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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501706
Projekttitel
EMTR – Algorithmes novateurs et efficaces de localisation des défauts dans les réseaux électriques basés sur une extension de la théorie du retournement temporel électromagnétique
Projekttitel Englisch
EMTR – Novel and efficient algorithms for locating faults in electrical power grids based on an extension of the electromagnetic time reversal theory

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Englisch)
EMTR, electromagnetic time reversal theory, fault location
Kurzbeschreibung
(Englisch)

The objective of our research project is to develop an enhanced fault location algorithm based on the electromagnetic time reversal theory. The classical time reversal method requires numerous simulations varying the positions of the fault along the network. I this project, we propose to make use of the concept of time reversal in mismatched media in the objective of getting rid of the multiple simulations needed in the classical method. The objective being ultimately to be able to locate the fault with only one simulation. The main outcome of the project will be therefore the development of a novel fault location algorithm with improved performance in terms of computation time and fault location accuracy. The performance characteristics of the developed method will be tested versus numerical simulations and experimental measurements obtained on real distribution networks.

Kurzbeschreibung
(Französisch)

L'objectif de ce projet de recherche est de développer un algorithme de localisation de défauts basé sur la théorie du retournement temporel électromagnétique. La méthode de retournement temporel classique nécessite de nombreuses simulations variant les positions du défaut le long du réseau. Dans ce projet, nous proposons d'utiliser le concept du retournement temporel dans les milieux non-conformes, ce dans le but de se débarrasser des multiples simulations nécessaires à la méthode classique. L'objectif étant finalement de pouvoir localiser le défaut avec une seule simulation. Le principal résultat du projet sera donc le développement d'un nouvel algorithme de localisation des défauts avec des performances améliorées en termes de temps de calcul et de précision de localisation. Les performances de la méthode développée seront testées en futilisant des simulations numériques et des mesures expérimentales qui seront obtenues sur des réseaux de distribution réels.

Schlussbericht
(Deutsch)

Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines verbesserten Algorithmus zur Fehlerlokalisierung, der auf der Theorie der elektromagnetischen Zeitumkehr (EMTR) basiert. Die klassische Zeitumkehrmethode erfordert zahlreiche Simulationen, welche die Positionen der Fehler entlang des Netzes variieren. In diesem Projekt schlagen wir vor, das Konzept der Zeitumkehr in schlecht angepassten Medien zu nutzen, um die bei der klassischen Methode erforderlichen Mehrfachsimulationen zu eliminieren. Das Ziel ist es, den Fehler letztendlich mit nur einer Simulation zu lokalisieren.

Das Hauptergebnis des Projekts ist daher die Entwicklung neuartiger Fehlerlokalisierungsmetriken mit verbesserter Leistung in Bezug auf Berechnungszeit und Fehlerlokalisierungsgenauigkeit. Die Leistungsmerkmale der entwickelten Metriken werden anhand von numerischen Simulationen getestet. Wir stellen auch die Entwicklung eines eingebetteten, steuerungsbasierten Fehlerlokalisierungssystems vor, das die Forderung nach einer effizienten Implementierung von EMTR-basierten Fehlerlokalisierungsmetriken in Stromversorgungssystemen durch eine geeignete Hardwareplattform in Verbindung mit geeigneten Erfassungs- und Auslöseeinheiten erfüllt. Zur Validierung des entwickelten Fehlerlokalisierungsgeräts, das die vorgeschlagenen Fehlerlokalisierungsmetriken implementiert, wurde ein Pilotversuch in einem Mittelspannungsnetz durchgeführt, bei dem realistische Fehlerereignisse emuliert wurden. Darüber hinaus wurde eine Simulationsstudie durchgeführt, um die Fehlerlokalisierungsgenauigkeit der EMTR-Metriken zu untersuchen, insbesondere in Bezug auf die Auswirkungen unvollständiger Kenntnisse der Netzparameter. Schliesslich schlagen wir eine Methode zur optimalen Auswahl des Beobachtungspunktes für ein gegebenes Stromnetz vor, um dessen maximale Effizienz und vollständige Beobachtbarkeit zu gewährleisten.

Schlussbericht
(Englisch)

The objective of the research project is to develop an enhanced fault location algorithm based on the electromagnetic time reversal (EMTR) theory. The classical time reversal method requires numerous simulations varying the positions of the fault along the network. In this project, we propose to make use of the concept of time reversal in mismatched media with the objective of getting rid of the multiple simulations needed in the classical method. The objective being ultimately to be able to locate the fault with only one simulation.

The main outcome of the project is therefore the development of novel fault location metrics with improved performance in terms of computation time and fault location accuracy. The performance characteristics of the developed metrics are tested versus numerical simulations. We also present the development of an embedded controller-based fault location system addressing the demand of efficiently implementing EMTR-based fault location metrics in power systems by a suitable hardware platform coupled with proper sensing and triggering units. With the purpose of validating the developed fault location device implementing the proposed fault location metrics, a live pilot test was performed in a medium-voltage distribution feeder where realistic fault occurrences were emulated. Furthermore, a simulation study was carried out to examine the fault location accuracy of EMTR metrics in particular with reference to the impact of incomplete knowledge of power network parameters. Lastly, we propose a method to optimally select the observation point for a given power network in order to ensure maximum efficiency and full observability of the network.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)

L'objectif de ce projet de recherche est de développer un algorithme amélioré de localisation des défauts basé sur la théorie du retournement temporel électromagnétique (EMTR). La méthode classique du retournement temporel nécessite de nombreuses simulations variant la position du défaut le long du réseau. Dans ce projet, nous proposons d'utiliser le concept de retournement temporel dans des milieux dépareillés (mismatched time reversal) avec l'objectif de s'affranchir des multiples simulations nécessaires à la méthode classique. L'objectif étant à terme de pouvoir localiser le défaut avec une seule simulation.

Le principal but du projet est donc le développement de nouvelles métriques de localisation des défauts avec des performances améliorées en termes de temps de calcul et de précision de localisation. Les performances des métriques développées sont testées en utilisant des simulations numériques. Nous présentons également le développement d'un système de localisation de défauts basé sur un contrôleur intégré permettant une mise en œuvre efficace de la méthode EMTR. Dans le but de valider le dispositif de localisation de défaut développé, un test pilote a été effectué sur un réseau de distribution moyenne tension où des défauts réalistes ont été émulées. Par ailleurs, la précision de localisation des défauts de la méthode EMTR a été examinée en tenant compte notamment de l'impact d'une connaissance incomplète des paramètres du réseau électrique. Enfin, nous proposons une méthode pour sélectionner de manière optimale le point d'observation pour un réseau électrique donné afin d'assurer une efficacité maximale et une observabilité totale du réseau.