بهبود عملکرد طرح آشکارسازی خطای مبتنی بر اعوجاج ‌هارمونیکی کل در ریزشبکه‌های ‌اینورتری جزیره‌ای

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 44، دوره 9، شماره 34، مرداد 1397، صفحه 55-66   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

ایمان صادق خانی^*

استادیار، دانشکده مهندسی برق، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

چکیده

با توجه به گرم شدن زمین و نگرانی‌های زیست محیطی، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر که به واسطه مبدل‌های الکترونیک قدرت به ریزشبکه متصل می‌شوند، رو به افزایش است. یکی از چالش‌های اساسی ریزشبکه‌های اینورتری، آشکارسازی خطا در حالت کار جزیره‌ای است. این مقاله به بررسی عملکرد طرح آشکارسازی خطای مبتنی بر اعوجاج هارمونیکی کل (THD) هنگام استفاده از پیکربندی‌های مختلف، محدودکننده‌های جریان اصلی و قاب‌های مرجع متفاوت محاسبات سیستم کنترل مبدل می‌پردازد. سپس بر مبنای تحلیل انجام شده، طرح آشکارسازی خطای مبتنی بر THD اصلاح می‌گردد که از محدودکننده اشباع لحظه‌ای و ویژگی کنترل مستقل قاب مرجع فاز بهره می‌برد. طرح پیشنهادی در حضور بارهای غیرخطی به اشتباه عمل نکرده و توانایی تمییز وقوع خطا از تغییر بار ریزشبکه را داراست. همچنین با استفاده از سیستم کنترل کمکی، طرح آشکارسازی خطای پیشنهادی قادر است خطاهای تکفاز به زمین در سیستم‌های سه سیمه‌ای که محاسبات سیستم مبدل آنها‌ در قاب مرجع ساکن و سنکرون انجام می‌شود را به درستی تشخیص دهد. نتایج شبیه‌سازی خطاهای متقارن و نامتقارن مؤید کارآیی روش پیشنهادی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

اینورتر منبع ولتاژ؛ ریزشبکه؛ آشکارسازی خطا؛ قاب مرجع؛ محدودسازی جریان

مراجع

[1] A. Hooshyar and R. Iravani, “Microgrid Protection,” Proceedings of the IEEE, vol. 105, no. 7, pp. 1332-1353, July 2017.

[2] J. J. Q. Yu, Y. Hou, A. Y. S. Lam and V. O. K. Li, “Intelligent Fault Detection Scheme for Microgrids with Wavelet-based Deep Neural Networks,” IEEE Trans. Smart Grid, accepted for publication, Nov. 2017.

[3] D. E. Olivares et al., “Trends in Microgrid Control,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 5, no. 4, pp. 1905-1919, July 2014.

[4] A. Soleimanisardoo, H. K. Karegar and H. H. Zeineldin, “Differential Frequency Protection Scheme Based on Off-Nominal Frequency Injections for Inverter-Based Islanded Microgrids,” IEEE Trans. Smart Grid, accepted for publication, Jan. 2018.

[5] M. Brucoli, “Fault behaviour and fault detection in islanded inverter-only microgrids,” PhD. Dissertation, Department of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College London, 2008.

[6] E. Sortomme, S. S. Venkata and J. Mitra, “Microgrid Protection Using Communication-Assisted Digital Relays,” IEEE Trans. Power Del., vol. 25, no. 4, pp. 2789-2796, Oct. 2010.

[7] S. R. Samantaray, G. Joos and I. Kamwa, “Differential energy based microgrid protection against fault conditions,” in IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), Washington, DC, 2012, pp. 1-7.

[8] E. Casagrande, W. L. Woon, H. H. Zeineldin and D. Svetinovic, “A Differential Sequence Component Protection Scheme for Microgrids With Inverter-Based Distributed Generators,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 5, no. 1, pp. 29-37, Jan. 2014.

[9] G. Buigues, A. Dyko, V. Valverde, I. Zamora, E. Fernndez., “Microgrid protection: Technical challenges and existing techniques,” in International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ13).

[10]           H. Nikkhajoei, R. Lasseter, “Microgrid fault protection based on symmetrical and differential current components,” Technical Report, Public Interest Energy Research, California Energy Commission, 2006.

[11]           M. A. Haj-ahmed and M. S. Illindala, “The Influence of Inverter-Based DGs and Their Controllers on Distribution Network Protection,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 50, no. 4, pp. 2928-2937, July-Aug. 2014.

[12]           M. A. Zamani, T. S. Sidhu and A. Yazdani, “A Protection Strategy and Microprocessor-Based Relay for Low-Voltage Microgrids,” IEEE Trans. Power Del., vol. 26, no. 3, pp. 1873-1883, July 2011.

[13]           H. Al-Nasseri, M. Redfern, “A new voltage based relay scheme to protect micro-grids dominated by embedded generation using solid state converters,” in 19th International Conference on Electricity Distribution, May 2007.

[14]           T. Loix, T.Wijnhoven, G. Deconinck, Protection of microgrids with a high penetration of inverter-coupled energy sources, in CIGRE/IEEE PES Joint Symposium, pp. 1–6.

[15]           H. Al-Nasseri, M.A. Redfern, “Harmonics content based protection scheme for micro-grids dominated by solid state converters, “ in 12th International Middle-East Power System Conference, pp. 50 – 56, Aswan, Mar. 2008.

[16]           S. Ndjaba, G. T. Machnida, M. Nthontho, S. Chowdhury, S. P. Chowdhury and N. Mbuli, “Modeling and simulation of fault detection methods for power electronic interfaced microgrids,” in 47th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), London, 2012.

[17]           I. Sadeghkhani, “Management of inverter-based microgrids performance during and after short-circuit and overload faults,” Ph.D. dissertation, Dept. Elect. Comp. Eng., Isfahan Univ. Tech., Isfahan, Iran, Jan. 2017. (in Persian)

N. Bottrell, T.C. Green, “Comparison of Current-Limiting Strategies During Fault Ride-Through of Inverters to Prevent Latch-Up and Wind-Up,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, no. 7, pp. 3786-3797, Jul. 2014.