مهندسی و مدیریت انرژی

مهندسی و مدیریت انرژی

ارزیابی تأثیر هماهنگی حفاظت ولتاژ منابع تولید پراکنده با حفاظت جریان شبکه بر شاخص قابلیت اطمینان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
با گسترش نفوذ منابع تولید پراکنده در شبکه‌های توزیع، حفاظت ولتاژ آن‌ها به یکی از چالش‌های اساسی در بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد رله‌های اضافه جریان تبدیل شده است. در هنگام وقوع خطا، در صورت عملکرد حفاظت ولتاژ منابع تولید پراکنده پیش از عملکرد رله‌های اضافه جریان، این منابع از شبکه جدا شده و شاخص‌های قابلیت اطمینان ازجمله ENS افزایش می‌یابد؛ بنابراین، فاصله زمانی عملکرد سیستم حفاظت ولتاژ تولید پراکنده و حفاظت جریان شبکه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. همچنین عدم رعایت فاصله زمانی عملکرد حفاظت‌های اصلی و پشتیبان شبکه نیز می‌تواند باعث عدم هماهنگی و خاموشی‌های بی‌مورد شود؛ بنابراین، سه معیار قابلیت اطمینان، هماهنگی حفاظت ولتاژ با حفاظت جریان و هماهنگی حفاظت‌های اصلی و پشتیبان جریانی شبکه باید به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند. در این مقاله شاخص جدیدی بر اساس ترکیب این سه عامل برای ارزیابی تأثیر حفاظت ولتاژ بر حفاظت جریانی پیشنهاد شده است. به‌منظور ارزیابی کارایی شاخص پیشنهادی، این شاخص بر روی سیستم تست نمونه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی قادر است تأثیر حفاظت ولتاژ تولید پراکنده بر عملکرد رله‌ها، هماهنگی حفاظتی و قابلیت اطمینان به‌طور مؤثری ارزیابی کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Fani, B. Shahgholian, GH. Alhelou, H.H. Siano, P."Inverter-based islanded microgrid: A review on technologies and control", e-Prime- Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, Vol. 2, pp. 2772-6711,2022,
https://doi.10.1016/j.prime.2022.100068.
[2] IEEE Std 1547-2018, IEEE Standard for interconnection and interoperability of distributed energy resources with Associated Electric Power system interfaces, 2018,
https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2018.8332112.
[3] Elmitwally, A. Kotb, M. Gouda, F. E. Elgamal, M. "A Coordination Scheme for a Combined Protection System Considering Dynamic Behavior and Wind DGs Fault Ride-Through Constraints", Electr. Power Syst. Res, Vol. 213, pp. 108720. 2022, https://doi.org/10.1016/j.epsr.2022.108720.
[4] Mazlumi, K. Abyaneh, H. A. "Relay coordination and protection failure effects on reliability indices in an interconnected sub- transmission system", Elect. Power Syst. Res, Vol. 79, pp. 1011–1017, 2009,
http://doi.org/10.22034/tjee.2023.57509.4663.
[5] Fatemi, S. S. Samet, H. "Allocation of renewables, switches, and relays considering relays actual operation time", IEEE Syst. J. Vol. 14, No. 1, pp. 950–959 .2020,
http:// doi.org/10.1109/JSYST.2019.2937363.
[6] Xiaotong, Xu. Fei, Xiao. Shaofeng, Lu. Z. J. Huaiying, Lin, H. Bing, "Structural and hierarchical partitioning of virtual microgrids in power distribution network", IEEE Syst. J. Vol. 13, No. 1, pp 823–832. 2019,
http:// doi.org/10.1109/JSYST.2018.2821137.
[7] Baghaee, H. R. Mirsalim, M. Gharehpetian, G. B. Talebi, H. A. "OC/OL protection of droop-controlled and directly voltage-controlled microgrids using TMF/ANN-based fault detection and discrimination", IEEE J. Emerg. Sel. Topics Power Electron, to be published, pp. 3254-3265, 2019,
http://doi.org/10.1109/JESTPE.2019.2958925.
[8] Saleh, K. A. Zeineldin, H. H. Al-Hinai, A. El- Saadany, E. F. "Optimal coordination of directional overcurrent relays using a new time– current–voltage characteristic", IEEE Trans. Power Del, Vol. 30, No. 2, pp. 537–544. 2015,
https://doi.10.1109/PESGM.2016.7741830.
[9] Dehghanpour, E. Karegar, H. Kheirollahi, K. R. Soleymani, T. "Optimal coordination of directional overcurrent relays in microgrids by using cuckoo-linear optimization algorithm and fault current limiter", IEEE Trans. Smart Grid, Vol. 9, No. 2, pp. 1155–1165. 2018,
https://doi.10.1109/TSG.2016.2587725.
[10] Jazaeri, M. Farzinfar, M. Razavi, F. "Evaluation of the impacts of relay coordination on power system reliability ", Int. Trans. Elect. Energy Syst, Vol. 25, No. 12, pp. 3408–3421. 2014, https://doi.org/10.1002/etep.2042.
[11] Chao, P. Li, W. Liang, X. Xu, S. Shuai, Y. "An Analytical Two-Machine Equivalent Method of DFIG-Based Wind Power Plants Considering Complete FRT Processes", IEEE Trans. Power Syst, Vol. 36, No. 4, pp. 3657–3667, 2021, http://doi.org/10.1109/TPWRS.2021.3054871.
[12] Yoosefian, D. Chabanloo, R. M. "Protection of distribution network considering fault ride through requirements of wind parks", Electr. Power Syst. Res, Vol. 178, pp. 106019, 2020,
http:// doi.org/10.1016/j.epsr.2019.106019.
[13] Lee, J. H. Jeon, S. G. Kim, D. K. Oh, J. S. Kim, J. E. "Temporary fault ride-through method in power distribution systems with distributed generations based on PCS", Energies, Vol. 13, No. 5, 2020,
https://doi.org/10.3390/en13051123.
[14] Fatemi, S. S. Samet, H. "Considering DGs Voltage Protection in Optimal Coordination of Directional Overcurrent Relays to Minimize the Energy Not Supplied", IEEE Syst. J, Vol. 15, No. 3, pp. 4037–4045, 2020,
http:// doi.org/10.1109/JSYST.2020.3001378.
[15] Alam, M. N. "Adaptive protection coordination scheme using numerical directional overcurrent relays", IEEE Transactions on Industrial Informatics Vol. 14, No. 11, 2018.
https://doi.org/ 10.1109/TII.2018.2834474.
[16] He, Y. et al. "A two-stage fault reconfiguration strategy for distribution networks with high penetration of distributed generators", Electronics, pp. 1–28, 2025,
http:// doi.org/10.3390/electronics14091872.
[17] Mohammadzamani, F. Hashemi, M. Shahgholian, G. "Adaptive control of nonlinear time delay systems in the presence of output constraints and actuator's faults", International Journal of Control, Vol. 96, No. 3, pp.541-553, 2023, http://doi.org/10.1080/00207179.2021.2005257.
 
[18] Yoosefian, D. H. Askarian-abyaneh, Kheshti, M. Li, Q. Terzija, V. "Fault ride through constrained protection scheme for distribution networks with DFIG-based wind parks", Electric Power Systems Research, Vol. 215, 2023,
http:// doi.org/10.1016/j.epsr.2022.108973.
[19] K. A. Saleh, M. S. El Moursi, and H. H. Zeineldin, "A New Protection Scheme Considering Fault Ride Through Requirements for Transmission Level Interconnected Wind Parks," IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 11, No. 6, pp. 1324-1333, 2015.
http://doi: 10.1109/TII.2015.2479583.
[20] S. Wu, D. Shi, L. Qu, X. Zhang, L. Qi and Z. Yu, "A Novel FRT Scheme Combining Power Self-Dissipation MMC and AC Chopper for Offshore Wind VSC-HVdc System," in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 14, No. 3, pp. 3074-3086, 2026,
http://doi.org/10.1109/JESTPE.2025.3646860.
[21] Alkaran, D. S. et al. "Overcurrent relays coordination in interconnected networks using accurate analytical method and based on determination of fault critical point," IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 30, No. 2, pp. 870- 877, 2015,
http://doi.org/10.1109/TPWRD.2014.2330767.
[22] Xu, X. et al. "Optimal site selection and capacity determination of multitypes of distributed generation in microgrid considering environment cost and timing characteristics", Power Syst. Technol, Vol. 4, pp. 914-921, 2013,
Corpus ID: 114272734.