31803

حفاظت ناحيه گسترده شبكه‌هاي هوشمند توزيع انرژي الكتريكي

دكتري

مهندسي برق - قدرت

1397

29/07/1403

دكتر صادق جمالي

---

برق

ادغام نيروگاه‌هاي توليد پراكنده و فن‌آوري‌هاي ارتباطي نوين در شبكه‌هاي توزيع برق باعث تعريف مفهومي نوين با عنوان شبكه‌هاي هوشمند توزيع انرژي الكتريكي شده است. سيستم حفاظت شبكه‌هاي هوشمند به دليل حضور نيروگاه‌هاي توليد پراكنده با تغييرات ساختاري و چالش‌هاي بهره‌برداري مواجه شده‌ است. اين پژوهش به بررسي چالش‌هاي حفاظتي ناشي از حضور منابع توليد پراكنده در شبكه‌هاي توزيع مي‌پردازد و يك سيستم حفاظتي ناحيه‌گسترده را براي حل اين مشكلات پيشنهاد مي‌كند. سيستم‌هاي حفاظتي متداول در شبكه‌هاي توزيع، عمدتاً بر پايه حفاظت اضافه جريان طراحي شده‌اند كه با ساختار شعاعي شبكه‌ها سازگاري داشتند. اما با ورود منابع توليد پراكنده، ديناميك جريان خطا تغيير كرده و منجر به تغيير دامنه و جهت جريان خطا، عملكرد ناخواسته و كوري تجهيزات حفاظتي شده است. علاوه بر اين، روش‌هاي سنتي توانايي مديريت جزيره‌هاي فعال ايجاد شده پس از وقوع خطا را ندارند. در اين رساله، يك سيستم حفاظتي ناحيه‌گسترده پيشنهاد شده كه علاوه بر تشخيص و جداسازي خطا، توانايي مديريت بار و حفظ تعادل توان در جزيره‌هاي ايجاد شده پس از خطا را نيز دارد. سيستم پيشنهادي با استفاده از شبكه‌هاي عصبي مصنوعي، دقت بالايي در تشخيص خطاها داشته و از پردازنده مركزي براي مكان‌يابي خطا و ارسال فرامين قطع به رله‌هاي شبكه استفاده مي‌كند. فلسفه اصلي استفاده از سيستم ناحيه گسترده پيشنهادي، امكان مديريت شرايط پساخطا و هم‌چنين انطباق با پويايي شبكه‌هاي هوشمند است. روش پيشنهادي تشخيص خطا با بهره‌گيري از ويژگي‌هاي ميانگين و تحميلي جريان، ولتاژ و اختلاف فاز و استفاده از يك شبكه عصبي مصنوعي سه لايه، رخدادهاي خطا را از اغتشاش‌هاي مشابه با حداقل دقت 98.5 تشخيص مي‌دهد. روش پيشنهادي با بهره‌گيري از قابليت‌هاي سيستم‌هاي ارتباطي مدرن، امكان حفظ منابع توليد پراكنده و تأمين بارهاي شبكه در شرايط پساخطا را فراهم مي‌كند. از مهم‌ترين دلايل استفاده از اين سيستم مي‌توان به توانايي مديريت جزيره‌هاي فعال، تسهيل فرآيند مكان‌يابي خطا و كاهش زمان تغيير پيكربندي اشاره كرد. اين سيستم، راهكاري مؤثر براي مواجهه با چالش‌هاي حفاظتي شبكه‌هاي هوشمند و افزايش قابليت اطمينان و پايداري شبكه‌هاي توزيع در حضور منابع توليد پراكنده است.

1403/10/03

Wide-area protection system for Smart Power Distribution Networks

10/20/2025 12:00:00 AM

The integration of distributed generation resources and modern communication technologies in electrical distribution networks has led to the concept of smart distribution grids. The protection system of smart grids has faced operational challenges due to the presence of distributed generation resources. This research examines the protective challenges arising from the presence of distributed generation sources in distribution networks and proposes a wide-area protection system to address these issues. Conventional protection systems in distribution networks are primarily based on overcurrent protection, designed to be compatible with the radial structure of the networks. However, with the introduction of distributed generation sources, fault current dynamics have changed, leading to variations in fault current magnitude and direction, undesired operation, and blindness of protective equipment. Moreover, traditional methods are incapable of managing active islands formed after fault occurrences. In this dissertation, a wide-area protection system is proposed that, in addition to fault detection and isolation, has the capability of load management and power balance maintenance in islands formed in the post-fault condition. The proposed system, utilizing artificial neural networks, achieves high accuracy in fault detection and employs a central processor for fault location and sending trip commands to the network relays. Simulation results show that the proposed method using the mean and superimposed values of voltage, current and phase angle as the input features for ANN can distinguish fault events from similar disturbances with an accuracy of at least 98.5%. By leveraging voltage and current features and the capabilities of modern communication systems, this method enables the retention of distributed generation sources and the supply of network loads in post-fault conditions. Key advantages of this system include the ability to manage active islands, facilitate fault location processes, and reduce load recovery time. This system provides an effective solution to the protective challenges of smart grids, enhancing the reliability and stability of distribution networks in the presence of distributed generation sources.

حفاظت شبكه‌هاي هوشمند , منابع توليد پراكنده , سيستم حفاظت ناحيه گسترده , هوش مصنوعي , تغيير پيكربندي

Smart grid protection , Distributed generation resources , Wide-area protection system , Artificial intelligence , Reconfiguration

Hamed Rezapour

Prof. Sadegh Jamali