26335

هماهنگي حفاظت اصلي با مدارشكن تركيبي داراي قابليت محدودكنندگي جريان خطا در سيستم HVDC_VSC

كارشناسي ارشد

1400/12/16

دكتر صادق جمالي

مهندسي برق

سيستم¬هاي جريان مستقيم ولتاژ بالا مبتني بر مبدل¬هاي منبع ولتاژ به دليل مزاياي برجسته¬اي مانند انتقال توان از مزارع بادي فراساحلي، كنترل مستقل توان اكتيو و راكتيو، يكپارچه‌سازي انرژي‌هاي تجديدپذير و قابليت‬ اتصال به شبكه‌هاي AC ضعيف توجه بسياري را به خود جلب نمود¬ه¬اند. عليرغم مزاياي فراوان ارائه شده، از چالش‌هاي مهم اين سيستم¬ها مسئله حفاظت و پاكسازي جريان خطاي DC به دليل بالا بودن دامنه و نرخ افزايش جريان خطاي DC مي‌باشد. بنابراين، تمركز اصلي صنعت HVDC توسعه طرح¬هاي حفاظتي قابل اعتماد با تشخيص سريع خطا و محدودسازي موثر جريان خطا براي جلوگيري از آسيب بيشتر و حفظ انتقال عادي انرژي پس از رفع خطا است. در اين پايان نامه يك طرح حفاظتي تك پايانه مبتني بر مدارشكن تركيبي با قابليت محدود¬كنندگي جريان خطا و نصب خازن موازي در باس DC به منظور حفاظت از خطوط انتقال در اين سيستم¬ها ارائه شده است. مدارشكن تركيبي با قابليت محدودكنندگي جريان خطا از يك مدارشكن اصلي و دو مدارشكن شاخه و سه راكتور تشكيل شده است. با فعال شدن حالت محدودكنندگي جريان خطا مدارشكن¬هاي شاخه باز شده و راكتور¬ها از حالت موازي به سري تبديل شده كه باعث محدود شدن جريان خطا مي¬شود. حفاظت پيشنهادي شامل دو بخش است، بخش اول با استفاده از نرخ تغييرات ولتاژ دو سر مدارشكن، وقوع خطا را تشخيص داده و باعث فعال¬سازي حالت محدودكنندگي جريان خطا در مدار¬شكن مي¬شود. محدود ساختن نرخ افزايش جريان، زمان مورد نياز جهت تمايز بين خطاي داخلي و خارجي و تصميم‌گيري نهايي را فراهم مي‌سازد. بخش دوم حفاظت از نسبت ولتاژهاي فركانس بالاي دو سر مدارشكن جهت تشخيص خطاي داخلي از خارجي استفاده مي‌كند. كارايي طرح حفاظت پيشنهادي با بررسي عملكرد آن در مورد خطاهاي داخلي، خارجي و نيز تغييرات توان انتقالي خطوط انتقال در يك شبكه چهارپايانه شبيه‌سازي شده در نـرم¬¬افـزار PSCAD/EMTDC مورد ارزيابي قرار گرفته است.

1401/01/24

Coordination between main protection and hybrid circuit breaker with fault current capability in VSC_HVDC

3/7/2023 12:00:00 AM

The voltage source converter based HVDC system attracted much attention due to outstanding advantages such as independent control of active and reactive power, renewable energy integration and the ability to connect weak AC networks. Despite the many advantages offered, one of the major challenges of these systems is the protection and clearance of DC fault current due to the high amplitude and rate of increase of DC fault current. Therefore, the main focus of the HVDC industry has been the development of reliable protection schemes with fast fault detection and effective fault current limitation to prevent further severe damage and maintain normal power transmission after the fault clearance. In this thesis, a single-end protection scheme, based on hybrid circuit breaker with fault current limiting capability and installing shunt capacitor at DC bus, is proposed to protect the transmission lines in HVDC grid. Hybrid circuit breaker with fault current limiting capability consists of one main circuit breaker, two branch circuit breakers and three reactors. By activating the current limiting mode, the branch breakers open, and the reactors switch from parallel mode to series. thus, limits the fault current. The proposed protection scheme consists of two parts. The first part detects fault and activates the fault current limiting mode of the circuit breaker using the change rate of voltage across the circuit breaker. Limiting the rising rate of current by the circuit breaker provides the time required to discriminate between internal and external faults. The second part of the scheme uses ratio of high-frequency voltages measured at both sides of the circuit breaker to discriminate internal and external faults. The effectiveness of the proposed protection scheme is evaluated by analyzing its performance in case of internal and external faults and change in the transferred power of the transmission lines in a four-terminal grid simulated using PSCAD/EMTDC software.

شبكه VSC-HVDC چندپايانه، مدارشكن تركيبي با قابليت محدود¬كنندگي جريان خطا، حفاظت خط انتقال

hybrid circuit breaker with fault current limiting capability , multi terminal VSC HVDC grid , Transmission Line Protection

Reza Esmaili

Dr. Sadegh Jamali