Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2016, № 10 · MATHEMATICAL MODELS IN RADIO ELECTRONICS PROBLEMS

Имитационная модель локационного метода диагностики электролиний с древовидной топологией

R.I. Shagiev1

1 Казанский (Приволжский) Федеральный Университет
Full text EDN XBDPWP

Abstract

The article describes a simulation model of time domain reflectometry (TDR) method for branched power line diagnostics. Developed model consists of two maim modules: generation module and processing module. Generation module is created in PSCAD/EMTDC environment and is based on phase frequency-dependent power line model. Generation module produces reflection traces for lines with arbitrary topology and allows simulating main types of faults: short circuit to ground, interphase circuit and wire breakage. The model takes into account the characteristics of the wire, the characteristics of the environment, the geometry and structure of the power lines. Processing module is created in MATLAB environment and designed for mathematical processing of the received signals. The simulation ends with the calculated distance to the line fault place. The results of the TDR method simulation demonstrated the ability to detect the main types of power lines faults with an error of no more than 0.07% (at high SNR). Attenuation of the reflected signal ranges from 10 dB to 20 dB depending on fault type.

  • reflectometer
  • locator
  • branched power lines
Аннотация (на русском)

Имитационная модель локационного метода диагностики электролиний с древовидной топологией

В работе приведено описание имитационной модели локационного метода диагностики электролиний, позволяющей осуществлять оценку эффективности и точности определения места повреждений электролиний с произвольной древовидной топологией. Модель разработана в пакетах PSCAD/EMTDC и MATLAB и основана на фазовой частотно-зависимой модели электролинии. Модель прошла верификацию путем сравнения модельных данных с экспериментальными. Результаты исследования локационного метода для диагностики разветвленных линий продемонстрировали возможность обнаружения и определения расстояния до следующих видов повреждений: короткие замыкания на землю, межфазные замыкания, обрывы проводов.

For citation

Shagiev R.I. Имитационная модель локационного метода диагностики электролиний с древовидной топологией // Journal of Radio Electronics. – 2016. – No. 10.

References

  1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982. 312 с.
  2. Minullin R.G., Petrushenko Y.Y., Fardiev I.S. Sounding of Air Power Transmission Lines by the Location Method // Russian Electrical Engineering. 2008. Vol. 7. No. 79. pp. 389-396.
  3. Morched A., Gustavsen B., Tartibi M. A Universal Model for Accurate Calculation of Electromagnetic Transients on Overhead Lines and Underground Cables // IEEE Transactions on Power Delivery. 1999. Vol. 14. No. 3. pp. 1032-1038.
  4. Gustavsen B., Irwin G., Mangelrød R., Brandt D., Kent K. Transmission Line Models for the Simulation of Interaction Phenomena Between Parallel AC and DC Overhead Lines // Proceedings of IPST. Budapest. 1999. pp. 61-67.
  5. Костенко М.В. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. М.: Энергия, 1973. 272 с.
  6. Gustavsen B., Semlyen A. Simulation of Transmission Line Transients Using Vector Fitting and Modal Decomposition // IEEE Transactions on Power Delivery. 1998. Vol. 13. No. 2. pp. 605-614.
  7. Semlyen A., Dabuleanu A. Fast and Accurate Switching Transient Calculations on Transmission Lines with Ground Return Using Recursive Convolutions // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1975. Vol. PAS-94. No. 2. pp. 561-571.
  8. Schelkunoff S.A. The electromagnetic theory of coaxial transmission line and cylindrical shields // Bell Syst. Tech. J. 1934. No. 13. pp. 532-579.
  9. Кузьмин Р.О. Бесселевы функции. Л.-М.: ГРОЛ, 1935. 151 с.
  10. Wedepohl L.M. The Theory of Natural Modes in Multiconductor Transmission Systems: Course Notes. University of Manitoba, 2002.
  11. Carson J.R. Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return // Bell Syst. Techn. J. 1926. Vol. 5. pp. 539-554.
  12. Климов С.А. Метод повышения разрешающей способности радиолокационных систем при цифровой обработке сигналов // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2013. No. 1. http://jre.cplire.ru/jre/jan13/1/text.pdf.
  13. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш. Локационная диагностика воздушных линий электропередачи. Казань: КГЭУ, 2008. 203 с.
  14. Меркулов В.В., Синева И.С. О многократных отражениях в неоднородной линии передачи // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2000. № 5. URL: http://jre.cplire.ru/jre/may00/1/text.pdf.
  15. Закиров А.Н., Калабанов С.А., Карпов А.В., Шагиев Р.И. Концепция и разработка системы мониторинга и диагностики электролиний с древовидной топологией на базе «интеллектуального электромодема» // Ползуновский вестник. 2011. Т. 1. № 3. С. 114-117.