FAULT LOCATION IN POWER DISTRIBUTION GRIDS USING PHASOR MEASUREMENT UNITS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_Thesis_-_Mustafa_M_Al_Khabbaz.pdf Download (9MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر توفير شبكة توزيع كهربائية ذات إعتمادية عالية تحدياً لمزودي الطاقة الكهربائية, إعتمادية الشبكة تتأثر بالأعطال و التي قد تتسبب في انقطاع التيار عن المستخدمين, ولذلك هناك حاجة ماسة إلى تقنيات سريعة و دقيقة في تحديد الأعطال للتعجيل في إستعادة التيار و بالتالي تقليل فترة الإنقطاع. في الآونة الأخيرة تم تطوير و تركيب كميات لا بأس بها من وحدة قياس الأطوار المتزامن للكميات الكهربائية (Phasor Measurement Units), هذا الجهاز يعتمد على النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) و الذي سيشكل مستقبل أنظمة الطاقة الكهربائية, هذه التقنية يمكن إستخدامها لحل مشكلة إيجاد موقع الأعطال بسرعة و دقة عاليتين. تقترح هذه الأطروحة نموذجاً قائماً على المقاومة لغرض تحديد موقع العطل في أنظمة توزيع الطاقة المتجانسة بإستخدام وحدات قیاس الأطوار المتزامن للكمیات الكھربائیة. وقد تم تطوير النموذج بشكل أكبر بحيث يمكن تحديد الأعطال في خطوط التوزيع غير المتجانسة. ويتحقق ذلك من خلال خوارزميات جديدة لتحويل القيم المتجانسة إلى غير متجانسة يرمز إليها بـ (H2IR). بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير تدابير لزيادة دقة موقع العطل، وبالتالي استعادة الطاقة بشكل أسرع. تم التحقق من فعالية النماذج بدراسة حالات متعددة جرى تقييمها بإستخدم مقاييس إحصائية مختلفة. أظهرت النتائج الفعالية العالية للنماذج في تحديد الأعطال في شبكات التوزيع بدقة أعلى من دراسات مشابهة. تم دراسة هذا الموضوع نظرا للجهود المحدودة المبذولة في مجال تحديد موقع العطل في أنظمة التوزيع بالإستعانة بوحدة قياس الأطوار المتزامن للكميات الكهربائية . بالإضافة إلى ذلك، تمت تطوير خوارزميات لتصنيف نوع العطل و تحديد مقاومة خط التوزيع معتمدة على قیاس أطوار الجھد والتیار بشكل متزامن. وتشمل هذه الرسالة أیضا على تركيب وحدات قیاس الأطوار المتزامن للكمیات الكھربیة بالشكل الأمثل, وذلك لأن تركیبھا في شبكات التوزيع يحتاج إلى دراسة و تقنين من حیث المكان والعدد و الهدف لإعتبارات إقتصادیة. تم تقديم نهجين جديدين لتحديد تدفق الطاقة في أنظمة التوزيع؛ النهج الأول تطويرلـ (backward/ forward Sweep). والثاني يوفر طريقة جديدة وهي الحركة التموجية لتحديد التدفق في شبكات التوزيع. وينطبق كلا النهجين على أنظمة التوزيع الخطي و الخطي الموسع.

English Abstract

This thesis proposes utilization of an impedance-based model in power distribution systems equipped with phasor measurement units (PMUs) for fault location purpose. The model has been further improved so it can locate faults in inhomogeneous distribution lines. This is achieved by the first-time introducing for a novel homogeneous-to-inhomogeneous relation (H2IR). Additionally, novel inaccuracy mitigation measures are developed under the model to improve the accuracy of fault location and hence advance power restoration. The model effectiveness is validated for different case studies using different statistical measures. The results have demonstrated the model robustness in locating faults in distribution grids accurately. This topic is studied due to the limited efforts in literature of high accuracy impedance-based fault location at the distribution level with the use of PMUs. Additionally, a fault type classification scheme is, also, developed to identify the faulty phase(s) and the type of fault based on real-time PMU phasor signals. Distribution line parameters are identified online by three different methods using synchronized measurements from the PMUs. The work, also, includes the first problem of deploying PMUs in distribution which is optimal placement. The objective is formulated to maintain full network observability, while improving the redundancy and reducing the investment cost associated with PMUs installation. Two novel approaches for determining the load flow for distribution systems are offered. The first approach is an enhancement to backward/ forward Sweep. The second provides a new method namely Zig Zag-based load flow. Both approaches are applicable for extended radial distribution systems where multiterminal lines exist. These will result in reduction of the number of iterations while maintaining the required load flow accuracy.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Abido, Mohamed
Committee Members:	Al-Muhaini, Mohammed and El-Amin, Ibrahim
Depositing User:	MUSTAFA MOHAMMEDJAMAL ALKHABBAZ (g200662740)
Date Deposited:	11 Jan 2018 10:59
Last Modified:	30 Dec 2020 12:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140590