Investigación

On the Application of the numerical Laplace transform for accurate electromagnetic transient analysis

P. Gómez Zamoranoª and F.A. Uribe Campos^b

ª Departamento de Ingeniería Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Adolfo López Mateos, Av. I.P.N., Col. Lindavista, 07738 México, D.F. MÉXICO.

^b Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica, Posgrado en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, CUCEI, Universidad de Guadalajara, Blvd. Marcelino García Barragán 1421, Col. Universitaria, 44430 Guadalajara, Jal. MÉXICO.

Recibido el 9 de marzo de 2007
Aceptado el 25 de abril de 2007

Abstract

This work presents an overview of a methodology based on the Numerical Laplace Transform (NLT) and applied to the analysis of electromagnetic transient phenomena in power systems. The basic development of the method is described, with its main qualitative advantages as compared to conventional time domain methods, such as the method of characteristics and professional programs for transient simulation such as EMTDC and ATP/EMTP. Current practices for reducing errors derived from the truncation and discretization of the analytical equations are also discussed. Finally, some important results obtained recently with this tool are shown. Comparisons with time domain methods reveal a high accuracy of the Numerical Laplace Transform in several studies.

Keywords: Electromagnetic transients, frequency domain analysis, Numerical Laplace Transform.

Resumen

En este artículo se revisa una metodología basada en la Transformada Numérica de Laplace (TNL) y aplicada al análisis de fenómenos transitorios electromagnéticos en sistemas eléctricos de potencia. Se expone el desarrollo básico del método con sus principales ventajas cualitativas con respecto a métodos convencionales basados en técnicas del dominio del tiempo como son el método de las características y los programas profesionales de simulación de transitorios EMTDC y ATP/EMTP. Se discuten también las prácticas actuales para reducir las fuentes de error derivadas del truncamiento y la discretización de las ecuaciones analíticas. Finalmente, se muestran algunos resultados importantes obtenidos recientemente con esta herramienta. Comparaciones con métodos en el dominio del tiempo demuestran una alta eficiencia de la Transformada Numérica de Laplace en estudios diversos.

Descriptores: Transitorios electromagnéticos; análisis en el dominio de la frecuencia; transformada numérica de Laplace.

PACS: 02.30.Nw; 07.05.Tp; 84.70.+p

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References

1. H.W. Dommel, IEEE T. Power Ap. Syst. 88 (1969) 388.        [ Links ]

2. A. Budner, IEEE T. Power Ap. Syst. 89 (1970) 88.        [ Links ]

3. J.K. Snelson, IEEE T. Power Ap. Syst. 91 (1972) 85.        [ Links ]

4. W.S. Meyer and H.W. Dommel, IEEE T. Power Ap. Syst. 93 (1974) 1401.        [ Links ]

5. A. Semlyen and A. Dabuleanu, IEEE T. Power Ap. Syst. 94 (1975) 561.        [ Links ]

6. J.R. Martí, IEEE T. Power Ap. Syst. 101 (1982) 147.        [ Links ]

7. Morched, B. Gustavsen and M. Tartibi, IEEE T. Power Deliver. 14 (1999) 1032.        [ Links ]

8. P. Moreno, P. Gómez, J.L. Naredo, and L. Guardado, Int. J. Elec. Power. 27 (2005) 139.        [ Links ]

9. R.E. Bellman, R.E. Kalaba, and J. Lockett, IEEE T. Automat. Contr. 12 (1967) 624.        [ Links ]

10. S.J. Day, N. Mullineux, and J.R. Reed, Int. J. Elec. Eng. Educ. 3 (1965) 501.        [ Links ]

11. S.J. Day, N. Mullineux, and J. R. Reed, Int. J. Elec. Eng. Educ. 4 (1966) 31.        [ Links ]

12. S.J. Day, M.J. Battisson, N. Mullineux, and J.R. Reed, Int. J. Elec. Eng. Educ. 6 (1968) 259.        [ Links ]

13. N. Mullineux and J.R. Reed, Int. J. Elec. Eng. Educ. 10 (1973) 259.        [ Links ]

14. L.M. Wedepohl and S.E.T. Mohamed, Proc. IEE. 116 (1969) 1553.        [ Links ]

15. A. Ametani, Int. J. Elec. Eng. Educ. 10 (1973) 277.        [ Links ]

16. D.J. Wilcox, Int. J. Elec. Eng. Educ. 15 (1978) 247.        [ Links ]

17. N. Nagaoka and A. Ametani, IEEE T. Power Deliver. 3 (1988) 1996.        [ Links ]

18. P. Moreno, R. De la Rosa, and J.L. Naredo, IEEE T. Power Deliver. 6 (1991) 275.        [ Links ]

19. M.S. Mamis and M. Köksal, IEE Proc–C. 148 (2001) 85.        [ Links ]

20. P. Gómez, P. Moreno and J.L. Naredo, IEEE T. Power Deliver. 20 (2005) 2273.        [ Links ]

21. F.A. Uribe, J.L. Naredo, P. Moreno, and L. Guardado, Int. J. Elec. Power. 24 (2002) 215.        [ Links ]

22. M.M. Saied and A. Alfuhaid, IEEE T. Power Ap. Syst. 104 (1985) 2901.        [ Links ]

23. J.L. Guardado, V. Carrillo and K.J. Cornick, IEEE T. Energy Conver. 10 (1995) 87.        [ Links ]

24. L.M. Wedepohl, "Power System Transients: Errors Incurred in the Numerical Inversion of the Laplace Transform", Proc. 26th Midwest Symp. Circ. Syst. 1 (1983) 174.        [ Links ]

25. J.L. Guardado and K.J. Cornick, IEEE T. Energy Conver. 11 (1996) 33.        [ Links ]

26. J.L. Naredo, A.C. Soudack, and J.R. Marti, IEE Proc–C. 142 (1995) 81.        [ Links ]