Advancements in Three-Phase Short-Circuit Fault Computation for Power System Generators: a Comprehensive Review

• Germán-Antonio Guevara-Velandia ^[1] ; José-Danilo Rairán-Antolines ^[1]
  1. [1] Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería, ISSN-e 2357-5328, ISSN 0121-1129, Vol. 33, Nº. 67 (January-March 2024), 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Avances en el cálculo de la falla de corto circuito trifásica para generadores de sistemas de potencia: una revisión
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• Resumen
  • español

    La representación de la máquina sincrónica, MS, es de suma importancia cuando se desea conocer el comportamiento del sistema de potencia en estado transitorio, de lo cual se ocupan los estudios de cortocircuito y estabilidad. En el avance de este conocimiento la MS es representada por variados modelos completos (estructura y parámetros) simulando su estado transitorio por condición de falla de cortocircuito trifásico. Esta es la temática que se aborda en este artículo a manera de revisión del estado del arte. La revisión muestra que buena parte de la investigación en la representación de la MS se enfoca en las estructuras de modelo y las técnicas de medición mediante ensayos para obtener datos conducentes a evaluar sus parámetros. La investigación en simulación de las corrientes de falla trifásica se enmarca, de una parte, por el cálculo mediante una función de cortocircuito empírica, y de otra por integración numérica, mediante programas de transitorios electromagnéticos, EMTP, los cuales presentan el comportamiento a través de las curvas de magnitud en el tiempo. Entonces, las limitaciones actuales de cálculo impiden describir analíticamente el comportamiento de la MS en estado transitorio, así se concluye que la investigación debe orientarse a determinar la forma cerrada para el ensayo que ofrece más información de la MS, el de respuesta en frecuencia SSFR.

  • English

    The Synchronous Machine (SM) representation is crucial for understanding the power system's behavior during transient states, particularly in stability and short circuit studies. The SM is typically modeled using complete models (structure and parameters) that simulate its transient state via a three-phase short-circuit fault. This paper reviews the current state of the art in the SM representation, focusing on its model structure and parameter determination through test-measurement techniques. Most SM research is centered on these two areas. Research on simulating empirical three-phase short-circuit faults involves two approaches: computing with an empirical short-circuit function and numerical integration using Electromagnetic Transient Programs (EMTP), which show machine behavior through magnitude curves over time. However, current computational limitations prevent analytical descriptions of the SM behavior in transient states. Therefore, the focus of research should be on determining a closed-form solution for the frequency response test, also known as the SSFR, which provides the most information about the SM behavior.