Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/56123
Title: Математичне моделювання перехідних процесів у трифазній лінії електропередачі в режимі двофазного короткого замикання
Other Titles: Mathematical Modeling of Transients Processes in Three-Phase Transmission Line in Two-Phase Short Circuit Mode
Authors: Левонюк, В. Р.
Levoniuk, V.
Affiliation: Львівський національний аграрний університет
Lviv National Agrarian University
Bibliographic description (Ukraine): Левонюк В. Р. Математичне моделювання перехідних процесів у трифазній лінії електропередачі в режимі двофазного короткого замикання / В. Р. Левонюк // Електроенергетичні та електромеханічні системи. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2020. — Том 3. — № 1(s). — С. 9–17.
Bibliographic description (International): Levoniuk V. Mathematical Modeling of Transients Processes in Three-Phase Transmission Line in Two-Phase Short Circuit Mode / V. Levoniuk // Electrical Power and Electromechanical Systems. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2020. — Vol 3. — No 1(s). — P. 9–17.
Is part of: Електроенергетичні та електромеханічні системи, 1(s) (3), 2020
Electrical Power and Electromechanical Systems, 1(s) (3), 2020
Journal/Collection: Електроенергетичні та електромеханічні системи
Issue: 1(s)
Issue Date: 24-Feb-2020
Publisher: Видавництво Львівської політехніки
Lviv Politechnic Publishing House
Place of the edition/event: Львів
Lviv
DOI: doi.org/10.23939/sepes2020.01s.009
UDC: 621.3.052.31
Keywords: математичне моделювання
перехідні електромагнітні процеси
принцип Гамільтона–Остроградського
довга лінія електропередачі
розподілені параметри
двофазне коротке замикання
mathematical modeling
transient electromagnetic processes
Hamilton-Ostrogradsky principle
long power line
distributed parameters
two-phase short circuit
Number of pages: 9
Page range: 9-17
Start page: 9
End page: 17
Abstract: Проаналізовано наукових публікацій, який показав, що здебільшого дослідження перехідних процесів у довгих лініях електропередач з розподіленими параметрами здійснюють шляхом еквівалентації відомого рівняння довгої лінії з розподіленими параметрами коловим еквівалентом або розв’язують це рівняння за допомогою спрощених підходів. Ці підходи потребують детермінованих крайових умов до рівняння довгої лінії, що не завше можливо під час моделювання перехідних процесів в електричних мережах. Також, у багатьох працях автори не враховують у рівняннях стану об’єкта погонних активних опору, фазної та міжфазної провідностей, розраховуючи зазвичай згадані процеси за відомим методом Д’Аламбера. У нинішній праці аналіз перехідних процесів у фрагменті електричної мережі здійснюється на основі модифікованого принципу Гамільтона–Остроградського, що дало змогу отримати вихідні рівняння стану виключно з єдиного енергетичного підходу, ураховуючи тим самим не лише всі перетворення енергії у системі, а й усі розподілені параметри довгої лінії. Так побудовано математичну модель трифазної довгої лінії електропередачі, до якої приєднано еквівалентне несиметричне активно-індуктивне навантаження з урахуванням взаємоіндуктивних зв’язків. Показано, що методика ідентифікації крайових умов другого та третього родів до диференціального рівняння довгої лінії підвищує ефективність побудови її моделі, оскільки не потребує створення розширених колових заступних схем, з одного боку; та дає змогу на польовому рівні врахувати перебіг електромагнітних процесів, з іншого. Для подальшого універсального використання розробленої моделі лінії до неї введено параметр “вихідна напруга”. На підґрунті розробленої математичної моделі здійснено алгоритмізацію та комп’ютерну симуляцію перехідних процесів у лінії електропередачі під час двофазного короткого замикання. Результати досліджень представлено у вигляді рисунків, які аналізуються. Основні представлені у роботі результати отримано з використанням числових методів.
The article analyzes scientific publications, which showed that for most part of the study transients processes in the long power lines with distributed parameters is carried out by equivalent to the known equation of a long line with distributed parameters by a circular equivalent, or solve this equation using simplified approaches. These approaches require deterministic boundary conditions to the long line equation, which is not always possible when modeling transients processes in electrical networks. Also, in many works the authors do not take into account in the equations of the object linear active resistance, phase and interphase conductivities, calculating the usually mentioned processes by the known method of D’Alembert. In the present work, the analysis of transients processes in a fragment of the electrical network is based on the modified Hamilton-Ostrogradsky principle, which made it possible to obtain the initial equations of state exclusively from a single energy approach, thus taking into account not only all energy transformations in the system, but also all distributed parameters of the long line. A mathematical model of a long power line is constructed, to which an equivalent asymmetric activeinductive load is connected, taking into account mutual inductive connections. It is shown that the method of identification boundary conditions of the second and third genera to the differential equation of a long line increases efficiency construction of its model, since it does not require the creation of extended circuit substitution schemes, on the one hand; and makes it possible to take into account the course of electromagnetic processes at the field level, on the other hand. For further universal use of the developed line model, the parameter “output voltage” (voltage at the end of the line) is introduced into it. Based on the developed mathematical model, algorithmization of dynamic processes and computer simulation of transient modes in the power line during a two-phase short circuit were performed. The research results are presented in the form of figures that are analyzed. All the results presented in this paper were obtained using numerical methods.
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/56123
Copyright owner: © Національний університет “Львівська політехніка”, 2020
© Левонюк В. Р., 2020
URL for reference material: https://e-cigre.org/article/cigre-reference-paper--the-need-for-enhanced-power-system-modelling-techniquesand-simulation-tools
https://e-cigre.org/article/cigre-reference-paper--the-need-for-enhanced-power-system-modelling-techniques-andsimulation-tools
References (Ukraine): 1. https://e-cigre.org/article/cigre-reference-paper--the-need-for-enhanced-power-system-modelling-techniquesand-simulation-tools.
2. Математична модель трифазної лінії з розподіленими параметрами при електромагнітних перехідних процесах / В. Ю. Лободзинський, В. І. Чибеліс // ВІСНИК КНУТД. 2018. No. 4 (124). С. 96–102.
3. Efficient procedure to evaluate electromagnetic transients on three-phase transmission lines / E. C. M. Costa, S. Kurokawa, J. Pissolato, A. J. Prado // IET Generation Transmission & Distribution. 2010. No. 4(9). Р. 1069–1081.
4. Model of Three-Phase Transmission Line with the Theory of Modal Decomposition Implied / R. Cleber da Silva, S. Kurokawa // Energy and Power Engineering. 2013. No 5. Р. 1139–1146.
5. Implementation of the Frequency Dependent Line Model (FD-Line) in a Real-Time Power System Simulator / R. Iracheta-Cortez, N. Florez-Guzman, R. Hasimoto-Beltran // Ingenierнa e Investigaciуn. 2017. No 37(3). Р. 61–71.
6. MATLAB based Simulations model for three phases Power System Network / C. Vijaya Tharani, M. Nandhini, R. Sundar, K. Nithiyanantha // International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology. – 2016. Vol. 4. Issue XI. P. 502–509.
7. Analysis of transient waveforms in a power system at asymmetrical short-circuits / P. Pruski, S. Paszek // Przeglad elektrotechniczny. 2020. Nr 2. S. 26–29.
8. Уайд Д. Електромеханическое преобразование энергии / Д. Уайд, Г. Вудсон. Л. : Энергия, 1964. 539 с.
9. Чабан А. В. Принцип Гамільтона–Остроградського в електромеханічних системах / А. В. Чабан. – Львів : Вид-во Тараса Сороки, 2015. 488 с.
10. Левонюк В. Р. Методи та засоби аналізу комутаційних перехідних процесів у лініях електропередачі надвисокої напруги на основі варіаційних підходів: дис. ... канд. техн. наук. Львів, 2019. 209 с.
11. Mathematical model of electromagnetic processes in Lehera line at open-circuit operation / A. V. Chaban, V. R. Levoniuk, I. M. Drobot, A. F. Herman // Electrical engineering & electromechanics. 2016, No. 3, P. 30–35.
12. Mathematical modelling of transient processes in power systems considering effect of high-voltage circuit breakers / A. Czaban, A. Szafraniec, V. Levoniuk // Przeglad Elektrotechniczny. 2019. No. 1. p. 49–52.
References (International): 1. https://e-cigre.org/article/cigre-reference-paper--the-need-for-enhanced-power-system-modelling-techniques-andsimulation-tools.
2. Lobodzinsky, V. Yu., Chibelis, V. I. (2018). Matematychna model´ tryfaznoyi liniyi z rozpodilenymy parametramy pry elektromahnitnykh perekhidnykh protsesakh [Mathematical model of a three-phase line with distributed parameters in electromagnetic transients]. Bulletin of KNUTD. No. 4, P. 96 – 102.
3. Efficient procedure to evaluate electromagnetic transients on three-phase transmission lines / E. C. M. Costa, S. Kurokawa, J. Pissolato, A. J. Prado // IET Generation Transmission & Distribution. 2010. No. 4(9). Р. 1069 –1081.
4. Model of Three-Phase Transmission Line with the Theory of Modal Decomposition Implied / R. Cleber da Silva, S. Kurokawa // Energy and Power Engineering. 2013. No. 5. Р. 1139–1146.
5. Implementation of the Frequency Dependent Line Model (FD-Line) in a Real-Time Power System Simulator / R. Iracheta-Cortez, N. Florez-Guzman, R. Hasimoto-Beltran // Ingenierнa e Investigaciуn. – 2017. No. 37(3). Р. 61–71.
6. MATLAB based Simulations model for three phases Power System Network / C. Vijaya Tharani, M. Nandhini, R. Sundar, K. Nithiyanantha // International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology. 2016. Vol. 4. Issue XI. P. 502–509.
7. Analysis of transient waveforms in a power system at asymmetrical short-circuits / P. Pruski, S. Paszek // Przeglad elektrotechniczny. 2020. Nr 2. S. 26–29.
8. Wide D., Woodson G. (1964). Yelektromekhanicheskoye preobrazovaniye energii [Electromechanical energy conversion]. – Leningrad, 539 p. (rus).
9. Chaban, A. (2015). Pryntsyp Hamiltona-Ostrohradskoho v elektromekhanichnykh systemakh [The principle of Hamilton-Ostrogradsky in electromechanical systems]. Lviv, 488 p. (ukr).
10. Levoniuk, V. R. (2019). Metody ta zasoby analizu komutatsiynykh perekhidnykh protsesiv u liniyakh elektroperedachi nadvysokoyi napruhy na osnovi variatsiynykh pidkhodiv [Methods and means of analysis of switching transients processes in ultra high voltage transmission lines on the basis of variational ap-proaches]. Ph.D. dissertation, Dept. of Electrical Sys-tems, Lviv Nat. Agrarian Univ. Lviv, Ukraine. 209 p.
11. Mathematical model of electromagnetic processes in Lehera line at open-circuit operation / A. V. Chaban, V. R. Levoniuk, I. M. Drobot, A. F. Herman // Electrical engineering & electromechanics. 2016, No. 3, P. 30–35.
12. Mathematical modelling of transient processes in power systems considering effect of high-voltage circuit breakers / A. Czaban, A. Szafraniec, V. Levoniuk // Przeglad Elektrotechniczny. 2019. No 1. p. 49–52.
Content type: Article
Appears in Collections:Electrical Power and Electromechanical Systems. – 2020. – Vol. 3, No. 1 (s)



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.