22720

بررسي حفاظت ديستانس شبكه‌هاي AC در حضور مزارع بادي دريايي HVDC

كارشناسي ارشد

قدرت - سيستم هاي قدرت

1395-1398

1398/10/8

دكتر صادق جمالي

برق

امروزه پيشرفت‌هاي صورت گرفته در راستاي بهره‌برداري از منابع انرژي تجديد‌پذير و همچنين از طرفي افزايش چشمگير تقاضاي برق، باعث شده است كه سيستم‌هاي قدرت ولتاژ بالاي DC، جايگاه ويژه‌اي را در سيستم‌هاي قدرت AC به خود اختصاص دهند. اين شبكه‌ها با اهدافي نظير انتقال حجم عظيمي از انرژي الكتريكي در مسافت‌هاي طولاني و مزايايي نظير اتصال شبكه‌هاي الكتريكي بزرگ به يكديگر با سيستم‌هاي قدرت AC ادغام شده‌اند. به‌كارگيري الزامات بهره‌برداري از شبكه‌هاي تركيبي AC/DC منجر به جاري شدن سهم جريان خطا از سوي شبكه‌ي DC به سمت نقطه‌ي اتصال مشترك در طي اغتشاشات خواهد شد. اما به منظور جلوگيري از آسيب تجهيزات الكترونيك قدرت به كار رفته در مبدل منبع ولتاژ(VSC) ، جريان جاري شده از سوي مبدل در طي اغتشاشات رخ داده در سيستم AC، تا حدود جريان نامي آن محدود خواهد شد. اين امر در نهايت باعث تغيير رفتار خطاي مبدل در مقايسه با مشخصه جريان خطاي ژنراتورهاي سنكرون از نظر بزرگي و شكل موج خواهد شد. از اين‌رو تجزيه‌ و تحليل عملكرد رله‌هاي ديستانس به دليل رفتار خطاي متفاوت VSC-HVDC از اهميت بالايي برخوردار است. اين پايان‌نامه به شبيه‌سازي و بررسي عملكرد رله‌هاي ديستانس سيستم‌هاي قدرتAC در حضور مزارع بادي فراساحلي كه از طريق خط انتقال HVDC مبتني بر مبدل منبع ولتاژ (VSC) به سيستم AC متصل شده‌اند، مي‌پردازد. حد جريان براي هر يك از مبدل‌ها به منظور جلوگيري از آسيب تجهيزات الكترونيك قدرت، برابر با 1/1 جريان نامي در نظر گرفته شده است. يك سيستم نمونه ساده، يك شبكه‌ي 5 شينه و 39 شينه استاندارد IEEE در نرم افزارهاي PSCAD/EMTDC وDIGSILENT شبيه‌سازي شده است و امپدانس اندازه‌گيري شده توسط رله‌هاي اوليه و پشتيبان در هر يك از آن‌ها مورد بحث قرار گرفته است. عوامل مختلفي نظير نقطه‌ي اتصال مشترك يا محل نصب VSC، مقاومت خطا، حد جريان مبدل، تغييرات SIR، ولتاژ مرجع AC و در نهايت تغييرات بهره در كنترل‌كننده‌هاي VSC به منظور كاهش ميزان تاثير مبدل بر جريان خطا نيز لحاظ شده است.

1399/07/24

Investigation of Distance Protection in AC Grids in Presence of HVDC Offshore Wind Farms

12/29/2019 12:00:00 AM

Today, advances in the use of renewable energy sources, as well as a significant increase in electricity demand, have made DC high voltage power systems have a special place in AC power systems. These networks are integrated with AC power systems for purposes such as transmitting large amounts of electrical energy over long distances and benefits such as connecting large electrical networks to each other. Applying the operating requirements of AC/DC hybrid networks will result to inject the fault current from the DC network to the common connection point during AC disturbances. However, in order to prevent damage to the electronic power equipment used in the voltage source converter (VSC), the current flowing through the converter will be limited to the rated current. This will eventually change the converter fault behavior compared to the fault current characteristic of synchronous generators in terms of magnitude and waveform. Therefore, performance analysis of distance relays due to the different fault behavior of VSC-HVDC is great importance. This dissertation simulates and investigates the performance of distance relays of AC power systems in presence of offshore wind farms that connected to the AC system via HVDC transmission line based on a voltage source converter (VSC). The current limit for each of the converters is set to 1.1 of the rated current to prevent damage to the electronic power equipment. A simple sample system, an IEEE standard 5-bus and 39-bus system is simulated in PSCAD / EMTDC and DIGSILENT software, and the impedance measured by the primary and backup relays in each is discussed. Various factors such as common connection point or VSC installation point, fault resistance, converter current limit, SIR changes, AC reference voltage and finally gain changes in VSC controllers to reduce the effect of the converter on the fault current are also considered.