یک طرح جدید برای بهبود عملکرد حفاظت دیستانس در خطوط جمع کننده ی مزرعه بادی
محورهای موضوعی : پردازش چند رسانه ای، سیستمهای ارتباطی، سیستمهای هوشمندعلیرضا مرادی 1 * , هادی ضیائی 2 , سید محمدرضا هاشمی 3
1 - استادیار، گروه مهندسی برق، واحد مهدی شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، مهدی شهر، ایران.
2 - گروه ریاضی، دانشکده علوم ریاضی و آمار، دانشگاه بیرجند، ایران
3 - استادیار پژوهشی دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
کلید واژه: امپدانس خطا, حفاظت دیستانس, خطوط جمع کننده, مزرعه ی بادی,
چکیده مقاله :
امروزه با توجه به بحران انرژی و همچنین مشکلات اقتصادی و زیست‌محیطی مرتبط با سوختهای فسیلی، استفاده از انرژیهای تجدید پذیر از قبیل مزارع بادی به‌عنوان منابع انرژی پاک، نقش عمده ای در تولید انرژی مورد نیاز برخی از کشورهای پیشرو در این زمینه را دارد. با توجه به اهمیت حفاظت منابع تجدید پذیر (مزارع بادی)، ارائه و بررسی راهکارهایی جهت بهبود عملکرد سیستم حفاظتی در شرایط بهره برداری مختلف، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، یک طرح جدید جهت بهبود عملکرد حفاظت دیستانس در خطوط جمع کننده‌ی مزرعه بادی ارائه شده است. مزرعهی بادی مورد مطالعه از چندین توربین بادی مجهز به ژنراتور القایی دو سو تغذیه تشکیل‌شده است. این طرح پیشنهادی قابلیت به‌کارگیری در تمامی شرایط بهره برداری از قبیل تولید کم مزرعه بادی را دارا می باشد. تطبیق‌پذیری بالا و عدم حساسیت به مقاومت خطا از جنبه های مهم و کاربردی طرح حفاظت دیستانس پیشنهادی است. جهت اعتبارسنجی عملکرد طرح پیشنهادی، این طرح در محیط نرم افزار MATLAB بر روی یک مزرعه ی بادی نمونه پیاده سازی شده و در شرایط مختلف بهره برداری بررسی و شبیه‌سازی‌شده است. نتایج شبیه سازی، کارایی و عملکرد طرح پیشنهادی را به‌خوبی نشان می دهد.امروزه با توجه به بحران انرژی و همچنین مشکلات اقتصادی و زیست‌محیطی مرتبط با سوختهای فسیلی، استفاده از انرژیهای تجدید پذیر از قبیل مزارع بادی به‌عنوان منابع انرژی پاک، نقش عمدهای در تولید انرژی مورد نیاز برخی از کشورهای پیشرو در این زمینه را دارد. با توجه به اهمیت حفاظت منابع تجدید پذیر (مزارع بادی)، ارائه و بررسی راهکارهایی جهت بهبود عملکرد سیستم حفاظتی در شرایط بهرهبرداری مختلف، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، یک طرح جدید جهت بهبود عملکرد حفاظت دیستانس در خطوط جمع کننده‌ی مزرعه بادی ارائه شده است.
Introduction: Today, due to the energy crisis as well as the economic and environmental problems associated with fossil fuels, the use of renewable energies such as wind farms as clean and almost free energy sources plays a major role in the energy production required by some countries. Considering the importance of protection of renewable resources (wind farms), it is of great importance to provide and review solutions to improve the performance of the protection system in different operating conditions. In this paper, a new scheme to improve the performance of distance protection in wind farm collector lines is presented.
Method: In this paper, a new scheme to improve the performance of distance protection in wind farm collector lines is presented. In order to validate the performance of the proposed design, this design has been implemented in the MATLAB software environment on a sample wind farm and tested and simulated in different operating conditions.
Results: In order to validate the performance of the proposed design, this design has been implemented in the MATLAB software environment on a sample wind farm and tested and simulated in different operating conditions. The simulation results show the efficiency and performance of the proposed design.
Discussion: In this paper, a new scheme to improve the performance of distance protection in wind farm collector lines is presented. The studied wind farm consists of several wind turbines equipped with two-way induction generators. This proposed plan can be used in all operating conditions such as low wind farm production. High adaptability and insensitivity to fault resistance are important and practical aspects of the proposed distance protection scheme. In order to validate the performance of the proposed design, this design has been implemented in the MATLAB software environment on a sample wind farm and tested and simulated in different operating conditions. The simulation results show the efficiency and performance of the proposed design.
[1] J. J. Justo, F. A. Mwasilu, "Low voltage ride through enhancement for wind turbines equipped with DFIG under symmetrical grid faults”, Tanzania Journal of Engineering and Technology, vol. 2, pp. 1631-1639, 2019.
[2] S. Muller, M. Deicke, R. W. De Doncker, "Doubly fed induction generator systems for wind turbines”, IEEE Industry applications magazine, vol. 3, pp. 26-33, 2002.
[3] A. Hooshyar, M. A. Azzouz, E. F. El-Saadany, "Distance protection of lines emanating from full-scale converter-interfaced renewable energy power plants-Part I: Problem statement”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 4, pp. 1770-1780, 2014.
[4] W. Lin, D. Jovcic, “Power balancing and dc fault ride through in DC grids with dc hubs and wind farms", IET Renewable Power Generation, vol. 7, pp. 847-856, 2015.
[5] M. M. Eissa, "Ground distance relay compensation based on fault resistance calculation”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 4, pp. 1830-1835, 2006.
[6] Z. Y. Xu, G. Xu, L. Ran, S. Yu, Q. X. Yang, "A new fault-impedance algorithm for distance relaying on a transmission line”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 4, pp. 1384-1392, 2010.
[7] A. G. Jongepier, L. Van Der Sluis, "Adaptive distance protection of double-circuit lines using artificial neural networks”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 1, pp. 97-105, 1997.
[8] M. M. Eissa, M. Masoud, “A novel digital distance relaying technique for transmission line protection”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 3, pp. 380-384, 2001.
[9] R. Dubey, S. R. Samantaray, B. K. Panigrahi, V. G. Venkoparao, " Extreme learning machine based adaptive distance relaying scheme for static synchronous series compensator based transmission lines”, Electric Power Components and Systems, vol. 2, pp. 219-232., 2016.
[10] H. Zhang, R. Che, "Fault cause identification based on characteristics of transition resistances for transmission lines", In 5th International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT), vol. 2, pp. 1405-1409., 2015.
[11] V. H. Makwana, B. Bhalja, "Distance Relaying Algorithm for a Line-to-ground Fault on Single Infeed Lines”, Electric Power Components and Systems, vol. 12, pp. 1227-1238, 2014.
[12] M. Sarkar, M. Altin, P. E. Sørensen, A. D. Hansen, "Reactive Power Capability Model of Wind Power Plant Using Aggregated Wind Power Collection System”, Energies, vol. 12, pp. 2-19, 2019.
[13] K. Jia, Y. Li, Y. Fang, L. Zheng, T. Bi, Q. Yang, "Transient current similarity based protection for wind farm transmission lines”, Applied energy, vol. 1, pp. 42-51, 2018.
[14] J. Yang, J. E. Fletcher, J. O'Reilly, "Multiterminal DC wind farm collection grid internal fault analysis and protection design”, IEEE transactions on power delivery, vol. 4, pp. 2308-2318, 2010.
[15] S. J. Haslam, P. A. Crossley, N. Jenkins, "Design and evaluation of a wind farm protection relay", IEE Proceedings-Generation, Transmission and Distribution, vol. 1, pp. 37-44, 1999.
[16] A. Moradi, Y. Alinejad-Beromi, K. Kiani, " Application of grey wolf algorithm for multi-year transmission expansion planning from the viewpoint of private investor considering fixed series compensation and uncertainties", International Transactions on Electrical Energy Systems, https://doi.org/10.1002/etep.2702.
[17] A. Moradi, Y. Alinejad Beromi, K. Kiani, Z. Moravej, " Artificial Intelligence Based Approach for Identification of Current Transformer Saturation from Faults in Power Transformers", International Journal of Smart Electrical Engineering, vol. 3, pp. 37-46, 2014.
[18] A. Moradi, M. Ordouei, S. M. R. Hashemi, "Multi-period generation-transmission expansion planning with an allocation of phase shifter transformers", Int. J. Nonlinear Anal. Appl., https://doi.org/10.22075/IJNAA.2023.23005.4470.
[19] P. Nazarian, M. Moradlou, "Estimation of Flicker Generating Feeders Index with Combined Sampling-Simulation Method", Intelligent Multimedia Processing and Communication Systems, vol. 4, no. 4, pp. 37-43, 2023.
[20] K. Sabzevari, " Power Sharing Between Islanded Microgrid Inverters by Modifying the Droop Control Method", Intelligent Multimedia Processing and Communication Systems, vol. 3, no. 4, pp. 43-49, 2022.
[21] D. Jones, J. J. Kumm, "Future distribution feeder protection using directional overcurrent elements", IEEE transactions on industry applications, vol. 2, pp. 1385-1390, 2013.
[22] G. Quinonez-Varela, G. W. Ault, O. Anaya-Lara, J. R. McDonald, "Electrical collector system options for large offshore wind farms", IET Renewable Power Generation, vol. 2, pp. 107-114, 2007.
[23] H. Bastami, A. H. Abolmasoumi, A. A. Ghadimi, "Stator voltage fault detection and optimal rotor current limiting in doubly fed induction generators”, International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 5, pp. 1242-1251, 2017.