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An Efficient Method Based on the Electromagnetic Time Reversal to Locate Faults in Power Networks

Résumé

This paper presents a new method based on the electromagnetic time-reversal (EMTR) theory for locating faults in power networks. The applicability of the EMTR technique to locate faults is first discussed. Using the classical transmission-line equations in the frequency domain, analytical expressions are derived to infer the location of the fault. The accuracy of the proposed method is then discussed in relation to the number of observation points adopted to record the fault-originated electromagnetic transients. Then, this paper illustrates the extension of the proposed method to the time domain. The experimental validation of the proposed method is presented by making reference to a reduced-scale coaxial cable system where real faults are hardware- emulated. Finally, the application of the proposed EMTR-based fault-location method to Electromagnetic Transients Program-simulated cases is presented. The simulated test cases are: a mixed overhead/coaxial cable transmission system and the IEEE 34-bus distribution test feeder. Compared to other transient-based fault-location techniques, the proposed method presents a number of advantages, namely, its straightforward applicability to inhomogeneous media (mixed overhead and coaxial power cable lines), the use of a single observation (measurement) point, and robustness against fault type and fault impedance.

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Concepts associés (34)
Electrical fault
In an electric power system, a fault or fault current is any abnormal electric current. For example, a short circuit is a fault in which a live wire touches a neutral or ground wire. An open-circuit fault occurs if a circuit is interrupted by a failure of a current-carrying wire (phase or neutral) or a blown fuse or circuit breaker. In three-phase systems, a fault may involve one or more phases and ground, or may occur only between phases. In a "ground fault" or "earth fault", current flows into the earth.
Réflectomètre
vignette|image d'un réflectomètre temporel ou TDR Un réflectomètre temporel ou TDR (Time Domain Reflectometer en anglais) est un instrument de mesure électronique utilisé pour caractériser et localiser des défauts dans les câbles métalliques (paire torsadée, câble coaxial, etc.) et, dans le domaine optique, les fibres optiques. Il peut également être utilisé pour localiser des discontinuités dans un , un circuit imprimé (PCB), ou n'importe quel circuit électrique.
Câble coaxial
Le câble coaxial ou ligne coaxiale désigne une ligne de transmission ou liaison asymétrique, utilisée en basses ou hautes fréquences, composée d'un câble à deux conducteurs (central et extérieur), dont le conducteur externe assure le plus souvent le blindage. L'invention en est attribuée à Oliver Heaviside (breveté en 1880). L'Américain Herman Affel a développé le câble coaxial moderne, dont le brevet a été accepté en 1931. En réception de signaux de télévision, le câble coaxial est le plus souvent associé à la prise d'antenne ou à la fiche F.
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Assessment of the Feasibility of Applying the Electromagnetic Time Reversal Theory to Locate Defects in Grounding Electrodes

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In recent years, the electromagnetic time reversal (EMTR) theory has been successfully applied for locating various sources of disturbances, such as short-circuit faults, in power systems. In this paper, a theoretical analysis of the feasibility of applyin ...
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Small-argument analytical expressions for the calculation of the ground-return impedance and admittance of underground cables

Rafael Silva Alipio

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ELSEVIER SCIENCE SA2023

Interaction of lightning-generated electromagnetic fields with overhead and underground cables

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