I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   201 7 ,   pp .   58 ~ 67   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v7 i 1 . pp58 - 67             58       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s j o ur nal . c om / on l i n e / i nde x . php/ IJ E C E   R e a c h   a n d   Op e r a t i n g   T i m e   C o r r e c t i o n   o f   D i g i t a l   D i st a n c e   R e l a y       A .   N .   S a r w ad e 1 P .   K .   K att i 2 J .   G .   G h o d e k a r   1 , 2 D e pa r t e m e nt   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   D r   B a ba s a h e A m be dk a r   T e c hno l o g i c a l   U ni v e r s i t y ,   L o ne r e ,   I ndi a   3 R e t i r e d   P r i nc i p a l ,   G o v t   C o l l e g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   S h i v a j i   U n i v e r s i t y ,   I ndi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   1 4 ,   201 6   R e v i s e N o v   15 ,   201 6   A c c e pt e D e c   8 ,   20 1 6       C ur r e nt   a n v o l t a g e   s i g na l s   r e c i e v e f r o m   c o n v e nt i o na l   i r o c o r e   C u r r e nt   T r a n s f o r m e r   ( C T )   a nd  V o l t a g e   T r a ns f o r m e r   pl a y s   v e r y   i m po r t a nt   r o l e   f o r   c o r r e c t   o pe r a t i o o f   D i s t a nc e   D i s t a nc e   R e l a y   ( D D R ) .   I nc r e a s e   i s e c o nda r y   bur d e c o nne c t e t o   C T   c a us e s   i t   t o   s a t u r a t e   a t   e a r l i e r   s t a g e .   T he   s a t ur a t e d   C T   pr o duc e s   di s t o r t e s e c o nda r y   c ur r e nt ,   c a us i ng   D D R   t o   unde r   r e a c a nd  t o   o pe r a t e   by   c e r t a i t i m e   de l a y .   R o go w s ki   C o i l s   ( R C s )   a r e   a t t a i ni ng   i nc r e a s e a c c e pt a nc e   a nd  u s e   i e l e c t r i c a l   po w e r   s y s t e m   due   t o   t he i r   i nhe r e n t   l i n e a r i t y ,   g r e a t e r   a c c ur a c y   a nd  w i d e   o pe r a t i ng   c ur r e nt   r a ng e .   T hi s   pa pe r   p r e s e nt s   us e   o f   R C   a s   a a dv a nc e m e a s ur e m e n t   de v i c e   s ui t a bl e   f o r   D D R .   C a s e   s t u dy   f o r   v a l i da t i o o f   us e   o f   R C   i s   c a r r i e o ut   o l o w   v o l t a g e   s y s t e m .   T h e   s i m ul a t i o r e s ul t s   o f   D i s t a nc e   p r o t e c t i o s c he m e   us e f o r   pr o t e c t i o o f   pa r t   o f   220kV   A C   s y s t e m   s ho w s   e xc e l l e nt   pe r f o r m a nc e   o f   R C   ov e r   C T   unde r   a bno r m a l   c o ndi t i o ns .   Ke y w or d:   CT   s a t u ra t i o n   D i s t a n c e   r e l a y   P S CA D - E M T D C   Ro gow s ki   c o i l   U n de r   r e a c h   C opy r i gh t   ©   201 7   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 :   A .   N .   S a r w a de ,     R e s e a r c S c h o l a r ,   D e pa r t e m e nt   o f   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i ng,   D r.   B a b a s a h e b   A m b e dka r   T e c hn o l o gi c a l   U ni v e r s i t y ,   L o n e r e ,   R a i ga rh,   M a ha r a s ht r a I n di a .   E m a i l :   a s a r w a de @ y a h o o . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   P ow e r   s y s t e m   i s   a   c o m pl e i n t e r c o nn e c t e n e t w o r w h i c h   c o n s i s t s   of   ge n e r a t i o n ,   t r a n s m i s s i o n   a nd  di s t r i b ut i o n   ut i l i t i e s .   S h o r t   c i r c ui t   a n d   o t h e e c c e n t ri c   c o ndi t i o n s   w hi c o c c ur   i t h e   po w e r   s y s t e m   c a l l e f a ul t s   [1].   A c c o r di n t o   s t a t i s t i c a l   d a t a   a b o ut   70  t o   80%  f a ul t s   o n   t ra n s m i s s i o n   l i n e   a r e   s i n gl e   l i n e   t o   gr o und  f a ul t s   [2].   T h e   pe r f o r m a n c e   di s t a n c e   r e l a y s   (D R s us e fo r   pr o t e c t i o n   o f   t r a n s m i s s i o n   l i n e   w h e n   a   f a ul t   o c c ur s   i n   t h e   s y s t e m   i s   i m po r t a nt   f o r   i m p r o ve m e n t s   i n   t h e   s t a b i l i t y   of   t h e   s y s t e m   a n r e duc t i o n   o f   t h e i r   e ffe c t   o n   s e n s i t i v e   l o a ds .   Re duc i n t h e   f a ul t   c l e a r i n t i m e   fo r   m o r e   po s s i b l e   f a ul t   c o n di t i o n s   i s   o n e   o f   t h e   m a i n   go a l s   i t h e   de v e l o pm e n t ,   a p pl i c a t i o n   a n d   s e t t i ng  o f   s uc h   r e l a y s   [3].     F a ul t   o c c urr e o n   t ra n s m i s s i o n   l i n e   p r o duc e   v e r y   l a r ge   a n d   a b n o rm a l   c urr e nt s   i n   t h e   po w e r   s y s t e m .   T r a d i t i o n a l l y   n o rm a l   a n a b n o rm a l   c u rr e n t   m e a s u r e m e n t   i s   a c c o m pl i s h e w i t h   m a g n e t i c   c o r e   Cu rr e n t   T r a n s f o r m e r   (C T ).   CT   p r o duc e s   r e duc e c ur r e n t   a c c ura t e l y   pr o po r t i o n a l   t o   c urr e nt   w h i c h   c a n   b e   c o n v e n i e n t l y   c o n n e c t e t o   m e a s uri n a nd  r e c o r di n i n s t r u m e nt s .   B ut   C T   e xpo s e s   a   s e r i e s   of   de fe c t s   s uc h   a s   c o m pl e x   i n s ul a t i ng  s t ruc t u r e ,   s a t u r a t i o po t e nt i a l   a nd  c a t a s t r o p h i c   f a i l ur e   due   t o   s e c o n da r y   o pe n   [4].     CT   s a t u ra t i o n   c a us e   di s t a n c e   r e l a y   t o   s e e   l ow e r   e ffe c t i ve   c urr e nt   t h a n   t h e y   w o ul s e e   a n c a us e s   t h e m   t o   r e a c a   s h o r t e r   di s t a n c e   t ha n   t h e y   w o ul d,   i f   t h e r e   w e r e   n o   CT   s a t u ra t i o n.   T hi s   a l s o   c a us e s   t h e   di s t a n c e   pr o t e c t i o n   s c h e m e   t o   p r o v i de   i t s   t ri de c i s i o n   w i t c e r t a i t i m e   de l a y   [5].   T o   o v e r c o m e   t h i s   i s s ue ,   a   n e w   m e a s u r i n g   t e c hn i q ue   i s   r e qu i r e f o r   m e a s u r e m e n t   o f   c urr e nt .   I o r de r   t o   us e   m i c r o p r o c e s s o r - b a s e o r   num e r i c a l   r e l a y s ,   m o r e   a dv a n c e i n s t rum e n t   c u rr e nt   t r a n s duc e r s   m us t   b e   i n t r o duc e fo r   m e a s u r e m e nt s   [6 - 8] .   R ogow s ki   Co i l   (R C)  h a s   a t t ra c t e m uc h   a t t e nt i o n   of  e l e c t r i c   po w e r   i n d us t r y   a s   i t   c a n   m e e t   t h e   r e qui r e m e n t s   o f   pr o t e c t i ve   r e l a y i n due   t o   i t s   s upe r i o r   pe r f o r m a n c e ,   i nh e r e nt   l i n e a ri t y ,   o ut s t a n di ng  dy n a m i c   r e s po n s e ,   w i de   b a n d w i dt a n d   n o   m a g n e t i c   s a t u ra t i o n.   T h e   po s i t i o n   o t h e   pri m a r y   c o n duc t o r   i n s i de   R C,   m a g n e t i c   f i e l c r e a t e by   n e a r b y   c o n duc t o r s   a n ha r m o n i c s   w i l l   n o t   c r e a t e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       R e a c and   O pe r a t i ng   T i m e   C or r e c t i on   o f   D i gi t al   D i s t a nc e   R e l a y   ( A .   N .   Sar w ade )   59   a n y   t y pe   o de v i a t i o n   i n   R o ut put   [9],   [ 10].   H i g h   de gr e e   of  s e l e c t i v i t y   a n c h a ra c t e r i s t i c s   of  pr o t e c t i o n s   w h i c h   r e qui r e   c u rr e nt   m e a s u r e m e n t s   c a n   b e   i n c r e a s e s i gni f i c a n t l y   i n   t h e   p r o t e c t i o n   s y s t e m   w i t h   t h e   h e l o R C.   S o ,   R c a n   b e   c o n s i de r e a s   a l t e rna t i v e   t o   c o n v e n t i o na l   c u rr e n t   t r a n s f o r m e r s   f o r   a ppl i c a t i o n s   i h a r s o pe r a t i o n   e n v i r o nm e nt s   [1 1].     S o   f a r   R i s   us e a s   c u rr e n t   t ra n s duc e i n   di f f e r e n t i a l   a n d   o v e r   c urr e n t   p r o t e c t i o n .   T hi s   pa pe pr e s e nt s   us e   o f   R a s   a   b e s t   a l t e rna t i v e   t o   c o n v e n t i o na l   C T   i 220   kV   di s t a n c e   p r o t e c t i o n   s c h e m e .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T h i s   p a pe r   g i v e s   t h e   c o m pa ri s i o n   o f   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   220  kV   di s t a n c e   p r o t e c t i o n   s c h e m e   w h e n   CT   a n R a r e   us e a s   c ur r e n t   t ra n s duc e r s .   T h e   s t a ge s   i n v o l v e w h i l e   de ve l o pi n a   di s t a n c e   pr o t e c t i o n   s c h e m e   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   1 .   T h e   f a ul t   c r e a t e o n   a n   A s y s t e m   pr o duc e s   c ur r e n t   a nd  v o l t a ge   s i gn a l s   w i t h   s o m e   t r a n s i e nt s .   T h e   v o l t a ge   s i g n a l   i s   c o l l e c t e w i t h   t h e   h e l V T   a n t h e   c urr e n t   s i g n a l   i s   c o l l e c t e w i t h   t h e   h e l o R C,   i de a l   CT   a n a c t u a l   C T   s i m ul t a n e o us l y .   In   o r de r   t o   ge t   c o r r e c t   v a l ue   of   t h e   l i n e   i m pe d a n c e   up  t o   f a ul t   po i n t ,   i t   i s   v e r y   e s s e n t i a l   t o   r e m o ve   t h e   t r a n s i e nt s   a n r e t a i n   s i g na l s   w i t h   f un d a m e n t a l   f r e que n c y .   S t h e s e   s i g n a l s   a r e   f ur t h e p r o c e s s e t hr o ug h   s i g na l   p r o c e s s i n s t a ge   w h i c c a rr i e s   F F T   m o dul e .   F F T   m o dul e   h e l ps   t o   ob t a i n   c u rr e nt   a nd  v o l t a ge   s i g n a l s   a t   f u n da m e n t a l   f r e que n c y   [12] .   B y   us i n t h e s e   c urr e nt   a nd  v o l t a ge   s i g n a l s ,   a ppa r e nt   i m pe da n c e s   ( Z ap s a r e   c a l c u l a t e d.   F i na l l y   t h e s e   Z ap s   a r e   f e t o   M DR s   w h i c h   c o m pa r e s   t h e s e   i m pe da n c e s   w i t h   i t s   s e t t i ng  a n d   i s s ue s   t ri s i g n a l   i n s t a n t a n e o us l y   o r   w i t s o m e   t i m e   de l a y .           F i gu r e   1 .   D i s t a n c e   P r o t e c t i o n   S c h e m e   S t a ge s       2. 1 .   M o d e l l i n g   o   220 k V   A C   S ys te m   T h e   de t a i l s   o t h e   220  kV   A s y s t e m   (F i gur e   2 i s   gi v e n   i n   T a b l e   1.   L i n e   be t w e e n   b us   A   a n b us   i s   pr o t e c t e by   u s i n M D R .   T h e   l i n e   A B   i s   di v i de i n   t w pa r t s   a s   T L i n e a n T L i n e t o   ob t a i n   i t s   Z o n e   1   s e t t i n (Z 1s e t ).   T h e   l i n e   l e ngt h s   o f   t h e s e   t w o   pa r t s   c a n   b e   v a ri e t o   c r e a t e   a   f a ul t   i n s i d e   a n o ut s i de   o Z o n e   1   of   l i n e   A B .   S i n gl e   l i n e   t o   g r o u n (S L G f a u l t   i s   c r e a t e w i t h   t h e   h e l p   o f   t i m e   f a ul t   l o gi c   [13 ] .               F i gu r e   2 .   P S CA D   m o de l   o f     220kV   A S y s t em       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     58     67   60   T a b l e   1 .   22 kV   A C   S y s t e m   D e t a i l s   P a ra m e t e r   S p e c i f i c a t i o n s   S o u r c e   V o l t a g e   2 2 0   k V ,   5 0 H z   S o u r c e   I m p e d a n c e   3 2 . 1 5 85 0   S y s t e m   M V A       1 0 0   M V A   L e n g t h   o A B   2 0 0   k m   P o s i t i v e   s e q u e n c e   i m p e d a n c e (p e r   k m )   0 . 2 9 2 8 8 6 . 5 7 0     Z e r o   s e q u e n c e   I m p e d a n c e   ( p e k m )   1 . 1 1 7 4 . 0 9 0     L o a d   (7 5 + j 2 5 M V A   c o m p e n s a t i o n   f a c t o r   2 . 8 2       2. 2 .   M o d e l i n g   o A c tu al   C u r r e n t   T r an s fo r m er    T h e   a c t u a l   C T   w i t t h e   f o l l ow i n s pe c i f i c a t i o n s   i s   us e (F i gu r e   3   T a b l e   2)   [ 14 ].           F i gu r e   3 .   A c t u a l   CT   M o de l       T a b l e   2 .   C T   D e t a i l s   P a ra m e t e r   S p e c i f i c a t i o n s   CT   ra t i o   ( CT R)   2 7 0 / 1   S e c o n d a r y   w i n d i n g   R e s i s t a n c e   (R s )   0 . 5     S e c o n d a r y   w i n d i n g   In d u c t a n c e   ( L s )   0 . 8 m H   M a g n e t i c   C o r e   A r e a   2 . 6 x 1 0 - 3   m m 2   M a g n e t i c   P a t h   L e n g t h   0 . 6 7 7 m t r   CT   Bu rd e n   ( Z b )   (0 . 5 + j 0 . 2 5 1       2. 3 .   M o d e l l i n g   o I d e a l   C u r r e n T r an s fo r m e r   T h e   pri m a r y   c urr e n t   i s   di v i de by   n um b e r   o t urn s   w h i c h   ha v e   b e e n   c o n s i de r e i n   a c t ua l   c urr e n t   t r a n s f o r m e r ,   t o   ge t   i de a l   v a l ue   o f   s e c o n da r y   c ur r e n t   (F i g u r e   4 ).           F i gu r e   4 .   Ide a l   CT   M o d el       2. 4 .   M o d e l l i n g   o R o go w s k i   C o i l   T h e   R m o dul e   &   i nt e gra t o r   w i t t h e   f o l l o w i n s pe c i f i c a t i o ns   i s   us e (F i gu r e   5   T a b l e   3)   [15 - 16] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       R e a c and   O pe r a t i ng   T i m e   C or r e c t i on   o f   D i gi t al   D i s t a nc e   R e l a y   ( A .   N .   Sar w ade )   61         F i gu r e   5 .   R o gow s ki   Co i l   M o de l       T a b l e   3 .   R o gow s ki   Co i l   D e t a i l s   P a ra m e t e r   S p e c i f i c a t i o n s   P a ra m e t e r   S p e c i f i c a t i o n s   M u t u a l   In d u c t a n c e   2   µH   o In t e g ra t o r(R i n t )   1 0 0     L   o R o g o w s k i   Co i l   7 . 8   m H   o In t e g ra t o r(C i n t )   1   µF   o R o g o w s k i   C o i l   186    N o   o f   t u r n s   270   o R o g o w s k i   C o i l   235    pF   O u t p u t   R M S   1 0 0 m V / 1   k A   Z   o R o g o w s k i   Co i l   2   k     Ra t e d   Cu rr e n t   100kA       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   Z o n e - s e t t i n (Z 1s e t o M D us e fo r   pr o t e c t i o n   of   l i n e   A B   (F i gur e   2)  i s   gi v e n   b y     E qua t i o n   1   [17 ].                                                                                                                   (1)     U s i n E qua t i o n   1 ,   Z 1s e t   o f   M D R   f o r   200  k m   l i n e   i s   do n e   a t   160  km   (80%   o f   200  km ) .     T o   ob s e r ve   t h e   u n de r e a c p h e n o m e n o o f   t h e   M D R ,   l i n e   l e n g t h   o f   T L i n e i s   a dj us t e a s   1 50  k m   (F i gu r e   2).   T h e   b urde c o n n e c t e t o   CT   s e c o n da r y   i s   i n c r e a s e t o   o b t a i n   C T   s a t u r a t i o n   c o n di t i o n.   U s e   of   i de a l   CT ,   a c t u a l   CT   a n d   R i n   di s t a n c e   pr o t e c t i o n   s c h e m e   i s   a n a l y z e w i t h   t h e   h e l o f   s e c o n da r y   c urr e nt   w a v e fo r m s ,   B - H   c ur v e s ,   Z a p   t r a j e c t o r i e s   a n d   o pe r a t i ng  t i m e   o f   M D R .         3. 1 .   I m p ac o C S e c o n d ar B u r d e n   T o   o bs e r v e   t h e   e f fe c t   of   un s a t u ra t e a nd  s a t u ra t e C T ,   t h e   b ur de c o nn e c t e t o   i t s   s e c o n da r y   i s   v a r i e f r o m   0 . 5     t o   10  .       3. 1 . 1.   Tr an s i e n t   R e s p o n s e   F i gu r e   6a   t o   6e   s h o w s   t h e   s e c o n da r y   c urr e nt   w a v e fo r m s   ge ne r a t e by   us e   o f   Id e a l   CT   (b l ue ),   A c t u a l   CT   ( r e d)  a n R (gr e e n).   W h e n   t h e   f a ul t   i s   c r e a t e a t   m a x i m um   v a l ue   o vo l t a ge   (V m a x) ,   w i t h   r e l a y   b ur de n   (R b )   of  0. ,   i t   i s   o b s e r v e t h a t   i de a l   C T ,   a c t ua l   CT   a n R pr o duc e s   s y m m e t r i c a l   s e c o n da r y   c ur r e n t   w a ve fo r m s   w h i c h   a r e   ov e r l a y i n o n   e a c h   o t h e r   (F i gu r e   6 ( a) ) .   W i t h   t h e   s a m e   b ur de n   R b ,   w h e n   t h e   f a ul t   i s   c r e a t e a t   z e r o   v o l t a ge ,   t h e   c urr e nt   w a v e fo r m s   f o un t o   b e   s hi f t e upw a r ds   f r o m   t h e   r e f e r e n c e   due   t o   D off s e t   a n s o m e   di s t o rt i o n s   a r e   o b s e r v e i n   s e c o n da r y   c urr e n t   w a v e f o r m s   p r o duc e by   a c t ua l   CT     (F i gu r e   6 ( b) ) .   W h e n   R b   i s   i n c r e a s e t o   ,     a n 1 ,   i t   i s   o b s e r v e t h a t   t h e   a c t u a l   C T   s e c o n da r y   w a ve fo r m   o b t a i n s   m o r e   a n m o r e   c l i ppe a n di s t o r t e s ha p e   (F i gur e   6 (c )     6 ( e ) ),   w h e r e a s   i t   i s   f o un t h a t   R C   t r a n s f o r m s   p r i m a r y   c ur r e n t   f a i t h f ul l y   o n   s e c o n da r y   s i de   a s   i t s   s e c o n da r y   c ur r e nt   w a ve f o r m   ov e r l a y i n o n   s e c o n da r y   c urr e nt   w a v e fo r m   p r o duc e by   i de a l   C T .   Co m pa r i s o n   o f   t h e   s e c o n da r y   c urr e n t   r o o t   m e a n s   s qua r e   ( rm s v a l ue s   a t   di f f e r e n t   b ur de n s   a r e   gi v e by   T a b l e   4.   It   i s   o b s e r ve t ha t   rm s   v a l ue   o f   t h e   s e c o n da r y   c urr e nt   p r o duc e by   i de a l   CT   a nd  R a r e   a pp r o xi m a t e l y   e qua l ,   b ut   i n   c a s e   o f   a c t ua l   CT   i t   go e s   o n   r e du c i n g   w i t h   i n c r e a s e   i b ur de n.         T a b l e   4 .   S e c o n da r y   Curr e nt s   a t   di f f e r e n t   CT   Bu r de n s   In s t a n t   o f   F a u l t   Re l a y   Bu r d e n ( Rb )   S e c o n d a r y   Bu r d e n   v   =   V m a x   v   =   0   0 . 5   0 . 5     2     5     1 0     W i t h o u t   CT   ( A )   4 . 2 1   4 . 2 5   4 . 2 5   4 . 2 5   4 . 2 5   W i t h   CT   ( A )   4 . 2 1   3 . 7 2   3 . 5 2   3 . 3 5   3 . 2 0 5   W i t h   R o g o w s k i   Co i l   ( A )   4 . 2 2   4 . 2 6   4 . 2 6   4 . 2 6   4 . 2 6               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     58     67   62                           F i gu r e   6 .   S e c o n da r y   Curr e nt   W a v e fo r m s   (a )   R b   =   0 .   &   F a ul t   a t   v = V m a x ,   (b )   R b   =   0.   &   F a ul t   a t   v = 0 ,   (c )   R b   =     &   F a u l t   a t   v = 0 ,   (d)   R b   =     &   F a ul t   a t   v = 0 ,   (e )   R b = 10    &   F a ul t   a t   v = 0       3. 1 . 2.   B - H   C u r v e s   o C   F i gu r e   7 ( a ) - 7 ( e )   s h o w s ,   B - H   c ur v e s   ge n e ra t e by   m a g n e t i z a t i o n   o f   a c t ua l   C T .   CT   gi v e s   l i n e a r   B - c ur v e   (F i gu r e   7 ( a ) ),   w h e t h e   f a ul t   i s   c r e a t e a t   V m a w i t h   CT   b u r de a s   0 . 5Ω .   W i t h   s a m e   C T   b urde n,   w h e t h e   f a ul t   i s   c r e a t e a t   v = 0,   CT   ge t s   s a t u ra t e (F i g u r e   7 ( b ) ).     CT   go e s   i n   de e s a t u ra t i o n   w h e n   t h e   b ur de n   i s   i n c r e a s e f r o m     t o   10    a n i t   r e qu i r e s   m o r e   m a g n e t i z i n f o r c e   t o   pr o duc e   s a m e   a m o u n t   o f   f l ux  de n s i t y   (F i gu r e   7 ( c ) - 7 ( e) )   A f t e r   CT   s a t u ra t i o n,   i t   i s   o b s e r v e t ha t ,   i n c r e a s e   i CT   b ur d e n   i n c r e a s e s   m a g n e t i z i ng  f o r c e   r e qui r e d   t o   pr o duc e   s a m e   a m o unt   o f   f l ux  de n s i t y   (T a b l e   5) .         T a b l e   5 .   B   &   H   pa ra m e t e r s   a t   l a s t   s a t u r a t i o po i n t   w i t h   di f f e r e n t   b ur de n s   In s t a n t   o f   F a u l t   v   = V m a x   v   =   0   Rb   ( Re l a y   Bu rd e n )   0 . 5   0 . 5     2     5     1 0     (W b / m 2 )   0 . 2 7   2   2   2   2   H   ( A T / m )   7 . 7 5   1955   2597   3296   3840     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       R e a c and   O pe r a t i ng   T i m e   C or r e c t i on   o f   D i gi t al   D i s t a nc e   R e l a y   ( A .   N .   Sar w ade )   63       F i gu r e   7 .   B - H   Cu r v e s   a t   di f fe r e nt   B u r de n ,   (a )   R b   =   0 . 5     &   f a ul t   a t   v = V m a x ,   (b )   R b   =   0.   &   f a ul t   a t   v = 0,   (c )   R b   =     &   fa ul t   a t   v = 0,   (d)   R b   =   &   f a ul t   a t   v = 0 ,   (e )   R b   =   10     &   fa ul t   a t   v = 0       3. 1 . 3.   V - I   C h ar a c te r i s ti c s   o R o go w s k i   C o i l   (C as e   S tu d y)   Ro gow s ki   c o i l   w h i c h   w a s   i n s t a l l e i n   G uj a r a t   s t a t e   f o r   E l e c t r i c   F urna c e   pur po s e   i s   s h ow n   i   F i gu r e   8   [ 18 - 19 ].   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   p r o t o t y pe   i n s t a l l a t i o f o r   i nduc t i o n   F u rna c e   a ppl i c a t i o n   a r e   g i v e n   i   T a b l e   6.   T h e   i n pu t   o ut put   c h a ra c t e r i s t i c s   of   Ro g ow s ki   c o i l   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   8 .   It   i s   o b s e r v e t h a t   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   r e m a i n   l i n e a t hr o ug h o ut   t h e   o pe ra t i n g   r a nge   of   A m p   t o   10   kA .           F i gu r e   8 .   I n s t a l l a t i o n   o f   R o g ow s ki   Co i l   f o r   E l e c t ri c   F u rna n c e   Ap pl i c a t i o n   a n d   i t s   V - C ha r a c t e r i s t i c s       T a b l e   6 .   P a ra m e t e r s   o b s e r v e o n   I n pu t   a n d   O ut p ut   s i de   o f   Rogow s ki   Co i l   S r.   N o .   In p u t   Cu rr e n t   Ro g o w s k i   o u t p u t   v o l t a g e   O u t p u t   f r o m   I n t e g ra t o r   1   1 0 K A   10V   2 0 m A   2   7 . 5 K A   7 . 5 V   1 6 m A   3   5 K A   5V   1 2 m A   4   2 . 5 K A   2 . 5 V   8 m A   5   0A   0V   4 m A   0 2 4 6 8 10 12 0 5000 10000 15000 R og ow s ki   ou t p ut   v ol t a g e     I n p ut   C u r r e nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     58     67   64   3. 1 . 4.   A p p ar e n I m p e d an c e   F i gu r e   9a   t o   F i gu r e   9e   s h o w s   Z a t r a j e c t o r i e s   w i t h   i de a l   C T   (g r e e n ) ,   a c t u a l   CT   ( r e d)  a n R (b l ue a l o n g   w i t h   M h o   c i r c l e ,   w h e n   S L G   f a ul t   i s   c r e a t e a t   150  k m .   B e fo r e   s a t u ra t i o n   o f   CT ,   i t   i s   o b s e r v e t h a t   a l l   t h e   Z ap   t ra j e c t o r i e s   a r e   o v e r l a y i n g   o n   e a c h   o t h e r   ( F i gu r e   9 a) F i gu r e   9b - 9 e   s h o w s   t h a t   t h e   Z ap   t ra j e c t o r y   (r e d)  i s   s i g n i f i c a n t l y   i m pa c t e by   t h e   CT   s a t u ra t i o n .   T o   ha v e   a   c o r re c t   t r i ppi n o f   t h e   r e l a y ,   Z ap   t ra j e c t o r y   m us t   f a l l   i n s i de   Z o n e   1 .   B ut   w h e n   t h e   C T   ge t s   s a t u ra t e d,   Z ap   t r a j e c t o ry   l i e s   o ut s i de   o f   i t s   Z o n e   1   b o un da r y .   A s   t h e   C T   c o m e s   o ut   f r o m   s a t u r a t i o n   s t a t e ,   t h e   i m pe da n c e   s e e n   by   M D R   m a t c h e s   t h e   u n s a t u ra t e p l o t .   T h e r e f o r e ,   M D s h o w s   t o   h a v e   a   t e n de n c y   t o   unde r e a c h .   T a b l e   gi v e s   t h e   v a l ue s   of   Z a ob t a i n e w i t h   di f f e r e n t   f a ul t   i n s t a n t s   a n i n c r e a s e b u r de n s .   T h e   c l i ppi n o f   s e c o n da r y   c urr e n t   due   CT   s a t u r a t i o n   i n c r e a s e s   t he   m a g n i t ude   of   i m pe da n c e   s e e n   by   M h o   e l e m e n t .   It   i s   o b s e r ve t h a t   w i t i n c r e a s e   i b u r de n,   Z a i n c r e a s e s .           F i gu r e   9 .   I m pe da n c e   T r a j e c t o r i e s   o M h o   E l e m e nt   w i t di f f e r e n t   B ur de n s   (a )   Rb  =   0 .   &   f a ul t   a t   v = V m a x,     (b )   Rb   =   0 . 5     &   f a u l t   a t   v = 0 ,   (c )   R b   =     &   f a ul t   a t   v = 0,   ( d)   R b   =   &   f a ul t   a t   v = 0,     (e )   R b   =   10    &   f a ul t   a t   v = 0       T a b l e   7 .   Z ap    a t   di f f e r e n t   B ur de n s   F a u l t   i n s t a n t   v   = V m a x   v   =   0   Rb   0 . 5   0 . 5     2     5     1 0     Id e a l   CT   4 . 6 3 7 9 . 2 1 0   4 . 6 9 7 8 . 1 6 0   4 . 6 9 7 8 . 1 6 0   4 . 6 9 7 8 . 1 6 0   4 . 6 9 7 8 . 1 6 0   W i t h   CT   4 . 6 4 7 9 . 0 1 0   5 . 0 6 6 5 . 6 1 0   5 . 1 4 6 5 . 3 0 0   5 . 2 4 6 3 . 8 4 0   5 . 3 2 6 3 . 1 0 0   W i t h   RC   4 . 6 2 7 9 . 3 4 0   4 . 6 8 7 8 . 3 0 0   4 . 6 8 7 8 . 3 0 0   4 . 6 8 7 8 . 3 0 0   4 . 6 8 7 8 . 3 0 0       3. 1 . 5.   O p e r ati n g   ti m e   T h e   o pe r a t i n t i m e   o f   a   D R   i s   c o n s i de r a b l e   t o   m a ke   s ur e   o f   h i g h   s pe e t ri pp i n g .   B e f o r e   CT   s a t u ra t i o n ,   a l l   M h o   r e l a y   e l e m e n t s   i s s ue s   t h e i t ri pp i n g   s i g na l s   a t   s a m e   i n s t a nt   (F i gu r e   1 0a ) .   W h e n   C T   b u r de n   i s   i n c r e a s e f r o m     t o 10Ω ,   CT   go e s   i n   de e s a t ura t i o n.   T h i s   CT   s a t u ra t i o n   p r o c e s s   c a us e s   t h e   Z a t o   l i e   o ut s i de   of   Z o n e fo r   s o m e   t i m e   a n t o   r e t u rn   b a c w h e n   CT   c o m e s   o ut   of   s a t ur a t i o n .   I t   de l a y s   M h o   r e l a y   e l e m e n t   o pe r a t i o c o nn e c t e t o   a c t ua l   C T   a n d   r e s ul t   i s l o w e t ha e xpe c t e t r i pp i n g   t i m e s   (F i gu r e   10b - 10e ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       R e a c and   O pe r a t i ng   T i m e   C or r e c t i on   o f   D i gi t al   D i s t a nc e   R e l a y   ( A .   N .   Sar w ade )   65   T a b l e   gi v e s   t h e   t i m e   r e qui r e f o r   t h e   D R   t o   o pe r a t e ,   w h e n   t h e   b urde n   i s   i n c r e a s e f r o m   0 . t o   10Ω .   It   i s   o b s e r v e t h a t   i n c r e a s e   i n   CT   b u r de n,   i n c r e a s e s   t h e   m a gni t u de   of   t h e   Z ap ,   c a us i n de l a y   i n   t h e   t i m e   of  o pe r a t i o n .           F i gu r e   10 .   T r i ppi ng  S i g n a l s   w i t di f f e r e n t   B ur de n s   (a )   R b   =   0. 5     &   f a u l t   a t   v = V m a x,   (b )   R b   =   0 . 5     &   f a u l t   a t   v = 0,   (c )   R b = 2Ω   &   f a ul t   a t   v = 0 ,   (d)   R b   = 5     &   f a u l t   a t   v = 0,   (e )   R b   =   10     &   f a u l t   a t   v = 0       T a b l e   8 .   T r i p pi n g   T i m e s   a t   d i f f e r e n t   B u r de n s   F a ul t   I ns t a n t   v   = V m a x   v   =   0   R e l a y   B ur d e n   0. 5Ω   0. 5         10    W i t ho ut   C T   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   W i t h   C T   I ns t a nt a ne o us   A f t e r     0 . 1 83  S   A f t e r     0 . 1 86  S   A f t e r     0 . 1 96  S   A f t e r     0 . 2 04  S   W i t h   R C   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us   I ns t a nt a ne o us       4.   C O N C LU S I O N   L ow   vo l t a ge   c a s e   s t udy   a n d   c o n duc t e s i m ul a t i o n s   o n   22 0k V   A s y s t e m   s h o w   us e   a nd  i m po r t a n c e   of   R C   i di g i t a l   D P S .   I n f l ue n c e   o f   s e c o n da r y   b ur de n   o f   CT   w a s   i n v e s t i ga t e a n i t   i s   p r o v e t h a t   s a t u ra t e CT   p r o duc e s   a   hi g h l y   di s t o r t e s e c o n da r y   c urr e n t .   A f t e r   c ha n gi ng  t h e   b u r de n   f r o m   0. 5   Ω   t o   2. Ω   a   s m a l l   i n di c a t i o o f   c o r e   s a t u r a t i o n   w a s   o bs e r v e fo r   a t   l e a s t   c y c l e s   a f t e r   t h e   f a ul t .   A f t e r   s e t t i ng  b urde t o   10. Ω ,   di s t o rt i o n s   w e r e   pr e s e nt   du ri n t h e   w h o l e   s i m ul a t i o n   a n t h e y   c a us e R M S   c urr e nt   t o   b e   s m a l l e r   t ha n   i n   f a c t   i t   w a s .   T h i s   m e a n s   t ha t   f o r   a   hi g hl y   r e a c t i v e   f a ul t   pa t h   t h e   c urr e n t   m e a s u r e by   a   CT   i n   t h e   f i r s t   f e w   c y c l e s   i s   s i g n i f i c a n t l y   s m a l l e r   t h a t h e   a c t ua l   f a ul t   c u rr e n t .   T h i s   c a n   c a us e   t h e   D i s t a n c e   R e l a y   t o   un de r   r e a c h   a nd  t ri p   a f t e r   a   l o n ge r   pe r i o o f   t i m e   t h a i t   w a s   o ri gi na l l y   a nt i c i p a t e d.   R o g ow s ki   c o i l   pr o duc e s   e xa c t   r e pl i c a t i o n   o pri m a r y   c urr e nt   w i t h o ut   di s t o r t i n i t   w i t h   a n y   l o a b ur de a nd  p r e v e n t   u n de r   r e a c p h e n o m e n o n.       R EF ER EN C ES   [ 1]   P .   S h a r m a ,   e t   a l . ,   F a u l t   D e t e c t i o a n C l a s s i f i c a t i o i T r a ns m i s s i o L i ne   U s i ng   W a v e l e t   T r a n s f o r m   a nd  A N N ,   B ul l e t i n   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng  and   I nf o r m a t i c s v ol / i s s ue :   5 ( 3 ) ,   pp.   28 4 - 295,   2 016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     58     67   66   [ 2]   N .   G ha f f a r z a de h ,   A   N e w   M e t ho f o r   R e c og ni t i o o f   A r c i ng  F a ul t s   i T r a ns m i s s i o L i ne s   us i ng   W a v e l e t   T r a n s f o r m   a nd  C o r r e l a t i o C o e f f i c i e nt , ”  I nd one s i a J ou r na l   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng  and  I nf o r m a t i c s   ( I J E E I ) ,   v ol / i s s u e :   1 ( 1 ) ,   pp .   1 - 7,   201 3 .   [ 3]   U .   K l a p pe r ,   e t   a l . ,     W hy   w e   s ho ul m e a s u r e   l i n e   I m pe da nc e , ”  O m i c r on   E l e c t r oni c s ,   pp .   1 - 10   [ 4]   Q .   H u a ng ,   e t   a l . ,   I nno v a t i v e   T e s t i ng   a nd   M e a s u r e m e n t   S o l ut i o ns   f o r   S m a r t   G r i d ,   pp.   3 04 ,   2 015 .     [ 5]   P .   S a w ko ,   I m pa c t   of   S e c o nda r y   B ur de a nd  X / R   R a t i o   o C T   S a t u r a t i o n ,   W r o c l a w   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   pp .   1 - 3 200 8 [ z e t 10 . i pe e . pw r . w r o c . pl ]     [ 6]   K o j ov i c   L . ,   R o g o w s ki   c o i l s   s ui t   r e l a y   pr o t e c t i o a nd  m e a s ur e m e nt , ”  I E E E   C om pu t e r   A pp l i c a t i ons   i P ow e r ,   v ol / i s s u e :   10 ( 3 ) ,   pp .   47 52 ,   1 997 .   [ 7]   G .   W e ng   a nd   H .   J i a ng ,   M e a s u r e m e nt   o f   m e di um   a nd  hi g h - v o l t a ge   s y s t e m   bus   c ur r e n t   ba s e o R ogo w s ki   c o i l ,   E l e c t r i c i an   E l e c t r ,   pp .   2 - 43,   20 09 .   [ 8]   K o j ov i c   L .   a nd   B i s ho M T . ,   F i e l d   e xp e r i e nc e   w i t d i f f e r e nt i a l   p r o t e c t i o o f   po w e r   t r a ns f o r m e r s   b a s e o R og o w s ki   c o i l   c ur r e n t   s e n s o r s , ”  A c t ua l   t r e nds   i de v e l opm e nt   of   pow e r   s y s t e m   pr ot e c t i on  an aut om at i o 7 10   Se pt e m be r   2009 ,   M os c ow ,   R u s s i a 2 009 .     [ 9]   I E E E   P S R C   r e po r t ,   P r a c t i c a l   A s pe c t s   o f   R ogo w s ki   C o i l   A ppl i c a t i o ns   t o   R e l a y i ng ,   P ow e r   Sy s t e m   R e l ay i ng   C om m i t t e e   of   t he   I E E E   P ow e r   E ngi ne e r i ng   So c i e t y ,   pp .   1 - 72 ,   2 010 .   [ 10]   V .   S ke ndz i c   a nd  B .   H ug he s ,   S c hw e i t z e r   E ng i ne e r i ng   L a bo r a t o r i e s ,   I nc .   U s i ng   R o go w s ki   C o i l s   I ns i de   P r o t e c t i v e   R e l a y s , ”  66 t A nn ua l   C onf e r e nc e   f o r   P r ot e c t i v e   R e l ay   E ng i ne e r s     C ol l e ge   St at i o n,   T e x as ,   8 t - 1 1t A pr i l   2 013 ,   2013 .     [ 11]   D .   B .   S o l o v e v   a nd   A .   S .   S h a dr i n ,   I ns t r um e n t   c ur r e n t   t r a ns d uc e r s   w i t R o g o w s ki   c o i l s   i pr o t e c t i v e   r e l a y i ng  a ppl i c a t i o ns ,   E l e c t r i c a l   P ow e r   and  E ne r gy   Sy s t e m s v o l .   73 ,   pp .   107 113 ,   201 5 .   [ 12]   A .   N .   S a r w a de ,   e t   al . ,   O pt i m um   S e t t i ng   o f   D i s t a nc e   P r o t e c t i o S c h e m e   f o r   H V   T r a ns m i s s i o L i ne , ”  J our nal   o f   P o w e r   E l e c t r o ni c s   and   P ow e r   Sy s t e m s ,   ST M v ol / i s s ue :   3 ( 2 ) ,   pp 23 - 30,   2013 .   [ 13]   P o w e r   S y s t e m   s i m ul a t i o s o f t w a r e ,   P S C A D / E M T D C   4 . 2. 1 ,   M a ni t o ba   H V D C   R e s e a r c C e nt r e   I nc . ,   C a na d a ,   2008 .   [ 14]   D .   M u t hum un i ,   e t   al . ,   M o de l l i ng   C ur r e nt   T r a n s f o r m e r   s a t ur a t i o f o r   de t a i l e P r o t e c t i o s t ud i e s , ”  P ul s e   N e w l e t t e r M an i t oba   H V D C   R e s e ar c h   C e nt r e pp .   1 - 4 20 11 .     [ 15]   F .   A N e t s hi o ng o l w e   a nd  J .   M .   v a C o l l e r ,   E l e c t r i c a l   S t r e s s   M o ni t o r i ng   o f   D i s t r i but i o T r a ns f o r m e r s   us i ng   B us hi ng   E m be dde C a pa c i t i v e   V o l t a g e   D i v i d e r s   a nd  R o g o w s ki   C oi l s ,   P r oc e e di ng  of   I nt e r na t i ona l   c o nf e r e nc e   on  P o w e r   Sy s t e m   T r an s i e nt s - 56 ,   1 5t - 18 t h   J une   2015 ,   pp .   1 - 8,   20 15.     [ 16]   G .   M .   H a s hm i   a nd  M .   L e ht o ne n ,   E f f e c t   o f   R ogo w s ki   c o i l   a nd  c o v e r e c o nduc t o r   pa r a m e t e r s   o t he   pe r f o r m a nc e   o f   P D   m e a s ur e m e n t s   i O v e r he a di s t r i but i o N e t w o r k s , ”  16t P SC C ,   G l a s gow ,   Sc ot l an d,   14 t - 18 t J u l y   2 008 pp.   1 - 7 ,   2 008 .   [ 17]   A z r i y e nni   a nd   M .   W .   M u s t a f a ,   A ppl i c a t i o o f   A N F I S   f o r   D i s t a nc e   R e l a y   P r o t e c t i o i T r a ns m i s s i o L i ne ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   a nd  C om pu t e r   E n gi ne e r i n ( I J E C E ) v ol / i s s u e :   5 ( 6 ) ,   pp .   1311 - 13 18,   2 015 .   [ 18]   A .   S .   P a r a m a n e ,   e t   al . ,   R o go w s ki   C o i l   -   A   N ov e l   T r a n s duc e r   f o r   C ur r e n t   M e a s ur e m e n t ,   6t I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on  P o w e r   Sy s t e m   P r ot e c t i o and  A u t om a t i o n,   C B I P ,   N e w   D e l hi ,   I ndi a,   27 t - 28t F e br uar y   2014 ,   pp.   80 - 88 ,   20 14.   [ 19]   D a t a s he e t ,   M F C - 150 - F l e xi bl e   R o g o w s ki   C o i l ,   1D A U M F C 150 04,   A l g o due   E l e c t r o ni c a ,   I t a l y .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         M r .   A . N .   S ar w a d e   r e c e i v e h i s   ba c ho l e r   d e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E ng g   f r o m   W C E   S a ng a l i ,   S h i v a j i   U ni v e r s i t y ,   i 199 a nd  M .   T e c ( P o w e r   S y s t e m )   f r o m   C o l l e g e   o f   E n gg ,   P une   U ni v e r s i t y   i 2006 .   P r e s e nt l y   he   i s   c ur r e n t l y   pur s u i ng   P D   f r o m   D r .   B a ba s a he A m be dka r   T e c hn .   U n i v e r s i t y ,   L o ne r e   a nd   w o r ki ng   a s   f a c ul t y   m e m be r   i S i n hg a C o l l e g e   o f   E ng g ,   P une .   H i s   a r e a   o f   r e s e a r c i s   P o w e r   S y s t e m   P r o t e c t i o n.       D r   P .   K .   K a t t i   r e c e i v e h i s   b a c ho l e r   de g r e e   i E l e c t r i c a l   E ng g   f r om   B I E T - D a v a na g e r e ,   M y s o r e   U ni v e r s i t y s   i 198 5,   M . E . ( C o nt r o l   S y s t e m )   f r o m   C o l l e g e   of   E ngg ,   P une   U ni v e r s i t y   i 1991  a nd   P h.   D   i E ne r gy   s y s t e m   f r o m   V N I T ,   N a g pur   i 200 7.   H e   ha s   a   w i de   t e a c h i ng   e xpe r i e nc e ,   a nd   pr e s e n t l y   w o r ki ng   a s   P r o f e s s o r   i D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   D r .   B a ba s a h e b   A m be dka r   T e c h.   U ni v e r s i t y ,   L o ne r e ,   I ndi a .   H i s   a r e a   o f   r e s e a r c i s   R e ne w a b l e   E n e r g y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       R e a c and   O pe r a t i ng   T i m e   C or r e c t i on   o f   D i gi t al   D i s t a nc e   R e l a y   ( A .   N .   Sar w ade )   67     D r   J. G .   K .   G h o d e k ar   r e c e i v e h i s   B a c ho l e r s   a n M a s t e r s   de g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E ng g   f r om   C o l l e g e   o f   E ngg ,   P une   U ni v e r s i t y   i 1964  &   1975  r e s pe c t i v e l y   a nd  P h.   D   i C o nt r o l   s y s t e m   f r o m   I I T   D e l hi   i n   198 5.   H e   ha s   a   l a r g e   no .   o f   pub l i c a t i o ns   i n   N a t i o na l   a nd  I nt e r na t i o na l   J o ur na l s   o n   hi s   c r e d i t .   H i s   a r e a   o f   r e s e a r c h   i s   C o nt r o l   S y s t e m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.