Modified discrete Fourier transform algorithm for protection of shunt compensated distribution line

Abstract

Introduction. The response time of the relay plays vital role when fault occurs on the line. Various algorithms are adopted to increase the sampling rate of the relay which, in turn, improves the response time. Methods. Discrete Fourier transform and modified discrete Fourier transform are the two algorithms used to calculate the fundamental frequency phasor of the signal required by the relay to initiate trip command. It is known that discrete Fourier transform takes four to five cycles to produce the fundamental frequency phasor but it fails to deal with the decaying DC component. On the other hand, modified discrete Fourier transform improves the response time by removing the decaying DC component along with the other harmonics in just one cycle and a few samples. The aim of this paper is to cover discrete Fourier transform and modified discrete Fourier transform algorithms to analyze the performance of the three overcurrent and one earth fault relaying scheme for different types of faults occurring in the distribution system. Methodology. The concept of three overcurrent and one earth fault scheme is also explained in this paper for protection of shunt-compensated distribution system. The scheme is designed for variable power factor. MATLAB/Simulink is used as the software tool to validate the results obtained for various types of faults occurring in the system. The results are represented graphically to illustrate the time of response of the protection scheme when shunt compensators are connected at the receiving end of distribution network.

Вступ. Час спрацювання реле відіграє життєво важливу роль при виникненні несправності на лінії. Для збільшення частоти дискретизації реле застосовуються різні алгоритми, що, своєю чергою, покращує час спрацювання. Методи. Дискретне перетворення Фур'є та модифіковане дискретне перетворення Фур'є – це два алгоритми, які використовуються для розрахунку вектора основної частоти сигналу, необхідного для реле подачі команди на відключення. Відомо, що для отримання вектора основної частоти дискретного перетворення Фур'є потрібно від чотирьох до п'яти циклів, але воно не справляється з постійною складовою струму, що згасає. З іншого боку, модифіковане дискретне перетворення Фур'є покращує час спрацювання, видаляючи постійну складову струму, що згасає, разом з іншими гармоніками всього за один цикл і кілька вибірок. Мета цієї статті полягає в тому, щоб охопити алгоритми дискретного перетворення Фур'є та модифікованого дискретного перетворення Фур'є для аналізу характеристик трьох схем реле максимального струму та однієї схеми захисту від замикань на землю для різних типів несправностей, що виникають у розподільчій системі. Методологія. У статті пояснюється також концепція трьох схем перевантаження по струму і однієї схеми замикання на землю для захисту розподільчої системи з паралельною компенсацією. Схема розрахована на змінний коефіцієнт потужності. MATLAB/Simulink використовується як програмний інструмент для перевірки результатів, отриманих для різних типів відмов, що виникають у системі. Результати представлені графічно, щоб проілюструвати час спрацьовування схеми захисту, коли шунтуючі компенсатори підключені на приймальному кінці розподільної мережі.