Title
Novi algoritmi za estimaciju parametara fazora u elektroenergetskom sistemu sa posebnim osvrtom na jednosmerne komponente i struju kvara
Creator
Rozgić, Dimitrije, 1977-
CONOR:
66645257
Copyright date
2022
Object Links
Select license
Autorstvo-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, bez promena, preoblikovanja ili upotrebe dela u svom delu, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence. Ova licenca dozvoljava komercijalnu upotrebu dela. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-3605
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 21.04.2023.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet tehničkih nauka
Alternative title
New alghorithms for estimation of phasors parameters in power systems with emphasis on fault current and dc components
Publisher
[D. S. Rozgić]
Format
152 lista
Abstract (sr)
U savremenom elektroenergetskom sistemu (EES-u), rad sistema za zaštitu, upravljanje,
monitoring i kontrolu bazira se na preciznoj i brzoj estimaciji fazora osnovnog i viših
harmonika, kao i estimaciji frekvencije signala napona i struje. Estimacija parametara fazora se
vrši tehnikama za digitalnu obradu signala, pri čemu je Diskretna Furijeova Transformacija
(DFT) najčešće korišćen algoritam za ovu namenu. DFT algoritam postiže odlične performanse
kada procesirani signal sadrži samo osnovni i više harmonike i kada je usklađena frekvencija
odabiranja sa frekvencijom sistema. Dva osnovna uzroka pogrešne estimacije fazora DFT
metodom su: opadajuća jednosmerna komponenta u procesiranom signalu i neusklađenost
frekvencije odabiranja sa frekvencijom procesiranog signala.
Savremeni EES-i su veoma složeni zbog sve veće integracije obnovljivih izvora energije
(OIE). Proizvodnja iz obnovljivih izvora je nekontrolabilna i nezavisna od potrošnje u EES-u.
Ovo dovodi do debalansa između proizvodnje i potrošnje, što se direktno odražava na noseću
frekvenciju sistema, odnosno dovodi do fluktuacije frekvencije signala napona i struje. Pored
toga, integracija OIE dovodi do smanjenja ukupne inercije obrtnih masa u sistemu i time sistem
postaje osetljiviji na debalanse u proizvodnji i potrošnji - promene frekvencije postaju brže.
Rad savremenih zaštitnih uređaja i uređaja za sinhrono merenje fazora, baziran na digitalnoj
obradi signala, zahteva praćenje harmonijskog sadržaja procesiranog signala i noseće
frekvencije odnosno kontinualnu estimaciju ovih veličina. U disertaciji su predložena tri
algoritma za estimaciju harmonijskih komponenti procesiranog signala i noseće frekvencije, pri
čemu je osnovna ideja bazirana na prilagođavanju dužine prozora podataka stvarnoj frekvenciji
sistema, čime se rešava problem devijacije frekvencije u numeričkim zaštitnim relejima.
U slučaju kratkog spoja u EES-u opadajuća jednosmerna komponenta se superponira na
već postojeću složenoperiodičnu komponentu strujnog signala, a merni strujni transformator
prilagođava struju kratkog spoja sistemu za akviziciju. Tokom trajanja kratkog spoja,
sekundarna struja strujnog transformatora sadrži dve opadajuće jednosmerne komponente, koje
su po svojoj prirodi aperiodični signali širokog frekvencijskog spektra. Iz ovog razloga,
opadajuće jednosmerne komponente zajedno sa višim harmonicima i šumom imaju veliki uticaj
na tačnost i brzinu konvergencije algoritama za estimaciju fazora, odnosno na brzinu i
pouzdanost rada zaštitnog sistema. U savremenim digitalnim i numeričkim relejima DFT se
najčešće koristi za estimaciju fazora osnovnog i viših harmonika signala napona i struje,
međutim, kao aperiodični signali, opadajuće jednosmerne komponente prouzrokuju veliku
grešku pri estimaciji fazora DFT metodom. U disertaciji su predložena četiri nova algoritma za
korekciju greške u DFT rezultatima koja nastaje kao posledica opadajućih jednosmernih
komponenti.
Abstract (en)
In the modern power system, the operation of the system for protection, management,
monitoring and control is based on the precise and fast phasor estimation of the fundamental
and higher harmonics, along with the estimation of the frequency of voltage and current signals.
Estimation of phasor parameters is performed using digital signal processing techniques, with
the Discrete Fourier Transform (DFT) being the most commonly used algorithm for this
purpose. The DFT algorithm achieves excellent performance when the processed signal
contains only the fundamental and higher harmonics and when the sampling frequency is
matched to the system frequency. The two main causes of wrong phasor estimation by the DFT
method are: the decaying DC component in the processed signal and mismatch between the
sampling frequency and the frequency of the processed signal.
Modern power systems are very complex due to the increasing integration of renewable
energy sources (RES). Production from renewable sources is uncontrollable and independent
of consumption in the power system. This leads to an imbalance between production and
consumption, which directly influences the carrier frequency of the system, that is, it leads to
fluctuations in the frequency of voltage and current signals. In addition, the integration of RES
leads to a reduction of the total inertia of the rotating masses in the system and thus the system
becomes more sensitive to imbalances in production and consumption, i.e., the frequency
changes become faster. The operation of modern protective devices and devices for
synchronous phasor metering, based on digital signal processing, requires monitoring of
harmonics content and carrier frequency, i.e. continuous processing of signals harmonics and
frequency estimation. Three algorithms for carrier frequency estimation are proposed in the
dissertation, where the basic idea is based on adjusting the length of the data window to the
actual frequency of the system, which solves the problem of frequency deviation in numerical
protective relays.
In the case of a fault in the power system, the decaying DC component is superimposed
on the existing complex periodic component of the current signal, while the current measuring
transformer adjusts the fault current to the acquisition system. During the fault, the secondary
current of the current transformer contains two decaying DC components, which are, by their
nature, aperiodic signals of a wide frequency spectrum. For this reason, decaying DC
components, together with higher harmonics and noise, have a strong influence on the accuracy
and convergence speed of algorithms for phasor estimation, that is, on the speed and reliability
of the protection system. In modern digital and numerical relays, DFT is most often used to
estimate the phasor of the fundamental and higher harmonics of voltage and current signals.
However, as aperiodic signals, the decaying DC components cause a large error in phasor
estimation when using the DFT method. This dissertation proposes four new algorithms for
error correction in DFT results that arise as a consequence of decaying DC components.
Authors Key words
Numerički releji, estimacija fazora, digitalna obrada signala, DFT, devijacija
frekvencije, struja kratkog spoja
Authors Key words
Numerical relays, phasor estimation, digital signal processing, DFT, frequency
deviation, fault current
Classification
621.313(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
U savremenom elektroenergetskom sistemu (EES-u), rad sistema za zaštitu, upravljanje,
monitoring i kontrolu bazira se na preciznoj i brzoj estimaciji fazora osnovnog i viših
harmonika, kao i estimaciji frekvencije signala napona i struje. Estimacija parametara fazora se
vrši tehnikama za digitalnu obradu signala, pri čemu je Diskretna Furijeova Transformacija
(DFT) najčešće korišćen algoritam za ovu namenu. DFT algoritam postiže odlične performanse
kada procesirani signal sadrži samo osnovni i više harmonike i kada je usklađena frekvencija
odabiranja sa frekvencijom sistema. Dva osnovna uzroka pogrešne estimacije fazora DFT
metodom su: opadajuća jednosmerna komponenta u procesiranom signalu i neusklađenost
frekvencije odabiranja sa frekvencijom procesiranog signala.
Savremeni EES-i su veoma složeni zbog sve veće integracije obnovljivih izvora energije
(OIE). Proizvodnja iz obnovljivih izvora je nekontrolabilna i nezavisna od potrošnje u EES-u.
Ovo dovodi do debalansa između proizvodnje i potrošnje, što se direktno odražava na noseću
frekvenciju sistema, odnosno dovodi do fluktuacije frekvencije signala napona i struje. Pored
toga, integracija OIE dovodi do smanjenja ukupne inercije obrtnih masa u sistemu i time sistem
postaje osetljiviji na debalanse u proizvodnji i potrošnji - promene frekvencije postaju brže.
Rad savremenih zaštitnih uređaja i uređaja za sinhrono merenje fazora, baziran na digitalnoj
obradi signala, zahteva praćenje harmonijskog sadržaja procesiranog signala i noseće
frekvencije odnosno kontinualnu estimaciju ovih veličina. U disertaciji su predložena tri
algoritma za estimaciju harmonijskih komponenti procesiranog signala i noseće frekvencije, pri
čemu je osnovna ideja bazirana na prilagođavanju dužine prozora podataka stvarnoj frekvenciji
sistema, čime se rešava problem devijacije frekvencije u numeričkim zaštitnim relejima.
U slučaju kratkog spoja u EES-u opadajuća jednosmerna komponenta se superponira na
već postojeću složenoperiodičnu komponentu strujnog signala, a merni strujni transformator
prilagođava struju kratkog spoja sistemu za akviziciju. Tokom trajanja kratkog spoja,
sekundarna struja strujnog transformatora sadrži dve opadajuće jednosmerne komponente, koje
su po svojoj prirodi aperiodični signali širokog frekvencijskog spektra. Iz ovog razloga,
opadajuće jednosmerne komponente zajedno sa višim harmonicima i šumom imaju veliki uticaj
na tačnost i brzinu konvergencije algoritama za estimaciju fazora, odnosno na brzinu i
pouzdanost rada zaštitnog sistema. U savremenim digitalnim i numeričkim relejima DFT se
najčešće koristi za estimaciju fazora osnovnog i viših harmonika signala napona i struje,
međutim, kao aperiodični signali, opadajuće jednosmerne komponente prouzrokuju veliku
grešku pri estimaciji fazora DFT metodom. U disertaciji su predložena četiri nova algoritma za
korekciju greške u DFT rezultatima koja nastaje kao posledica opadajućih jednosmernih
komponenti.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.