طرح هماهنگ حفاظت هوشمند مبتنی بر MAS برای شبکه‏ ی توزیع در حضور منابع تولید پراکنده

فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز

دوره 1، شماره 2، شهریور 1401، صفحه 45-62   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30486/teeges.2022.1960240.1018

نویسندگان

محمود حجتی¹؛ مجید طاوسی^{* 2}؛ محمدرضا یوسفی^{1، 3}؛ غضنفر شاهقلیان^{1، 3}؛ علیرضا سیفی⁴

¹دانشکده مهندسی برق،‌ واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

²دانشکده مهارت و کارآفرینی واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

³مرکز تحقیقات ریزشبکه های هوشمند، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

⁴دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

رشد سریع تولیدات پراکنده متصل به شبکه (DG)، تغییر ویژگی های بهره برداری شبکه های توزیع (DNs) را به دنبال دارد. برای پیاده سازی DNها با DGها، باید با چالش هایی مواجه شد؛ به ویژه در مورد مسائل حفاظتی که ممکن است طرح های حفاظتی مرسوم را ناکارآمد کند. تکنیک‌های MAS شبکه برق را قادر می‌سازد تا هوشمندتر، قابل اعتمادتر، خود ترمیم شونده و قوی‌تر باشد. ماهیت غیرمتمرکز و استحکام عملیاتی، برنامه MAS را به یک فناوری پیشرو تبدیل کرده است. علیرغم عملکرد سریع، قابل اعتماد و چند منظوره طرح‌های حفاظتی مبتنی بر MAS، تأخیر یا خرابی ذاتی سیستم ارتباطی نباید بر نقش حیاتی پاک کردن عیب تأثیر بگذارد؛ به عبارتی افزایش روزافزون DGها در DNها و همچنین افزایش اندازه شبکه، منجر به یک بار ارتباطی سنگین شده است که منجر به تاخیر یا حتی شکست در ارتباطات می­شود. در این مقاله، یک الگوریتم حفاظتی هوشمند ارائه شده است که با استفاده از ارتباط نقطه به نقطه بین عوامل رله در اولین لایه MAS، شبکه را در هنگام قطع ارتباط بین عامل ها محافظت می­کند. کاهش عوامل مصرفی و عدم نیاز به اتصال به لایه های بالاتر MAS، از مزایای این روش می­باشد. برای شبیه سازی از DN نمونه 16 باس استفاده شده است که نتایج، کارآیی مدل پیشنهادی را برای هماهنگی حفاظت شبکه، تایید می­کند.

کلیدواژه‌ها

شبکه توزیع؛ هماهنگی حفاظت؛ تولید پراکنده؛ سیستم چند عاملی

مراجع

1.  

1. A. M. R. Lede, M. G. Molina, M. Martinez and P. E. Mercado, “Microgrid architectures for distributed generation: A brief review,” 2017 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference - Latin America (ISGT Latin America), 2017, pp. 1-6, doi: 10.1109/ISGT-LA.2017.8126746.
2.  Y. K. Wu, C. Y. Lee, L. C. Liu and S. H. Tsai, “Study of Reconfiguration for the Distribution System With Distributed Generators,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 3, pp. 1678-1685, July 2010, doi: 10.1109/TPWRD.2010.2046339.
3. P. H. A. Barra, D.V. Coury, R.A.S. Fernandes, “A survey on adaptive protection of microgrids and distribution systems with distributed generators,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 118, pp. 2-16, Feb. 2020, doi: 10.1016/j.rser.2019.109524.
4. M. Meskin, A. Domijan and I. Grinberg, “Impact of distributed generation on the protection systems of distribution networks: analysis and remedies – review paper,” IET Generation Transmission & Distribution, vol. 14, pp. 5944-5960, Nov. 2020, doi: 10.1049/iet-gtd.2019.1652.
5. D. S. Kumar, D. Srinivasan and T. Reindl, “A Fast and Scalable Protection Scheme for Distribution Networks With Distributed Generation,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 31, no. 1, pp. 67-75, Feb. 2016, doi: 10.1109/TPWRD.2015.2464107.
6. R. K. Varma, S. A. Rahman, V. Atodaria, S. Mohan and T. Vanderheide, “Technique for Fast Detection of Short Circuit Current in PV Distributed Generator,” in IEEE Power and Energy Technology Systems Journal, vol. 3, no. 4, pp. 155-165, Dec. 2016, doi: 10.1109/JPETS.2016.2592465.
7. B. Fani, H. Bisheh and A. Karami-Horestani, “An offline penetration-free protection scheme for PV-dominated distribution systems,” Electric Power Systems Research, vol. 157, pp. 1-9, Apr. 2018, doi: 10.1016/j.epsr.2017.11.020.
8.  K. A. Saleh, H. H. Zeineldin, A. Al-Hinai and E. F. El-Saadany, “Optimal Coordination of Directional Overcurrent Relays Using a New Time–Current–Voltage Characteristic,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 2, pp. 537-544, April 2015, doi: 10.1109/TPWRD.2014.2341666.
9. B. Hussain, S. M. Sharkh, S. Hussain and M. A. Abusara, “An Adaptive Relaying Scheme for Fuse Saving in Distribution Networks With Distributed Generation,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 2, pp. 669-677, Apr. 2013, doi: 10.1109/TPWRD.2012.2224675.
10. A. Sinclair, D. Finney, D. Martin and P. Sharma, “Distance Protection in Distribution Systems: How It Assists With Integrating Distributed Resources,” in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no. 3, pp. 2186-2196, May-June 2014, doi: 10.1109/TIA.2013.2288426.
11. P. H. Shah and B. R. Bhalja, “New adaptive digital relaying scheme to tackle recloser–fuse miscoordination during distributed generation interconnections,” IET Generation Transmission & Distribution, vol. 8, pp. 682-688. Apr. 2014, doi:10.1049/iet-gtd.2013.0222.
12. H. C. Jo, S. K. Joo and K. Lee, “Optimal Placement of Superconducting Fault Current Limiters (SFCLs) for Protection of an Electric Power System with Distributed Generations (DGs),” in IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 23, no. 3, pp. 5600304-5600304, June 2013, Art no. 5600304, doi: 10.1109/TASC.2012.2232958.
13. S. M. Brahma and A. A. Girgis, “Development of adaptive protection scheme for distribution systems with high penetration of distributed generation,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 19, no. 1, pp. 56-63, Jan. 2004, doi: 10.1109/TPWRD.2003.820204.
14. V. Telukunta, J. Pradhan, A. Agrawal, M. Singh and S. G. Srivani, “Protection challenges under bulk penetration of renewable energy resources in power systems: A review,” in CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 3, no. 4, pp. 365-379, Dec. 2017, doi: 10.17775/CSEEJPES.2017.00030.
15. A. Darwish, A.S. Abdel-Khalik, A. Elserougi, S. Ahmed and A. Massoud, “Fault current contribution scenarios for grid-connected voltage source inverter-based distributed generation with an LCL filter,” Electric Power Systems Research, vol. 104, pp. 93-103, Nov. 2013, doi:10.1016/j.epsr.2013.06.020.
16. A. A. Shobole and M. Wadi, “Multiagent systems application for the smart grid protection, Renewable and Sustainable Energy Reviews,” vol. 149, pp. 3-15, Oct. 2021, doi:10.1016/j.rser.2021.111352.
17. P. H. A. Barra, D.V. Coury and R.A.S. Fernandes, “A survey on adaptive protection of microgrids and distribution systems with distributed generators,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 118, pp. 1-16, Feb. 2020, doi:10.1016/j.rser.2019.109524.
18. S. F. Zarei and S. Khankalantary, “Protection of active distribution networks with conventional and inverter-based distributed generators,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 129, pp. 1-13, Jol. 2021, doi:10.1016/j.ijepes.2020.106746.
19. J. Kennedy, P. Ciufo and A. Agalgaonkar, “A review of protection systems for distribution networks embedded with renewable generation,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, pp. 1308-1317, May 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.258..
20. E. Abbaspour, B. Fani and A. Karami-Horestani, “Adaptive scheme protecting renewable-dominated micro-grids against usual topology-change events,” IET Renewable Power Generation, vol. 15, pp. 1–13, May 2021, doi: 10.1049/rpg2.12193.
21. G. Zhabelova and V. Vyatkin, “Multiagent Smart Grid Automation Architecture Based on IEC 61850/61499 Intelligent Logical Nodes,” in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 5, pp. 2351-2362, May 2012, doi: 10.1109/TIE.2011.2167891.
22. S. D. J. McArthur et al., “Multi-Agent Systems for Power Engineering Applications—Part I: Concepts, Approaches, and Technical Challenges,” in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 22, no. 4, pp. 1743-1752, Nov. 2007, doi: 10.1109/TPWRS.2007.908471.
23. Z. Liu, C. Su, H. K. Høidalen and Z. Chen, “A Multiagent System-Based Protection and Control Scheme for Distribution System With Distributed-Generation Integration,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 32, no. 1, pp. 536-545, Feb. 2017, doi: 10.1109/TPWRD.2016.2585579.
24. W. K. A. Najy, H. H. Zeineldin and W. L. Woon, “Optimal Protection Coordination for Microgrids With Grid-Connected and Islanded Capability,” in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 4, pp. 1668-1677, Apr. 2013, doi: 10.1109/TIE.2012.2192893.
25. H. Wan, K. K. Li and K. P. Wong, “An Adaptive Multiagent Approach to Protection Relay Coordination With Distributed Generators in Industrial Power Distribution System,” in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no. 5, pp. 2118-2124, Sept.-Oct. 2010, doi: 10.1109/TIA.2010.2059492.