Frequency Domain Transient Modeling of Multiconductor Transmission Lines Based on Analytical Impedance Equation

Frequency Domain Transient Modeling of Multiconductor Transmission Lines Based on Analytical Impedance Equation. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
HpsamPhDdisertation-compressed.pdf
Restricted to Repository staff only until 31 May 2023.

Download (1MB)

Arabic Abstract

في أطروحة الدكتوراه هذه ، تم تقديم نموذج لحظي لمعاوقة خطوط النقل الكهربائية المتعددة الموصلات في المجال الترددي بناءً على معادلة المعاوقة التحليلية لخط النقل. النموذج المقترح هو دالة في طول خط النقل لأنه بني على اساس معادلة المعاوقة التحليلية لخط نقل محدود. تم تطوير نموذج لخطوط النقل الكهربائية المتعددة الموصلات المقترح من قياس استجابة تردد المعاوقة. بناء على ذلك ، من خلال مطابقة النموذج المقترح مع قيم استجابة المقاومة الترددية ، تم اشتقاق تمثيل مطابق لتردد لخطوط النقل الكهربائية المتعددة الموصلات . بالأضافة لذلك ، تم قياس استجابة التردد لمقاومة خطوط النقل باستخدام جهاز محاكاة رقمي في الوقت الحقيقي (RTDS). ومن القيم المقاسة والمعادلات المشتقة في حالة الرنين لخطوط النقل تم حساب معاملات النموذج المقترح. تقع معاملات النموذج المقترحة المحسوبة في حدود خطأ 1 \% مقارنة بالمعاملات المطابقة. علاوة على ذلك ، تم تطوير خوارزمية للحصول على معاملات أكثر دقة لاستجابة تردد مقاومة. لإختبار دقة النموذج المقترح ، تم عرض مقارنة بين النموذج المقترح وتركيب المتجه. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير النموذج المقترح ليتم تنفيذه في التطبيق العملي. لذلك ، تم تنفيذ النموذج المقترح كحماية تكيفية للشبكة المصغرة. يمكن استخدام النموذج المقترح لحساب الجهود و للتيارات على طول خط النقل والتي تعد سمة أساسية للنموذج المقترح. علاوة على ذلك ، يتميز النموذج المقترح بسهولة التنفيذ. لذلك ، تم تنفيذ النموذج المقترح في RTDS لمقارنة النموذج المقترح بالقيم المقاسة أثناء عمليات المحاكاة العابرة في RTDS ، مثل الخطأ أو الفصل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام النموذج المقترح كمرحل مقاومة بدون إعدادات لحماية الشبكة المصغرة التكيفية. علاوة على ذلك ، يتميز المرحل المستند إلى النموذج المقترح

English Abstract

In this Ph.D dissertation, a frequency domain transient modeling of Multiconductor transmission lines (MTL) based on the impedance analytical equation of transmission line is presented. The proposed model is a function of the transmission line length since it is based on the analytical impedance equation of a finite transmission line. The proposed MTL model is developed from the impedance frequency response measurement. Therefore, by fitting the proposed model with the impedance frequency response measurement, an accurate representation of MTL is derived. The frequency response of a transmission line impedance is measured using a real-time digital simulator (RTDS). The parameters of the proposed model were calculated using derived resonance equations from the proposed model. The calculated proposed model parameters are within a 1\% of error compared to the fitted parameters. Further more, an algorithm is developed to obtain a more accurate fit of MTL impedance frequency response. The implemented algorithm take the derivative of each of the proposed model parameters of the proposed complex nonlinear equation to minimize the error between the fitted and the measured impedance frequency response. To test the accuracy of the proposed model, a comparison between the proposed model and vector fitting is carried out. Once the parameters of a transmission line are obtained, changing the length of the line will not effects the proposed transient modeling. This is because the transient modeling is based on the finite transmission line impedance equation. In addition, the proposed model is developed to be implemented in practical application. Therefore, the proposed model is implemented in an adaptive protection for microgrid. The proposed model can be used to calculate the voltages and currents throughout the length of the transmission line which is a key feature of the proposed model. Moreover, a second feature of the proposed model is an ease of implementation. Therefore, the proposed model is implemented in RTDS to compare the proposed model calculation to direct measurement during transient simulations in RTDS, such as fault and line switching. In addition, the proposed model is used as a setting-less impedance relay for adaptive microgrid protection. Moreover, the proposed model-based relay (setting-less impedance relay) has a faster fault detection time compared to Mho relay.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Engineering
Electrical
Department: College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor: Abido, M. A.
Committee Members: Kassas, M. and Habiballah, I.O. and Al-Amin, I.M.
Depositing User: HOSAM ALHARBI (g201701570)
Date Deposited: 05 Jun 2022 06:25
Last Modified: 05 Jun 2022 06:25
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142141