I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   4 ,  A u g u s t   201 8 ,  p p .   1 9 7 7 ~1 9 8 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 4 . p p 1 9 7 7 - 1984          1977       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   A  N o v el   St udy   on   Bipo la r  H ig h  Vo ltag e Dire c t  Cu rre nt  Tra ns m iss io n Lin es Protec tion Sc h e m es       Sh o bh a   Ag a rw a l ,   C.   K .   P a ni g ra hi ,   Ais hw a ry a   S a ho o ,  Sa nitha   M is hra   De p a rt m e n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Kiit   U n iv e rsity ,   In d ia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 2 5 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   2 3 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J an   3 0 ,   2 0 1 8     In   l o n g   d c   tran sm issio n   li n e s  id e n t if ica ti o n   o f   f a u lt   is  imp o rtan t  f o r   tran sf e rrin g   a   lar g e   a m o u n t  o f   p o w e r.   In   b ip o lar   L in e   c o m m u tate d   c o n v e rter   tran sm issio n   li n e s   a re   su b jec ted   t o   h a rsh   w e a th e r  c o n d it io n   so   a c c u ra te  a n d   ra p id   c lea ra n c e   o f   f a u lt   is  e ss e n ti a l.   A   c o m p a ra ti v e   stu d y   o f   t h e   b i p o lar   s y ste m   w it h   b o t h   c o n v e rters   h e a lt h y   a n d   o n e   c o n v e rter  tri p p e d   i s  stu d ie d .   M o st  o f   th e   re se a rc h   p a p e r  h a s  f o c u ss e d   o n   tran sm issio n   li n e   f a u lt s   in   b i p o lar  m o d e   b u t  n o n e   o f   th e m   h a d   f o c u ss e d   w h e n   HV DC  s y ste m   w o rk s  in   m o n o p o lar  m o d e   a f ter  th e   f a u lt .   In   th e   p ro p o se d   sc h e m e   th e   v o lt a g e   si g n a ls   a re   e x tr a c ted   f ro m   b o th   p o les   o f   th e   re c ti f ier  e n d s  a n d   a re   p ro c e ss e d   to   id e n ti f y   th e   fa u lt s  in   tran sm is sio n   li n e s.T h e   A rti f ici a l  n e u ra l  n e tw o rk   is   u ti li se d   in   d e tec ti n g   th e   f a u lt   in   b o t h   b i p o lar  a n d   m o n o p o lar  sy st e m .   S in c e   it   c a n   id e n ti f y   th e   re latio n sh ip   b e twe e n   in p u t  a n d   o u t p u t  d a ta  to   d e tec t  th e   f a u lt   p a tt e rn   it   c a n   b e   u t il ise d   u n d e r  a ll   c o n d it i o n s.   M o re o v e r,   b e n e f it s  o f   th e   p ro p o se d   m e th o d   a re   it s  a c c u ra c y ,   n o   re q u irem e n t  o f   th e   c o m m u n ica ti o n   s y ste m   a s it   a c q u ires   d a ta f ro m   o n e   e n d   a n d   h a s a re a c h   se tt in g   o f   9 9 % .   K ey w o r d :   B ac k - p r o p ag atio n   DC   f a u lt s   DC   tr an s m is s io n   li n es   HVDC c o n v er ter   L C C   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sh o b h a  Ag ar w al,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Kiit Un i v er s i t y ,   B h u b an e s w ar ,   Od is h a,   I n d ia.   E m ail: s h o b h aa g ar w al @ r ed if f m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     HVDC  tr a n s m is s io n   l in e  f i n d s   w id esp r ea d   ap p licatio n   in   tr an s m is s io n   o f   b u l k   p o w er   o v er   lo n g   d is tan ce .   T h e  ef f ec t   o f   g r o u n d   i m p ed an ce   i n   t h e  ac   l in e  h as   a   d is ad v an tag e  t h at  u n d er   s tead y   s ta te  it c a n   a f f ec t  th e  e f f icie n t  p o w er   tr an s f er   b u t  D C   lin k   h a s   a n   ad v a n tag e   t h at  g r o u n d   i m p ed a n c e  an d   it s   e f f ec t  i s     n eg l ig ib le  [ 1 ] .   I n   [ 2 ] ,   HVDC  tech n o lo g y   a n d   r eliab ilit y   a s s ess m e n ts   o n   HVD C   s y s te m s   f r o m   a  n u m b er   o f   p ap er s   ar e  r ev ie w ed .   T h e  p a p er   is   r ev ie w ed   f o r   in cr ea s in g   d e m a n d   o f   p o w er   a n d   p en etr atio n   o f   HVD C   s y s te m   f o r   q u an titati v e  a s s e s s m en t  o f   d c  li n k .   T h e  d c  li n k   ca n   b e  u s ed   a s   a n   i n ter co n n e ctio n   b et w ee n   t w o   d if f er e n t  f r eq u en cie s .   I n   [ 3 ] ,   ef f ec t o f   d is c h ar g i n g   cu r r en t o n   d etec tio n   o f   f a u lt i s   also   co n s i d er ed .   So m e  o f   t h e  p r o tectio n   s ch e m e  is   p r o p o s ed   in   [ 4 ] - [ 8 ]   b u t  n o n e  o f   th e m   h ad   d etec ted   u n d er   h alf   v o lta g e   o p er atio n s .   T h ese  s ch e m es  s u f f er s   f r o m   s o m e  o f   th e  d is ad v a n ta g es  in   s en s iti v i t y   u n d er   h i g h   f au l t  r esis tan ce ,   clo s e  u p   f a u lt s   a n d   r eq u ir es  d ata  f r o m   b o th   e n d s .   VSC   b ased   m u lti  ter m i n als   co n n ec t io n   in   w i n d   f ar m   s u b j ec ted   to   d c  f a u lt s   ar e   s tu d ied   i n   [ 9 ] .   I n   [ 1 0 ] ,   w a v el et  b ased   f a u lt  d etec tio n   f o r   f ast  d etec tio n   o f   f a u lts   in   VS C   b ased   HVD C   i s   ad o p ted .   I n   [ 1 1 ] - [ 1 3 ]   ar tif icial   n eu r al  n et w o r k   f o r   f au l t  id en t if icatio n   is   p r o p o s ed   b u t  h as  n o t  test ed   u n d er   h alf   v o ltag e  o p ea r atio n .   P r o tectio n   s ch e m e  is   s t u d ied   in   d etailed   in   d is tr ib u ted   s y s te m s   i n   [ 1 4 ] .   I n   [ 1 5 ] ,   s o f t  co m p u ti n g   u s in g   f u zz y ,   g e n e tic  alg o r it h m ,   B ac k - p r o p ag ati o n   n e u r al  n e t w o r k   ( B P NN)   b ased   alg o r ith m   i s   p r o p o s ed   f o r   p atter n   id e n ti f ica tio n   a n d   m a x i m u m   p o w er   p o in t.  I n   [ 1 6 ]   d is tan ce   p r o tectio n   is   s u g g e s ted   f o r   ac   s y s te m s   u s i n g   R o g o w s k i  co il   b u t  it  h as   b ee n   v aild ated   f o r   l o w   v o ltag e   an d   lac k s   i n   h ig h   v o lta g e.   I n   [ 1 7 ]   NN  b ased   co n to ller   is   u s ed   f o r   AC /D C   s y s te m s   a n d   it s   p er f o r m an ce   ar e  co m p ar ed   w it h   co n v e n tio n al  co n tr o ller .   Sp ec to g r a m   is   u s ed   to   id en ti f y   a n d   class if y   t h e  h ar m o n ic  s i g n al s   in   p o w er   s y s te m   i n   d is tr ib u tio n   s id e  b u t  h as   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.  8 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 8   :   1 9 7 7   –   1 9 8 4   1978   n o t  n o t  d is cu s s ed   in   tr an s m is s i o n   s id e  [ 1 8 ] .   I n   [ 1 9 ]   w av ele t  b ased   MR A   is   u s ed   f o r   d etec in g   th e  f a u lt s   b u t  h a s   n o t  b ee n   p r o v ed   f o r   tim e  d o m ai n .   T h e  tr av elin g   w a v e  h a s   in h er e n t  p r o b lem   i n   d etec tin g   th e  f au l ts   at  h i g h   r esis ta n ce s   i n   [ 2 0 ] .   I n   [ 2 1 ]   m e m o r y   r eq u ir e m e n t  w i ll  i n cr e ase  b ec a u s e   co m p u tatio n   is   m o r e   an d   lac k s   t h e  m at h e m e tical  m o d el.   H ig h   s a m p lin g   f r eq u e n c y   is   a  d r a w b ac k   an d   r eq u ir e m e n t  o f   d ata  f r o m   b o th   e n d s   ar e   ess e n tial  i n   [ 2 2 ] .   T h is   ca u s e s   d ela y   i n   ti m e  an d   s y n ch r o n is at io n   o f   d ata.   T h e  m ai n   co n tr ib u tio n   o f   t h e  p r o p o s ed   w o r k   is   t h at  f a u lt  d etec tio n   in   B ip o lar   HVDC  s y s te m   w it h   d c  tr an s m is s io n   li n e  f au lt s   w h e n   o n e  g r o u p   o f   co n v er ter   is   tr ip p ed   h as  b ee n   s t u d ied   w h ic h   n o n e   o f   th e  ab o v e  p ap er   h as  d e s cr ib ed .   T h e  p ap er   is   o r g an is ed   a s   f o llo w s   -   Sectio n   2   d escr ib es t h e  b asic   co n ce p t  o f   A NN   m o d u le  u s i n g   B P NN,   Sectio n   3   co n tai n s   HVDC  s y s te m   to p o lo g ies  a n d   th e  p r o p o s ed   m et h o d   f o r   f au lt  d etec tio n ,   Sectio n   4   co n tai n s   t h e  r esu lt s ,     Sectio n   5   co n tai n s   t h e  co n cl u s io n   o f   th e  w o r k .       2.   ARTI F I CI AL   N E URA L   NE T WO RK   ANA L YS I S    An   ar tific ial  n e u r al  n e t w o r k   ( A NN)   h a s   ar tif ic ial  n e u r o n s   a n d   h as  a  m a th e m atica l   m o d el  o r   co m p u tatio n al  m o d el.   A   n e u r al  n et w o r k   co n s is t s   o f   an   i n t er co n n ec ted   g r o u p   o f   ar ti f ici al  n eu r o n s ,   an d   th e   in f o r m atio n   i s   p r o ce s s ed   as  it  co m e s   f r o m   th e  n eig h b o r in g   n eu r o n s   a n d   lead s   an   o u tco m e  o f   th e  p r o ce s s   th e n   n eu r o n s   d ec id e  th e  o u tp u t.  T h e  ANN  s y s te m   w as  d ev elo p ed   u s in g   th e  M A T L A B   p ac k ag e  f o r   au to m atic   s elec tio n .   I t  h as   in p u t  s tr u ct u r e  f o r   o b tain i n g   an d   p r o ce s s i n g   th e  d ata  f o r   n et w o r k   tr ai n in g .   Fo r   v er if icatio n   o f   t r ain ed   n et w o r k ,   it s   o p er atio n s   ar e  ch ec k ed   w ith   t h e  r es u lts .   I f                                   ar e  th e  in p u t  n e u r o n s ,                               ar e  w ei g h ted   in ter co n n ec tio n   lin k s ,                                   )   ar e  th e  ac tiv atio n   f u n ctio n s ,          th e  o u tp u t  ar e  r ep r esen ted   u s in g     E q u atio n s   (1 ) - (3 )                                                                                    ( 1 )              ∑                                 ( 2 )                                      ( 3 )     2 . 1 .   P re - p ro ce s s ing   a nd   f ea t ure  ex t ra ct io n   P r e - p r o ce s s in g   o f   v o ltag e  s i g n al  i n v o l v es   r m s   v a lu e s   o f   t h e  in s tan ta n eo u s   v o ltag e  s i g n a ls .   HVD C   m o d el  i s   s i m u lated   u s in g   Ma tl ab   s o f t w ar e  an d   in s tan tan eo u s   v o ltag e  s a m p le s   ar e  o b tain ed   at  r ela y in g   p o in t.     2 . 2 .   T ra ini ng   da t a   s et     P r ep a r atio n   o f   tr ain i n g   i s   d o n e  o n   th e  d if f er en t  lo ca tio n   o f   f au lt  f o r   li n e  to   g r o u n d   f au l ts   in   b ip o lar   HVDC.   Fa u lt  L o ca tio n         T r ain in g : 2 0 , 6 0 , 1 0 0 , 1 4 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , 9 4 0 k m   T esti n g : 1 0 , 3 0 , 5 0 , 7 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , 9 3 0 k m   T h e  to tal  n u m b er   o f   v o lta g e  s a m p les  u s ed   f o r   tr ain i n g   t h e  n eu r al  n et w o r k   is   h al f   c y cle  d ata  f r o m   t h e  i n s ta n t     o f   f a u lt.       3.   H VDC  T O P O L O G I E S   3 . 1 .   Asy mm et rica l  m o no po le   HVDC  co n v er ter   s y s te m   h as  m ai n l y   t w o   t y p es  o f   to p o lo g ies  Mo n o p o lar   an d   B ip o lar .     T h e  Mo n o p o lar   HVDC is   w id el y   u s ed   w ith   ea r t h   as  g r o u n d   r etu r n .     3 . 2 .   B ipo la r   s y s t e m   I n   b ip o lar   s y s te m   b o th   th e  p o les  ca r r y   c u r r en t  an d   is   u s ed   to   tr an s f er   lar g e  p o w er .  I t  h as   ad v an tg e   th at  f a u lt  i n   o n e  tr an s m i s s io n   lin e  al s o   ca u s es  c u r r en t  to   f l o w   t h r o u g h   o t h er   tr an s m is s io n   li n es  a t  r ed u ce d   p o w er .   T h e  t w o   co n v er ter s   ar e   co n n ec ted   f r o m   t h e   AC   s o u r ce   an d   h as  ad v an ta g e  th at   ev e n   if   o n e  co n v er ter   i s   n o t o p er atin g   o r   tr ip p ed     th e  o t h er   co n v er ter   ca r r ies h al f   t h e  p o w er   as s h o w n   i n   Fi g u r e  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   N o ve l S tu d y  o n   B ip o l a r   Hig h   V o lta g e  Dir ec t Cu r r en t Tr a n s mis s io n   …   ( S h o b h a   A g a r w a l )   1979   I n v e r t e r   e n d T r a n s m i s s i o n   l i n e T r a n s m i s s i o n   l i n e R e c t i f i e r   e n d A C   s y s t e m   A C   S y s t e m T r a n s m i s s i o n   l i n e T r a n s m i s s i o n   l i n e .     Fig u r e  1 .   B ip o lar   s y s te m       3 . 3 .   T w elv e  pu ls e  co nv er t er     I n   HVD C   tr a n s m is s io n   1 2   p u ls e  co n v er ter   i s   p r ef er r ed   an d   is   m ad e  b y   co n n e ctin g   s er ie s   co m b i n atio n   o f   t w o   b r id g es.  On e  tr an s f o r m er   Y/Y  f o r   o n e  b r id g e  an d   o th er   tr an s f o r m e r   Y/       f o r   an o th er   b r id g e  is   u s ed   f o r          p h ase  d is p lace m e n t.  T h e  d c  lin k   v o lta g e   is   o b tain ed   f r o m   th e  t w o   b r id g es  an d   is   t h e   s u m   o f   in d i v id u al  d c  v o ltag es   [ 1 ] .   T h e  eq u atio n s   r ep r esen ts   v ar io u s   p ar am e ter s   in   w h ic h                        ar e  th e   s ec o n d ar y   p h a s e  v o lta g es  f r o m   s tar   - s tar   tr an s f o r m er   g i v en   to   b r id g e1 ,          is   li n e  to   li n e  v o lt ag e,           ,            i s   lin e  to   lin e  v o ltag e  i n   s tar   co n n ec ted   w i n d in g   an d   lin e  to   lin e  v o ltag e  in   d elta  co n n ec ted   w i n d i n g ,           v o ltag e   f o r   o n e  in ter v al ,           is   av er a g e  d c  v o ltag e.            √                                                ( 4 )            √                                               (5 )            √                                                 (6 )             =  √                                                           (7 )           =    √                                                            (8 )                                 =     √                               √                                                  (9 )                                       √                                  ( 1 0 )     3 . 4 .   P ro po s ed  f a ult  det ec t io n  m et ho d   T h e  p r o p o s ed   m et h o d   is   te s te d   w it h   a  p o w er   s y s te m   n et w o r k   d esi g n ed   i n   M A T L A B / SIM UL I NK  f o r   9 8 0 k m   tr an s m is s io n   li n e.   B ip o lar   s y s te m   i s   b u ilt  f r o m   m o n o p o lar   in   s i m u li n k   f r o m   1 2   p u ls e  th y r is to r is ed   b ased   co n v er ter   w it h   p o w er   ca p ac it y   o f   1 0 0 0   M W   ( 5 0 0   k V,   2   k A ) .   DC   in ter co n n ec tio n   is   u s ed   to   tr an s m it   p o w er   f r o m   a  5 0 0 k V,   5 0 0 0 M VA ,   6 0 Hz  s y s te m   to   a  3 4 5 k V,   1 0 0 0 0   MV A ,   5 0 Hz.   T h e  f o llo w i n g   s tep s   ar e  d o n e   f o r   th e  d etec tio n   o f   a  f au lt   an d   ar e   s h o w n   i n   th e  Fig u r e  2.   a.   T h e  r ec tif ier   en d   s ig n al s   w it h   b o th   co n v er ter s   w o r k i n g   o r   p o le  to   p o le  v o ltag e  ar e  tak en   as  an   in p u t.    b.   T h e  tr ain ed   d ata  is   test ed   u s i n g   al g o r ith m   b ac k w ar d s   p r o p ag atio n   n eu r al  n et w o r k   a f ter   n o r m ali s in g   t h e   d ata.   c.   T h e  tr ain in g   n et w o r k   h as   3 0   n eu r o n s   i n   h id d en   la y er ,   tan - s ig   tr a n s f er   f u n ctio n   w it h   la v e n b er g   m ar q u er d t  alg o r ith m   as tr ai n i n g   al g o r ith m .   d.   T h e  o u tp u t la y er   d etec ts   t h e  o u tp u t.   e.   T h is   is   te s ted   f o r   tr an s m i s s io n   lin e  w it h   f au l t  i n   o n e   co n v er ter s   o f   b ip o lar   s y s te m s   an d   i f   d etec ts   f au lt  t h e n   o u tp u t is HI G H.   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.  8 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 8   :   1 9 7 7   –   1 9 8 4   1980   S T A R T O b t a i n   t h e   v o l t a g e     s i g n a l s   o f   b o t h   p o l e s     a t   t h e   r e c t i f i e r   e n d n o r m a l i z e   i n p u t s   a n d   t a r g e t s   i n   t h e   r a n g e         o f       [ - 1   1 ] u s e   o f   L e v e n b e r g   M a r q u a r d t   o p t i m i z a t i o n   a n d   t a n s i g     t r a n s f e r   f u n c t i o n   f o r   t h e   n e u r a l   n e t w o r k s i m u l a t e s   t h e   n e t w o r k T e s t e d   w i t h   o n e   c o n v e r t e r   t r i p p e d                     I f   f a u l t         Y E S O U T P U T   1 O U T P U T   0 N O     Fig u r e  2 .   Flo w   c h ar t f o r   th e  p r o p o s ed   s ch e m e       4.   RE SU L T S   AND   DI SCUS SI O NS   T h e  s y s te m   u n d er   v ar y in g   p a r a m eter s   ar e  test ed   an d   tab le s   ar e  f o r m ed .   I n   T ab le  1   v ar y in g   f au lt   lo ca tio n   an d   d etec tio n s   r e s u l ts   ar e  s h o w n .   B ip o lar   s y s te m   with   b o th   co n v er ter s   a n d   o n e  c o n v er ter   tr ip p ed   f o r   lin e  to   g r o u n d   f a u lt  is   v er if ie d .   I n   T ab le   2   an d   T ab le  3   n ea r   en d   an d   f ar   en d   f au lt  lo ca tio n   ar e  test ed   f o r   v er if ica tio n   o f   r es u lts .   T ab le  4   is   f o r m ed   f o r   v ar y i n g   f au lt  r esis ta n ce   b ec au s e  tr av el in g   w a v e  p r o tectio n   f in d s   d if f ic u lt   to   d etec t  f a u lts   f o r   r e s is ta n ce   m o r e  th a n   2 0   o h m .   T h e  d etec tio n   ti m e  i s   ca lc u lated   an d   is   f o u n d   to   b e  less   t h an   a  c y cle.     4 . 1 .   P er f o r m a n ce  o f   t he  m et ho d  v a ry ing   f a ult  lo ca t io n  du rin g   P 1 G   f a ult  in  bi po la r  s y t e m   a nd   w it h  o ne  co nv er t er   t ripped   Fo r   v ar y in g   f a u lt  lo ca tio n   1 0 ,   2 5 0 ,   4 9 0 ,   7 3 0 ,   9 7 0 k m   w it h   b o th   co n v er ter   w o r k i n g   ( b ip o l ar   s y s te m )   an d   w it h   o n e  co n v er ter   tr ip p e d   ( m o n o p o lar   s y s te m )   tr an s m i s s io n   li n e  f a u lt s   ar e  an al y s ed .   T h e  o u tp u t  s ig n a l   b ec o m e s   h i g h   an d   is   s h o w n   b y   T a b le  1 .         T ab le  1 .   P er f o r m a n ce   o f   t h e  Me th o d   Var y i n g   Fa u lt  L o ca tio n   d u r in g   P 1 G  D au lt   F a u l t   L o c a t i o n ( k m)   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   f u l l   v o l t a g e   o p e r a t i o n   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   o n e   1 2   p u l se   c o n v e r t e r   t r i p p e d                                 O u t p u t                             O u t p u t   10   1   1   2 5 0   1   1   4 9 0   1   1   7 3 0   1   1   9 7 0   1   1       T h e  r esu lts   ar e  an al y s ed   f o r   P 1 G  f a u lt a t 2 5 0 k m   a s   s h o w n   i n   t h e  Fi g u r e  3 .   Her e  f au lt   o cc u r s   at  4 0   m s   an d   is   d etec ted   in   3 m s   as  s h o w n   i n   Fig u r e  3 ( c)   w it h   b o th   c o n v er ter s   w o r k in g .   O n e  o f   t h e   co n v er ter   i s   tr ip p ed   an d   f au lt  d etec tio n   o cc u r s   at  4 m s   as  s h o w n   i n   th e  Fi g u r e  3 ( f ) .   T h e  co n tr o ller   id en tif ies  t h e  p atter n   o f   f au lt  an d   is   d etec ted   w i th i n   a  c y cle.   I n   Fig u r e  3 ( a)   p o le  to   p o le  v o lta g e  is   s h o w n   an d   w h e n   f a u lt o cc u r s   t h e   p o le  v o lta g e   d ec r ea s es.  T h e  p atter n   o f   f a u lt  is   s a m e  i n   Fig u r e  3 ( d )   w h er e  p o le  v o ltag e  b ec o m es  h al f   s i n ce   m o n o p o lar   o p er atio n   o cc u r s .   I n   Fig u r e  3 ( b )   cu r r en t  in   ea ch   p o le  is   s h o w n   an d   w h e n   f au lt  o cc u r s   it  in cr ea s es.  T h e  p atter n   o f   f a u lt is   s a m e  i n   Fi g u r e  3 ( e)   w h er e  p o le  cu r r en t in cr ea s es.   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   N o ve l S tu d y  o n   B ip o l a r   Hig h   V o lta g e  Dir ec t Cu r r en t Tr a n s mis s io n   …   ( S h o b h a   A g a r w a l )   1981       Fig u r e  3 .   Sig n als d u r i n g   f a u lt  at  d is tan ce   o f   25 0 k m   a t 4 0 m s   i n   b ip o lar   s y s te m   ( a)   Vo ltag e  b et w ee n   p o le  to   p o le   ( b )   C u r r en t  o f   ea c h   p o le  ( c)   Fau lt d etec tio n   o u tp u t ( d )   Vo ltag e  b et w ee n   p o le  to   p o le   w i th   o n e  g r o u p   o f   co n v er ter   tr ip p ed   ( e)   C u r r en t  o f   ea ch   p o le  ( f )   Fau lt d etec tio n   o u tp u t.       4 . 2 .   P er f o r m a nce  o f   t he  m et ho d  f o r  nea r  end  p 1 g   f a ult  i n  bip o la r  s y t e m   a n d  w it h  o ne  co nv er t e r   t ripped   T h e  r esu lts   ar e  an al y s ed   a n d   s h o w n   i n   t h e  T ab le  2   f o r   P 1 G  f au lt  f o r   n ea r   e n d   lo ca tio n s .   I n   t h e    T ab le  2   d etec tio n   o u tp u t  w i th   ti m e  i s   s h o w n   f o r   n ea r   e n d   lo ca tio n s   1 ,   3 . 5 ,   6 ,   8 . 5 k m .     I n   F ig u r e  4   f o r   lo ca tio n   o f   1 k m   f a u lt  o cc u r s   at  4 0   m s   an d   is   d etec ted   in   4 m s   as  s h o w n   in   Fi g u r e  4 ( c)   w it h   b o th   co n v er ter s   w o r k i n g .   On e  o f   t h e  co n v er ter   is   tr ip p ed   an d   f au lt d etec tio n   o cc u r s   at  3 m s   a s   s h o w n   i n   th e  F ig u r e  4 ( f ) .       T ab le  2 .   P er f o r m a n ce   o f   t h e  M eth o d   in   n ea r   e n d   F au lt s   F a u l t   L o c a t i o n   ( k m)   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   f u l l   v o l t a g e   o p e r a t i o n   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   o n e   1 2   p u l se   c o n v e r t e r   t r i p p e d   T i me ( ms)   o u t p u t   T i me ( ms)   O u t p u t   1   4   1   3   1   3 . 5   5   1   4   1   6   7   1   5   1   8 . 5   8   1   5   1     10 20 30 40 50 60 70 80 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 X :   4 0 Y :   0 . 9 8 2 8 t i m e ( m s ) ( a ) v o l t a g e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 X :   4 0 Y :   0 . 8 9 6 4 t i m e ( m s ) ( b ) c u r r e n t   i n   p o l e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 X :   4 0 Y :   0 . 5 1 5 7 t i m e ( m s ) ( d ) v o l t a g e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 X :   4 0 Y :   0 . 6 9 9 7 t i m e ( m s ) ( e ) c u r r e n t ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 0 1 2 X :   4 0 Y :   0 . 0 0 0 5 6 5 9 t i m e ( m s ) ( c ) d e t e c t i o n   o u t p u t X :   4 3 Y :   1 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 0 1 2 X :   4 0 Y :   1 . 7 6 1 e - 0 0 5 t i m e ( m s ) ( f ) d e t e c t i o n   o u t p u t X :   4 4 Y :   1 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.  8 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 8   :   1 9 7 7   –   1 9 8 4   1982       Fig u r e  4 .   Sig n als d u r i n g   f a u lt  at  d is tan ce   o f   971 k m   a t 4 0 m s   i n   b ip o lar   s y s te m   ( a)   Vo ltag e  b et w ee n   p o le  to   p o le   ( b )   C u r r en t  o f   ea c h   p o le  ( c)   Fau lt d etec tio n   o u tp u t ( d )   Vo ltag e  b et w ee n   p o le  to   p o le   w i th   o n e  g r o u p   o f   co n v er ter   tr ip p ed   ( e)   C u r r en t  o f   ea ch   p o le  ( f )   Fau lt d etec tio n   o u tp u t       4 . 3 .   P er f o r m a nce  o f   t he  m et ho d  f o r  f a r   end  du ring   p1 g   f a ult  in  bip o l a r  s y t e m   a n d  w it h  o ne  co nv er t er   t ripped   T h e  f ar   en d   r esu lts   ar e  an al y s e d   an d   s h o w n   in   th e  T ab le  3   f o r   v ar y in g   lo ca tio n s   at  an   in ter v al  o f   2 k m   f o r   P 1 G  f au lt.  T h e  f au lt  is   v ar i ed   f r o m   lo ca tio n   o f   9 7 1   an d   is   test ed   u p to   9 7 9 k m .   T h e  d etec tio n   ti m e  i n cr ea s e s   w it h   d is ta n ce   b u t i s   les s   th a n   a   cy c le.       T ab le  3 .   P er f o r m a n ce   o f   t h e  M eth o d   in   C a s e  o f   f ar   en d   F au lts   F a u l t   L o c a t i o n   ( k m)   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   f u l l   v o l t a g e   o p e r a t i o n   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   o n e   g r o u p   o f   1 2   p u l se   c o n v e r t e r   t r i p p e d   O u t p u t   T i me ( ms)   O u t p u t   T i me ( ms)   9 7 1   1   4   1   3   9 7 3   1   6   1   5   9 7 5   1   8   1   7   9 7 7   1   8   1   8   9 7 9   1   11   1   9       4 . 4 .   P er f o r m a nce  o f   t he   m et ho d   f o r  v a ry ing   re s is t a nce  d urin g   P 1 G   f a ult  i n  bip o la r  s y t e m   a nd   w it h o ne   co nv er t er   t ripped   T h e  m et h o d   is   test ed   f o r   v ar y in g   r esis ta n ce s   an d   ar e   s h o w n   i n   th e  T ab le  4   f o r   P1 G  f au lt.     T h e  r esis tan ce s   ar e  v ar ied   f r o m   0   to   1 0 0   o h m   a n d   d etec tio n   ti m e  i s   m ea s u r ed   an d   th e  d etec tio n   ti m e  i s   les s   th an   h al f   o f   a  c y c le.       T ab le  4 .   P er f o r m a n ce   o f   t h e  M eth o d   Var y i n g   Fa u lt  R esi s ta n ce   F a u l t   R e si st a n c e   ( Ω )   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   f u l l   v o l t a g e   o p e r a t i o n   B P N N - D   B i p o l a r   w i t h   o n e   g r o u p   o f   1 2   p u l se   c o n v e r t e r   t r i p p e d   T i me ( ms)   o u t p u t   T i me ( ms)   O u t p u t   0   3   1   3   1   20   4   1   4   1   40   6   1   5   1   60   7   1   6   1   80   8   1   7   1   1 0 0   8   1   7   1   10 20 30 40 50 60 70 80 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 X :   4 0 Y :   0 . 9 4 2 1 t i m e ( m s ) ( a ) v o l t a g e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 X :   4 0 Y :   0 . 4 6 6 1 t i m e ( m s ) ( d ) v o l t a g e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 0 1 2 3 X :   4 0 Y :   0 . 8 9 6 4 t i m e ( m s ) ( b ) C u r r e n t   i n   p o l e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 0 1 2 3 X :   4 0 Y :   0 . 7 0 2 6 t i m e ( m s ) ( e ) c u r r e n t   i n   p o l e ( p u ) 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 0 1 2 X :   4 4 Y :   1 t i m e ( m s ) ( c ) D e t e c t i o n   o u t p u t X :   4 0 Y :   0 . 0 0 0 6 2 1 8 10 20 30 40 50 60 70 80 -1 0 1 2 X :   4 3 Y :   1 t i m e ( m s ) ( f ) D e t e c t i o n   o u t p u t X :   4 0 Y :   2 . 6 0 1 e - 0 0 5 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   N o ve l S tu d y  o n   B ip o l a r   Hig h   V o lta g e  Dir ec t Cu r r en t Tr a n s mis s io n   …   ( S h o b h a   A g a r w a l )   1983   5.   CO NCLU SI O N     T h e  p r o p o s ed   s ch e m e  ANN  b ased   f au l t  d etec tio n   m et h o d   is   i m p le m e n ted   i n   b ip o lar   tr an s m i s s io n   lin es b u t is a ls o   s u ited   f o r   m o n o p o lar   tr an s m is s io n   li n es  w it h   g r o u n d   r etu r n .   L C C   b ased   co n v er ter s   ar e  tr ai n ed   f r o m   th e   A NN   co n tr o ller   ca n   id en ti f y   th e   p atter n   o f   f a u lt s .   T h er e  ca n   b e  c h an g e  i n   co n f i g u r atio n   o f   HV DC   b u t  co n tr o ller s   m ad e  f r o m   ANN  r e m ai n s   t h e  s a m e.   T h e  a d v an ta g es  o f   t h e  p r o p o s ed   f au lt  s c h e m e  ca n   b e  o u tlin ed   as  f o llo w s :   a.   T h e  p r o p o s ed   m eth o d   is   r o b u s t a g ain s t  v ar iatio n   o f   f a u lt r esi s tan ce   a n d   d is tan ce   b.   I t  d etec ts   th e  f a u lt s   w it h i n   a  c y cle.     c.   T h e  ac cu r ac y ,   r eliab ilit y ,   r o b u s tn e s s   i s   v er y   h i g h   a s   h i g h   f a u l t r esis ta n ce s   f au l ts   ca n   b e  d ete r m in ed .   d.   Un li k e  tr av el lin g   w a v e  b ased   m et h o d s   it  ca n   d etec t  n ea r   en d   an d   h ig h   f au lt  r esis tan ce   f a u lts   w it h o u t  a n y   p r o b lem .       R E F E R E NC E S     [1 ]   K.K.  P a d iy a r,   “ HV DC p o w e r  tran s m issio n   sy ste m s ” ,   S e c o n d   re v ise d   e d it i o n ,   Ne w   a g e   in tern a ti o n a l  p u b li s h e r.   [2 ]   Jo h a n   S trau s ,   L in a   Be rtl in g ,   “ In tro d u c ti o n   t o   HV DC  T e c h n o lo g y   f o r  Re li a b le  El e c tri c a l  P o w e r  S y ste m s ” ,   Pro c e e d in g s  o f   th e   1 0 t h   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Pro b a b il isti c   M e th o d s  Ap p li e d   to   Po we r   S y ste ms ,   2 0 0 8 ,   PM AP S   ' 0 8 .     [3 ]   X .   Zh e n g ,   T .   Ne n g li n g ,   Y.  G u a n g li a n g ,   D.  Ha o y in ,   “ A   tr a n sie n t  p ro tec ti o n   sc h e m e   f o r  HV DC  tr a n sm issio n   li n e ” ,   IEE E  T ra n s.  P o we r De l.   2 0 1 2 ,   v o l.   2 7 ,   n o .   2 ,   p p .   7 1 8 - 7 2 4 .   [4 ]   H.  L iv a n i,   C. Y .   Ev re n o so g lu ,   “ A  sin g le - e n d e d   f a u lt   lo c a ti o n   m e th o d   f o r  s e g m e n ted   HV DC  tra n sm issio n   li n e ” ,   EP S R,   2 0 1 7 ,   v o l.   1 0 7 ,   p p .   1 9 0 - 1 9 8 .   [5 ]   J.Up e n d a r,   C.   P .   G u p ta,  G .   K.  S in g h ,   “ A NN   Ba se d   P o w e r  S y ste m   F a u lt   Clas sif ica ti o n ” ,   IEE E  Reg io n   1 0   Co n fer e n c e   T ENCON ,  2 0 0 8 .   [6 ]   Yi  W a n g , Zi g u a n g   Zh a n g , Yu a n   F u , Ya n g   He i , Xia n g y u   Zh a n g ,   “ T ra n s m issio n   L in e   o f   DC  G rid s  Ba se d   o n   V S C” ,   I EE E  8 th   In ter n a ti o n a l  P o we r E lec tro n ics   a n d   M o ti o n   Co n t ro l   Co n fer e n c e   ( IPE M C - ECCE   Asia ) ,   2 0 1 6 .   [7 ]   X . D.  Zh e n g ,   N. - L .   T a i,   J.S .   T h o rp ,   G . - L .   Ya n g ,   “ A   tran sie n t  h a rm o n ic  c u rre n t  p r o tec ti o n   sc h e m e   f o r  HV DC   tran sm issio n   li n e ” ,   IEE E   T ra n s.  P o we r De li v e ry ,   2 0 1 2 ,   v o l.   2 4 ,   p p .   2 2 7 8 - 2 2 8 5 .   [8 ]     Z.   X iao d o n g ,   N.   T a i,   G .   Ya n g ,   H.  Din g ,   “ A   tran sie n t  p ro tec ti o n   sc h e m e   f o r  HV DC  tran sm issio n   l in e ”   IEE E  T ra n s.   Po we r De li v e ry ,   2 0 1 2 ,   v o l .   2 7 ,   p p .   7 1 8 - 7 2 4 .   [9 ]   Y.  Zh a n g ,   N.  T a i,   a n d   B .   X u ,   “ F a u lt   a n a ly sis  a n d   trav e ll in g - w a v e   p ro tec ti o n   sc h e m e   f o r  b ip o lar  HV DC  li n e s ” ,   IEE E  T ra n s.  Po we r De l . ,   2 0 1 2 ,   v o l.   2 7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 8 3 - 1 5 9 1 .   [1 0 ]   X iao d o n g ,   Z. ,   Ne n g li n g ,   T . ,   T h o r p ,   J. S . ,   e t   a l . ,   “ Im p ro v e d   d if fe re n ti a l  p r o tec ti o n   sc h e m e   f o r  lo n g   d i sta n c e   UH V DC  tra n sm issio n   li n e ” ,   Pro c .   I n t. C o n f .   Po we r E n e rg y   S o c .   Ge n .   M e e ti n g ,   2 0 1 4   p p .   1 - 5.   [1 1 ]   L .   X iao lei,   A . H.  Os m a n ,   O.P .   M a li k ,   “ H y b rid   trav e li n g   w a v e /b o u n d a ry   p ro tec ti o n f o r  m o n o p o lar  H VD C  li n e ” ,   IEE E   T ra n s.  Po we r De li v e ry ,   2 0 0 9 ,   v o l .   2 4 ,   p p .   5 6 9 - 5 7 8 .   [1 2 ]   K.  De   Ke r f ,   K.  S riv a st a v a ,   M .   Re z a ,   D.  Be k a e rt,   S .   Co le,  D.  V a n   He rtem ,   a n d   R.   Be l m a n s,  “ W a v e let - b a se d   p ro tec ti o n   stra teg y   f o r  DC  f a u lt s  in   m u lt i - term in a l  V S C  HV DC  sy ste m s” ,   In st.  En g .   T e c h n o l. T ra n s .   Ge n . ,   T ra n sm .   Distrib . ,  2 0 1 1 ,   v o l.   5 ,   n o .   4 ,   p p .   4 9 6 - 5 0 3 .   [1 3 ]   L . L .   l a i,   F .   Nd e h - c h e ,   “ F a u lt   Id e n ti f ica ti o n   o f   H V DC  S y ste m   w it h   Ne u ra l  Ne tw o rk ” ,   Pro c e e d in g   o f  5 th   Eu r o p e a n   c o n fer e n c e   o n   p o w e r E lec tro n ics   a n d   Ap p li c a ti o n ,  1 9 9 4 ,   p p .   31 - 2 6 3 .   [1 4 ]   Y.  M .   Ye a p ,   a n d   A .   Uk il ,   “ W a v e let  Ba se d   F a u lt   A n a l y sis   in   HV DC  S y ste m ” ,   in   Pro c .   IECON   2 0 1 4   -   4 0 th   A n n u a l   Co n fer e n c e   o n   IEE E   In d u stri a l  El e c tro n ics   S o c iety ,   Da ll a s,  USA .   2 0 1 4 .   [1 5 ]   Dr.S . N S iv a n a n d a m ,   Dr.S . N De e p a ,   P ri n c ip le  o f   so f t  c o m p u ti n g ,  W il e y ,   2 n d   e d it i o n .   [1 6 ]   A .   N.  S a r wa d e 1 ,   P .   K.  Ka tt i,   J.  G .   G h o d e k a r,   " Re a c h   a n d   Op e ra ti n g   T i m e   Co rre c ti o n   o f   Dig it a l  Dista n c e   Re la y , " In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   v o l.   7 ,   no .   1 ,   p p .   5 8 - 6 7 ,   F e b r u a ry   2 0 1 7 .   [1 7 ]   B. Na g u ,   P . V .   Ra m a n a   Ra o ,   M .   S y d u lu ,   " En h a n c e m e n t  o f   A C  S y ste m   S tab il it y   u si n g   A rti f icia l  Ne u ra l  Ne tw o r k   Ba se d   HV DC  Co n tr o ls, "   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  El e c trica l  a n d   Co mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   v o l.   3 ,   n o .   4 ,       pp.   4 4 1 - 4 5 5 ,   A u g u st 2 0 1 3 .   [1 8 ]   M .   H  Jo p ri,   A .   R  A b d u ll a h ,   M .   M a n a p ,   M .   R  Yu so f f 4 ,   T .   S u ti k n o ,   M .   F   Ha b b a n ,   “ A n   I m p ro v e d   De tec ti o n   a n d   Clas sif ic a ti o n   T e c h n iq u e   o f   Ha rm o n ic  S ig n a ls  in   P o w e r  Distri b u ti o n   b y   Util izin g   S p e c tro g ra m ” ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  El e c trica l  a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ),   2 0 1 7 ,   v o l.   7 ,   n o .   1 ,   p p .   12 - 2 0 .   [1 9 ]   K.   S a ty a n a r a y a n a ,   S a h e b   Hu ss a in   M D,  B. Ra m e sh ,   " Id e n ti f ica ti o n   o f   F a u lt s  in   H V DC  S y ste m   u sin g   W a v e let   A n a l y si s,"   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l   o f  El e c trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   2 0 1 2 ,   v o l.   2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 5 - 1 8 2 .   [2 0 ]   Y.  Zh a n g ,   N.  L .   T a i,   a n d   B.   X u ,   “ F a u lt   a n a ly sis  a n d   trav e ll in g - wa v e   p ro tec ti o n   sc h e m e   f o r  b ip o la r  HV DC  li n e s ” ,   IEE E  T ra n s.  P o we r De l. ,  2 0 1 2 ,   v o l.   2 7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 8 3 - 1 5 9 1 .   [2 1 ]   Ji y a n g   W u ,   Ha ifen g   L i,   G a n g   Wa n g ,   a n d   Yu a n sh e n g   L ian g ,   “ A n   Im p ro v e d   T ra v e ll in g - Wav e   P ro te c ti o n   S c h e m e   f o r   L CC - HV DC T ra n s m issio n   L in e s ” ,   IEE E   T r a n sa c ti o n s   o n   Po we r  De li v e ry ,   2 0 1 7 ,   v o l.   3 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 6 - 1 1 6 .     [2 2 ]   S h u - p in g   G a o ,   Qi  L iu ,   G u o - b in g   S o n g ,   “ Cu rre n t  d if f e re n ti a l  p ro tec ti o n   p ri n c ip le  o f   HV DC  tran sm is sio n   sy ste m ” ,   IET   Ge n e r.  T ra n sm .   Distrib . ,   2 0 1 7 ,   v o l.   1 1 ,   n o .   5 ,   p p .   1 2 8 6 - 1 2 9 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.  8 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 8   :   1 9 7 7   –   1 9 8 4   1984   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        S h o b h a   Ag a r w a l   d id   h e r  B. T e c h   f ro m   NI T   P a tn a   a n d   M . T e c h   f ro m   IIT   De lh i.   S h e   is  p re se n tl y   w o rk in g   a s  A ss istan t  p ro f e ss o r  in   KIIT   u n iv e rsity   a n d   is  p u rsu in g   P h d   d e g re e   f ro m   th e   K IIT   Un iv e rsit y .         Ch in m o y   K u m a r   Pa n ig r a h i   c o m p lete d   h is  B. T e c h   a n d   M . T e c h   f ro m   S a m b a lp u r  Un iv e rsity .     He   d id   h is   P h D   f ro m   Ja d a v p u r   Un iv e rsit y   in   p o w e r  s y ste m   En g i n e e rin g .   He   is  p re se n tl y   w o rk in g   a s  De a n   sc h o o l  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g   in   Kiit   u n iv e rsity .         Aish w a r y a   S a h o o   h a s  c o m p lete d   h e r  B . T e c h   f ro m   I. T . E. R  in   2 0 1 6   a n d   p re se n tl y   p u rs u in g   M . T e c h   d e g re e   f ro m   KII T   Un iv e rsit y .             S a n ith a   M ish r a   d id   h e r  B. T e c h   fro m   OSM E  Ke o n jh a r  a n d   M . T e c h   f ro m   S a m b a lp u r  Un iv e rsit y .   S h e   is   p re se n tl y   w o rk in g   a s  A ss istan t  p ro f e ss o r  in   KIIT   u n iv e rsity   a n d   is  p u rsu i n g   P h d   d e g re e .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.