I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l .   7 ,   N o .   5 O c t o b e r   201 7 ,   p p .   2321 ~ 232 8   I S S N :   2088 - 8 7 0 8 D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 7 i 5 . pp 2 3 2 1 - 2 3 2 8           2321       J o u r n a l   h o m e p a g e h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J E C E   S m a r Lo c a l   B a c k u p   P r o te c ti o n   f o r   S m a r S u b s ta ti o n       M.   N D a z a h r a 1 F.   E l m a r i a m i 2 A.   B e l f q i h 3 ,   J.   B o u k h e r o u a a 4     D e p a rt m e nt  of E l e c t ri c a l   N e t w orks  a nd S t a t i c  Conve rt e rs , N a t i ona l   s up e ri or S c hool  of E l e c t ri c i t y  a nd M e c ha ni c s M oroc c o       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A p r   1 1 ,   2 0 1 7   R e v i s e d   A p r   2 8 ,   2 0 1 7   A c c e p t e d   J u n   1 7 ,   2 0 1 7       T hi s   p a p e p re s e nt s  a  nove l  s m a rt  l oc a l  ba c kup  p rot e c t i on S L BP  us e d for t he   s up p ort   a nd  ba c kup   of  t he   p rot e c t i ve   re l a y s   i a   s m a rt   s ubs t a t i on.  T he   p rop os e d S L BP  i s  ba s e d on t he  IE C61850 s t a nda rds  a nd t he   c onc e p t  c ons i s t s   of  t he   a c qui s i t i on  of  G e ne ri c  O bj e c t  O ri e nt e d S ubs t a t i on E ve nt  G O O S E  us e for  t ri p p i ng   a nd  i nt e rl oc ks   e x c ha ng e   be t w e e Int e l l i g e nt   E qui p m e nt   D e vi c e s   IE D s   a nd  t he   re a di ng   of  t he   S a m p l e V a l ue   S V   e x i s t i ng   i t he   p roc e s s   bus   c om i ng   from   M e rg i U ni t s   M U   or  N on - Conve nt i ona l   Ins t rum e nt   T ra ns form e rs   N CIT S e ve ra l   l og i c a l  s c he m e s  t o p rot e c t  di ffe re nt  z one s  of t he   s ubs t a t i on  a re   p re s e nt e a nd  how   c a be   i nt e g ra t e us i ng   da t a   i t he   s ubs t a t i on  a ut om a t i on  s y s t e m T he   S L BP   w a s   de ve l op e us i ng   a op e s ourc e   l i bra ry   a nd  fre e   op e ra t i ng   s y s t e m M ore ove r,  a   l ow  c os t  p rot ot y p e  i s   p re s e nt e i orde t e va l ua t e   t he   e ffi c i e nc y   a nd  t he   op e ra t i on  of  t he   S L BP   unde di ve rs e   s c e na ri os   of  t he   p rop os e l og i c a l   p rot e c t i ve   s c he m e s   s uc us   bre a ke fa i l ure   a nd  ove rc urre nt  p rot e c t i on.   K e y w o r d s :   B a c k u p   p r o t e c t i o n   G O O S E   I E C 6 1 8 5 0   P r o c e s s   b u s   S m a r t   S u b s t a t i o n     Copy r i ght   ©   201 7   Ins t i t ut e   of   A dv anc e d E ngi ne e r i ng  and Sc i e nc e   A l l   r i ght s  r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   D a z a h r a   M o h a m e d   N o u h ,     D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   N e t w o r k s   a n d   S t a t i c   C o n v e r t e r s ,   N a t i o n a l   s u p e r i o r   S c h o o l   o f   E l e c t r i c i t y   a n d   M e c h a n i c s ,   R o a d   E l   J a d i d a ,   K m   7 ,   B P :   8 1 1 8 ,   O a s i s     C a s a b l a n c a ,   M o r o c c o .   E m a i l :   m . n . d a z a h r a @g m a i l . c o m         1.   I N T R O D U C T I O N     T h e   p o w e r   s y s t e m s   b e c o m e   m o r e   l o a d e d   a n d   c o m p l e x   e s p e c i a l l y   w i t h   t h e   e n e r g y   a n d   e n v i r o n m e n t a l   c h a l l e n g e s   o f   t h e   2 1 t h   c e n t u r y .   T h e   m a j o r i t y   o f   p o w e r   s y s t e m s   o p e r a t e   w i t h i n   t h e i r   l i m i t s ,   t h e r e f o r e ;   a   s i m p l e   f a u l t   i n   t h e   e l e c t r i c a l   p o w e r   s y s t e m   w h i c h   i s   n o t   i s o l a t e d   a t   r i g h t   t i m e   o r   a   t r i p   t h a t   d o e s n t   r e s p e c t   s e l e c t i v i t y   c a n   c a u s e   a   b l a c k o u t   t o   t h e   e n t i r e   g r i d   e x a m p l e   o f   t h e   b l a c k o u t   o f   N o r t h e a s t   U n i t e d   S t a t e s   a n d   C a n a d a   i n   1 4   A u g u s t   2 0 0 3   a n d   t h e   b l a c k o u t   o f   I t a l y   i n   2 8   S e p t e m b e r   2 0 0   [ 1 ] .   N o w a d a y s ,   s u b s t a t i o n s   u s e   n u m e r i c a l   p r o t e c t i v e   r e l a y s   f o r   t h e   p r o t e c t i o n   o f   t h e   p r i m a r y   e q u i p m e n t   o f   t h e   s u b s t a t i o n ,   e a c h   r e l a y   c o n t a i n s   s e v e r a l   p r o t e c t i o n   f u n c t i o n s   s u c h   a s   o v e r c u r r e n t ,   o v e r v o l t a g e   a n d   d i s t a n c e   p r o t e c t i o n .   I n   t h e   m o s t   c a s e s   t h e   r e l a y   w o r k s   i n d e p e n d e n t l y   f r o m   o t h e r   r e l a y s   e x i s t i n g   i n   t h e   s u b s t a t i o n ,   t h e   r e l a y s   t r i p   a f t e r   d e t e c t i n g   a   f a u l t   b y   r e s p e c t i n g   s e t t i n g   o f   t h r e s h o l d   a n d   t i m e .   T h i s   t r a d i t i o n a l   c o n c e p t   s u f f e r s   f r o m   s e v e r a l   w e a k n e s s   o f   r e d u n d a n c y   a n d   r e l i a b i l i t y ,   b e c a u s e   a   m a l   o p e r a t i o n   o f   a   r e l a y   s u c h   a s   a   n o   t r i p p i n g   a f t e r   a   f a u l t ,   a   n o   r e s p e c t   o f   s e t t i n g   o r   a   p r o b l e m   i n   t h e   r e l a y   i t s e l f   c a n   c a u s e       s e v e r e   d a m a g e t o   t h e   s u b s t a t i o n s .   T h u s ,   a   n e c e s s i t y   o f   b a c k u p   a n d   h i e r a r c h i c a l   s t r u c t u r e   o f   t h e   p r o t e c t i o n s   [ 2 ] .   W i t h   t h e   i n t e g r a t i o n   o f   s m a r t   s u b s t a t i o n s   m a n y   c o n c e p t   o f   p r o t e c t i o n   h a s   b e e n   p r e s e n t e d   i n   l i t e r a t u r e   s u c h   a s   w i d e   a r e a   p r o t e c t i o n   [ 3 ] , [ 4 ]   w h i c h   p r o t e c t s   a   c e r t a i n   a r e a   o f   t h e   g r i d   n e v e r t h e l e s s   t h e s e   c o n c e p t s   n e e d   a   r o b u s t   c o m m u n i c a t i o n   i n f r a s t r u c t u r e   w h i c h   i s   n o t   a v a i l a b l e   i n   m o s t   c a s e s .   F u r t h e r m o r e ,   s o m e   b a c k u p   P r o t e c t i o n s   u s e d   t o   s u p p o r t   t h e   p r o t e c t i o n   o f   s u b s t a t i o n   b a s e d   o n   d i r e c t i o n   c o m p a r i s o n   p r i n c i p l e   a n d   c u r r e n t   d i f f e r e n t i a l   p r o t e c t i o n   p r i n c i p l e   w e r e   p r e s e n t e d   [ 5 - 8 ]   h o w e v e r ,   t h o s e   a l g o r i t h m s   a r e   c o m p l e x e s   t o   b e   i m p l e m e n t e d   i n   S A S   ( S u b s t a t i o n   A u t o m a t i o n   S y s t e m )   m o r e   t h a n   t h a t   n o   e x p e r i m e n t a l   t e s t s   o r   p r o t o t y p e s   h a v e   b e e n   p r e s e n t e d .   I n   [ 9 ]   a u t h o r s   p r e s e n t   a   p r o t o t y p e   b a s e d   o n     t h e     c u r r e n t     d i f f e r e n t i a l   p r i n c i p l e   s c h e m e   a n d   I E C 6 1 8 5 0   i m p l e m e n t e d   i n   a n   R T D S   ( R e a l   T i m e   D i g i t a l   p o w e r   s y s t e m   S i m u l a t i o n )     a n d   s o m e   s p e c i a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8 7 0 8   I J E C E    V o l .   7 ,   N o .   5 O c t o b e r   201 7   :     2321     232 8   2322   c a r d   f o r   a c q u i s i t i o n   , t h e   c o s t   o f   t h e   p r e s e n t e d   s o l u t i o n   i s   m o r e   e x p e n s i v e   c o m p a r i n g   t o     S A S   c o s t   w h i c h   i s   n o t   e c o n o m i c   f o r   t h e   u s e   .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r e s e n t   a   n o v e l   c o n c e p t   o f   a   s m a r t   l o c a l   b a c k u p   p r o t e c t i o n   S L B P   ( S m a r t   L o c a l   B a c k u p   P r o t e c t i o n )   u s e d   t o   s u p p o r t   a n d   b a c k u p   o f   t h e   s u b s t a t i o n s   r e l a y s ,   T h e   S L B P   i s   b a s e d   o n   s i m p l e   l o g i c a l   p r o t e c t i v e   s c h e m e s   u s e d   t o   p r o t e c t   s p e c i f i c   z o n e s   o f   t h e   s u b s t a t i o n ,   t h o s e   l o g i c s   s c h e m e s   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   e a s i l y   i n   t h e   S A S .   T h e   S L B P   h a s   b e e n   d e v e l o p e d   u s i n g   a n   o p e n   a c c e s s   l i b r a r y   o f   p r o t o c o l   I E C 6 1 8 5 0   a n d   i t   h a s   b e e n   i m p l e m e n t e d   o n   a n   i n d u s t r i a l   c o m p u t e r   u s i n g   t h e   f r e e   o p e r a t i n g   s y s t e m   L i n u x .   M o r e o v e r ,   a   l o w   c o s t   p r o t o t y p e   h a s   b e e n   p r e s e n t e d   f o r   t e s t i n g   t h e   p r o p o s e d   S L B P .   T h e   p a p e r   i s   s t r u c t u r e d   a s   f o l l o w   t h e   f i r s t   s e c t i o n   p r e s e n t s   t h e   c o n c e p t   o f   S L B P   i n   a   s m a r t   s u b s t a t i o n ,   t h e   s e c o n d   s e c t i o n   d e s c r i b e s   s e v e r a l   l o g i c a l   p r o t e c t i o n   s c h e m e s   i n t e g r a t e d   i n   t h e   S L B P   . R e s u l t s   o f   s i m u l a t i o n   w i t h   t h e   p r o p o s e d   p l a t f o r m   a r e   p r e s e n t e d   i n   t h e   l a s t   s e c t i o n   f o l l o w e d   b y   a   c o n c l u s i o n .       2.   T H E   S M A R T   L O C A L   B A C K U P   P R O T E C T I O N   C O N C E P T   A   s m a r t   s u b s t a t i o n   i s   b a s e d   o n   a d v a n c e d   n e w   t e c h n o l o g i e s   o f   c o m m u n i c a t i o n ,   N C I T   ( n o n - c o n v e n t i o n a l   i n s t r u m e n t   t r a n s f o r m e r s )   a n d   i n t e l l i g e n t   p r i m a r y   e q u i p m e n t ;   t h o s e   t e c h n o l o g i e s   a r e   a b l e   t o   f u l f i l   r e q u i r e m e n t s   o f   r e l i a b i l i t y ,   e f f i c i e n c y   f l e x i b i l i t y ,   a n d   e n v i r o n m e n t a l l y   f r i e n d l y   o p e r a t i o n .   T h e   S A S   o f   s m a r t   s u b s t a t i o n   i s   b a s e d   o n   I E C 6 1 8 5 0   c o m m u n i c a t i o n   s t a n d a r d s   ,   t h e   a r c h i t e c t u r e   o f   t h e   S A S     c a l l e d   t h r e e - l a y e r - t w o - n e t w o r k     c o n s i s t s   o f   t h r e e   l e v e l s   :   t h e   p r o c e s s   l e v e l   ,   b a y   l e v e l   a n d   s t a t i o n   l e v e l   . T h e   p r o c e s s   l e v e l   c o n t a i n s   t y p i c a l l y   i n t e l l i g e n t   c i r c u i t   b r e a k e r s   ,   i n t e l l i g e n t   s e n s o r s   ,   M U   ( M e r g i n g   U n i t )   a n d   N C I T   .   A l l   t h o s e   d e v i c e s   a r e   c o n n e c t e d   b y   a   c o m m u n i c a t i o n   n e t w o r k   c a l l e d   t h e   P r o c e s s   B u s .   T h e   b a y   l e v e l   d e v i c e s   a r e   u s e d   f o r   c o n t r o l ,   m o n i t o r i n g   a n d   p r o t e c t i o n   w h i l e   t h e   s t a t i o n   l e v e l   c o n s i s t s   o f   H M I   (H u m a n   M a c h i n e   I n t e r f a c e )   a n d   g a t e w a y s   f o r   r e m o t e   c o m m u n i c a t i o n   w i t h   S C A D A   a n d   o t h e r   s u b s t a t i o n s .   T h e   p r o c e s s   b u s   i s   b a s e d   o n   b o t h   t h e   t r a n s m i s s i o n   o f   S V s   ( S a m p l e d   V a l u e s )   o f   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   a c c o r d i n g   t o   I E C 6 1 8 5 0 - 9 - 2   a n d   t h e   t r a n s m i s s i o n   o f   t r i p s   c o n t r o l   b y   t h e   h i g h   s p e e d   c o m m u n i c a t i o n   o f   t h e   G O O S E   ( G e n e r i c   O b j e c t   O r i e n t e d   S u b s t a t i o n   E v e n t )   a c c o r d i n g   t o   I E C 6 1 8 5 0 - 8 - 1   s t a n d a r d s .   T h e   m o s t   e f f i c i e n t   S A S   a r c h i t e c t u r e   p r o p o s e d   f o r   s m a r t   s u b s t a t i o n s   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   1 ,   w h i c h   c o n s i s t   o f   a   r e d u n d a n t   z e r o   s w i t c h o v e r   n e t w o r k   u s i n g   t h e   P R P   ( P a r a l l e l   R e d u n d a n c y   P r o t o c o l )   p r o t o c o l   i n   t h e   b a y   b u s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]   a n d   H S R   ( H i g h - a v a i l a b i l i t y   S e a m l e s s   R e d u n d a n c y )   i n   t h e   p r o c e s s   b u s .             F i g u r e   1 .   S m a r t   S u b s t a t i o n   S A S     F i g u r e   2 .   S u b s t a t i o n   o n e   l i n e   d i a g r a m   a n d   p r o t e c t i v e   z o n e s       T h e   S L B P   i s   a   D A N   ( d o u b l e   A t t a c h e d   N o d e )   d e v i c e s   c o n n e c t e d   t o   t h e   b a y   l e v e l .   T h e   S L B P   u s e s   S V s   a v a i l a b l e   f r o m   d i f f e r e n t   M U   i n   t h e   p r o c e s s   b u s   a n d   u s e s   d a t a   o f   o r g a n s   p o s i t i o n   c o m i n g   f r o m   I E D s   ( I n t e l l i g e n t   e q u i p m e n t )   d e v i c e s   i n   G O O S E s .   T h e   S V s   a n d   G O O S E s   a r e   u s e d   i n   l o g i c a l   s c h e m e s   w h o s e   o u t p u t s   a r e   s e n d   a s   G O O S E   t o   I E D s   f o r   t r i p p i n g   o r   i n t e r l o c k i n g .   T h e   a d v a n t a g e   o f   t h i s   a r c h i t e c t u r e   i s   t h a t   t h e   S L B P   w i l l   b e n e f i t   f r o m   t h e   r e d u n d a n t   n e t w o r k ,   s o   a n y   l o s s   o f   d a t a   i n   o n e   n e t w o r k   c a n   b e   b a c k e d   u p   i n   t h e   o t h e r   o n e ,   w h i c h   w i l l   o f f e r s   a   s e c u r e   a n d   r e l i a b l e   p r o t e c t i o n   t o   t h e   s u b s t a t i o n .   T h e   S L B P   o f f e r s   t h e   p o s s i b i l i t y   t o   i m p l e m e n t   d i f f e r e n t   p r o t e c t i o n   s c h e m e s .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r o p o s e   s o m e   s i m p l e   s c h e m e s   c h a r a c t e r i z e d   b y   e f f i c i e n c y   a n d   r a p i d i t y   t h a t   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   m o s t   o f   s u b s t a t i o n s .   F o r   t h e   s a k e   o f   a   b e t t e r   d e m o n s t r a t i o n   o f   t h e   c o n c e p t   w e   t o o k   t h e   e x a m p l e   o f   s u b s t a t i o n   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   2 .   T h i s   s u b s t a t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2088 - 8 7 0 8       S m a r t   L o c a l   B a c k u p   P r o t e c t i o n   f o r   S m a r t   S u b s t a t i o n   ( M . N . D a z a h r a )   2323   c o n t a i n s   2   t r a n s f o r m e r s   ( T 1 ,   T 2 ) ,   a n d   t w o   s w i t c h g e a r s   c o n s i s t i n g   o f   4   i n c o m e r s   ( I 1 - 2 ,   I 1 - 1 ,   I 2 - 1,   I2 - 2 ) ,   2   b u s   c o u p l e r s   ( C 1 ,   C 2 )   a n d   2 0   f e e d e r s   ( F 1 - F 2 0 ) .   T h e   S u b s t a t i o n   c a n   b e   d i v i d e d   i n t o   4   z o n e s   a s   f o l l o w :     Z o n e   1 :   p r o t e c t i o n   o f   t h e   C i r c u i t   b r e a k e r .     Z o n e   2 :   P r o t e c t i o n   o f   t h e   M V   c a b l e   b e t w e e n   t r a n s f o r m e r   a n d   i n c o m e r .     Z o n e   3 :   P r o t e c t i o n   o f   t h e   s w i t c h g e a r   b u s b a r     Z o n e   4   :   P r o t e c t i o n   o f   p r i m a r y   e q u i p m e n t s     T h e   p r o p o s e d   p r o t e c t i v e   r e l a y   S c h e m e s   s u g g e s t e d   f o r   e a c h   z o n e   a r e   d i s c u s s e d   n e x t .       3.   T H E   P R O T E C T I V E   R E L A Y   S C H E M E S   a.   C a b l e   g r o u n d - f a u l t   p r o t e c t i o n   I n   o r d e r   t o   p r o t e c t   t h e   M V   ( M e d i u m   V o l t a g e )   c a b l e   l i n k i n g   t h e   t r a n s f o r m e r   a n d   t h e   i n c o m e r   t h e   f o l l o w i n g   p r o t e c t i o n   s c h e m e   i s   u s e d .   I f   t h e   t r a n s f o r m e r s   r e l a y   d e t e c t s   a   f a u l t   a n d   t h e   i n c o m e r s   r e l a y   d i d n t   d e t e c t   f a u l t ,   t h i s   m e a n s   t h a t   t h e   f a u l t   o c c u r r e d   i n   t h e   M V   c a b l e ,   t h u s ;   t h e   m a i n   t r a n s f o r m e r   r e l a y   s h o u l d   t r i p   b o t h   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r   o f   t r a n s f o r m e r   a n d   t h e   i n c o m e r   i n   o r d e r   t o   i s o l a t e   t h e   c a b l e .   I n   t r a d i t i o n a l   s u b s t a t i o n s   t h i s   p r o t e c t i v e   l o g i c   i s   d o n e   b y   w i r i n g   t h e   p i c k u p   o v e r c u r r e n t   p r o t e c t i o n   o u t p u t s   f r o m   t h e   i n c o m e r   r e l a y   t o   t h e   t r a n s f o r m e r   m a i n   r e l a y .   I f   t h i s   w i r e   i s   c u t   o r   i s n t   w e l l   c o n n e c t e d   i n   t h e   r i g h t   i n p u t   o f   t h e   t r a n s f o r m e r s   r e l a y     t h i s   c a n   l e a d   t o   a   d y s f u n c t i o n   o f   t h e   t r i p p i n g   l o g i c   w h i c h   c a n   c a u s e   s e v e r e   d a m a g e   t o   t h e   M V   c a b l e   a n d   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r s .   T h i s   p r o t e c t i v e   s c h e m e   w a s   i m p l e m e n t e d   i n   S L B P   u s i n g   G O O S E   e x c h a n g e   b e t w e e n   i n c o m e r s   r e l a y   a n d   t r a n s f o r m e r s   r e l a y s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3.   B o t h   t r a n s f o r m e r s   r e l a y   a n d   i n c o m e r s   r e l a y   p u b l i s h   a   G O O S E   a f t e r   d e t e c t i n g   a   f a u l t ,   i f   t h e   S L B P   r e c e i v e s   a   G O O S E   f r o m   t h e   t r a n s f o r m e r s   r e l a y   a n d   d i d n t   r e c e i v e   a   G O O S E   f r o m   t h e   I n c o m e r s   r e l a y   t h e n   t h e   S L B P   s e n d   a n   i n s t a n t a n e o u s   t r i p   G O O S E   t t r a n s f o r m e r   a n d   t h e   i n c o m e r s   r e l a y s   t o   i s o l a t e   t h e   f a u l t .     b.   S w i t c h g e a r   b u s b a r   p r o t e c t i o n     I n   o r d e r   t o   p r o t e c t   t h e   s w i t c h g e a r   b u s b a r   a g a i n s t   i n t e r n a l   f a u l t   t h e   f o l l o w i n g   p r o t e c t i o n   s c h e m e   i s   u s e d .   T h e   o p e r a t i o n   o f   t h i s   s c h e m e   d e p e n d s   o n   t h e   b u s b a r   c o u p l e r   C B   a s   f o l l o w :     I f   t h e   b u s   c o u p l e r   c i r c u i t   b r e a k e r   i s   o p e n   t h e n :   I f   t h e   i n c o m e r s   r e l a y   d e t e c t s   a   f a u l t   a n d   n o   o n e   o f   f e e d e r s   c o n n e c t e d   t o   t h e   h a l f   b u s b a r   o f   t h i s   i n c o m e r   d e t e c t   a   f a u l t ,   t h e   f a u l t   i s   c o n s i d e r e d   a s   a n   i n t e r n a l   f a u l t   i n   t h e   s w i t c h g e a r   b u s b a r   s o   i n   t h i s   c a s e   t h e   S L B P   m u s t   r e a c t   a n d   s e n d   t r i p   o r d e r s   t o   o p e n   t h e   C B   o f   t h e   i n c o m e r   a n d   i s o l a t e   t h e   h a l f   b u s b a r .     I f   t h e   b u s   c o u p l e r   c i r c u i t   b r e a k e r   i s   c l o s e :   I f   t h e   i n c o m e r s   r e l a y   d e t e c t s   a   f a u l t   a n d   n o   o n e   o f   t h e   f e e d e r s   r e l a y s   c o n n e c t e d   t o   t h e   b u s b a r   d e t e c t   a   f a u l t ,   t h e n   t h e   f a u l t   i s   c o n s i d e r e d   i n   t h e   s w i t c h g e a r   b u s b a r ,   s o   i n   t h i s   c a s e   t h e   S L B P   m u s t   r e a c t   a n d   s e n d   t r i p   o r d e r s   t o   o p e n   b o t h   c i r c u i t   b r e a k e r s   o f   t h e   i n c o m e r   a n d   b u s   c o u p l e r   a f t e r   2 0 0 m s   t h e   S L B P   r e c h e c k   i f   t h e   f a u l t   i s   s t i l l   p r e s e n t   t h e n   s e n d s   t r i p   o r d e r   t o   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r   o f   l a s t   i n c o m e r   s o   t h a t   t h e   b u s b a r   c a n   b e   t o t a l l y   i s o l a t e d .   T h i s   l o g i c   w a s   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   S L B P   b y   u s i n g   G O O S E s   p u b l i s h e d   f r o m   t h e   f e e d e r s   r e l a y   a n d   t h e   i n c o m e r s   r e l a y s ,   i n   t h e   c a s e   o f   d e t e c t i n g   a   f a u l t ,   w h i c h   t h e y   w i l l   b e   u s e d   b y   t h e   S L B P   a c c o r d i n g   t o   t h e   d e s c r i b e d   l o g i c .     c.   C i r c u i t   b r e a k e r   f a i l u r e   p r o t e c t i o n   T h i s   p r o t e c t i o n   i s   u s e d   t o   p r o t e c t   a   c i r c u i t   b r e a k e r   t h a t   f a i l s   t o   t r i p   a f t e r   a n   o r d e r   d u e   t o   a   p r o b l e m   i n   t h e   w i r e   t r i p   o r d e r   o r   i n   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r   i t s e l f .   I n   t h i s   c a s e ,   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r   m u s t   b e   i s o l a t e d .   T h e   f o l l o w i n g   l o g i c   w a s   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   S L B P   i n   o r d e r   t o   p r o t e c t   a   C B   f a i l u r e :   I f   a   t r i p p i n g   o r d e r   i s   s e n t   t o   a   c i r c u i t   b r e a k e r   t h e   s a m e   o r d e r   i s   s e n t   a s   G O O S E   t o   t h e   S L B P   w h i c h   t r i g g e r e d   a   c o u n t e r ,   t h e n   a f t e r   a   d e f i n e d   t i m e ,   e x a m p l e   3 0 0 m s ,   i f   t h e   S L B P   d i d n t   r e c e i v e   a   G O O S E   i n d i c a t i n g   t h e   o p e n   p o s i t i o n   o f   t h e   C B ,   a s   a   r e s u l t   t h e   S L B P   s e n d   t r i p   o r d e r s   t o   o t h e r   s o u r c e s   t h a t   c a n   f e e d   t h e   f a u l t   i n   o r d e r   t o   i s o l a t e   t h e   f a i l e d   C B   a n d   c l e a r   t h e   f a u l t .   F i g u r e   4   p r e s e n t s   t h e   l o g i c   o f   a   C B   f a i l u r e .             F i g u r e   3 .   C a b l e   g r o u n d - f a u l t   p r o t e c t i o n   l o g i c     F i g u r e   4 .   C i r c u i t   b r e a k e r   f a i l u r e   p r o t e c t i o n   l o g i c         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8 7 0 8   I J E C E    V o l .   7 ,   N o .   5 O c t o b e r   201 7   :     2321     232 8   2324     d.   B a c k u p   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n   U s i n g   t h e   S a m p l e d   V a l u e   m e a s u r e m e n t s   i n   p r o c e s s   b u s ,   t h e   S L B P   c a n   p l a y   t h e   r o l e   o f   a   B a c k u p   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n   o f   a l l   p r o t e c t i v e   r e l a y s   e x i s t e d   i n   t h e   s u b s t a t i o n ,   b y   u s i n g   t h e   s a m e   p r i n c i p l e   t h e y   u s e .   A s   a   d e m o n s t r a t i o n   e x a m p l e   w e   u s e   t h e   o v e r c u r r e n t   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n .   T h e   s a m p l e d   v a l u e   o f   c u r r e n t   g i v e n   f r o m   M U   a r e   u s e d   b y   S L B P   a n d   i n   t h e   s a m e   t i m e   t h e   S L B P   c h e c k s   t h e   G O O S E   o f   t h e   o v e r c u r r e n t   p i c k u p   o f   t h e   p r o t e c t i v e   r e l a y .   I f   t h e   v a l u e   o f   t h e   G O O S E   i s   t r u e   t h i s   m a i n s   t h a t   t h e   p r o t e c t i v e   r e l a y   d e t e c t s   t h e   f a u l t   a n d   i s   g o i n g   t o   t r i p   a f t e r   t h e   s e t t i n g   t i m e ,   i n   t h i s   c a s e   t h e   S L B P   d o n t   a c t .   I f   t h e   v a l u e   o f   t h e   o v e r c u r r e n t   p i c k u p   G O O S E   i s   f a l s e   a n d   t h e   S V   o f   t h e   c u r r e n t   i s   o v e r   t h e   t h r e s h o l d   s e t t i n g ,   t h i s   m a i n s   t h a t   t h e   p r o t e c t i v e   r e l a y   d i d n t   d e t e c t   t h e   f a u l t ,   i n   t h i s   c a s e   t h e   S L B P       s t a r t s   c o u n t i n g   t o   2 T s / 3   a n d   i t   c h e c k s   a g a i n   t h e   v a l u e   o f   G O O S E   i f   i t   s i l l   f a l s e   t h e n   t h e   S L B P   s e n d s   a   t r i p   o r d e r   a f t e r   c o u n t i n g   T s / 3 .   T h e   t o t a l   t i m e   o f   t r i p p i n g   i s   g i v e n   i n   ( 1 ) .     2* 33 ss s TT T                       ( 1 )   W h e r e :   T s :   S e t t i n g   t i m e   o f   t r i p p i n g   o v e r c u r r e n t   f u n c t i o n   F i g u r e   5   d e s c r i b e s   t h e   l o g i c   o f   o v e r c u r r e n t   b a c k u p   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n .   T h e   s a m e   P r i n c i p e   c a n   b e   a p p l i e d   t o   o t h e r   p r o t e c t i o n   f u n c t i o n s   s u c h   a s   o v e r v o l t a g e ,   u n d e r   v o l t a g e ,   o v e r   f r e q u e n c y   a n d   u n d e r   f r e q u e n c y   a n d   m o r e   a p p l i c a t i o n   i n   [ 1 2 ] .           F i g u r e   5 .   B a c k u p   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n   l o g i c     4.   S I M U L A T I O N   &   R E S U L T S   I n   o r d e r   t o   v a l i d a t e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   p r o p o s e d   s o l u t i o n ,   t h e   S L B P   w a s   b u i l t   u s i n g   a n   o p e n   s o u r c e   l i b r a r y   d e d i c a t e d   t o   t h e   I E C 6 1 8 5 0   p r o t o c o l   a n d   o f f e r s   t h e   p o s s i b i l i t y   t o   p u b l i s h   a n d   s u b s c r i b e   G O O S E s   a n d   S V s .   T h e n ,   t h e   S L B P   w a s   d e p l o y e d   o n   a n   i n d u s t r i a l   c o m p u t e r   c o n t a i n i n g   t h e   f r e e   o p e r a t i n g   s y s t e m   L i n u x   U b u n t u   . F o r   t h e   s a k e   t o   a v o i d   t h e   p a c k e t   s t o r m   t h a t   c a n   h a p p e n e d   i n   t h e   n e t w o r k ,   t h e   S L B P   w a s   p r o g r a m m e d   t o   t a k e   i n   c o n s i d e r a t i o n   o n l y   E t h e r n e t   p a c k e t s   o f   G O O S E   o r   S V   b y   f i l t e r i n g   t h e   p a c k e t   t y p e s   w h e r e   t h e   G O O S E   t y p e   i s   0 x 8 8 b 8   a n d   t h e   S V   t y p e   i s   0 x 8 8 b a .   F i g u r e   6   p r e s e n t s   t h e   l o w   c o s t   p l a t f o r m   u s e d   f o r   t e s t s .   T h e   p l a t f o r m   c o n s i s t s   o f   t w o   n u m e r i c a l   p r o t e c t i v e   r e l a y s   V A M P ,   a   l a p t o p   a n d   a   s w i t c h .   T h e   l a p t o p   i s   u s e d   f o r   t h e   a n a l y s i s   a n d   w h i c h   c o n t a i n s   t h e   s o f t w a r e   I E D S c o u t   f r o m   O m i c r o n   t h i s   t o o l   a l l o w s   t h e   a n a l y s i s   o f   I E C 6 1 8 5 0   n e t w o r k s   a n d   e s p e c i a l l y   t o   m o n i t o r   t h e   e x c h a n g e   o f   G O O S E s .             F i g u r e   6 .   A r c h i t e c t u r e   o f   t h e   t e s t   p l a t f o r m     F i g u r e   7 T h e   s i m u l a t i o n   e x a m p l e   o f   t r a n f o r m e r   a n d   i n c o m e r         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2088 - 8 7 0 8       S m a r t   L o c a l   B a c k u p   P r o t e c t i o n   f o r   S m a r t   S u b s t a t i o n   ( M . N . D a z a h r a )   2325   U s i n g   t h e   d e s c r i b e d   p l a t f o r m   t h e   t h r e e   f o l l o w i n g   p r o t e c t i o n   s c h e m e s   w e r e   a p p l i e d   o n   t h e   e x a m p l e   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   7:     B r e a k e r   f a i l u r e   p r o t e c t i o n     C a b l e   g r o u n d - f a u l t   p r o t e c t i o n     B a c k u p   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n     a.   B r e a k e r   f a i l u r e   p r o t e c t i o n   T h e   f a i l   t r i p   o f   t h e   i n c o m e r s   c i r c u i t   b r e a k e r   w a s   t e s t e d   f o l l o w i n g   t w o   s c e n a r i o s S c e n a r i o   1 :   T h e   i n c o m e r s   r e l a y   s e n t   a n   o r d e r   o f   t r i p   a n d   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r   t r i p p e d   s u c c e s s f u l l y .   S c e n a r i o   2 :   T h e   i n c o m e r s   r e l a y   s e n t   a n   o r d e r   o f   t r i p   b u t   t h e   c i r c u i t   b r e a k e r   f a i l s   t o   t r i p   a n d   r e m a i n e d   c l o s e .   T h e   c a p t u r e s   f r o m   I E D S c o u t   f o r   t h e   t w o   s c e n a r i o s   a r e   p r e s e n t e d   r e s p e c t i v e l y   i n   F i g u r e   8   a n d   F i g u r e   9.             F i g u r e   8 .   S c e n a r i o   1   I E D S c o u t   c a p t u r e   o f   B r e a k e r   f a i l u r e           F i g u r e   9 .   S c e n a r i o   2   I E D S c o u t   c a p t u r e   o f   B r e a k e r   f a i l u r e       T h e   f i r s t   c a p t u r e   s h o w s   t h a t   r e l a y   2   s e n t   a   t r i p   o r d e r   t o   t h e   i n c o m e r s   C B   a n d   i n   t h e   s a m e   t i m e   p u b l i s h e d   a   G O O S E   G O O S E 1   ( V A M P R E L A Y 2 / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 1 ) ,   a f t e r   t h e   S L B P   h a s   r e c e i v e d   t h e   G O O S E 1   b y   t h e   S L B P   i t   s t a r t e d   w a i t i n g   t o   r e c e i v e   t h e   c h a n g e   s t a t u s   o f   t h e   C B ,   a f t e r   2 5 0 , 1 2 0 m s   t h e   C B   o p e n e d   a n d   r e l a y   2   p u b l i s h e d   a   s e c o n d   G O O S E   i n d i c a t i n g   t h e   s t a t u s   o p e n   o f   t h e   C B   ( V A M P R E L A Y 2 / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 2 ) . F i n a l l y   t h e   S L B P   r e c e i v e d   t h e   G O O S E   a n d   a s   r e s u l t   i t   d i d n t   a c t .   I n   t h e   s e c o n d   S c e n a r i o   t h e   S L B P   r e c e i v e d   G O O S E   t r i p   f r o m   r e l a y   2   ( V A M P R E L A Y 2 / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 1 )   b u t   a f t e r   3 0 0 m s   t h e   S L B P   d i d   n o t   r e c e i v e   G O O S E   o f   C B   o p e n   p o s i t i o n ,   s o   t h e   S L B P   s e n t   G O O S E   ( S L B P I E D / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 1 )   t i p   t o   r e l a y   1   a f t e r   4 . 8 5 2 m s   i n   o r d e r   t o   i s o l a t e   t h e   f a i l e d   C B .   I n   t h e   t w o   s c e n a r i o s   t h e   S L B P   a c t e d   a s   w a s   d e s c r i b e d   i n   t h e   C B   f a i l u r e   s e c t i o n .     b.   C a b l e   g r o u n d - f a u l t   p r o t e c t i o n   I n   t h i s   t e s t   t h e   g r o u n d - f a u l t   p r o t e c t i o n   b e t w e e n   t h e   t r a n s f o r m e r   a n d   t h e   i n c o m e r   w a s   s i m u l a t e d .     T h e   c a p t u r e   f r o m   I E D S c o u t   f o r   t h e   t w o   c a s e s   a r e   p r e s e n t e d   r e s p e c t i v e l y   i n   F i g u r e   1 0   a n d   F i g u r e   11:         F i g u r e   10 .   C a s e   1   I E D S c o u t   c a p t u r e           F i g u r e   11 . C a s e   2   I E D S c o u t   c a p t u r e       I n   t h e   f i r s t   c a s e ,   r e l a y   1   d e t e c t e d   a   f a u l t   a n d   s e n t G O O S E ( V A M P R E L A Y 1 / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 1 )   t o   S L B P ,   b u t   r e l a y   2   d i d n t   d e t e c t   t h e   f a u l t ,   s o   t h e   S L B P   s e n t   i n s t a n t a n e o u s   t r i p   G O O S E   ( S L B P I E D / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 2 )   t o   r e l a y   1   a n d   r e l a y   2 .   I n   t h e   s e c o n d   c a s e   t h e   r e l a y   2   d e t e c t e d   a   f a u l t   a n d   p u b l i s h e d   a   G O O S E   ( V A M P R E L A Y 2 / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E 1 )   a f t e r   t h a t   r e l a y   1   d e t e c t e d   f a u l t   a n d   p u b l i s h e d   a   G O O S E   ( V A M P R E L A Y 1 / L L N 0 $ G O $ g c b G O O S E ) ,   t h i s   m e a n s   t h a t   t h e   f a u l t   h a s   b e e n   d e t e c t e d   f i r s t   b y   i n c o m e r s   t h e n   b y   t h e   t r a n s f o r m e r   w h i c h   c o r r e s p o n d   t h e   n o r m a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8 7 0 8   I J E C E    V o l .   7 ,   N o .   5 O c t o b e r   201 7   :     2321     232 8   2326   b e h a v i o r   o f   a   f a u l t   t h a t   o c c u r s   i n   t h e   d o w n s t r e a m   o f   t h e   i n c o m e r s   s o   i n   t h i s   c a s e   t h e   S L B P   d i d n t   a c t   a n d   w a i t   t h e   n o r m a l   t r i p   o f   o t h e r   r e l a y s .   I n   t h e   t w o   c a s e s   t h e   S L B P   a c t   a s   i t   w a s   d e s c r i b e d   i n   t h e   c a b l e   g r o u n d - f a u l t   p r o t e c t i o n   s e c t i o n .     c.   B a c k u p   f u n c t i o n   p r o t e c t i o n   I n   t h i s   t e s t   o t h e r   t o o l s   w e r e   u s e d   t o   p u b l i s h   a n d   v i s u a l i z e   s a m p l e d   v a l u e ,   t h e   s o f t w a r e   V o l c a n o   a l l o w s   t o   p u b l i s h   s a m p l e d   v a l u e   o f   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   a c c o r d i n g   t o   I E C 6 1 8 5 0 - 9 - 2 ,   a n d   t h e   s o f t w a r e   6 1 8 5 0   E a g l e   v i s u a l i z e   t h e   w a v e f o r m   a n d   t h e   m a g n i t u d e   o f   t h e   s a m p l e d   v a l u e s F i g u r e   1 2   s h o w s   t h e   w a v e f o r m   o f   a   S V   a n d   F i g u r e   1 3   t h e   E t h e r n e t   p a c k e t   o f   a   S V   c a p t u r e d   w i t h   W i r e S h a r k   s o f t w a r e .           F i g u r e   12 . C a p t u r e   o f   S V   f r o m   6 1 8 5 0   E a g l e           F i g u r e   13 . W i r e S h a r k   c a p t u r e   o f   S V   p a c k e t       E f f e c t i v e l y   t h e   t y p e   o f   t h e   E t h e r n e t   p a c k e t   e f f e c t i v e l y   t o   t h e   S V   ( 0 x 8 8 b a )   a n d   t h e   I D   o f   t h e   p u b l i s h e d   S V   i s   S V _ S I M   w h i c h   w a s   c o n F i g u r e u r e d   t o   b e   s u b s c r i b e d   b y   t h e   S L B P .   I n   t h i s   t e s t   t h e   b a c k u p   o f   a n   o v e r c u r r e n t   f u n c t i o n   w a s   s i m u l a t e d   u s i n g   t h e   s e t t i n g   g i v e n   i n   T a b l e   1 .       T a b l e   1 .   O V E R C U R R E N T   S I T T I N G   C u r r e n t   t h r e s h o l d   ( A )   T i m e   ( s )   500   1 . 5       I n   o r d e r   t o   d e b u g   a n d   m o n i t o r   t h e   o p e r a t i o n   o f   t h e   S L B P ,   w e   c o n F i g u r e u r e   4   G O O S E S   a s   f o l l o w G O O S E 1 :   ( S L B P I E D / L L N 0 $ G O $ g c b I E D 1 F 5 1 1 G 1 )   t h i s   G O O S E   i s   s e n t   w h e n   t h e   S L B P   d e t e c t e d   t h a t   t h e   c u r r e n t   e x c e e d e d   5 0 0 A .   G O O S E 2 :   ( S L B P I E D / L L N 0 $ G O $ g c b I E D 1 F 5 1 1 G 2 )   t h i s   G O O S E   i s   s e n t   t o   i n f o r m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2088 - 8 7 0 8       S m a r t   L o c a l   B a c k u p   P r o t e c t i o n   f o r   S m a r t   S u b s t a t i o n   ( M . N . D a z a h r a )   2327   t h a t       2 T s / 3   i s   e l a p s e d   a n d   t r i p   i s   i n   T s / 3 G O O S E 3 :   ( S L B P I E D / L L N 0 $ G O $ g c b I E D 1 F 5 1 1 G 3 )   t h i s   G O O S E   i s   s e n t   a f t e r   T s   i s   e l a p s e d   t o   t r i p   t h e   C B .   G O O S E 3 :   ( S L B P I E D / L L N 0 $ G O $ g c b I E D 1 F 5 1 1 G 4 )   t h i s   G O O S E   i s   s e n t   i f   t h e   V A M P   r e l a y   d e t e c t z s   a l s o   t h e   f a u l t   a n d   s e n t   i t s   p i c k u p   G O O S E   t o   t h e   S L B P .   T h e   t e s t   w a s   d o n e   f o l l o w i n g   t h e   t w o   s c e n a r i o s :   S c e n a r i o   1 :   t h e   S V   o f   c u r r e n t   o v e r   5 0 0 A   a n d   t h e   V a m p   r e l a y   d i d n t   d e t e c t   t h e   f a u l t .   S c e n a r i o   2 :   t h e   S V   o f   c u r r e n t   o v e r   5 0 0 A   a n d   t h e   v a m p   r e l a y   d e t e c t e d   t h e   f a u l t   a f t e r   5 0 0 m s .   T h e   c a p t u r e   f r o m   I E D S c o u t   o f   t h e   t w o   s c e n a r i o s   i s   g i v e n   i n   F i g u r e   1 4   a n d   F i g u r e   1 5.           F i g u r e   14 . O v e r c u r r e n t   f u n c t i o n   I E D S c o u t   c a p t u r e   s c e n a r i o 1           F i g u r e   15 . O v e r c u r r e n t   f u n c t i o n   I E D S c o u t   c a p t u r e   s c e n a r i o 2       I n   t h e   f i r s t   c a s e   w h e n   t h e   c u r r e n t   w a s   o v e r   5 0 0 A   t h e   S L B P   s e n t   G O O S E   1   a n d   a f t e r   t _ 1 = ( 2 * T _ s ) / 2 = 1 . 0 0 2 5 1 1 s   t h e   S L B P   d i d n t   r e c e i v e   a n y   p i c k u p   o v e r c u r r e n t   G O O S E   f r o m   t h e   t r a n s f o r m e r s   r e l a y ,   s o   i t   s e n t   G O O S E   2   t o   i n f o r m   t h a t   a   t r i p   w i l l   o c c u r r e d   i n   T s / 3 .   A f t e r   5 0 0 m s ,   t h e   S L B P   s e n d s   G O O S E   3   t o   t r i p   t h e   C B .   T h e   t o t a l   t i m e   b e t w e e n   d e t e c t i n g   I > 5 0 0 A   a n d   s e n d i n g   t r i p p i n g   G O O S E 3   i s   e q u a l   t o   1 , 5 0 5 8 0 6 s   w h i c h   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   s e t t i n g   o f   o v e r c u r r e n t   r e l a y .   T h e   S L B P   h a s   s u c c e s s f u l l y   e x e c u t e d   i t s   f u n c t i o n .   I n   t h e   s e c o n d   c a s e   w a s   o v e r   5 0 0 A   t h e   S L B P   s e n t   G O O S E   1   b u t   a f t e r   1 , 0 6 9 0 9 9 s   i t   r e c e i v e d   a   p i c k u p   o v e r c u r r e n t   G O O S E   f r o m   V A M P   r e l a y   . t h e   S L B P   s t o p   t h e   p r o g r a m   a n d   s e n d   G O O S E 4 ,   a l s o   i n   t h i s   c a s e   t h e   S L B P   h a s   s u c c e s s f u l l y   e x e c u t e d   i t s   f u n c t i o n .   T h e   t e s t   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   p r o p o s e d   p r o t e c t i o n   s c h e m e s   a r e   a b l e   t o   e f f e c t i v e l y   i m p r o v e   t h e   s e c u r i t y   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   p r o t e c t i o n   a s   w e l l   a s   r e d u c e   r i s k   o f   e q u i p m e n t s   f a i l u r e   a n d   p r o t e c t i o n s   m a l   o p e r a t i o n s .     d.   A d v a n t a g e s   o f   S L B P   o v e r   o t h e r   s o l u t i o n s     T h e   p r o p o s e d   a r c h i t e c t u r e ,   p r o t e c t i o n   s c h e m e s   a n d   t e s t i n g   r e s u l t s   p r o v e   t h a t   t h e   S L B P   h a s   t h e   f o l l o w i n g   a d v a n t a g e s :     T h e   S L B P   e m p l o y s   s i m p l e   l o g i c   s c h e m e s   w h i c h   g u a r a n t e e   t h e   g o o d   o p e r a t i o n   b e t t e r   t h a n   c o m p l e x   a l g o r i t h m   s u c h   a s   c u r r e n t   d i f f e r e n t i a l   t h a t   r e q u i r e s   h i g h   s p e e d   a c q u i s i t i o n   a n d   t i m e   s y n c h r o n i z a t i o n   p r e c i s i o n .     C o m p a r i n g   w i t h   W i d e   A r e a   b a c k u p   p r o t e c t i o n   W A B P ,   t h e   a m o u n t   o f   d a t a   r e q u i r e d   b y   t h e   S L B P   i s   l e s s   i m p o r t a n t .   M o r e o v e r ,   i n   t h e   c a s e   o f   t h e   S L B P   a l l   d a t a   a r e   p r e s e n t   i n   t h e   s a m e   l o c a t i o n   a n d   i n   a   r e d u n d a n t   n e t w o r k   w h i c h   m a k e   d a t a   m o r e   c o n t r o l l a b l e ,   w h i c h   i s   n o t   t h e   c a s e   i n   W A B P   t h a t   r e q u i r e s   d a t a   f r o m   d i f f e r e n t   s u b s t a t i o n s   a n d   t h a t   m a k e   t h e   p r o b a b i l i t y   t o   l o s e   d a t a   g r e a t e r .     I n   t h e   S L B P   t h e   p r o p o s e d   p r o t e c t i o n s   s c h e m e s   c a n   b e   a p p l i e d   i n   m o s t   o f   s u b s t a t i o n s   a s   t h e y   p r o t e c t   t h e   h a l l   s u b s t a t i o n   a n d   c a n   b e   d i v i d e d   i n t o   s i m p l e   s p e c i f i c   z o n e s ,   w h i c h   i s   m o r e   d i f f i c u l t   a n d   r e q u i r e s   a   g o o d   k n o w l e d g e   o f   t h e   e l e c t r i c a l   g r i d   i n   t h e   c a s e   o f   W A B P .     T h e   p r i c e   o f   t h e   S L B P   i s   c h e a p e r   c o m p a r i n g   w i t h   o t h e r   s o l u t i o n s   a s   t h e   S L B P   i s   b a s e d   o n   f r e e   d e v e l o p m e n t   l i b r a r y   a n d   f r e e   o p e r a t i n g   s y s t e m .     T h e   S L B P   c a n   b e   t e s t e d   i n d e p e n d e n t l y   f r o m   t h e   s u b s t a t i o n ,   a s   w e   d i d   i n   o u r   t e s t s ,   b e c a u s e   G O O S E s   a n d   S V s   c a n   b e   s i m u l a t e d   u s i n g   f r e e   t o o l s   i n   o r d e r   t o   v e r i f y   t h e   g o o d   o p e r a t i o n   o f   S L B P   a n d   a f t e r   v a l i d a t i o n   i t   c a n   b e   i n t e g r a t e d   i n   t h e   s u b s t a t i o n   w h i c h   w i l l   r e d u c e   t h e   c o s t   o f   c o m m i s s i o n i n g   a n d   a l s o   r e d u c e   t h e   r i s k   o f   m a l   o p e r a t i o n       5.   C O N C L U S I O N   T h e   p r o p o s e d   s m a r t   l o c a l   b a c k u p   p r o t e c t i o n   p r e s e n t s   m o r e   s e c u r i t y   t o   t h e   s u b s t a t i o n ,   b y   p r e v e n t i n g   c a t a s t r o p h i c   d a m a g e   c a u s e d   b y   c o m m u n i c a t i o n   f a u l t s   o r   d e f e c t s   o f   s u b s t a t i o n   a u t o m a t i o n   s y s t e m   e q u i p m e n t s .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r e s e n t   h o w   e a s i l y   t h e   S L B P   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   S A S   u s i n g   G O O S E s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8 7 0 8   I J E C E    V o l .   7 ,   N o .   5 O c t o b e r   201 7   :     2321     232 8   2328   a n d   S V s   f r o m   d i f f e r e n t   I E D s ;   a l s o ,   a   l o w   c o s t   s i m u l a t i o n   p l a t f o r m   h a s   b e e n   p r e s e n t e d   t o   b e   s u r e   o f   t h e   o p e r a t i o n   o f   t h e   p r o t e c t i o n   s c h e m e s   d e p l o y e d   i n   t h e   S L B P .   W e   p r e s e n t   t h r e e   l o g i c a l   p r o t e c t i o n   s c h e m e s ,   b u t   m a n y   o t h e r   p r o t e c t i o n   s c h e m e s   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   u s i n g   t h e   s a m e   p r i n c i p l e   w h i c h   w i l l   m a k e   t h e   o b j e c t   o f   o u r   f u t u r e   w o r k s .   E v e n t u a l l y   t e s t i n g   r e s u l t   d e m o n s t r a t e s   t h a t   t h e   S L B P   c a n   b e   r e c o g n i z e d   a s   a n   e n h a n c e m e n t   o f   t h e   f u t u r e   b a c k u p   p r o t e c t i o n   i n   t h e   s m a r t   s u b s t a t i o n .       R E F E R E N C E S     [1]   D N ovos e l M M Be g ovi c a nd  V M a da n,  S he ddi ng   L i g ht   on  Bl a c kout s IE E E   powe r   &  e ne r gy  m agaz i ne , J a n.  &  F e b. 2004.   [2]   Z Q Bo  e t   a l .,  N ove l   a rc hi t e c t ure   for  i nt e g ra t e w i de   a re a   p rot e c t i on a nd c ont rol ,"  P ow e E ng i ne e ri ng  Confe re nc e   (U P E C), 2015 50t h Int e rna t i ona l  U ni ve rs i t i e s , S t oke  on T re nt , 2015, p p . 1 - 4.   [3]   Y L v,  D Y ou,  K W a ng L W a ng Z Che a nd  S H uo,  S t udy   on  w i de - a re a   ba c kup   p rot e c t i on  s y s t e m   for  t he   s m a rt   g ri d,    E l e c t ri c   U t i l i t y   D e re g ul a t i on  a nd  Re s t ruc t uri ng   a nd  P ow e T e c hnol og i e s   (D RP T ),  2011  4t Int e rna t i ona l  Confe re nc e   on, W e i ha i S ha ndong 2011, p p . 218 - 224.   [4]   L Che n,  K Z ha ng Y . X i a  a nd G . H u, “ S t udy  on t he  S ubs t a t i on A re a  Ba c kup  P rot e c t i on i n S m a rt  S ubs t a t i on,”  2012  A s i a - P a c i fi c   P ow e r a nd E ne rg y   E ng i ne e ri ng   Confe re nc e S ha ng ha i 2012, p p . 1 - 4.   [5]   A   J us oh,  T   S ut i kno,  T K   G ua n,  S   M e khi l e f,  A   Re vi e w   on  fa voura bl e   m a x i m um   p ow e p oi nt   t ra c ki ng   s y s t e m s   i s ol a e ne rg y   a p p l i c a t i on,”   T E L KO MNIKA   T e l e c om m uni c at i on  Com put i ng  E l e c t r oni c s   and  Cont r ol .,  vol 1 2,  no.  1,  p p . 6 - 22, 2014.   [6]   Q L i Z Z hou, D . D u, Z . L i , W . L i  a nd X . W a ng , “ A  nove l  s ubs t a t i on a re a  ba c kup  p rot e c t i on for s m a rt  s ubs t a t i on,”   2013 IE E E   P E S   A s i a - P a c i fi c   P ow e r a nd E ne rg y   E ng i ne e ri ng   Confe re nc e   (A P P E E C), K ow l oon, 2013, p p . 1 - 4.   [7]   S .N .N i kol ovs ki   e t   a l P rot e c t i on  Coordi na t i on  a nd  A nt i   Is l a ndi ng   P rot e c t i on  S ol ut i on  for  Bi om a s s   P ow e P l a nt   Conne c t e on  D i s t ri but i on  N e t w ork” Int e r nat i onal   J our nal   of   E l e c t r i c al   and  Com put e r   E ngi ne e r i ng .,  v ol   6,  n 6 p p . 2526 - 2537, 2016.   [8]   A .N .S a rw a de   e t   a l Re a c a nd  O p e ra t i ng   T i m e   Corre c t i on  of  D i g i t a l   D i s t a nc e   Re l a y Int e rna t i ona l   J ourna l   of  E l e c t ri c a l   a nd Com p ut e r E ng i ne e ri ng V ol   7, N o 1.   [9]   Y L i u;   H G a o;   W G a o;   F P e ng D e ve l op m e nt   of  a   S ubs t a t i on - A re a   Ba c kup   P rot e c t i ve   Re l a y   for  S m a rt   S ubs t a t i on,”  i IE E E   T r a ns a c t i ons  on S m a rt  G ri d , vol .P P , no.99, p p .1 - 10   [10]   H K i rrm a nn,  K W e be r,  O K l e i ne be rg   a nd  H W e i be l S e a m l e s s   a nd  l ow - c os t   re dunda nc y   for  s ubs t a t i on  a ut om a t i on  s y s t e m s   (hi g a va i l a bi l i t y   s e a m l e s s   re dunda nc y H S R),”   2011  IE E E   P ow e a nd  E ne rg y   S oc i e t y  G e ne r al  M e e t i ng , S a D i e g o,  CA , 2011, p p . 1 - 7.   [11]   N a i a ra   M ore i ra E l í a s   M ol i na J e s ús   L á z a ro,  E dua rdo  J a c ob,  A rm a ndo  A s t a rl oa Cy be r - s e c uri t y   i s ubs t a t i on  a ut om a t i on s y s t e m s R e ne wabl e  and Sus t ai nabl e   E ne r gy  R e v i e ws V ol um e   54, F e brua ry  2016, P a g e s   1552 - 1562.   [12]   M .N .D A Z A H RA   e t   a l D e c e nt ra l i z e c ont rol   of  s ubs t a t i ons   i s m a rt  c i t i e s .   A dva nc e s  i n U bi qui t ous  N e t w orki ng   2:  P roc e e di ng s   of t he  U N e t ’16     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.