I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   2 A p r il   2 0 2 1 ,   p p .   9 2 9 ~ 9 4 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 2 . p p 9 2 9 - 944          929       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   m ho  t y pe  phas e  co m pa ra tor  rela y  guidelin e using   pha se  co m pa riso n t echn ique f o r a  po w er s y ste m       J o s é  Ant o nio   G o nzá lez - Cuet o   Cruz 1 ,   Z a i d G a rc ía   nche z 2 ,   G us t a v o   Cre s po   nchez 3   H er n H er nd ez   H er re ra 4 ,   J o rg I v á n Silv a - O rt eg a 5 ,   Vice nte   L eo nel M a rt íne Día z 6   1, 2, 3 Ce n ter  o f   En e rg y   a n d   En v ir o n m e n tal  S tu d ies   De p a rtm e n t,   Un iv e rsid a d   d e   Cien f u e g o s,  Cu b a   4, 6 Un iv e rsid a d   S im ó n   Bo v a r,   F a c u lt a d   d e   I n g e n iería s,  Ba rra n q u il l a ,   Co lo m b ia   5 De p a rta m e n to   d e   E n e rg ía,  Un iv e rsid a d   d e   la Co sta ,   Ba rra n q u il la,  Co lo m b ia       Ar t icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   6 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A u g   1 7 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Sep   24 ,   2 0 20       T h is  p a p e p re se n ts  a   m h o   d istan c e   re la y   si m u latio n   b a se d   o n   th e   p h a se   c o m p a riso n   tec h n i q u e   u sin g   a   ty p ica e lec tri c a p o w e s y ste m a n a ly sis   so f t w a re   f o t w o   c a se s:  w h e n   th e   o p e ra ti o n   sta te  is  c lo se   to   th e   sta ti c   v o lt a g e   li m it   a n d   d u rin g   a   d y n a m ic   p e rtu rb a ti o n   in   th e   sy ste m .   T h e   p a p e r   e v a lu a tes   th e   im p e d a n c e   v a riatio n c a u se d   b y   c o m p lex   v o lt a g e   v a lu e s,  th e   m h o   p o lariz a ti o n ,   a n d   t h e   c o m p a ra to o p e ra ti n g   re g io n   in t o   t h e   c o m p lex   p lan e .   In   a d d it i o n ,   th e   p a p e f o u n d   th e   i n f o rm a ti o n   f o th e   d y n a m ic  p e rtu rb a ti o n f ro m   th e   o u t p u ts  c o n si d e rin g   a   m id - term   sta b il it y   p ro g ra m .   T h e   si m u latio n   o f   th e   m h o - p h a se   c o m p a ra to in   th e   sta ti c   v o lt a g e   p ro x i m it y   li m it   d e tec ts  u n it   d istan c e   e le m e n ts  w it h   i m p e d a n c e   m e a su re d   c lo se   to   re a c h   th e   th re sh o ld   i n   th e   ste a d y - sta te.  D y n a m i c   m h o   sim u latio n in   th e   c o m p lex   p lan e   a re   su c c e ss f u ll y   tes ted   b y   p lo tt in g   ti m e   p h a se   d iff e re n c e   c u rv e o n   t h e   c o m p a ra to in p u sig n a ls.  Re la y   p ro g ra m m e rs   c a n   u se   th e se   c u rv e s   to   a n a ly z e   o th e p h a se   c o m p a ra to rs  a p p li c a ti o n a n d   t h e   c o rre sp o n d i n g   m o d e ls  in   t h e   c o m p lex   p lan e .   K ey w o r d s :   Dis ta n ce   r ela y s   E lectr ic  p o w er   n et w o r k   a n al y s is   Mid - ter m   s tab ilit y   Mh o   p h ase  co m p ar ato r   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Her n án   Her n án d ez   Her r er a   Facu ltad   d I n g e n ier ía   Un i v er s id ad   Si m ó n   B o lív ar   B ar r an q u illa,  C o lo m b ia   E m ail:  h er n a n . h er n an d ez @ u n i s i m o n b o liv ar . ed u . co ,   h er n a n h h 8 1 3 @ g m ail. co m       NO M E NCLAT UR E           1 S , 2 S   Ph ase  co m p ar ato r   co m p le x   in p u v o ltag e   s ig n als.     1 2   An g u lar   T h r esh o ld   v alu es  i n   p h ase   co m p ar ato r   s etu p .   1 k 2 k 3 k 4 k   P h a s e   c o m p a r a t o r   c o m p l e x   c o n s t a n t s   w h i c h   d e f i n e   t h e   t h r e s h o l d   t o   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s .     Z   Ph ase  co m p ar ato r   in p u co m p le x   im p ed an ce  m easu r ed .   p k   C o m p lex   co n s tan t o   ad ju s t.     A , B   P h a s e   c o m p a r a t o r   c o m p l e x   c o n s t a n t   i m p e d a n c e s .   2 S   Valu e in   a m h o   p h ase  c o m p ar ato r .     r Z   C o m p lex   r ep lica  im p ed an ce  o f   m h o   p h ase   c o m p ar ato r ,   eq u al  to   th r eac h ed   b y   th r ela y .   V   P h a s e   c o m p a r a t o r   i n p u t   c o m p l e x   v o l t a g e .     p V   C o m p lex   s ig n al  v o ltag o f   m h o   p h as e   co m p ar ato r   u s ed   f o r   i n cr ease  r eliab ilit y   p o lar izatio n   v o ltag e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   9 2 9   -   944   930   I   P h a s e   c o m p a r a t o r   i n p u t   c o m p l e x   c u r r e n t .     p Z   C o m p lex   im p ed an ce re lated   to p V .     An g u lar   d if f er en ce  b etween 1 S , 2 S     p A   C o m p lex   v ar iab le  im p ed an ce  o f   m h o   p h as e   co m p ar ato r   r elated   to p Z .     A n g u l a r   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   c o m p l e x   c o n s t a n t s .     V   No d e v o ltag e m o d u le o f   p o s itiv e s eq u en ce.   P   Activ e p o wer   lo ad .     Q   R eactiv e p o wer   lo ad .   pv   Activ e p o wer   lo ad   v o ltag e ex p o n en t.     qv   R eactiv e p o wer   lo ad   v o ltag e ex p o n e n t.   R J   R ed u ced   J aco b ia n   m atr ix   o f   n o d r eactiv e   p o wer   in j ecti o n s   with   r esp ect   n o d v o ltag m o d u les.     QV J   J aco b ian   s u b - m atr ix   o f   n o d r eactiv p o wer   in j ecti o n s   p ar tial  d er iv ativ es  with   r esp ect  n o d e v o ltag e m o d u les.   Q J   J aco b ian   s u b - m atr ix   o f   n o d r eactiv e   p o wer   in j ectio n s   p ar tial  d er iv ativ es  wi th   r esp ect n o d e v o ltag e an g les.     1 P J   I n v er s J aco b ian   s u b - m atr i x   o f   n o d activ p o wer   in j ectio n s ,   p ar tial  d er iv ativ es  with   r esp ect n o d e v o ltag e an g les.   PV J   J aco b ian   s u b - m atr ix   o f   n o d a ctiv p o wer   in j ecti o n s ,   p ar tial  d er iv ati v es  with   r esp ect  n o d e v o ltag e m o d u les.     Q   I n cr em en tal  v ar iatio n s   v ecto r   o f   n o d e   r eactiv e p o wer   in j ecti o n s .   V   I n c r e m e n t a l   v a r i a t i o n s   v e c t o r   o f   c o m p l e x   p o s i t i v e   s e q u e n c e   n o d e   v o l t a g e s .     Ma x P   M a x i m u m   a c t i v e   p o w e r   r e c e i v e d   o f   a   l i n e   a t   s t e a d y   s t a t e   o p e r a t i o n   f o r   k n o w n   e n d   v o l t a g e s .   SR Y   Po s itiv s eq u en ce  m u tu al   ad m is s io n   m o d u le  f r o m   th s en d in g   e n d   t o   th e   r eceiv in g   en d   o n   o n e li n e.     S V   Po s itiv s eq u en ce  v o ltag m o d u le  o f   li n e   s en d in g   en d .   R V   Po s itiv s eq u en ce   v o ltag m o d u le   o n   a   r eceiv in g   en d   lin e.     RR G   Po s itiv s eq u en ce  s elf   co n d u ctan ce  o f   lin e   r eceiv in g   en d .   S I   C o m p lex   p o s itiv s eq u en ce  cu r r en in   lin s en d in g   en d .     R I   C o m p lex   p o s itiv s eq u en ce  cu r r en in   lin e   r eceiv in g   en d .   SR Y   C o m p lex   m u tu al  ad m ittan ce  o f   p o s itiv s eq u en ce  f r o m   s en d in g   en d   t o   r eceiv in g   en d   in   a tran s m is s io n   lin e.     RS Y   C o m p lex   m u tu al  ad m ittan ce   o f   p o s itiv e   s eq u en ce  f r o m   r eceiv in g   en d   to   s en d in g   en d   o f   a li n e.   SS Y   C o m p lex   p o s itiv s eq u en ce  s elf - ad m ittan ce   in   a li n e s e n d in g   en d   lin e.     RR Y   C o m p lex   p o s itiv s eq u en ce  s el f - ad m ittan ce  o f   a li n e rec eiv in g   en d .   S V   C o m p lex   p o s itiv s eq u e n ce  v o l tag in   lin s en d in g   en d .     R V   C o m p lex   p o s itiv s eq u e n ce  v o ltag in   lin e   r eceiv in g   en d .   SM Z   C o m p lex   im p ed an ce  m easu r ed   in   lin e   s en d in g   en d   at b alan ce d   co n d iti o n s .     RM Z   C o m p lex   im p ed an ce  m easu r ed   in   li n e   r eceiv in g   en d   at b alan ced   co n d i tio n s .   SH Y   C o m p lex   p o s itiv s eq u e n ce  s h u n t   ad m ittan ce o f   a li n e.     S E R Y   C o m p lex   p o s itiv s eq u en ce  s er ies  ad m ittan ce o f   a li n e.   C   M h o   c i r c l e   c e n t e r   p o i n t   i n   t h e   c o m p l e x   p l a n e .     R   R ad iu s   o f   a m h o   cir cle.   ) ( k Z ij   C o m p l e x   l i n e   t o   l i n e   i m p e d a n c e   m e a s u r e d   i n   n e t w o r k   l i n e   e n d   a t   i n s t a n t   k.     ) ( k Z ph   C o m p lex   p h ase  im p ed an ce  m ea s u r ed   in   lin e   en d   at i n s tan k.   ) ( k V ij   Po s itiv s eq u en ce  co m p lex   li n to   lin e   v o ltag ij   f o r   n etwo r k   lin en d   at  in s tan t   k.     ) ( k I i   C o m p lex   lin cu r r en i   o f   p o s iti v s eq u en ce   in   a n etwo r k   lin e en d   at i n s tan k.   ) ( k V i   C o m p l e x   p h a s e   v o l t a g e   i   o f   p o s i t i v e   s e q u e n c e   i n   a   n e t w o r k   l i n e   e n d   a t   i n s t a n t   k.     abc i V   C o m p lex   p h ase  v o ltag v ecto r   o f   n o d i n - p h ase  co m p o n en ts .   012 i V   C o m p lex   p h ase  v o lta g e   v ecto r   o f   n o d in   s eq u en ce co m p o n en ts .     S T   T r an s f o r m atio n   m atr ix   o f   s eq u en ce   co m p o n en ts   to   p h ase  co m p o n en ts .   012 B U S V   C o m p lex   b u s   v o ltag v ecto r   f o r   n etwo r k   in   s eq u e n ce co m p o n en ts .     012 B U S Z   C o m p lex   b u s   im p ed an ce  m atr ix   f o r   a   n etwo r k   in   s eq u e n ce co m p o n e n t s .   0 1 2 B U S I   C o m p lex   b u s   cu r r en v ecto r   f o r   n etwo r k   in   s eq u e n ce co m p o n en ts .     012 SS Y   C o m p lex   s elf   ad m ittan ce  s u b - m atr i x   o f   lin e s en d i n g   en d   i n   s eq u en ce co m p o n en ts .   0 1 2 SR Y   C o m p lex   m u tu al  ad m ittan ce  s u b - m atr i x   o f   lin f r o m   s en d in g   en d   t o   r eceiv in g   en d   in   s eq u en ce co m p o n en ts .     0 1 2 RS Y   C o m p lex   m u tu al ad m ittan ce   s u b - m atr i x   o f   lin f r o m   r eceiv in g   en d   to   s en d in g   en d   i n   s eq u en ce co m p o n en ts .   0 1 2 RR Y   C o m p lex   s elf   ad m ittan ce,  s u b - m atr i x   o f   a   lin e rec eiv in g   en d   in   s eq u en ce c o m p o n en t s .     abc S I   C o m p lex   p h ase  c u r r en v ecto r   o f   lin e   s en d in g   en d   in - p h ase  co m p o n en ts .   a b c R I   C o m p lex   p h ase  cu r r en v ecto r   o f   lin e   r eceiv in g   en d   in - p h ase   co m p o n en ts .     0 1 2 S V   C o m p lex   p h ase  v o ltag v e cto r   o f   lin e   s en d in g   an   e n d   i n   s eq u en ce co m p o n e n ts .   012 R V   C o m p lex   p h ase  v o ltag e v ecto r   o f   a li n r eceiv in g   en d   in   s e q u en ce c o m p o n en ts .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   mh o   typ p h a s co mp a r a to r   r ela g u id elin u s in g   …  ( Jo s é  A n to n io   G o n z á lez - C u eto   C r u z )   931   1.   I NT R O D UCT I O N   Utilit ie s   an d   m an u f ac t u r er s   r ec o g n ize  p r o tectio n   s ch e m m o d eli n g   f o r   p o w er   s y s te m s   as  u s ef u l   to o to   an al y ze   t h eir   o p er atio n   an d   p ar a m eter s   [ 1 ,   2 ] .   R ese ar ch er s   d ev elo p ed   th p h ase - co m p ar is o n   m eth o d   m an y   y ea r s   a g o   f o r   tr an s m i s s i o n - li n es   s c h e m p r o tectio n s   [ 3 ,   4 ] .    Ho w e v er ,   o p ti m al   allo c atio n   a n d   d y n a m ic   d esig n   r eq u ir f ea t u r to   i m p r o v [ 2 ,   5 ] .   R ela y   s i m u latio n   in   P o w er   S y s te m s   is   a n   ac ti v it y   r ec o g n ized   b y   tech n ical  liter at u r th ir t y   y ea r s   ag o   as  a n   o p tio n   to   an al y ze   its   o p er atio n   a n d   ad j u s ti n g   p a r a m eter s   [ 6 ] ,   tr an s ie n a n al y s is   [ 7 ] ,   an d   m o d elin g   u s i n g   co m p u ter   s c ie n ce s   f o r   d is tan ce   r ela y s   [ 8 ] .   Sin ce   t h en ,   r ela y s   m o d eli n g   i s   a   co m p le m en tar y   to o to   p r o v a n d   ad j u s o p e r atio n   s c h e m es   [ 9 ,   1 0 ] .   T h m h o   t y p e   d is ta n ce   r ela y   d ev elo p m en t   an d   a n al y s i s   co n s id er   s e v er al  p o lar i za tio n   m et h o d s   f o r   tr an s m i s s io n - li n es  s c h e m e   p r o tectio n s   [ 1 0 - 1 3 ] .   T h er ar e   p r ec ed en ts   in   d ig ita s o f t w ar d ev elo p m e n to   an a l y ze   t h p r o tectio n   r esp o n s e   in   th co m p le x   p lan d u r i n g   s h o r t - cir c u it  ev e n [ 1 4 - 1 6 ] .   A n d   o th er   to p ics  r elate d   w i th   s u p er v is io n   an d   m o d eli n g   s u ch   a s   th o s r e f er r ed   to   in   [ 1 7 ,   1 8 ].   B ased   o n   th f u n d a m e n tal s   o f   th p h a s co m p ar ato r s ,   t h is   p ap er   p r esen ts   n e w   te ch n iq u to   d eter m in ate  t h d is p lace m e n o p er atin g   zo n i n   m h o   r ela y   co m p le x   p lan i s   n o v el  asp e ct,   co n s id er in g   th a th o p er atin g   th r e s h o ld   o f   t h e   m h o   in   co m p le x   p la n is   t h p o lar   ch ar ac ter is tic  o n   c ir cle.   T h r esear ch   in tr o d u ce s   r elev a n p r in cip les  an d   tech n iq u es  u s ed   in   t h s o f t w ar d esi g n .   T h p ap er   also   d escr ib es  th m ai n   eq u atio n s   u s ed   b y   t h s o f t w ar an d   th o u tp u r esu lts   u s ed   t o   g et  th p r o tectio n   zo n es  c h a r ac ter is tics   an d   t h e   i m p e d a n c e   m e a s u r e d   b y   t h e   p h a s e   c o m p a r a t o r .   T h e   p a p e r   i n c l u d e s   tw o   s t u d y   c a s e s   t o   a s s e s s   t h e   s i m u latio n   o f   t h e   p r o tectio n   p lo ttin g   t h t i m e   p h ase   d if f er en ce   cu r v es   f o r   a   c o m p ar ato r   i n p u t   s i g n als.  T h es cu r v es  m u s t   h av e   p h ase  d if f er en ce   v al u es  f o r   o p er atin g   co n d itio n s ,   t h ese  v al u es  h av r an g b et w ee n   - 9 0   an d   9 0   d eg r ee s ,   in   th m o m e n w h en   t h co r r es p o n d in g   m ea s u r ed   i m p ed an ce s   ar ab o v o r   w ith in   t h o p er atio n   cir cle  in   t h co m p le x   p la n e.   T h p r esen c o f   s y m m etr ic  a n d   as y m m etr ic  d is tu r b an ce s   s u c h   a s   s h o r cir cu it s ,   o p e n   co n d u cto r s   i n   tr a n s m i s s io n - li n es  a n d   p o w er   o s cillatio n s   co n s id er s   t h e f f ec ts   o f   p o l ar izatio n   t y p a n d   m e m o r y   u s ag e.   T r an s m is s io n   lin es  ar th ca s s t u d y   u s ed ,   b u its   ap p licatio n s   a s   p h ase  c o m p ar is o n   also   ca n   b ab le  to   in cl u d ca s es  co n s id er in g   p r o tectio n s   w it h   F AC T d ev ices   [ 19 ,   2 0 ] ,   s h u n t   co m p en s atio n   li n p r o tectio n s   [ 2 1 ] ,   s er ies co m p en s atio n   [ 2 2 ]   an d   p r o tectio n s   in   n et w o r k s   w i th   w i n d   g e n er ato r s   [ 2 3 ].       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   T w o - inp ut  ph a s co m pa ra t o r   T h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s   a r e   t h e   i n p u t   s i g n a l s   i n   a   p h a s e   c o m p a r a t o r   i n   t h e   m o s t   g e n e r a l   c a s e   [ 3 ,   5 ,   1 5 ]:     I k V k S 2 1 1   ( 1 )     I k V k S 4 3 2   ( 2 )     P h ase  co m p ar ato r   r ea ch es  t h o p er atin g   co n d itio n   w h e n   b o th   p h ase  d i f f er e n ce   s i g n als   ar in   th e   f o llo w in g   i n ter v al :     2 2 1 1 ) / a r g ( S S   ( 3 )     w h er e,     is   th p h a s d if f er en ce   o f   S 1   a n d   S 2 .   1   an d   2   ar co n s tan m ag n it u d es.     R ep lacin g   ( 1 )   an d   ( 2 )   in to   ( 3 )   g iv e s   an   eq u iv a len t e x p r ess io n   s h o w ed   as f o llo w s :     2 4 3 2 1 2 1 1 a r g a r g I k V k I k V k S S   ( 4 )     I f   ( 4 )   is   d iv id ed   b y   I ,   w h e n   its   v alu i s   d if f er i n g   f r o m   ze r o ,   th eq u atio n   is :     2 4 3 2 1 1 a r g a r g A Z B Z k V k k Z k   ( 5 )     w h er e,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   9 2 9   -   944   932   3 4 k k A , 1 2 k k B , 3 1 a r g k k   ( 6 )     W ca n   w r ite  ( 5 )   as:     2 2 1 1 a r g a r g S S Z Z A Z B Z   ( 7 )     w h er e,     B Z Z S 1   an d   A Z Z S 2     T h f o r m   a n d   d im e n s io n s   o f   p h ase  co m p ar ato r   ch ar ac ter is tics   in   t h co m p lex   Z - p la n ar g iv e n   b y   th th r es h o ld   o p er at in g   co n d i tio n s ,   u s in g   co n d itio n s   i n   ( 7 )   to   d eter m in t h eq u alit y .   k   an d   v al u e s   d ef in e s   th eq u a lit y   co n d itio n s .   C o n s ta n t s   A   an d   B   ar th i m p ed an ce   v al u es  w h ic h   d eter m i n ate  t h ch ar ac ter is tic  i n   t h co m p lex   p lan e,   2 S Z Z A   an d   1 S Z Z B .   T h u s ,   th alter n at in g   c u r r en t s   an d   v o ltag e s   a m p lit u d an d   p h ase  v ar iatio n s   d o   n o t a f f ec t t h co m p ar ato r   o p er atin g   zo n i n   t h co m p le x   p lan e,   w h i le  u s in g   co m p u tatio n al  to o ls   th co m p ar ato r   ca n   m ea s u r cu r r en t a n d   v o ltag e.     2 . 2 .   M ho   ph a s co m pa ra t o r   T h f o llo w i n g   i n p u t si g n a ls   to   th p h ase  co m p ar ato r   allo w   t o   o b tain   m h o   t y p r ela y .     I Z V S r 1   ( 8 )     V S 2   ( 9 )     w h er e,   1 1 k , r Z k 2 ,   1 3 k an d 0 4 k     T h e   r ep lica  im p ed an ce   Z r   is   i d en tical  to   th d esire d   r elay   r an g e.   I n   t h is   g en er al  ca s t h e   m h o   t y p e   r ela y   is   s el f -   p o lar ized   an d   its   ch ar ac ter is tic  i n   t h co m p le x   p lan is   cir cle  w h ic h   p ass   th r o u g h   t h o r ig i n   w h e n   th li m it s   an d   co n s tan ts   ar e:     1 = 9 0 °   2 = 9 0 ° 0 A r Z B     a n d ,       1 = 9 0 ° 2 = 9 0 ° , = 18 0 °     Hen ce ,   Z S1  an d   S 1   h a v p h as d if f er e n ce   o f   1 8 0 0 .   T h is   p r o tectio n   r eq u ir es p o lar izatio n   s i g n al  S i n   o r d er   to   p r o v id r eliab le  r ef er e n ce   a n g le .   T h s elf - p o lar izatio n   d o es  n o t   s u it   w h en   a   b o lted   f a u lt   is   to o   clo s to   th e   s i g n a l,  t h er ef o r ad ap ti v p o lar izatio n   is   a   b etter   o p tio n .   I ca n   b cr o s s ,   co m b i n ed   o r   m e m o r y   p o lar ize d   [ 1 5 ,   2 4 ] .   T h f ir s t w o   f a il  o n   b o ld   th r ee - p h ase   s h o r cir cu its ,   o n l y   m e m o r y   p o lar izatio n   s o lv e s   t h p r o b le m .   W it h   m h o   r ela y   w i th   co m b in ed   o r   d u al   p o lar izatio n ,   th S2   s ig n al  d es cr ib es th f o llo w i n g   m at h   r elat io n .     p p V k V S 2   ( 1 0 )     W h ile  f o r   th cr o s s   o r   s i m p le  p o lar izatio n ,   th S2   s ig n al  is     p p V k S 2   ( 1 1 )     T h m h o   th r es h o ld   o p er atin g   c o n d itio n s   i n   t h co m p lex   p la n ar e:     2 2 1 a r g a r g p S r A Z B Z Z Z Z   (1 2 )     I n   t h e   m h o   A p   a n d   B   a r e   a l s o   i m p e d a n c e   v a l u e s   w h i c h   d e t e r m i n e   t h e   c i r c l e   d i a m e t e r   i n   t h e   c o m p l e x   p l a n e .   1 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   mh o   typ p h a s co mp a r a to r   r ela g u id elin u s in g   …  ( Jo s é  A n to n io   G o n z á lez - C u eto   C r u z )   933   r Z B   ( 13)     I n   co m b in ed   p o lar izatio n     p Z Z I V k V Z p p S / ) ( 2   ( 1 4 )     an d   th v ar iab le  i m p ed an ce     in   th co m p lex   p la n is     p Z Z Z A S p 2   ( 1 5 )     I n   s i m p le  p o lar izatio n     p p p S Z I V k Z / 2   ( 1 6 )     p S p Z Z Z Z A 2   ( 1 7 )     T h co m m o n   d u al  a n d   s i m p l p o lar izatio n   s i g n al s   ar s h o w n   i n   [ 1 5 ] .   Usi n g   p o s iti v s eq u en ce ,   p o lar izatio n   w it h   m e m o r y   i s   ex p lain ed   in   [ 2 4 ] .   T h u s ,   t h ch ar ac ter is tic  o f   s el f - p o lar ized   m h o   r ela y   w ill   al w a y s   b s tatic  i n   th co m p le x   p l an a n d   eq u al  f o r   all  p h a s an d   lin r ela y s   w i th   t h s a m r an g e.   W h ile  f o r   th co m b i n ed   p o lar izatio n ,   t h ch ar ac ter is tic s   d is p lace s   f r o m   t h o r ig i n   ac co r d in g   w i th   t h v alu e   o f   Z p .   Fo r   u n b ala n ce d   co n d itio n s   p h ase  to   g r o u n d   a n d   lin to   li n c h ar ac ter is tic  p r o tectio n s   ar d if f er en t.  T h s i m p le   p o lar izatio n   b eh av io r   i n   b ala n ce d   o p er atio n   an d   w i th o u m e m o r y   ac tio n   i s   id en t ical  t o   s elf - p o lar ized .   I n   u n b ala n ce d   co n d itio n s   o r   v o l tag v ar iatio n s   u n d er   m e m o r y   e f f ec t,  th s i m p le  p o lar izat io n   ch ar ac ter is tic s   d is p lace   f r o m   th o r ig i n .   I n   u n b ala n ce d   o p er atio n   all  p h ases   an d   lin c h ar ac ter is tic  p r o tectio n s   ar also   d if f er e n t i n   th s i m p le  p o lar izatio n .   T h e   f o llo w i n g   ex a m p le  d escr ib th ese  is s u e s .   Fig u r 1 ( a)   s h o w s   th e   co m p lex   p lan e   co n s id er in g   t h r ee   m h o   t y p ical  c h ar ac ter is tic s ,   M1   s el f - p o lar ized ,   M2   an d   M3   w it h   a   co m b i n ed   p o lar izatio n   an d   0 . 1 5   | k p |   v al u e.   T h last   o n h as  r ev er s r ea ch   f o r   M1 ,   M2 .   M3   h a v e   an   8 0 m o d u lar   r ea ch   i n   t h Z l.   F o r   th r ee - p h ase   f au l i n   F,  m i d d le  o f   t h l i n e,   M1   an d   M2   cu r r en ts   ar I =2 V/ Z an d   M3   cu r r en i s   I = - 2 V/ Z l.  T h p o in ts   A p 2   a n d   A p 3   ar m atch i n g   b ec a u s t h e   M3   ch ar ac ter is tic  in   Fi g u r e   1 ( a)   d r aw   1 8 0 - p h ase  s h i f i n   t h c o m p lex   p lan f o r   its   r ev er s r ea ch .   W h en   M1   an d   M2   o p er ates,  M3   is   in ac tiv e.   T ab le  1   s h o w s   th m o s i m p o r tan u n i i m p ed an ce s   w h ile   Fig u r 1 ( b )   s h o w s   th i n p u t   s i g n al  v al u es  a n d   it s   p h ase  s h i f t   an d   T ab le   1   d escr ib es  ea ch   u n it.  T h c u r r en a n g le  m ea s u r ed   b y   t h e   co m p ar ato r s   ca u s t h p h ase  s h i f b et w ee n   Z p   an d   Z r   an d   s u b s eq u en v ar iatio n   i n   t h M2   an d   M3   d iam e ter s ,   r esu lti n g   s h if t o f   th c h ar ac t er is tics .         ( a )                                                                         ( b )     Fig u r e   1 .   I n p u t si g n a ls   v alu e s   an d   its   p h a s s h if t o f   M1 ,   M2   an d   M3   u n it s ,   ( a)   co m p le x   p lan e,     ( b )   ar g u m e n ts   ( S 1 / S 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   9 2 9   -   944   934   T ab le  1 .   Valu es o f   th i n p u s i g n al s   an d   i m p o r tan t i m p ed a n c es o f   M1 ,   M2   an d   M3   u n its     U n i t   S 1   S 2   A r g ( S 1 /   S 2 )   Z r   Z p   A P     B   M1   0 . 6 V   V   0 0   0 . 8 Z l   0   0   0 . 8 Z l   M2   0 . 6   V   V   0 0   0 . 8 Z l   0 . 1 5 Z l   - 0 . 1 5 Z l   0 . 8 Z l   M3   - 1 . 6   V   V   1 8 0 0   0 . 8 Z l   - 0 . 1 5 Z l   - 0 . 1 5 Z l   - 0 . 8 Z l       3.   SYST E M   AN AL YS I S US I N G CO M P UT AT I O N AL   T O O L S   3 . 1 .     Sta t ic  v o lt a g s t a bil it y   Utilit ie s   a n d   R ela y   p r o g r a m m er s   ca n   f i n d   t h n et w o r k   o p er atio n   li m it   i n   s tead y   s tate,   i n cr ea s i n g   th lo ad   i n   d i f f er e n s elec ti v e   f o r m s .   T h s o f t w ar i m p le m en ts   th r ee   a lg o r it h m s i)   F as u n co u p led   n e w to n - r ap h s o n   al g o r ith m   ( NR )   [ 2 5 ] ii)  Fo r m a NR   al g o r ith m   [ 2 6 ,   2 7 ]   an d ;   iii)  C o n tin u o u s   p o w er   f lo w   a lg o r it h m   b ased   o n   N R   [ 2 8 ] .   Als o ,   t h s o f t w ar p lo ts   th e   ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   v s   v o lta g a n d   lo ad   an g le   f r o m   t h e   alg o r ith m s   o u tp u t.  R es u lts   s h o w s   th p o w er   lo ad   f lo w s   f o r   th cr itical  p o in t.    T h v o ltag co llap s p o in i s   t h m a x i m u m   lo ad   p o in tr an s f er r ed   in to   th s y s te m   f o r   co n s t an p o w e r   lo ad s   v s .   v o lta g e.   T h al g o r it h m s   co n ti n u e   in cr ea s in g   th e   b u r d en   w h ile  th e   f i n al   p o w er   f o r   ea c h   iter atio n   ex ce ed s   th p r ev io u s   iter atio n .   T h cr itical  p o in is   in   v ici n i t y   w it h   n o n   co n v er g e n ce   p o w er   f lo w   p o in t.  T h e   v o ltag v s   t h co n s tan ac ti v p o w er   c h ar ac ter is tic  i s   p er p en d icu lar   s tr ai g h l in to   t h p o w er   ax is .   T h m ax i m u m   lo ad   an d   th s tatic  b if u r ca tio n   p o in r eq u ir an o t h er   p r o o f   w h en   co n s id er in g   lo ad s   v ar y i n g   w it h   t h e   v o ltag e.   E q u atio n s   s h o w ed   in   ( 1 8 )   r ep r esen ts   lo ad s   b elo w   w it h   e x p o n en t s   pv   an d   qv   v alu es  d if f er e n f r o m   ze r o   [ 29 , 3 0 ] .   T h s u b - i n d ex   0   id en tifie s   t h in i tial state   o f   th alg o r ith m .     pv V V P P 0 0 qv V V Q Q 0 0   ( 1 8 )     Sear ch i n g   f o r   th cr itical  p o in s o l u tio n s ,   it  ca n   b f o u n d   p o in w it h   g r ea ter   lo ad   p o w er   th an   t h e   p r ev io u s   o n u n d er   u n s tab le  w it h   v o lta g d ep en d en lo ad s .   Fig u r 2   s h o w s   th is   s it u atio n   n ea r   th cr itical   p o in t.  P o in is   n o t h m a x i m u m   p o i n an d   f o r   an   i n cr e m e n i n   t h lo ad   th s o f t w ar ca n   co n v er g e   li k in   a   B   p o in t,  w h ich   co u ld   b an   u n s tab le  p o in t.  W ca n   f in d   o th er   s o lu tio n s   w h e n   th m a x i m u m   lo ad   an d   t h e   b if u r ca tio n   p o in t a r d if f er en t.   A   s e n s iti v it y   te s t is a  g o o d   s o lu tio n   i n   t h ese  ca s e s .   [ 2 7 29 , 3 1 ].           Fi g u r 2 .   C r itical  p o in t v icin i t y       T h s o lu tio n   p o in is   u n s tab l in   th s e n s iti v it y   test   o f   o n ter m   o n   t h m ain   d ia g o n al  if   J R - is   n eg at iv e.   T h ese   ter m s   ar t h to tal  d er iv ati v es  o f   t h v o ltag e s   r eg ar d in g   to   t h r ea cti v p o w er   v ar iatio n s .   T h m atr i x   J R   i s   r ed u ce d   m a tr ix   f o u n d   b y   th e   f o llo w in g   m atr i x   eq u atio n s ,   w h er J Pθ,   J PV,   J Qθ  a n d   J QV  ar n e t w o r k   j ac o b ian   s u b - m a tr ices.     PV P Q QV R J J J J J 1   ( 1 9 )     V J Q R   ( 2 0 )     Q J V R 1   ( 2 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   mh o   typ p h a s co mp a r a to r   r ela g u id elin u s in g   …  ( Jo s é  A n to n io   G o n z á lez - C u eto   C r u z )   935   T h s o f t w ar ca n   m a k m o d al  an al y s is   an d   f in d   th ei g e n v al u e s   u s i n g   r ed u ce d   m a tr ix   J R   w i th   a   cr itical  s tate  v ar iab le  v al u e.   T h p ar ticip atio n   f ac to r s   o f   n o d es,  b r an ch es  an d   g e n er ato r s   ca n   b f o u n d   f o r   th e   s m al ler   eig en v al u es  a n d   th n et w o r k   cr itical  ele m e n ts .   T h is   an al y s is   i s   m ea s u r o f   th v i cin it y   to   th cr itical   p o in an d   th e   b r an ch e s   w i th   h ig h   p ar ticip atio n s   ar w ea k   l i n k s   o r   ar h ea v il y   lo ad ed   [2 7 ] .   T h e   lin w i t h   t h h i g h e s t   a c t i v e   p o w e r   p e r c e n t   t r a n s f e r r e d   i s   d e t e r m i n e d   b y   ( 2 2 ) .   T h e s e   e l e m e n t s   a r e   u s e f u l   f o r   c o n t i n g e n c y   s e l e c t i o n   a n d   i t   a l l o w   t o   i d e n t i f y   t h e   p r o t e c t i o n s   c l o s e r   t o   t h e i r   r e a c h   t h r e s h o l d   v a l u e s   i n   t h e   cr itical  s tate.       2 R RR R S SR M a x V G V V Y P   ( 2 2 )     T h f o llo w i n g   eq u atio n   allo w   to   f in d   t h b r an c h e s   cu r r en t s :     R S RR RS SR SS R S V V Y Y Y Y I I   ( 2 3 )     T h r esu lts   i n   th is   co m p u tati o n al  to o co n s id er s   b alan ce d   p h ases ,   a n d   v o ltag e s   o n   ea c h   en d   o f   th e   lin allo w i n g   to   f i n d   th i m p e d an ce   v al u es.     )] ( /[ R S S E R S SH S SM V V Y V Y V Z   ( 2 4 )     )] ( /[ S R S E R R SH R RM V V Y V Y V Z   ( 2 5 )     Hen ce ,   th i m p ed an ce   v alu e s   ab o v f o r   ea ch   s tab le  s ta g s o lu tio n   p r o ce d u r f r o m   th in itia l   co n d itio n   to   th e   cr itical  p o i n t   p lo c u r v in   th e   co m p le x   p lan e.   A s   s h o w n   i n   ( 1 3 )   d escr ib th m h o   p h a s e   co m p ar ato r s   ch ar ac ter is tics   i n   th co m p lex   p la n at  p o in B   an d   at  p o in A p   b y   ( 1 4 )   t o   ( 1 7 ) .   Dep en d in g   o n   t h e   p o lar izatio n   ty p e,   B   an d   A p   ca n   also   b f o u n d   b y   th v o lt ag es  o f   b o th   en d s   o f   ea ch   li n f o r   th b alan ce d   co n d itio n s   i n   t h cr itical  s tate.   T h ese  ch ar ac ter is tics   ar cir cl es  w ith   ce n ter   in   ( 2 6 )   an d   r ad io   in   ( 2 7 ) .       2 / ) ( p A B C   ( 2 6 )     2 / ) ( p A B R   ( 2 7 )     T h s o f t w ar s h o w s   t h i m p ed an ce   m ea s u r ed   c u r v es   a n d   all  t h zo n c h ar ac ter is t ics  o f   m h o   p h ase   co m p ar ato r s   i n   th co m p le x   p l an e.   T h is   ca n   also   b d o n f o r   all  s elec ted   lin e s   en d s .       3 . 2 .     M id - t er m   s y nc hro no us   s t a bi lity   T h n u m er ical  m et h o d   u s ed   i n   t h m id - ter m   s tab ilit y   p r o g r a m   f o r   th e   d if f er e n tial  eq u atio n   s o l u tio n s   is   t h i m p licit  tr ap ez o id al  in t eg r atio n   m et h o d   w it h   Z Bus   l o ad   f lo w   f o r   t h n et w o r k   s o lu tio n   [ 2 6 ,   3 2 ] .   T h e   m ai n   s y s te m   ele m en ts   a n d   it s   i n ter r elatio n s h ip s   ar s h o w n   i n   Fig u r 3 .             Fig u r 3 .   E le m en t i n ter r elatio n s h ip s   i n   m id - ter m   s tab ilit y   p r o g r a m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   9 2 9   -   944   936   Fig u r s h o w s   t h i n ter ch a n g b et w ee n   t h n et w o r k s   w ith :     Gen er ato r s   an d   its   co n tr o ls .   T h n et w o r k   a n d   g en er ato r s   in ter ac tio n s   ar d q - r v a r iab le  t r an s f o r m atio n s ,   T d q - T r i;  an d   r ef er en ce   an d   f ee d b ac k   s i g n a ls ,   R S,  FS ,   f o r   th co n tr o ls .   T h s y n c h r o n o u s   g e n er ato r s   r ep r esen th s i m p lest   f lu x   m o d el,   co n s tan e m f ,   to   d   an d   q   s u b - tr an s ien e f f ec ts   w it h   s atu r atio n .   T h e   p r im m o to r s   m a y   b s tea m ,   g as  a n d   h y d r au lics   t u r b in es  a n d   in ter n al  co m b u s tio n   m o to r s .   A l s o ,   it  ca n   s i m u late  E o lic  t u r b in es  w i th   i n d u ctio n   g e n er ato r s   an d   p h o to v o ltaic  g en er atio n .     A cti v e   p r o tectio n s ,   w i th   i n p u s i g n al s   a n d   tr ip p in g   s i g n als,  I a n d   T S.  T h ese  p r o t ec tio n s   d u r in g   s i m u lat io n   ca n   m ea s u r f r eq u en c y ,   f r eq u e n c y   v ar iatio n ,   v o l tag e,   ac ti v a n d   r ea cti v p o w er ,   i m p ed an ce s   an d   in v er s io n   o f   ac tiv p o w er .     B r e a k e r   o p e r a t i o n s   a n d   s i m u l a t e d   f a u l t s ,   w i t h   m a t r i x   m o d i f i c a t i o n   a n d - o r   l o a d   v a r i a t i o n ,   M t x M o d   a n d   L V .     L o ad s ,   w ith   i ts   c u r r en i n j ec t io n s   I u n d er   v o ltag v ar iatio n s   | V | ,   f r eq u e n c y   a n d   lo ad   s h ed d in g   o r   lo ad   r ec lo s in g   b y   th i n p u s i g n al s ,   L V.     Sh u n t SVC s ,   w it h   th e ir   in p u t c o n tr o l sig n als I S a n d   o u tp u t r e ac tiv p o w er   i n j ec tio n s   Qi.   T h 3 x 3   s eq u en ce   co m p o n en ele m e n tar y   s u b - m atr i x   f o r   ea ch   s el f   o r   m u t u al  ad m i ttan ce s   o f   th e   n et w o r k   f o r m   t h Y Bus   m atr i x   ter m s .   T h u s ,   s h u n f a u lt is   r e p r esen ted   b y   f ictitio u s   ad m it tan ce   lo ad   i n s e r t i o n   i n   t h e   m a t r i x   c o r r e s p o n d i n g   n o d e ,   l i k e   i n   F i g u r e   4 .   T h e   f a u l t   i s   d e t e r m i n e d   b y   t h e   f o u r   a d m i t t a n c e s   v a l u e s   a n d   t h 3 x 3   p h a s e   c o m p o n e n t   s u b m a t r i x   i s   o b t a i n e d   b y   K r o n   e l i m i n a t i o n   o n   t h e   n e u t r a l   n o d e .   T h e n   t h e   r esu lti n g   3 x 3   f au lt  s eq u en ce   co m p o n en ts   s u b - m at r ix   is   f o u n d   b y   t h tr an s f o r m at io n :     S abc f S f T Y T Y 1 012   ( 2 8 )     w h er e,   [ T S ]   : is th tr a n s f o r m atio n   m a tr ix   f o r   s eq u en ce   co m p o n e n ts   to   p h ase  co m p o n en ts .   [ Y f ] abc   : is th f au lt s u b m atr i x   i n - p h as co m p o n e n t s .   [ Y f ] 012   : is th f au lt s u b m atr i x   i n   s eq u en ce   co m p o n e n ts .   T h r ee   s er ies ad m i ttan ce s   r ep r esen s er ies f a u lt s .   T h is   m et h o d   is   ea s ier   th a n   o th er s   to   s i m u la te:     S i m u l t a n e o u s   s y m m e t r i c a l   o r   a s y m m e t r i c a l   f a u l t s   i n   v a r i o u s   n e t w o r k   p o i n t s .       S h u n t   f a u l t s   i n   i n t e r n a l   p o i n t s   o f   t h e   l i n e .     B r e a k e r   s w i t c h i n g .   A cti v e   p r o tectio n s   o r   p r o g r a m m ed   s w i tch i n g   m a y   tr ip   b r e ak er s   b y   s elec tio n   f o r m   a s   i s   s h o w n   i n   Fig u r 5 .   T h m u t u al   i n d u c tan ce   e f f ec o f   ze r o   s eq u e n ce   in   tr an s m i s s io n   l in e s   ca n   b s i m u lated   in   as y m m etr ical  f a u lts   ca s e s   r ela ted   w ith   g r o u n d .   T h r es u lt s   i n   t h s o f t w ar e   ar g i v e n   i n   g r ap h ical  a n d   tab u lar   f o r m   w it h   o p tio n al  co n f i g u r ati o n s .   On g r ap h ic  s h o w s   t h i m p ed a n ce   v ar iatio n   cu r v e s   m e asu r ed   m o d u le s   an d   th a n g le  m ea s u r ed   f r o m   th e   a p p ar en t p o w er   p h aso r s   v er s u s   ti m e,   i n   b o th   li n e n d s .   T h ai m   i s   to   d etec t t h o s p r o tectio n s ,   w h ich   ca n   m ea s u r i m p ed an ce s   o r   o s cillato r y   v alu es  n ea r   t h eir   r ea ch .   T h ese  v alu es  j u d g ag ai n s t   th v al u o f   th li n i m p ed an ce   in   ea ch   s i m u lat io n   in s tan t.  T h p h ase  d if f er en ce   b et w ee n   th p o w er s   v ec to r s   ar v er if ied   all  in s ta n ts .           F ig u r 4 .   Sh u n f a u lt si m u latio n       Fig u r 5 .   B r ea k er   s w itc h i n g   c o n f i g u r atio n       T h im p ed an ce   m ea s u r ed   b y   th p h ase  c o m p ar ato r   ar o b t ain ed   f r o m   v o lta g es  o b tain ed   f r o m   th e   s en d i n g   a n d   r ec eiv i n g   en d   o f   t h li n s elec ted ,   an d   t h co m p le x   c u r r en ts   r e g is ter ed   o n   it.  E ac h   p o in t   co r r esp o n d s   to   ea ch   ti m s te p   k   o n   t h s i m u latio n .   T h ex p r ess io n s   u s ed   f o r   th li n e   to   lin i m p ed a n c e   m ea s u r ed   ar e:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   mh o   typ p h a s co mp a r a to r   r ela g u id elin u s in g   …  ( Jo s é  A n to n io   G o n z á lez - C u eto   C r u z )   937   ) ( ) ( ) ( ) ( k I k I k V k Z j i ij ij   ( 2 9 )     an d   f o r   th p h a s to   g r o u n d ,   im p ed a n ce   m ea s u r ed .     ) ( ) ( ) ( ) ( 0 0 k I k k I k V k Z i i ph   ( 3 0 )     w h er e,     L L L Z Z Z k 1 1 0 0   ( 3 1 )     T h v o ltag es  f o r   ea ch   n o d i a n d   s tag k   ar o b tain ed   f r o m   t h v o lta g s u b - v ec to r .     012 i S a b c i V T V   ( 3 2 )     Fro m   th n et w o r k   v o ltag v ec t o r ,   th k th   s ta g s o lu tio n   is :     012 012 012 B U S B U S B U S I Z V   ( 3 3 )     a n d   th cu r r e n ts   f o r   lin S R   b y   t h m atr ix   r elatio n .     012 012 012 012 012 012 R S RR SR RS SS s abc R abc S V V Y Y Y Y T I I   ( 3 4 )     T h ch ar ac ter is tics   o f   t h m h o   elem e n t s   in   t h co m p le x   p lan d ef i n th d is ta n ce   ele m e n s elec ted ,   th r ea c h   a n d   t h p o lar izatio n .   Fi g u r e   6   s h o w s   th e   o p tio n al  s elec tio n s ,   th i s   ca n   b e   an y   co m b in atio n ,   in cl u d i n g   o n l y   o n o r   all  o f   t h e m .             Fig u r 6 .   Op tio n al  d is tan ce   el e m en ts       T ab le  2   s h o w s   t h s ix   p o s s ib le  p o lar i za tio n s   i m p le m e n ted   o n   t h is   p r o g r a m   v er s io n .   T h ey   ar e:  t h e   s elf - p o lar ized ,   t w o   co m b in ed   p o lar izatio n s   an d   th r ee   s i m p le  p o lar izatio n s .   T h last   o n u s es  t h p o s itiv e   s eq u en ce   v o lta g es,  a n d   th o t h er s   co n s id er s   li n o r   p h ase   v o ltag e s .   I s h o w s   o n l y   t w o   o f   th s i x   d is ta n ce   u n i ts   f o r   ea ch   ca s e.       T ab le  2 .   P o lar izatio n s   i m p le m en ted   U n i t   S 2   S e l f   S C o mb i n e d   S C o mb i n e d   S S i m p l e   S S i m p l e   S S e c   p o s   AB   ab V   0 90 c p ab V k V   0 1 2 0 ca p ab V k V   p k 0 1 2 0 bc V   p k 0 90 c V   1 ab V   A   a V   0 90 bc p a V k V   0 120 c p a V k V   p k 0 120 b V   p k 0 90 bc V   1 a V       T h s o f t w ar s i m u late s   m e m o r y   p o lar izatio n   w ith   p o s iti v s eq u e n ce   v o lta g [ 2 5 ] .   A s   Sh o w n   i n   (3 5 )   d eter m i n es t h p o lar izatio n   v o ltag f o r   ea ch   ti m s tep .     ] 1 [ 1 ] [ 1 ] [ 1 ) 1 ( k M E M k k M E M V V V   (3 5 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   9 2 9   -   944   938   w h er e,   ] [ 1 k M E M V i s   t h e   p r e s e n t   m e m o r i z e d   p o s i t i v e   s e q u e n c e   v o l t a g e ,   w h i c h   m u s t   b e   u s e d   i n   t h e   s t e p   k   a s   p o l a r i z a t i o n   v o l t a g e .   ] [ 1 k V   is   th ac t u al  p o s iti v s eq u e n c v o ltag v alu e.   ] 1 [ 1 k M E M V is   th p r ev io u s   m e m o r ized   p o s itiv s eq u en ce   v o lta g v al u e.   is   th m e m o r y   ti m co n s tan t.   T h en   f o r   ea ch   lin s elec ted ,   with   m h o   p h ase  co m p ar ato r ,   t h S 1 ,   S 2 A p   an d   v alu es   ar ca lcu lated   f o r   ea ch   d is ta n ce   u n it  p r o tectio n   s elec ted ,   f o r   th r ea ch   g i v en   to   ea ch   zo n e,   th p o lar izat io n   o f   th u n it  an d   v o ltag a n d   c u r r en t o u tp u v al u es  g i v en   to   th e   p r o g r a m   u s t h r elatio n s   ( 3 2 )   to   ( 3 4 ) .   T h c o m p le x   i m p ed an c e   cu r v e s   m ea s u r ed ,   an d   th e   ch a r ac ter is tics   zo n e s   i n   m h o   p h ase  co m p ar ato r   ar in   co m p lex   p la n e.   Fi g u r 7   s h o w s   t h i m p ed a n ce   m ea s u r e d   m o d u le s   cu r v es,  r esi s tan ce   o r   r ea cta n ce   v er s u s   t i m a n d   θ   an g le s   v er s u s   t i m e   u s i n g   an   a lter n ati v f o r m .   Al th e s cu r v es  ca n   b s h o w n   f r o m   t h b eg in n i n g   o f   t h s i m u latio n   u p   to   an   elec ted   ti m e,   w h ile  t h ch ar a cter is tics   o f   t h m h o   u n i ts ,   d r a w i n g   th v ar iab le  v al u es  o f   th s elec ted   in s tan ti m e.   E v er y   p o in o f   t h c u r v es  an d   g r ap h ics   in   th co m p le x   p lan r elate s   t h co r r esp o n d in g   in s ta n ti m o f   th s i m u lat io n .   T h co m p le x   m o d el   ac cu r ac y   c h ar ac ter is tic s   o f   th e   m h o   u n its   m a y   b te s ted   w it h   r eg ar d i n g   th θ   v s   ti m c u r v e s ,   b ased   s tr aig h tf o r w ar d   in   th e   o p er atin g   p r in cip le  o f   p h a s co m p ar i s o n   co n s id er in g   t h in p u s ig n als  o f   th ese  u n its .   A ll  p o in t s   o f   th m h o   ch ar ac ter is tics   an d   i m p ed a n ce   m ea s u r ed   cu r v e s   ar s u b tr ac ted   f r o m   t h li n i m p e d an ce   Z l   f o r   p r o tectio n s   ar o n   th r ec ei v i n g   en d   o f   l in e.   T h u s   t h g r ap h ics   f o r   th ese   p r o tectio n s   ta k a s   o r ig i n   o f   t h co m p le x   p la n et h v a lu o f   t h i m p ed an ce   o f   t h l i n a n d   ar r o tated   1 8 0   d eg r ee s .         ( a)         ( b )         ( c)       Fig u r 7 .   C o m p lex   p l a n an d   r elate d   r ea ctan ce   cu r v e,   ( a)   i m p ed an ce   m ea s u r ed   cu r v es a n d   m h o   c h ar ac ter is tc s ,   ( b )   r ea ctan ce   v er s u s   ti m e,   ( c)   ar g .   ( S 1 /   S 2 )   v er s u s   ti m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.