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Title: Wavelet-based analysis and detection of fault-induced transients in HVDC systems
Authors: Silva, Daniel Marques da
Keywords: Transitórios induzidos por faltas;Ondas viajantes;Transformada wavelet;Detecção e localização de faltas;Sistemas HVDC
Issue Date: 1-Aug-2018
Citation: SILVA, Daniel Marques da. Wavelet-based analysis and detection of fault-induced transients in HVDC systems. 2018. 104f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: A fast and accurate detection of the transients is essential to ensure a reliable protection system capable to act with high-speed. In this research, a theoretical foundation regarding the high-voltage direct current (HVDC) transmission systems, traveling waves, and the wavelet transform is provided. Then, a qualitative analysis of the traveling waves induced by faults on direct current (DC) transmission lines of HVDC systems is presented for detecting the wavefront arrival times using the boundary wavelet coefficients from real-time boundary stationary wavelet transform (RT-BSWT). This qualitative analysis takes into account the steady-state, and the detection of the inception times of both first and second wavefronts at the converter stations. The behavior of the boundary wavelet coefficients in DC transmission lines is examined considering the effects of the main parameters that influence the detection of the traveling waves, such as mother wavelets, sampling frequency, DC transmission line terminations, as well as fault resistance and distance. An algorithm designed to run in real-time and able to minimize the factors that hamper the performance of traveling wave-based protection (TWP) methods is presented to detect the traveling wave arrival times. Quantitative results are achieved based on the accuracy of one- and two-terminal fault location estimation methods, and indicate the proper operation of the presented algorithm.
Portuguese Abstract: A detecção rápida e precisa de transitórios é essencial para garantir um sistema de proteção confiável e capaz de atuar rapidamente. Neste trabalho, as fundamentações teóricas sobre os sistemas de transmissão de corrente contínua em alta tensão (HVDC), as ondas viajantes, e a transformada wavelet são apresentadas. Então, uma análise qualitativa das ondas viajantes induzidas por faltas nas linhas de transmissão de corrente contínua (DC) dos sistemas HVDC é desenvolvida por meio dos coeficientes wavelet com borda resultantes da transformada wavelet estacionária com borda em tempo real (RT-BSWT). Essa análise qualitativa considera o regime permanente e a detecção dos tempos de chegada da primeira e da segunda frentes de onda nas estações conversoras. O comportamento dos coeficientes com borda nas linhas de transmissão DC é examinado considerando os efeitos dos principais parâmetros que influenciam a detecção das ondas viajantes, tais como as wavelets mãe, a frequência de amostragem, as terminações da linha de transmissão DC, além da distância e da resistência de falta. Um algoritmo projetado para ser executado em tempo real e capaz de minimizar os fatores que afetam a performance dos métodos de proteção baseados em ondas viajantes é apresentado para detectar os tempos de chegada das ondas viajantes. Resultados quantitativos são obtidos baseados na performance dos métodos de estimação de localização de falta de um e dois terminais para avaliar o desempenho do algoritmo proposto.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25957
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