Thesis Project: Power Quality Analysis at Murdoch University eng470: Engineering Honours Thesis

D
e
m
an
d
 C
u
rr
e
n
t 
(A)
Time of the Day
Demand Current of the Load
Demand Current A (A)
Demand Current B (A)
Demand Current C (A)

---

Power Quality Analysis at Murdoch University 
53 
According to IEC 61000 standard, voltage unbalance is calculated as [60]: 
UBF =
V
−
V
+
∗ 100 (27) 
Where:
𝑉
−
: is the negative phase sequence voltage. 
𝑉
+
: is the positive phase sequence voltage. 
The negative phase sequence and positive phase sequence voltage are calculated from the 
phase voltage phasors using the following equation [60]: 
V
−
=
1
3
(V
r
+ a
2
V
y
+ aV
b
) (28) 
V
+
=
1
3
(V
r
+ aV
y
+ a
2
V
b
) (29) 
While the zero sequence, voltage is calculated as [60]: 
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
400.00
450.00
12:00:00 AM 2:24:00 AM 4:48:00 AM 7:12:00 AM 9:36:00 AM 12:00:00 PM 2:24:00 PM 4:48:00 PM
Vo
ltages 
(V)
Time of the Day
Phase to Phase and Phase to Neutral Voltages
Voltage A-B (V)
Voltage A-N (V)
Voltage B-C (V)
Voltage B-N (V)
Voltage C-A (V)
Voltage C-N (V)
Figure 33: Phase to Phase and Phase to Neutral Voltages at Varying Power Factors

---

Power Quality Analysis at Murdoch University 
54 
V
0
=
1
3
(V
r
+ V
y
+ V
b
) (30) 
Where: 
a = 1∠120
0
V
r
: is the red phase. 
V
y
: is the yellow phase. 
V
b
: is the blue phase. 
The voltage unbalance factor can also be calculated using the equation below [60]: 
UBF = √
1 − √3 − 6β
1 + √3 − 6β
∗ 100 (31) 
Where: 
β =
|V
ry
|
4
+ |V
yb
|
4
+ |V
br
|
4
(|V
ry
|
2
+ |V
yb
|
2
+ |V
br
|
2
)
2
(32)
The IEC 61000 voltage unbalance factor was calculated, and refer to Appendix Part C for more 
information. This was repeated for all the values of voltages collected every half second 
between 12:00:30 am up to 1:45:30 pm. Due to the huge amount of data, excel spreadsheet 
was used in order to compute the voltage unbalance and to plot the voltage unbalance 
variation with time. A large amount of data from the spreadsheet could also not be included 
in this section. 

---

Power Quality Analysis at Murdoch University 
55 
From the data given, the voltage unbalance experienced by the system during the duration of 
the test is indicated in Figure 34 below. 
From Figure 34, it can be seen that the largest voltage unbalance is 0.3486 %, which is 
experienced at 12:41:00 pm. In fact, voltage unbalance at this time may be due to higher load 
on one phase compared to the load on the other phases. For example, if most people use the 
library and labs at this time of the day and both of these facilities are on one phase say the 
yellow phase, then it means the load on the red and blue phases would be less thus there 
would be a voltage unbalance. It all depends on the trend in the institution, and probably at 
this time also the cafeteria is at full capacity meaning more power consumed at this time of 
the day. At night or early in the morning, the voltage unbalanced may be lower because it is 
not the peak time of power consumption. Not all facilities are working at optimal condition, 
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
12:00:00 AM 2:24:00 AM 4:48:00 AM 7:12:00 AM 9:36:00 AM 12:00:00 PM 2:24:00 PM 4:48:00 PM