یک طرح هماهنگی حفاظتی جدید به منظور بازیابی هماهنگی تجهیزات حفاظتی اضافه جریان در شبکه توزیع در حضور منابع تولید پراکنده

محورهای موضوعی : مهندسی برق قدرت

هادی بیشه ¹ , احسان حیدریان فروشانی ² , حسن هایس الحلو ³

1 - شرکت برق منطقه ای اصفهان، اصفهان، ایران
2 - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران
3 - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تشرین، سوریه

تاریخ دریافت : 1400/12/19 تاریخ پذیرش : 1401/03/22 تاریخ انتشار : 1401/03/01

کلید واژه: شبکه توزیع, منبع تولید پراکنده, اضافه جریان, هماهنگی حفاظتی,

چکیده مقاله :

امروزه معمولاً در سیستم‌های قدرت پارامترهای شبکه توسط عامل‌های کنترل کننده پایش شده تا از کیفیت انرژی الکتریکی تولید شده اطمینان حاصل شود. تداوم در برق رسانی و سرویس دهی به مشترکین شبکه از مواردی بوده که ممکن است توسط اغتشاش‌های گوناگون دچار اختلال شود، لذا شبکه نیازمند سیستم حفاظتی کاملاً مطمئن، سریع و با تشخیص انتخاب صحیح می‌باشد. حفاظت سیستم‌های توزیع توسط تجهیزات اضافه جریان کنترل شده که با توجه به افزایش حضور منابع تولید پراکنده هماهنگی آنها به دلیل جابجا شدن جهت جریان، پیچیده می‌شود. در این مقاله با مطالعه بر روی چگونگی تأثیر این منابع بر عملکرد هماهنگ سیستم حفاظتی شبکه، اقدام به ارایه یک راهکار جدید به منظور بازیابی و رفع مشکل ناهماهنگی حفاظتی شده است. روش پیشنهادی بر روی تجهیزات حفاظتی اضافه جریان سنتی قابل پیاده سازی بوده و قادر است با کمترین هزینه پاسخگوی چالش هماهنگی حفاظتی در شرایط مورد مطالعه باشد. نتایج شبیه سازی صحت مطالعه انجام شده را به خوبی نشان می‌دهد.

چکیده انگلیسی:

In today's power systems, grid parameters are usually monitored by controlling agents to ensure the quality of produced electrical energy. Uninterrupted service to the network customers and continuous power supply may be disrupted through various disturbances. On this basis, the network requires a completely reliable, fast, and precise protection system. The protection of distribution networks is controlled by overcurrent equipment, which is complicated with increasing penetration of distributed generation resources due to change in the direction of current. This paper investigates how these resources affect the coordinated performance of the network protection system and proposes a new solution with the aim of restoration and fixing the miscoordination problem. The proposed method could be implemented on traditional overcurrent protection equipment while being able to meet the challenge of protection coordination with the lowest cost. The simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithm.

منابع و مأخذ:

 

[1]     M. L. Tuballa and M. L. Abundo, “A review of the development of Smart Grid technologies,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 59, pp. 710–725, Jun. 2016, doi: 10.1016/j.rser.2016.01.011.

[2]     I. - International Energy Agency, “Informing Energy Sector Transformations,” 2017.

[3]     M. Muratori, B. A. Schuelke-Leech, and G. Rizzoni, “Role of residential demand response in modern electricity markets,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 33, pp. 546–553, 2014, doi: 10.1016/j.rser.2014.02.027.

[4]     N. G. Paterakis, O. Erdinç, and J. P. S. Catalão, “An overview of Demand Response: Key-elements and international experience,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 69, pp. 871–891, 2017, doi: 10.1016/j.rser.2016.11.167.

[5]     T. Samad, E. Koch, and P. Stluka, “Automated Demand Response for Smart Buildings and Microgrids: The State of the Practice and Research Challenges,” Proc. IEEE, vol. 104, no. 4, pp. 726–744, 2016, doi: 10.1109/JPROC.2016.2520639.

[6]     M. Muratori and G. Rizzoni, “Residential Demand Response: Dynamic Energy Management and Time-Varying Electricity Pricing,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 31, no. 2, pp. 1108–1117, 2016, doi: 10.1109/TPWRS.2015.2414880.

[7]     P. T. Manditereza and R. Bansal, “Renewable distributed generation: The hidden challenges - A review from the protection perspective,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58. 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.276.

[8]     S. Choudhury, “A comprehensive review on issues, investigations, control and protection trends, technical challenges and future directions for Microgrid technology,” Int. Trans. Electr. Energy Syst., vol. 30, no. 9, 2020, doi: 10.1002/2050-7038.12446.

[9]     E. H. Trinklein, M. D. Cook, G. G. Parker, and W. W. Weaver, “Exergy optimal multi-physics aircraft microgrid control architecture,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 114, p. 105403, 2020, doi: 10.1016/j.ijepes.2019.105403.

[10]   B. K. Chaitanya, A. Yadav, and M. Pazoki, “Wide area monitoring and protection of microgrid with DGs using modular artificial neural networks,” Neural Comput. Appl., vol. 32, no. 7, pp. 2125–2139, 2020, doi: 10.1007/s00521-018-3750-4.

[11]   T. S. Ustun and R. H. Khan, “Multiterminal Hybrid Protection of Microgrids over Wireless Communications Network,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 6, no. 5, pp. 2493–2500, 2015, doi: 10.1109/TSG.2015.2406886.

[12]   M. Yadav, N. Pal, and D. K. Saini, “Microgrid Control, Storage, and Communication Strategies to Enhance Resiliency for Survival of Critical Load,” IEEE Access, vol. 8, pp. 169047–169069, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3023087.

[13]   O. A. Gashteroodkhani, M. Majidi, M. S. Fadali, M. Etezadi-Amoli, and E. Maali-Amiri, “A protection scheme for microgrids using time-time matrix z-score vector,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 110, pp. 400–410, 2019, doi: 10.1016/j.ijepes.2019.03.040.

[14]   P. Singh and A. K. Pradhan, “A Local measurement based protection technique for distribution system with photovoltaic plants,” IET Renew. Power Gener., vol. 14, no. 6, pp. 996–1003, 2020, doi: 10.1049/iet-rpg.2019.0996.

[15]   S. Jamali and H. Borhani-Bahabadi, “Recloser time-current-voltage characteristic for fuse saving in distribution networks with DG,” IET Gener. Transm. Distrib., vol. 11, no. 1, pp. 272–279, 2017, doi: 10.1049/iet-gtd.2016.0979.

[16]   X. Lu, J. Wang, J. M. Guerrero, and D. Zhao, “Virtual-impedance-based fault current limiters for inverter dominated AC microgrids,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 9, no. 3, pp. 1599–1612, 2018, doi: 10.1109/TSG.2016.2594811.

[17]   S. Abrisham Foroushan Asl, M. Gandomkar, and J. Nikoukar, “Optimal protection coordination in the micro-grid including inverter-based distributed generations and energy storage system with considering grid-connected and islanded modes,” Electr. Power Syst. Res., vol. 184, p. 106317, 2020, doi: 10.1016/j.epsr.2020.106317.

[18]   F. G. K. Guarda, G. C. Junior, and C. D. L. Da Silva, “Fault current limiter placement to reduce recloser-fuse miscoordination in electric distribution systems with distributed generation using multiobjective particle swarm optimization,” IEEE Lat. Am. Trans., vol. 16, no. 7, pp. 1914–1920, 2018, doi: 10.1109/TLA.2018.8447357.

[19]   B. Fani, F. Hajimohammadi, M. Moazzami, and M. J. Morshed, “An adaptive current limiting strategy to prevent fuse-recloser miscoordination in PV-dominated distribution feeders,” Electr. Power Syst. Res., vol. 157, pp. 177–186, 2018, doi:

[20]   W. K. A. Najy, H. H. Zeineldin, and W. L. Woon, “Optimal protection coordination for microgrids with grid-connected and islanded capability,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 4, pp. 1668–1677, 2013, doi: 10.1016/j.epsr.2017.12.020.

[21]   S. Beheshtaein, M. Savaghebi, R. M. Cuzner, S. Golestan, and J. M. Guerrero, “Modified Secondary-Control-Based Fault Current Limiter for Inverters,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 66, no. 6, pp. 4798–4804, 2019, doi: 10.1109/TIE.2018.2851970.

[22]   A. Sharma and B. K. Panigrahi, “Phase Fault Protection Scheme for Reliable Operation of Microgrids,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 54, no. 3, pp. 2646–2655, 2018 , doi: 10.1109/TIA.2017.2787691.

[23]   IEC 60255-1 Measuring Relays and Protection Equipment - Part 1: Common. IEC BSI, 2009.