r   i n   t h e   m a i n   A c i r c ui t   i n   n o rm a l   s t a t e .   I n   t h e   pr e s e nt   pa pe r,     t h e   m e nt i o n e S CF CL   e ff e c t   i s   pr o po s e a s   a   pr o t e c t i v e   de v i c e   a l o n t h e   t r a n s m i s s i o n   l i n e   w h i c h   c a n   c o n t r o l   pe r s i s t e n t   f a ul t   c urr e nt   a n c o m pe n s a t e   t h e   a c t i v e   a n d   r e a c t i v e   pow e r   w i t h   t h e   h e l o f   m e n t i o n e c h a ra c t e ri s t i c s .   F u r t h e r m o r e ,   by   us i n i t s   c o nt r o l   m e t h o d,   re s po n s e   t i m e   c a n   b e   r e duc e c o m pa r e t o   o t h e pr o t e c t i v e   de v i c e s .   In   a ddi t i o n   t o   t hi s ,   i t   s h o ul b e   m e nt i o n e t ha t   b e c a us e   t h e   f a ul t   de t e c t i o n   a nd  c o n t r o l   s e c t i o n   of   t h e   S CF CL   a r e   s e pa r a t e f o r   e a c h   p ha s e ,   i t   c a n   b e   us e fo r   a n y   f a ul t   c u rr e nt s   w h i c h   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   i m p o rt a nt   a dv a nt a ge s   o t h e   m o de l .   I n   t h e   f o l l ow i n g,   t o   i n v e s t i ga t e   t h e   e ffe c t   of   i t s   pr o t e c t i o n   o n   f a ul t   c o r r e c t i o n,   t h e   D F IG   i s   f i r s t   s i m u l a t e u n de r   n o   f a ul t   a nd  t h e   r e s ul t s   a r e   de m o n s t ra t e d .   T h e t h e   D F IG   i s   s t udi e a nd  s i m ul a t e us i ng  f a ul t   c u rr e nt   l i m i t e r   u nde di f f e r e n t   s i ngl e - p ha s e ,   t w o - ph a s e ,   a n t hr e e - pha s e   gr o u n f a ul t s   w h i c h   h a p pe n   a l o n t ra n s m i s s i o n   l i n e   a n r e s ul t s   ha v e   b e e n   c o m pa r e w i t h   c r o w b a r   a n   t h e   a dv a nt a ge s   a n d   di s a dv a n t a ge s   h a v e   b e e n   p r o po s e d.     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       Supe r c o ndu c t or   f au l t   c ur r e nt   l i m i t e r   e f f e c t   on  t h e   p e r f or m an c e   of   doub l y - f e d…   ( F ar z ane M oham m ad i )   619   2.   C O M P R EH EN S I V T H E O R ETI C A B A S I S   In  t hi s   s e c t i o n ,   t h e   m o de l s   of   di ff e r e n t   s e c t i o n s   o f   t h e   n e t w o r i n c l udi ng  t h e   D F IG ,   po w e r   c o n v e r t e r s ,   c r o w b a r ,   a n d   t h e   S CF CL   a r e   e xp l a i n e d.     2. 1 .     Th e   d fi g   m o d e l i n g   T o   i l l us t r a t e   t h e   dy n a m i c   b e h a v i o r   o f   t h e   ge n e ra t o r   i de t a i l ,   t h e   5 t h - o r de r   D F IG   dy n a m i c   m o de l   i s   us e w h i c i s   e xp r e s s e i n   d - s y n c hr o n o us   r e f e r e n c e   v e c t o r   [12,   23] .     2. 2 .     P o w e r   c o n v e r te r   m o d e l i n g   T o   m o de l   t h e   po w e r   c o n v e r t e r s ,   s e m i c o n duc t o r s   a r e   c o n s i de r e i de a l   ( n o   pow e r   l o s s   a n i n s t a n t   c o m m ut a t i o n ) .   T h e   e l e c t r o ni c   pow e r   i n v e r t e r   i s   c o n s i s t e of  t e rna r y   c o m m ut a t i o n   c e l l s   of  t w o   i de a l   s w i t c h e s .   A   s w i t c h i ng  f un c t i o n   S i j   i s   de f i n e fo r   e a c h   o f   t h e   pow e r   s w i t c h e s   w h i c h   ha s   i de a l   c o m m ut a t i o n   a nd  i s   w h e n   t h e   s w i t c i s   c l o s e a nd  0   w h e n   t h e   s w i t c i s   o pe n   [ 24] .     2. 3 .     C r o w b ar   m o d e l i n g       Cr o w b a r   d i a g ra m   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   w hi c de m o n s t r a t e s   o ve r a l l   p r o t e c t i o n   e f f e c t   o n   f a ul t   e l i m i na t i o n.   C r o w b a r   i s   c o n s i s t e of   a   r e s i s t a n c e   w h i c h   i s   c o nn e c t e t t h e   r o t o r   s i de   t hr o ug h   a   t hr e e - p h a s e   di o de   r e c t i f i e r   b r i dge   a nd  i s   f e v i a   a   t hr e e - pha s e   c o n t r o l l a b l e   c i r c ui t   b r e a ke r.   Ci r c ui t   b r e a ke r   i s   o pe n   i n   n o rm a l   s t a t e ;   i f   t h e   r o t o c u rr e nt   o t h e   D C   l i n v o l t a ge   i s   v e r y   h i g h,   c r o w b a r   w i l l   c l o s e   t o   s h o r t   c i r c ui t   t h e   r o t o r.   I n   a ddi t i o n ,   c o n v e r t e r   s w i t c hi n i n   t h e   r o t o r   s i de   w i l l   s t o a n t h e   s w i t c h i n f un c t i o n   S c   i s   c o n s i de r e d   fo r   t h e   s w i t c h e s   w h i c i s   f o r   c l o s e a n d   f o o pe n   s t a t e   [ 1 1] .             F i g u r e   2 .   C r o w b a r   c i r c ui t   [1 1]       T h e   b e h a v i o r   of   s uc h   a   s y s t e m   dur i n n e t w o r f a ul t   i s   s t r o ngl y   a ff e c t e by   t h e   c r ow b a r   r e s i s t a n c e .   L i t t l e   c r o w b a r   r e s i s t a n c e   w i l l   c a us e   a   l a r ge r   e l e c t r i c a l   m o m e nt ,   m o r e   o ve r c urr e n t ,   a n a   de c r e a s e   i n   r o t o vo l t a ge s .   O t h e   o t h e ha n d,   l a r ge r   c r o w b a r   r e s i s t a n c e   w i l l   l e a d   t o   a   l e s s   e l e c t r i c a l   m o m e nt ,   l e s s   r o t o r   c urr e n t s ,   a n hi g h e r   r o t o r   v o l t a ge s .   T h e r e f o r e ,   c r o w b a r   r e s i s t a n c e   n e e ds   t o   b e   l ow   e n o ugh   t o   p r o h i b i t   h i g vo l t a ge s   i n   c o n v e r t e r ’s   t e r m i n a l s .   It   a l s o   n e e ds   t o   be   h i g h   e no ugh   t o   l i m i t   r o t o r   c urr e n t .   C r o w b a r   r e s i s t a n c e   i s   a s s um e t o   b e   30R r   [25] .     2. 4 .     S C F C m o d e l i n g   F i g u r e   s h o w s   t h e   t hr e e - p ha s e   a c t i v e   S CF CL   c i r c ui t   s t ruc t ur e   i n   a   po w e r   s y s t e m   w h i c h   a l s o   i n c l ude s   a   c o r e l e s s   s upe r c o n duc t o r   t r a n s f o r m e r   a n a   t hr e e - pha s e   v o l t a ge   P W M   c o n v e r t e r.   F o r   e a c h   o f   t h e   c i r c ui t ’s   p h a s e ,   t h e   Ia ,   Ib ,   a n Ic   l i n e   c urr e n t s ,   o ut put   c u rr e n t s   of   t h e   P W M   c o n v e r t e r,   a nd  t h e   v o l t a ge   s o ur c e s   a r e   m e a s u r e ov e r   t i m e .   T h e   s t a t e   o t h e   f a ul t   i s   de t e c t e ba s e o n   t h e   a n a l y s i s   of   t h e s e   s i gn a l s .   I n   n o rm a l   s t a t e ,   t h e   o ut pu t   c u rr e n t   o f   t h e   P W M   c o n v e r t e r   w i l l   r e m a i a t   a   c e r t a i v a l ue   w h e n   t h e   m a g n e t i c   f i e l o f   t h e   c o r e l e s s   t a n s   i s   a l m o s t   z e r o .   T h e r e f o r e ,   t h e   S CF CL   w i l l   h a v e   a   l i t t l e   e ff e c t   o n   t h e   m a i n   c i r c ui t   [2] .   W h e n   a   f a u l t   ha ppe n s ,   f a ul t   c urr e n t s   w i l l   b e   a dj us t e t o   c o n t r o l   t h e   i m pe da n c e   l i m i t i ng  w h i c h   w o ul be   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   f a ul t   p ha s e .   H e n c e ,   t h e   f a ul t   c u rr e n t   w i l l   b e   l i m i t e d.   D i f fe r e nt   c o n t r o l   s t ra t e gy   a c c o r di n t o   di f f e r e n t   f a ul t   c urr e n t s   w i l l   b e   e xpl a i n e i n   t h e   f o l l ow i n g   s e c t i o n .     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 .   19 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     617   -   626   620       F i g u r e   3 .   T h e   S CF CL   c i r c ui t   s t r uc t u r e   [ 2]       3.   F A U LT  TH E O R ETI C A L   B A S I S   3. 1 .     S i n gl e   p h as e   fau l c u r r e n t     W h e s i n g l e - p h a s e   f a ul t   c u rr e n t   ha ppe n s   i n   t h e   p ha s e   A ,   t h e   U   n o de   w i l l   b e   t r a n s f o r m e t o   g r o un d .   T h e   l i n e   c urr e nt   i n   t h e   p ha s e   A   w i l l   r e a c h   IA F   f r o m   IA   a nd  t h e   t w o   o t h e r   p h a s e s   w i l l   r e m a i n   a t   t h e i r   n o rm a l   s t a t e .   IA F   i s   c a l c ul a t e t hr o ug h   ( 1 ) ,       AA AF 11 U j M I I Z j L     (1)     3. 2 .     Tw o   p h as e   f au l c u r r e n t     Im a gi n e   t h a t   t h e   p ha s e s   A   a n B   a r e   c o n n e c t e b ut   n o t   t hr o ug h   g r o u n (t h e   A   a n B   n o de s   a r e   c o n n e c t e d).   A s   a   r e s ul t ,   t h e   l i n e   c u rr e n t   o f   t h e s e   t w o   ph a s e   w i l l   b e   IA F   a n IB F   r e s pe c t i v e l y .   T h e   v o l t a ge   o t h e   f a ul t   n o de ,   U F ,   i ( 5 ) ,   i s   o b t a i n e d   f r o m   ( 2 ) - ( 4 ) :       A F A AF 11 U U A j MI I Z j L    (2 )     B F B BF 11 U U j M I I Z j L    (3)     F A F B F 2 2U II Z    (4)     A B 2 F 1 2 1 U U 1 Z U 2 Z Z j L    (5)     3. 3 .     Th r e e   p h as e   fau l c u r r e n t   T h i s   t y pe   of   f a ul t   i s   di v i de i nt o   t w o   t y p e s :   t hr e e - pha s e   gr o unde f a ul t   a n t hr e e - p ha s e   n o n - g r o u n d   f a ul t .   T h e   m o r e   i m po r t a n t   t y pe   i s   t h e   t hr e e - p h a s e   n o n - gr o u n de f a ul t   i w h i c h   U ,   V ,   a n W   a r e   i n t e r c o nn e c t e d,   U F   i s   t h e   vo l t a ge   of   t h e   f a ul t   n o de ,   a n l i n e   c urr e nt   o f   e a c h   p h a s e   i s   i n c r e a s e t o   IA F ,   IB F ,   a n ICF   r e s pe c t i v e l y .   In  t hi s   c a s e ,   ( 6 - ( 10 )   a r e   o b t a i n e a s :       A F A AF 11 U U A j MI I Z j L    (6)   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       Supe r c o ndu c t or   f au l t   c ur r e nt   l i m i t e r   e f f e c t   on  t h e   p e r f or m an c e   of   doub l y - f e d…   ( F ar z ane M oham m ad i )   621   B F B BF 11 U U A j M I I Z j L    (7)     C F C CF 11 U U A j M I I Z j L    (8)     F A F B F CF 2 3U I I I Z   (9)     A B C 2 F 1 2 1 U U U 1 m Z U 3 Z Z j L   (10)     B a s e o n   t h e   a b ov e   a n a l y s i s ,   t h e   c o n t r o l   s t ra t e gy   of   t h i s   t y pe   of   t h e   a c t i v e   S CF CL   i s   ve r y   f l e xi b l e ,   r e ga rdl e s s   of   t h e   f a ul t ’s   t y pe .   T a na l y z e   t h e   t hr e e - p ha s e   s y s t e m ,   i t   c a n   b e   di v i de i n t o   t hr e e   s i n gl e - p ha s e   s y s t e m .   W h e n   i t   i s   de t e c t e t h a t   t h e   f a ul t   ha s   t a ke n   pl a c e   i n   w h i c h   p h a s e ,   t h e   o ut put   c u rr e n t   o f   t h e   P W M   c o n v e r t e r   o f   t h a t   p ha s e   w i l l   b e   a dj us t e d.   T hi s   t o pi c   i s   r e l a t e t o   t h e   c o n t r o l   s e c t i o n.         4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   F o r   s i m u l a t i n t h e   s y s t e m   i M a t l a b   s o f t w a r e ,   t h e   9   M W   w i n t u r b i n e   i s   c o nn e c t e t o   t h e   25  kV   n e t w o r t hr o ug a   25/ 0 . 575   kV   t r a n s f o r m e r .   T h e   t r a n s f o r m e r ’s   c a pa c i t y   i s   12  M V A .   T h e   D F IG   w i n d   f a rm   i s   c o n n e c t e t o   t h e   120  kV   n e t w o r v i a   a   25  kV   l i n e   w h i c h   i s   20  km   l o n a n a   120 / 25  kV   t ra n s f o r m e r.   A l l   of  t h e   o t h e r   pa ra m e t e r s   w hi c a r e   s i m i l a r   t o   t h e   de m o   f i l e   de t a i l s   o f   M A T L A B   a r e   m a i n t a i n e w i t h o ut   c ha n ge .   T h e   s i m ul a t i o n   o t h e   s y s t e m   w i t h   S CF CL   un de r   t hr e e   m o de ;   t hr e e   pha s e   f a ul t ,   t w ph a s e   a n g r o und  f a ul t   a r e   pe r f o r m e d .   A s   w e l l   a s   t h e   s i m u l a t i o n   o f   t h e   s y s t e m   w i t c r o w b a r   u n de r   t w o - ph a s e   i nt e r c o nn e c t i o f a ul t   fo r   c a m pa r e   i s   de m o n s t ra t e d.     4. 1 .     Th r e e   p h as e   fau l c u r r e n w i th   S C F C L   F i g u r e   s h o w s   t h e   s i m ul a t i o n   o f   r o t o r   a n s t a t o r   c u rr e n t   w a ve s ,   s t a t o r   a n t h e   D l i n v o l t a ge ,     a n r o t o r   s pe e un de r   t h e   f a ul t .   T h e   f a ul t   i s   c r e a t e i n   t = 0. 28  s   a l o n t h e   l i n e .   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   D F IG   s i m ul a t i o u n de r   t hr e e - p h a s e   f a ul t   i s   de m o n s t ra t e i n   F i g u r e   4.             (a ).   S t a t o c u rr e n t     (b ).   S t a t o v o l t a ge         (c ).   R o t o r   c urr e nt     (d).   T h e   D l i n k   v o l t a ge     0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 T i m e ( s e c o n d ) I   A   - s t a t o r P h a s e   A   c u r r e n t   o f   s t a t o r     i n   3 p h   f a u l t   w i t h   S F C L 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 T i m e ( s e c o n d ) V   A   -   S t a t o r V   A -     s t a t o r   i n   3 p h     f a u l t   w i t h   S FC L 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 T i m e ( s e c o n d ) I   A   - r o t o r P h a s e   A   c u r r e n t   o f   r o t o r   i n   3 P h     f a u l t   w i t h   S FC L 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 T i m e ( s e c o n d ) V   -   D C   V -   d c     i n   3 P h   f a u l t   w i t h     S FC L 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 .   19 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     617   -   626   622       (e ).   R o t o r   s pe e d     (f ).   G e n e r a t o r ’s   a c t i v e   po w e r       F i g u r e   4 ( a )   S t a t o c urr e nt   (b S t a t o r   v o l t a ge   (c )   R o t o r   c urr e nt   (d D C   L i n k   v o l t a ge   (e R o t o r   s pe e a n d   (f a c t i v e   pow e r   i t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   t hr e e - p ha s e   f a ul t   w i t h   t h e   S CF CL       W h e n   a   t hr e e - p h a s e   f a ul t   t a ke s   pl a c e ,   t h e   c urr e nt s   a n v o l t a g e s   of   e a c h   of   t h e   t hr e e   p h a s e s   f l uc t ua t e .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   4,   w h e n   t h e   s t a t o r ’s   v o l t a ge   f a ul t   i s   re duc e t o   0. p. w h i c h   l e a ds   t o   h i g h   t r a n s i e n t   c urr e n t s   i n   t h e   s t a t o r   w h i c h   a c c o r di ng  t o   F i g ur e   4(a w i l l   r e a c h   a   pe a o f   p. u.   D ue   t o   t h e   m a g n e t i c   c o upl i n b e t w e e n   s t a t o r   a n r o t o r,   t h e   r o t o r   c u rr e n t   w i l l   i n c r e a s e   t o   4. p. a s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4(c ).   H i gh   c u rr e nt   i t h e   r o t o r   w i l l   c a us e   t h e   D C   l i nk  v o l t a ge   t o   f l uc t ua t e   a n d   i n c r e a s e   f r o m   t h e   i ni t i a l   v a l ue   o f   1150   V   t o   2200   V .     H i gh e r   r o t o r   c u rr e n t   w i l l   l e a t o   m o r e   m o m e n t   w hi c h   c a us e s   t h e   r o t o r   t o   a c c e l e r a t e   t o   1. 32  p . w hi l e   c o n s um i n g   a   r e a c t i v e   pow e r   o f   0. p. f r o m   t h e   n e t w o r k.   A s   c a n   b e   o bs e r v e f r o m   F i g u r e   4,   a l l   o f   t h e   t r a n s i e nt   s t a t e s   w i l l   b e   a t t e n u a t e w i t h   t h e   S CF CL   e f fe c t   a f t e r   0. s   a n t h e   f l uc t ua t i n v a l ue s   w i l l   r e t u rn  t o   t h e i r   n o m i n a l   a n d   i ni t i a l   v a l ue s .     4. 2 .     Tw o   p h as e   i n te r c o n n e c t i o n   fau l w i th   S C F C L   R e s ul t s   of   t h e   D F IG   s i m ul a t i o n   u nde r   t w o - ph a s e   i n t e r c o nn e c t i o n   f a ul t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   I n   t h i s   f a ul t ,   t w o   ph a s e s   (A   a n B a r e   c o n n e c t e t o ge t h e r.   T h e   t w o - pha s e   f a ul t   o c c ur s   w h e n   i t   ha s   t h e   s a m e   a n a l y s i s   a s   t h e   t w o - ph a s e   g r o und  f a ul t .   A c c o r di n t o   F i g ur e   5,   w he n   t h e   s t a t o r   v o l t a ge   f a ul t   i s   r e duc e t o   0. p. u   w h i c h   l e a ds   t o   h i g h   t ra n s i e nt   c urr e n t s   i n   t h e   r o t o r   w h i c h   w i l l   r e a c h   a   pe a o f   p. u.   B e c a us e   of   t h e   m a g n e t i c   c o upl i n b e t w e e n   r o t o r   a nd  s t a t o r,   t h e   r o t o r   c u rr e n t   w i l l   i n c r e a s e   t o   3. p. u.   H i g h   c u rr e n t   i n   t h e   r o t o r   w i l l   c a us e   t h e   D l i n v o l t a ge   t o   f l uc t ua t e   a nd  i n c r e a s e   f r o m   t h e   i ni t i a l   v a l ue   o f   1150  V   t o   1580  V .   H i gh e r   r o t o c urr e n t   w i l l   l e a t o   m o r e   m o m e nt   w h i c h   c a us e s   t h e   r o t o r   t o   a c c e l e r a t e   t o   1. 32  p. w hi l e   c o n s um i n a   r e a c t i v e   pow e r   of  1. p. f r o m   t h e   n e t w o r k.   A s   c a n   b e   ob s e r v e f r o m   F i g u r e   5,   a l l   o f   t h e   t ra n s i e n t   s t a t e s   a r e   a t t e nua t e w i t t h e   S CF CL   e f f e c t   a n d   t h e   f l uc t u a t i n v a l ue s   w i l l   r e t u rn  t o   t h e i r   n o m i n a l   a n d   i ni t i a l   v a l ue s .           (a ).   S t a t o p ha s e   c u rr e nt     (b ).   S t a t o p ha s e   v o l t a ge         (c ).   R o t o r   p h a s e   c u rr e n t   (d).   T h e   D l i n k   v o l t a ge   0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 2 1 . 2 2 1 . 2 4 1 . 2 6 1 . 2 8 1 . 3 1 . 3 2 T i m e ( s e c o n d ) W   r r o t o r   s p e e d     i n   3 P h     f a u l t   w i t h   S FC L 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 T i m e ( s e c o n d ) P   ( P . U ) T h e   a c t i v e   p o w e r     i n   3 P h   f a u l t   w i t h   S FC L 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 p h a s e   A   c u r r e n t   o f   s t a t o r   i n   2   p h   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) I   A   -   s t a t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5   p h a s e   A   v o l t a g e   o f   s t a t o r   i n   2   p h   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) V   A   - s t a t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 p h a s e   A     c u r r e n t   o f   r o t o r   i n   2 P h   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) I   A   - r o t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 l i n k     D D C   v o l t a g e     i n   2 P h   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) V   - D C 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       Supe r c o ndu c t or   f au l t   c ur r e nt   l i m i t e r   e f f e c t   on  t h e   p e r f or m an c e   of   doub l y - f e d…   ( F ar z ane M oham m ad i )   623       (e ).   R o t o r   s pe e d   (f ).   G e n e r a t o r e a c t i v e   po w e r     F i g u r e   5 .   ( a )   S t a t o c urr e nt   (b S t a t o r   v o l t a ge   (c )   R o t o r   c urr e nt   (d D C   L i n k   v o l t a ge   (e R o t o r   s pe e (f R e a c t i ve   pow e r   i t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   t w o - ph a s e   f a ul t   w i t t he   S CF CL       4. 3 .     S i n gl e   p h as e   g r ao u n d   fa u l w i th   S C F C L     T h e   r e s ul t s   o f   t h e   s i n gl e - p ha s e   g r o un d   f a ul t   o r   i n   o t h e w o r ds ,   t h e   c o nn e c t i o o f   ph a s e   A   t o   g r o und  i s   s h o w n   i F i g u r e   6.             (a ).   S t a t o p ha s e   c u rr e nt     (b ).   S t a t o p ha s e   v o l t a ge         (c ).   R o t o r   p h a s e   c u rr e n t     (d).   T h e   D l i n k   v o l t a ge         (e ).   R o t o r   s pe e d   (f ).   G e n e r a t o a c t i v e   po w e r     F i g u r e   6 .   ( a )   S t a t o c urr e nt   (b S t a t o r   v o l t a ge   (c )   R o t o r   c urr e nt   (d D C   L i n k   v o l t a ge   (e R o t o r   s pe e (f R e a c t i ve   pow e r   i t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   s i n g l e - p h a s e   f a ul t   w i t t h e   S CF CL       W h e n   a   f a ul t   t a ke s   p l a c e   i t h e   p ha s e   A   a n i t   i s   c o nn e c t e t o   t h e   g r o u n d ,   a c c o r di n g   t o   F i g u r e   6 ,     t h e   s t a t o r   v o l t a ge   i s   r e duc e t o   0. p. u .   T h e   s t a t o r   c urr e n t   re a c h e s   a   pe a of   p. u.   B e c a us e   of   t h e   m a g n e t i c   0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 2 1 . 2 2 1 . 2 4 1 . 2 6 1 . 2 8 1 . 3 1 . 3 2 R o t o r   s p e e d   i n   2 P h     f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) W   r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 T h e   a c t i v e   p o w e r     i n   2 P h     w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) P   ( P . U ) 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -2 -1 0 1 2 3 P h a s e   A   c u u r e n t   o f   s t a t o r   i n   s i n g l e   p h a s e   f a u l t   w t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) I   A   -   S TA TO R 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 P h a s e     A   v o l t a g e   o f   s t a t o r   i n   s i n g l e   p h a s e   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) V   A -   S t a t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -2 -1 0 1 2 3 P h a s e   A   c u r r e n t   o f   r o t o r   i n   s i n g l e   p h a s e   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) I   A   -   r o t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1100 1150 1200 1250 L i n k   D C   v o l t a g e   i n   s i n g l e   p h a s e   f a u l t   w i t h   S FC L T i m e 9 s e c o n d ) V   -   D C 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 2 1 . 2 2 1 . 2 4 1 . 2 6 1 . 2 8 1 . 3 1 . 3 2 R o t o r   s p e e d   i n   s i n g l e   p h a s e   w i t h   S FC L T i m e ( s e c o n d ) W   r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 T h e   a c t i v e   p o w e r   i n   s i n g l e   p h a s e   w i t h   S FC T i m e ( s e c o n d ) P   ( P . U ) 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 .   19 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     617   -   626   624   c o upl i n b e t w e e n   r o t o r   a nd  s t a t o r,   t h e   r o t o r   c urr e n t   w i l l   i n c re a s e   t o   p. u.   H i gh   c urr e n t   i n   t h e   r o t o r   w i l l   c a us e   t h e   D l i n v o l t a ge   t o   f l uc t ua t e   a n i n c r e a s e   t o   1210   V .   T h e   r o t o r   a c c e l e r a t e s   t o   1. 29  p . w hi l e   c o n s um i n a   r e a c t i v e   p ow e r   o 0. p. f r o m   t h e   n e t w o r k.   A s   c a n   b e   ob s e r v e f r o m   F i g ur e   6,   a l l   o t h e   t ra n s i e n t   s t a t e s   a r e   a t t e n u a t e w i t t h e   S CF CL   e f fe c t   a n d   t h e   f l uc t ua t i n g   v a l ue s   w i l l   r e t u rn  t o   t h e i r   n o m i n a l   a n d   i ni t i a l   v a l ue s .       4. 4 .     Tw o - p h as e   i n t e r c o n n e c ti o n   fau l u s i n c r o w b ar   T h e   di a g r a m   o f   t h e   F i g u r e   7   s h o w s   t h e   s i m u l a t e s h a pe   o f   t he   s t a t o a nd  r o t o r   c u rr e n t   w a v e s ,   t h e   D C   l i n k   a nd  s t a t o r   v o l t a ge ,   a nd  r o t o s pe e u n de r   f a u l t   us i n g   c r o w b a r .           (a ).   S t a t o p ha s e   c u rr e nt     (b ).   S t a t o p ha s e   v o l t a ge         (c ).   R o t o r   p h a s e   c u rr e n t     (d).   T h e   D l i n k   v o l t a ge       (e ).   R o t o r   s pe e d     F i g u r e   7 .   ( a )   S t a t o c urr e nt   (b S t a t o r   v o l t a ge   (c )   R o t o r   c urr e nt   (d D C   L i n k   v o l t a ge   (f R o t o r   s pe e i n   t h e   pr e s e n c e   o f   t h e   t w o - ph a s e   f a ul t   us i ng  c r o w b a r       D uri n t h e   f a ul t ,   t h e   D F IG   t e rm i na l   v o l t a ge   de c r e a s e s   w h i c c a us e s   r o t o r   a n s t a t o r   f l ux  t o   de c r e a s e   i n   t h e   ge n e r a t o r.   T hi s   w i l l   c a us e   t h e   de c r e a s e   of   t h e   a c t i v e   pow e r .   B e c a us e   t h e   s t a t o r   f l ux  ha s   de c r e a s e d,     t h e   m a g n e t i z a t i o n   s t o r e i n   t h e   m a g n e t i c   f i e l i s   r e l e a s e d.   Im m e di a t e l y   a f t e r   t h e   f a ul t ,   t h e   ge n e ra t o r   w i l l   a b s o r b   r e a c t i v e   p ow e r   f r o m   t h e   n e t w o r t o   m a g n e t i z e .   W h e n   a   f a ul t   o c c ur s ,   t h e   n e t w o r s i de   c o n v e r t e r   i s   n o   l o n ge r   a b l e   t o   t r a n s f e r   po w e r   t o   t h e   r o t o r   s i de   c o n ve r t e r   a nd  h e n c e ,   w i l l   r e c e i v e   t h e   e x c e s s   p ow e r   w h i c h   i s   pr o v i de by   t h e   c a p a c i t o v o l t a ge   w hi c w i l l   l e a d   t o   ra pi d   D v o l t a ge   i n c r e a s e .   B e c a us e   of   t h e   r e s ul t e h i g h   t r a n s i e nt   c urr e nt s   i n   t h e   r o t o r   w i t h   pe a v a l ue s   m o r e   t h a n   p . u ,   t h e   D l i n v o l t a ge   w i l l   b e   i n c r e a s e up  t o   t i m e s .   T h e   h i g h   t r a n s i e n t   c u rr e nt   i s   s e e n   i n   t h e   s t a t o r   s i de   w h o s e   v a l ue   i s   a b o ut   2. p . u .   T h e   r o t o r   s pe e w i l l   f l uc t ua t e .   T h e   l i n e   c u rre n t   w i l l   a l s o   b e   i n c r e a s e up  t o   t i m e s .   T h e   t i m e   n e e de fo r   a t t e n u a t i ng  t h e   f l uc t ua t i o n s   i s   c r uc i a l   h e r e .   A s   c a n   b e   s e e n ,   t h e   a t t e nua t i o n   t i m e   i n   t h e   S CF CL   s t a t e   i s   m uc h   l e s s   t ha n   c r o w b a r   a n t hi s   c o n f i r m s   t h e   p r e s e n t   pa pe r ’s   i nn o v a t i o n .   T a b l e s   a n i l l us t r a t e   t h e   s um m a r y   of   t h e   s y s t e m   r e s po n s e .   0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 P h a s e     A   c u r r e n t   o f   s t a t o r   w i t h   C R O W B A R T i m e ( s e c o n d ) I   A - s t a t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 P h a s e   A   v o l t a g e   o f   s t a t o r   w i t h   c r o w b a r T i m e ( s e c o n d ) V   A   - s t a t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 -4 -2 0 2 4 6 P h a s e     A   c u r r e n t     o f   r o t o r   w i t h   C r o w b a r T i m e ( s e c o n d ) I     A   -   r o t o r 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 D C   -   L i n k     v o l t a g e     w i t h   C r o w b a r T i m e ( s e c o n d ) V   d c 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 2 1 . 2 2 1 . 2 4 1 . 2 6 1 . 2 8 1 . 3 1 . 3 2 1 . 3 4 r o t o r   s p e e d   T i m e ( s e c o n d ) W   r 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       Supe r c o ndu c t or   f au l t   c ur r e nt   l i m i t e r   e f f e c t   on  t h e   p e r f or m an c e   of   doub l y - f e d…   ( F ar z ane M oham m ad i )   625   T a b l e   1 .   Co m p a r i s o o f   s y s t e m   w i t h   S CF CL     a n c r o w b a r   A t   t w o   p h a e   i n t e r c o n n e c t i o n   f a u l t   P a ra m e t e r   Cro w b a r   S CF CL         V o l t a g e (p . u )   - 50%   - 50%   Cu rre n t ( p . u )   5   3 . 7   D L i n k   V o l t a g e (v )   4500   1550   D a m p i n g   t i m e ( s e c )   0 . 3 2   0 . 1     T a b l e   2 .   R e s po n s e   of   t h e   f a ul t y   s y s t e m     w i t S CF CL     F a u l t   P a ra m e t e r   1P - G   2P   3P - G           V o l t a g e   ( % )   - 10   - 50   - 80   Cu rre n t ( p . u )   2   3 . 7   4 . 2   D L i n k   V o l t a g e   ( % )   1 . 0 4   1 . 3   1 . 8   D a m p i n g   t i m e ( s e c )   0 . 0 8   0 . 1   0 . 1 1         5.   C O N C LU S I O N S   In   t h e   l a s t   t w de c a de s ,   w i n po w e r   ge n e ra t i o n   h a s   unde r go n e   a   s i gni f i c a nt   de v e l o pm e n t .     T h e   D F IG s ’  s e n s i t i v i t y   t t h e   un s t a b l e   n e t w o r k,   v o l t a ge   dr o p,   a n n e t w o r f a ul t   ha s   l e t o   di ff e r e n t   c o n t r o l   s t ra t e gi e s   i n c l ud i n c o n v e r t e r   v e c t o r   c o n t r o l   b e i n us e d.   H ow e ve r ,   t hi s   m e t h o do e s   n o t   h a v e   a c c e pt a b l e   c o n t r o l   w h e n   t h e   v o l t a ge   a n r o t o r   c u rr e n t   a r e   l o w   i t   s h o ul b e   m e n t i o n e t ha t   t h i s   c a p a b i l i t y   i s   l i m i t e by   c o n v e r t e r s ’  c a pa c i t y .   T h e r e f o r e ,   t h e   n e e f o r   o t h e r   c o n t r o l l i n a n l i m i t i n i n s t rum e n t   s uc h   a s   c r o w b a r   a n S CF CL   i n   t h e   r o t o r ’s   h i g h e c u rr e nt s   i s   i n e v i t a b l e .   In   t h e   p r e s e n t   s t u dy ,   i n   o r de r   t o   i n v e s t i ga t e   l i m i t i n e f fe c t   of   t h e   S CF CL   a nd  c o m pa r i n i t   t o   o t h e f un c t i o na l   i n s t rum e n t   s uc a s   c r o w b a r ,   t h e   s i ngl e - p ha s e ,   t w o - ph a s e ,   a n d   t hr e e - p h a s e   f a ul t   a l o n g   t h e   l i n e   f o r   t h e   D F IG   c i r c ui t   us i n g   S CF CL   a nd  t w o - ph a s e   f a ul t   f o t h e   D F IG   c i r c ui t   us i ng  c r o w b a r   a r e   s t ud i e d.     T h e   i m po rt a nt   po i nt   r e ga rdi n g   c r o w b a r   i s   t h e   t i m e   i t   n e e ds   t o   r e a c z e r o ,   b e c a us e   t h i s   i s   t h e   pa ra m e t e r   w hi c h   de c i de s   w h e n   t h e   r o t o r   s i de   c o n v e r t e r   c a n   c o nt r o l   t h e   po w e r .   I t   s h o ul b e   m e n t i o n e t ha t   t h e   l a rge r   t h e   r e s i s t a n c e   of   t h e   c r o w b a r   i s ,   t h e   l o n ge r   i t   w o ul t a ke   f o r   t h e   c r o w b a r   c urr e n t   t o   r e a c h   z e r o .   A n o t h e r   p r o b l e m   t h a t   c r o w b a r   ha s ,   i s   t ha t   w h e n   c r o w b a r   i s   i n   t h e   c i r c ui t ,   t h e   D F IG   l o s e s   t h e   a b i l i t y   t o   c o n t r o l   a c t i v e   a n d   r e a c t i v e   pow e r   a n c o n s u m e s   a c t i v e   po w e r   f r o m   t h e   n e t w o r w h i c h   c a us e s   e xc e s s i ve   vo l t a ge   d r o p,   ge n e r a t o s pe e i n c r e a s e ,   a n w i n t u r b i n e   i n s t a b i l i t y .   O n   t h e   o t h e h a n d,   t h e   S CF CL   h a s   i m p r o v e a l l   o f   t h e   a b ov e   a n ha s   o t h e r   a dv a n t a ge s   s uc h   a s   f a ul t   a c c u r a t e   a n r a p i de t e c t i o n   m e t h o w h i c h   c a n   c a us e   t h e   f a ul t   c u rr e nt   t o   de c r e a s e   t o   a n   a c c e pt a b l e   l e ve l   w h e n   c o m b i n e w i t h   a   l o gi c a l   r e a c t i o n   o f   a   P W M .   S i n c e   f a ul t   c o n t r o l   a nd  de t e c t i o n   s e c t i o n s   a r e   s e pa ra t e f o r   e a c h   p h a s e   i t h e   S CF CL ,   i t   c a n   b e   us e f o r   a n y   f a ul t   c urr e nt .   F urt h e rm o r e ,   i t   i s   o bv i o us   t h a t   w h i l e   us i n t h e   S CF CL   fo r   t h e   t w o - ph a s e   i n t e r c o nn e c t i o n   p r o b l e m ,   i n   t h e   e a rl y   p e a ks   a f t e r   t h e   f a ul t ,   s t a t o r   v o l t a ge   d r o i s   l e s s   t ha n   t ha t   o f   c r ow b a r   a nd  r o t o r   c urr e nt   i n c r e a s e ,   s t a t o c urr e n t ,   a nd  t h e   D l i n k   v o l t a ge   i s   s i m i l a r   t o   t ha t   o f   c r ow b a r   fo r   50 - 7 0%  o f   t h e s e   pa r a m e t e r s .   T h e   o t h e r   t hi n g   t h a t   f ur t h e r   c o n f i r m s   t h e   m e t h o i nn o v a t i o n   i s   t h e   t i m e   n e e de t o   l i m i t   t h e   f a ul t ,   w h i c h   i s   n o t i c e a b l y   l e s s   i n   t h e   c a s e   o f   t h e   S CF CL .       R EF ER EN C ES   [ 1 ]   S . A .   K a m r a n ,   e t   a l . ,   " V o l t a g e   O r i e n t e d   D e c o u p l e d   C o n t r o l   S c h e m e   f o r   D I G s   G r i d   S i d e   C o n v e r t e r , "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   C o m p u t i n g ,   E l e c t r o n i c s   a n d   C o n t r o l ) v o l .   1 6 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 2 7 - 1 0 3 3 ,   J u n e   2 0 1 8 .     [ 2]   S .   S e m a n,   e t   a l . ,   " P e r f o r m a nc e   s t udy   of   a   do ubl y   f e w i nd - po w e r   i nduc t i o g e ne r a t o r   un de r   ne t w o r di s t u r b a nc e s , "   I E E E   T r an s a c t i on s   o E ne r gy   c o nv e r s i on ,   v o l .   21 ,   pp .   883 - 890 ,   200 6.     [ 3]   L .   C he n,   e t   al . ,   " O pe r a t i o na l   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   t hr e e - ph a s e   a c t i v e   s upe r c o nduc t i ng   f a ul t   c ur r e nt   l i m i t e r   i po w e r   s y s t e m , "   i 2008   I nt e r n at i ona l   C on f e r e nc e   on   E l e c t r i c a l   M a c h i ne s   and  Sy s t e m s ,   pp .   445 5 - 4459 ,   2008 .     [ 4]   X .   Z ha ng ,   e t   al . ,   " R e s po ns e   a nd  pr o t e c t i o o f   D F I G   s y s t e m   unde r   g r i f a ul t , "   i 2 010  A s i a - P ac i f i c   P ow e r   and  E ne r gy   E ng i ne e r i ng   C on f e r e nc e ,   p p.   1 - 5 ,   2 010 .     [ 5]   A m i J a l i l i a n,   e t   a l . ,   " L o w   vo l t a g e   r i d e - t h r o ug e nha nc e m e nt   o f   D F I G - ba s e w i nd  t u r b i ne u s i ng   D C   l i nk   s w i t c ha b l e   r e s i s t i v e   t y pe   f a ul t   c u r r e n t   l i m i t e r , "   E l e c t r i c al   P ow e r   and  E ne r g y   Sy s t e m s ,   pp .   104 - 11 9,   20 16 .     [ 6]   A .   M .   S .   Y ,   e t   al . , " D y na m i c   pe r f o r m a nc e   c o m pa r i s o o f   D F I G   a nd  F C W E C S   dur i ng   g r i f a ul t s , "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m uni c a t i on,   C om p ut i ng ,   E l e c t r o ni c s   and   C on t r ol ) v o l .   17,   n o .   2,   p p .   104 0 - 1046 ,   A pr i l   20 19 .     [ 7]   S .   T o hi di ,   e t   al . ,   " A   c o m pr e he n s i v e   r e v i e w   o f   l o w   vo l t a g e   r i de   t hr o ug of   do ubl y   f e di nduc t i o w i n g e ne r a t o r s , "   R e ne w abl e   and   Sus t a i na bl e   E ne r gy   R e v i e w s ,   pp .   412 - 41 9,   20 16 .     [ 8]   B .   I .   N a s s ,   e t   a l . ,   " M e t ho ds   f o r   r e duc t i o o f   v o l t a g e   unb a l a n c e   i w e a k   g r i d s   c o nne c t e d   t o   w i nd   pl a n t s , "     i I E E E / C I G R E   W or k s hop   on   W i nd  P ow e r   and  t he   I m pa c t s   o P ow e r   Sy s t e m s ,   20 02 .     [ 9 ]   M .   K .   M .   M a h r o u s   A h m e d e t   a l . ,   " P e r f o r m a n c e   i n v e s t i g a t i o n   o f   m u l t i - l e v e l   i n v e r t e r   f o r   D F I G   d u r i n g   g r i d   a u t o r e c l o s u r e   o p e r a t i o n , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m   ( I J P E D S) ,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 .   [ 10]   S .   R .   K a l a nt a r i a n ,   e t   a l . ,   " A   ne w   c r o w ba r   pr o t e c t i o m e t ho f o r   i m pr o v e m e nt   i n   pe r f o r m a nc e   o f   do ubl y   f e d   i nduc t i o g e ne r a t o r   unde r   f a ul t   c o ndi t i o ns , "   i 20 11  10 t I n t e r na t i onal   C o nf e r e nc e   on  E nv i r onm e nt   a nd  E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n g ,   20 11 ,   p p.   1 - 4.     [ 11]   A .   N o ubr i k ,   e t   al . ,   " A na l y s i s   a nd  s i m u l a t i o o f   a   1. 5   M V A   do ubl y   f e w i nd - po w e r   i n   M A T L A B   S i m P o w e r S y s t e m s   us i ng   c r o w ba r   dur i ng   po w e r   s y s t e m s   d i s t ur ba nc e s , "   i 20 11  I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  C om m u ni c at i on s ,   C om put i ng   an C ont r o l   A ppl i c at i on s   ( C C C A ) ,   pp .   1 - 6,   20 11.     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 .   19 ,   N o .   2 A ugus t   20 20  :     617   -   626   626   [ 12]   K .   O k e du ,   e t   al . ,   " P r o t e c t i o s c he m e s   f o r   D F I G   c o ns i de r i ng   r o t o r   c ur r e nt   a n D C - l i nk   v o l t a g e , "   i 2011   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   E l e c t r i c a l   M ac h i ne s   and   S y s t e m s ,   pp.   1 - 6,   2011 .     [ 13]   O .   Y .   P .   V e n M a d ha v   G ,   " A   N e w   H y br i A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r B a s e C o n t r o l   o f   D o ub l y   F e I nd uc t i o n   G e n e r a t o r , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   an d   C o m p u t e r   E ng i ne e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   5 ,   no .   3 ,   p p .   37 9 - 3 9 0 ,   20 1 5 .     [ 1 4 ]   M .   I .   A .   S a h e r   A l b a t r a n ,   e t   a l . ,   " G r a v i t a t i o n a l - S e a r c h   A l g o r i t h m   f o r   O p t i m a l   C o n t r o l l e r s   D e s i g n   o f   D o u b l y - f e d   I n d uc t i o G e n e r a t o r , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   8 ,   N o .   2 ,   A p r i l   2 0 1 8 .     [ 15]   M .   R .   Z a hr a   R a f i e e ,   e t   al . ,   " T he   v o l t a g e   di a nd  do ubl y   f e i nduc t i o g e ne r a t o r   w i t c o ns i de r i ng   unc e r t a i n t y   c o ndi t i o ns , "   B u l l e t i n   of   E l e c t r i c al   E n gi ne e r i n a nd   I n f o r m at i c s   ( B E E I ) v o l .   9 ,   N o .   1 ,   p p.   30 - 38 ,   F e b   2 020 .     [ 16]   S .   R .   K a l a nt a r i a n ,   e t   a l . ,   " A   ne w   c r o w ba r   pr o t e c t i o m e t ho f o r   i m pr o v e m e nt   i n   pe r f o r m a nc e   o f   do ubl y   f e d   i nduc t i o g e ne r a t o r   und e r   f a ul t   c o ndi t i o ns , "   2011   10 t I n t e r na t i o nal   C onf e r e nc e   on   E nv i r onm e nt   and  E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n g,   pp .   1 - 4,   20 14 .     [ 17]   M . S una nda ,   " D y na m i c   S t a bi l i t y   I m pr ov e m e nt   A na l y s i s   f o r   A I nt e g r a t e d   G r i d - C o nne c t e D f i g   B a s e W i nd  F a r m , "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   f or   R e c e nt   D e v e l opm e nt s   i n   S c i e nc e   &   T e c hn ol og y ,   v o l .   2,   pp .   67 - 73 ,   J a n   20 18 .     [ 18]   C .   A .   B a l da n ,   e t   al . ,   " T e s t   r e s u l t s   o f   a   s upe r c o nduc t i ng   f a ul t   c ur r e nt   l i m i t e r   us i ng   Y B C O   c o a t e c o nduc t o r , "   I E E E   T r a ns ac t i ons   on   A p pl i e Su pe r c on duc t i v i t y ,   v o l .   17 ,   pp .   1903 - 19 06 ,   200 7.     [ 19]   J .   K o z a k,   e t   al . ,   " D e s i g a nd  t e s t i ng   o f   230  V   i nduc t i v e   t y pe   of   s upe r c o nduc t i ng   f a ul t   c ur r e nt   l i m i t e r   w i t a o pe c o r e , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   ap pl i e s upe r c on duc t i v i t y ,   v o l .   1 5,   pp .   2 03 1 - 2034 ,   2005 .     [ 20]   S. - H .   L i m ,   e t   al . ,   " F a ul t   c ur r e n t   l i m i t i ng   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   D C   dua l   r e a c t o r   t y pe   S F C L   us i ng   s w i t c hi ng   o pe r a t i o o f   H T S C   e l e m e nt s , "   I E E E   t r an s ac t i on s   o app l i e s upe r c ondu c t i v i t y ,   v o l .   16,   p p.   72 3 - 726 ,   2 006 .     [ 21]   Z .   Q .   Z .   Y .   Z .   Y o uqi ng ,   e t   al . ,   " A I m pr ov e D o ubl e - B r i d g e   M i xe R e c t i f i e r   T y pe   H i g T e m pe r a t ur e   S upe r c o nduc t i ng   F a u l t   C u r r e n t   L i m i t e r   [ J ] , "   T r ans a c t i o ns   of   C h i na   E l e c t r ot e c hn i c al   So c i e t y ,   v o l .   2 ,   200 7.     [ 22]   A . Y .   H a t a t a ,   e t   a l . ,   " A ppl i c a t i o o f   r e s i s t i v e   s upe r   c o nduc t o r   f a ul t c ur r e n t   l i m i t e r   f o r   pr o t e c t i o o f   g r i d - c o nne c t e D G s , "   A l e x and r i E ngi ne e r i ng   J ou r na l ,   v o l .   57 ,   p p.   42 29 - 424 1,   D e c   2018 .     [ 23]   X .   L i y e ,   e t   al . ,   " A c t i v e   S upe r c o nduc t i ng   F a ul t   C ur r e n t   L i m i t e r , "   C hi ne s e   J ou r na l   o f   L ow   T e m pe r at ur e   P hy s i c s ,     v o l .   25,   p p.   30 2 - 308 ,   2 003 .     [ 24]   B .   F r a nc o i s ,   e t   al . ,   " A   ne w   a ppr o a c f o r   s y nt he s i z i ng   l o g i c   c o nne c t i o c o nt r o l l e r s   i po w e r   c o nv e r t e r s , "   i E P E ' 95 pp.   69 3 - 398 ,   1 995 .     [ 25]   L .   P e ng ,   e t   al . ,   " I m pr o v e c r o w ba r   c o nt r o l   s t r a t e gy   of   D F I G   ba s e w i nd  t ur bi n e s   f o r   g r i f a u l t   r i de - t h r o ug h, "     i 2009   T w e nt y - F our t h   A nn ual   I E E E   A pp l i e d   P ow e r   E l e c t r on i c s   C o nf e r e nc e   and   E x pos i t i o n ,   pp .   193 2 - 1938 ,   2009 .         B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         F a r z an e h   M o h am m ad i ,   w a s   bo r i 1984  i I r a n.   S he   w o r ks   i F a c ul t y   of   S ha hi B e he s ht i ,   A l bo r z B r a nc h,   T e c hni c a l   a nd  V o c a t i o na l   U n i v e r s i t y   ( T V U ) ,   l o c a t e d   i n   I r a n   a s   a   m e m be r   o f   t he   A c a de m i c   S t a f f   a nd  c ur r e n t l y   s he   i s   t h e   he a o f   e l e c t r i c a l   a n e l e c t r o ni c   g r o up.   A l s o   s he   ha s   be e t he   c o ns ul t a n t   o f   t he   po w e r   pl a n t   a nd   pe t r o c he m i c a l ,   o i l   a n g a s   p l a n t s   i I r a s i nc e   201 0.             M o h am m ad   M o l ae i ,   w a s   bo r i I r a o 1981.   H e   r e c e i v e hi s   B S C   d e g r e e   f r o m   N a j a f a b a d   U ni v e r s i t y ,   M S c   de g r e e   f r o m   A r a U ni v e r s i t y .   H e   i s   t he   he a o f   I t c o   c o m pa n y   i I r a n.   H i s   r e s e a r c h   i nt e r e s t   i nc l ud e s   o pt i m i z a t i o o f   t he   po w e r   p l a n t s   o ut pu t ,   s t a bi l i t y   i po w e r   s y s t e m ,   pr o t e c t i o o f   ne t w o r a nd  r e ne w a bl e   r e s o ur c e s .   H e   c o n s u l t e d   t o   a   v a r i e t y   o f   i n d u s t r y   a n d   p u b l i c   s e c t o r s   i n   I r a n   i n   t h e   f i e l d s   o f   e n e r g y   e n g i n e e r i n g   a n d   p o w e r   p l a n t s .   H e   i s   c u r r e n t l y   a p p o i n t e d   a s   a   g a s   p o w e r   p l a n t   m a n a g e r .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.