جایابی بهینۀ HTSFCL‌ها با درنظرگرفتن امنیت، پایداری و هماهنگی رله‌های جریان زیاد و انتخاب هوشمند مشخصۀ رلۀ جریان زیاد در شبکه‌های متصل به نیروگاه بادی با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی

نویسندگان

دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

با رشد سریع نیروگاه‌های بادی، این منابع در انواع و سطوح ولتاژی مختلف به شبکه متصل می‌شوند. دسته‌ای از این منابع دارای ژنراتور القایی دو‌سو‌تغذیه هستند. گسترش تولیدات پراکنده مشکلاتی مانند افزایش سطح اتصال کوتاه و از دست رفتن هماهنگی تجهیزات حفاظتی ایجاد می‌کند. حین رخداد اتصال کوتاه، با تغییرات شدید سرعت، توان و زاویۀ روتور ژنراتور سنکرون و آسنکرون، ممکن است پایداری گذرای این منابع از بین برود. محدود‌کننده‌های ابررسانا فوق‌گرمایی (HTSFCL) بر اساس وابستگی مقاومت- دما توانایی کاهش جریان خطا را دارند. در این مقاله، پس از بررسی توانایی HTSFCL در کاهش جریان خطا و افزایش میزان پایداری در نرم‌افزار PSCAD/EMTDC، تابع هدف جایابی بهینۀ HTSFCL با درنظرگرفتن هم‌زمان شاخص‌های امنیت و هماهنگی حفاظتی، پایداری ولتاژ و پایداری گذرا ژنراتور سنکرون و آسنکرون در شبکه‌های متصل به نیروگاه بادی برای اولین بار پیشنهاد می‌شود. مکان و اندازۀ بهینۀ HTSFCL در شبکۀ آزمون 30 شینه IEEE با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی در نرم‌افزار MATLAB با درنظرگرفتن شاخص‌های منفرد و چندهدفۀ تعیین و شاخص‌های امنیت، هماهنگی رله‌های جریان زیاد و پایداری ولتاژ و زاویۀ روتور در شش حالت مقایسه شدند. نتایج به‌دست‌آمده کارایی روش پیشنهادی را نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


[1] برهمندپور، همایون، کمانکش، سیما، سلیمی، سعید، دانایی، حمید، محمد جعفریان، محمد، «نقش نیروگاه‌های بادی در پایداری گذرای شبکه»، بیست‌وهشتمین کنفرانس بین‌المللی برق، ایران، 1392. [2] Chaudhari, P.S. and KHampariya, P.K., "Reviwe of Superconducting Fault Current Limiters", Int. J. Curr. Trends. Eng. Technol., Vol. 2, No. 1, pp. 101-108, 2016. [3] Pishevar, M., Ahadiat, M. and Tafti, M.K., "Set-up and Location of the Fault Current Limiter in Power Systems by Fuzzy HFL Sorting Algorithm and Optimization PSO HIGA", 5th Int. Conf. Comput. Sci. Electr. Electron. Eng., 2016. [4] Roldan, J., Price, A., Rosa, F. and Moriconi, F., "Analysis of the Effect of a Saturable-Core HTS Fault Current Limiter on the Circuit Breaker Transient Recovery Voltage", IEEE Power Energy Soc. General Meet. , pp. 1-8, 2011. [5] Lambes, J., Hazelton, D. and Weber, C., "Recovery under Load Performance of 2nd Generation HTS Superconducting Fault Current Limiter for Electric Power Transmission Lines", IEEE Trans. Appl.Supercond. , Vol. 19, No. 3, pp. 1968-1971, 2009. [6] Khan, U., Seong, J., Lee, S., Lim, S. and Lee, B., "Feasibility Analysis of the Positioning of Superconducting Fault Current Limiters for the Smart Grid Application Using Simulink and SimPowerSystem", IEEE Trans. Appl. Supercond. , Vol. 21, No. 3, pp. 2165-2169, 2011. [7] Najy, W., Zeineldin, H. and Woon, W., "Optimal Protection Coordination for Micro Grids with Grid-Connected and Islanded Capability", IEEE Trans. Ind. Electron. , Vol. 60, No. 4, pp. 1668-1677, 2013. [8] Alaraifi, S. and ElMoursi, M., "Hybrid HTS_FCL Configuration with Adaptive Voltage Compensation Capability", IEEE Trans. Appl. Supercond. , Vol. 24, No. 6, 2014. [9] Didier, G., Leveque, J. and Rezzoug, A., "A Novel Approach to Determine the Optimal Location of SFCL in Electric Power Grid to Improve Power System Stability", IEEE Trans. Power Syst., Vol. 28, No. 2, pp. 978-984, 2013. [10] Zeineldin, H. and Xiao, W., "Optimal Fault Current Limiter Sizing for Distribution Systems with DG", IEEE Power Energy Soc. General Meet., pp. 1-5, 2011. [11] Hongesombut, K., Mitani, Y. and Tsuji, K., "Optimal Location Assignment and Design of Superconducting Fault Current Limiters Applied to Loop Power Systems", IEEE Trans. Appl. Supercond., Vol. 13, No. 2, pp. 1828-1831, 2003. [12] ElMoursi, M. and Hegazy, R., "Novel Technique for Reducing the High Fault Currents and Enhancing the Security of ADWEA Power System", IEEE Trans. Power Syst., Vol. 28, No. 1, pp. 140-148, 2013. [13] Lambes, J. C. H., "Fast Insertion Impedance of 2G HTS Superconductors for Megawatt AC and Repetitive Pulsed Power Operation", IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul, Vol. 18, No. 4, pp. 1334-1341, 2011. [14] Lambes, J. C. H., Hazelton, D., "Advantages of Second Generation High Temperature Superconductors for Pulsed Power Applications", IEEE Pulsed Power Conf., pp. 221-226, 2009. [15] Xie, Y., "Second-Generation HTS Conductor Designand Engineering for Electrical Power Applications", IEEE Trans. Appl. Supercond. , Vol. 19, No. 3, pp. 3009-3013, 2009. [16] Kim, H., Choi, H., Lim, H., Kim, I. and Hyun, O., "Resistance of Superconducting Fault Current Limiters Based on YBaCuO Thin Films after Quench Completion", Physica C: Supercond., Vol. 372-376, No. 3, pp. 1606-1609, 2002. [17] Ye, L., Juengst, K., "Modeling and Simulation of High Temperature Resistive Superconducting Fault Current Limiters", IEEE Trans. Appl.Supercond., Vol. 14, No. 2, 2004. [18] Chabanloo, R.M., Abyaneh, H.A., Kamangar, S.S.H. and Razavi, F., "Optimal Combined Overcurrent and Distance Relays Coordination Incorporating Intelligent Overcurrent Relays Characteristic Selection", IEEE Trans. Power Del. , Vol. 26, No. 3, pp. 1381-1391, 2011. [19] Jiang, L., Chen, X., Jin, J. and Liu, B., "Experiment of a MOSFETs-Based Bridge Type Fault Current Limiter Prototype", IEEE Int. Conf. Appl. Supercond. Electromagn. Dev. Beijing, China, 2013. [20] Bayati, N., Sadeghi, S.H.H. and Hosseini, A., "Optimal Placement and Sizing of Fault Current Limiters in Distributed Generation Systems Using a Hybrid Genetic Algorithm", Eng. Technol. App. Sci. Res., Vol. 7, No. 1, pp. 1329-1333, 2017. [21] Devi, A. and Kumar, J., "Simulation of Resistive Super Conducting Fault Current Limiter and its Performance Analysis in Three Phase Systems", Int. J. Eng. Res. Technol. , Vol. 2, No. 11, pp. 411-415, 2013. [22] Yadav, Y.Y., Matew, L. and Rajput, K.S., "Modeling and Simulation of Resistive Superconducting Fault Current Limiters", Int. J. Environ. Agric. Biotechnol., Vol. 1, No. 3, pp. 316-320, 2016. [23] Sung, B. and Park, J., "The Effect of SFCL on Electric Power Grid with Wind-Turbine Generation System", IEEE Trans. Appl. Supercond. , Vol. 20, No. 3, pp. 1177-1181, 2010. [24] Duron, J., Grilli, F., Dutoit, B. and Stavrev, S., "Modelling the E-J Relation of High-Tc Superconductors in an Arbitrary Current Range", Physicac: Supercond, Vol. 401, No. 1-4, pp. 231-235, 2004. [25] Hosseini, S.A., Abyaneh, H.A., Sadeghi, S.H.H. and Razavi, F., "Merging the Retrieval of the Protection Coordination of Distribution Networks Equipped with DGs in the Process of Their Siting and Sizing", Jour. Renewable Sustainable Energy, Vol. 8, No. 3, 2016 [26] Morandi, A., "2D Electromagnetic Modelling of Superconductors", Supercond.Sci. Technol., Vol. 25, No. 10, pp. 104003, 2012. [27] Alaraifi, S., ElMoursi, M. and Zeineldin, H., "Optimal Allocation of HTS-FCL for Power System Security and Stability Enhancement", IEEE Trans. Power Syst., Vol. 28, No. 4, pp. 4701-4711, 2013. [28] Yim, S., Kim, H., Hyun, O. and Sim, J., "Quench and Recovery Characteristics of Au/YBCO Thin Film Type SFCL", Physica C: Supercond, Vol. 463-465, pp. 1172-1175, 2007. [29] Farzinfar, M., Jazaeri, M. and Razavi, F., "A New Approach for Optimal Coordination of Distance and Directional over-Current Relays Using Multiple Embedded Crossover PSO", Int. J. Electr. Power Energy Syst., Vol. 61, pp. 620-628, 2014. [30] Zhang, X., Ruiz, H.S., Geng, J. et al. "Power Flow Analysis and Optimal Location of Resistive Type Superconducting Fault Current Limiters", Springer plus, Vol. 5, No.1, pp. 1972, 2016. [31] جلیلیان، امین، علیزاده پهلوانی، محمدرضا، «بهبود قابلیت گذر از خطای منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر با استفاده از محدودکنندۀ جریان خطا»، مهندسی و مدیریت انرژی، سال پنجم، شمارۀ ۱، صفحه 2ـ13، 1394.