دانلود ترجمه مقاله حفاظت دیفرانسیلی در شبکه قدرت ادغام شده با مزرعه بادی

1. مقدمه 2. مدل سیستم قدرت 3. روش پیشنهادی 4. نتایج شبیه سازی 5. ارزیابی های مقایسه ای و بحث و بررسی 6. نتیجه گیری

چکیده – در این مقاله، یک روش حفاظت دیفرانسیل تطبیقی برای شبکه قدرت ادغام شده در مزرعه بادی پیشنهاد شده است. هر روش حفاظت مبتنی بر آستانه ثابت همواره مناسب شرایط عملیاتی مختلف سیستم قدرت نیست. با توجه به حالت‌های مختلف مدولاسیون سیگنال خطا، یک روش حفاظت دیفرانسیل مبتنی بر بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) در این مقاله پیشنهاد شده است. از اصل جریان دیفرانسیل توالی مثبت استفاده شده است. برای حالت‌های عملکردی مختلف، شرایط خطا و پیکربندی‌های سیستم، می‌توان مقادیر آستانه را به صورت آنلاین محاسبه کرد. لذا روش موجود در عمل برای هر مدل سیستم قدرت کاربرد دارد، و تأثیر عملیات دینامیک مزرعه بادی بر کارکرد حفاظتی قابل اغماض است. تنظیم آستانه با توجه به موقعیت خطا و زاویه شروع آن صورت می‌گیرد. در ابتدا، موثرترین خطاها در بین تمامی خطاهای بالقوه با تابع خطای یک متغیر (مکان خطا) شناسایی شده‌اند.در گام بعدی، یک خطای تک فاز به زمین برای تعریف آستانه در تمامی پارامترها در نظر گرفته شده است. این روش برای مدل سیستم قدرت استاندارد، ادغامی در مزرعه بادی تست شده است.شبیه سازی آن به وسیله نرم افزار متلب – 2016 انجام می‌گیرد. نتایج نشان دهنده کارایی این روش هستند. مقدمه: ادغام منابع تجدیدپذیر مقیاس بزرگ در سیستم‌های قدرت فعلی، در سال‌های اخیر با توجه به کاهش انتشار انبوهی از کربن و ترغیب استفاده بیشتر از فناوری‌های سبز افزایش یافته است [1]. با توجه به اینکه منابع طبیعی به وفور و بدون هزینه در دسترس هستند،لذا خالص انرژی تولید شده از این منابع، روز به روز بیشتر مورد حمایت قرار می‌گیرد . از سوی دیگر مشکل ناشی از ادغام انرژی بادی، به متغیر بودن سرعت باد مربوط است [2-5]. تغییر در شرایط عملیاتی مزرعه بادی (WF) نوسانات ولتاژ، توان، فرکانس را به همراه دارد و چالش‌هایی نسبت به الگوریتم‌های حفاظتی فعلی را در پی خواهد داشت. روش‌های متداول حفاظت از خط بر اساس تنظیمات از پیش تعریف شده قرار دارند و در عمل مناسب شرایط دینامیک سیستم نمی‌باشند [6-7]. برای رفع این مشکلات، روش حفاظت دیستانس تطبیقی پیشنهاد شده است [7-11]. این روش با توجه به تغییرات در مزارع بادی مقیاس گسترده پدید می‌آید.اثر تغییرات در پارامترهای مزارع بادی بر تنظیمات قابل اعمال به صورت گسترده مطالعه شده است.یک روش حفاظتی تطبیقی برای خطوط توزیع و انتقال شامل WF پیشنهاد شده است [11]. روش رله گذاری دیستانس در مزرعه بادی فعلی پیچیده است و قابلیت اطمینان رله، برای خطاهای انتهای دور و امپدانس بالا اندک است [12]. بدین ترتیب روش‌های حفاظت دیفرانسیل [13-17] برای حفاظت از خط انتقال در حضور مزارع بادی بکار می‌روند. پیشرفت‌های فناوری‌های ارتباطی به توسعه روش‌های رله دیفرانسیل مطمئن‌تر برای شبکه‌های انتقال حاوی مزارع بادی [13] کمک می‌کنند. آن‌ها از حضور DFIG تأثیر می‌پذیرند.همچنین تعیین آستانه بدلیل عملکرد دینامیک مزارع بادی، عمل چالش برانگیزی است.سپس روش‌های حفاظت دیفرانسیل انرژی دیگری در [14-16] معرفی و گزارش شدند. این روش‌ها معمولاً به ازای نوسانات بالا ناشی از تغییر تصادفی سرعت باد عملکرد بدی بجا می‌گذارند [17]. در همان سناریو، عملکرد روش‌های دیفرانسیل مبتنی بر تبدیل هیلبرت و روش تیگر نیز مطمئن نیستند [18]. با درنظر گرفتن کمبودهای فعلی تکنیک‌های متداول فعلی، استراتژی‌های جدیدی پیشنهاد می‌شوند [17-19]. فشار محاسباتی بالا و شرط برخورداری از داده‌های آموزشی بیشتر، اصلی‌ترین عیب‌های این روش‌ها هستند. با توجه به چالش‌های فوق الذکر، یک روش انتخاب آستانه مبتنی بر توده ذرات تطبیقی نسبت به الگوریتم حفاظت دیفرانسیل بر اساس توالی مثبت برای خطوط هوایی پیشنهاد شده است. روش انتخاب آستانه تطبیقی پیشنهادی کارایی حفاظت دیفرانسیل را ارتقا می‌دهد و لذا تضمین کننده امنیت سیستم در حین بروز خطا است. الگوریتم پیشنهادی به ازای چندین حالت عملیاتی با تغییر سرعت باد و حالت‌های خطای مختلف تست می‌شود. اثر فرکانس نمونه برداری بر عملکرد روش پیشنهادی نیز تست می‌شود. یک مدل شبکه قدرت استاندارد ادغام شده در مزرعه بادی برای تحلیل و شبیه سازی با نرم افزار متلب 2016 بکار می‌رود.

In this paper, an adaptive differential protection scheme is proposed for wind farm integrated power network. Any fixed threshold setting based protection scheme is not always suitable for the different operating conditions of power system. Considering the possible modulations in the fault signal, a particle swarm optimization (PSO) based differential relay algorithm is proposed in this paper. The positive sequence current differential principle is used. For different operating conditions, fault conditions and configurations of the system, the threshold value can be calculated online. So, practically the method can be applied to any power system model and the impact of dynamic operation of wind farm on the protection function is negligible. The threshold setting is designed considering the fault location and fault inception angle. Initially, the most effective faults among all the possible faults are identified with a single variable (fault location) objective function. Later, only single-phase-to-ground fault is considered for threshold setting with all possible parameters. The method is tested using a standard power system model integrated with wind farm and simulated using MATLAB R2016a software. Results prove the efficacy of the method. Introduction: Integration of large-scale renewable sources into existing power system is increasing in recent years in view of reducing large carbon emission and encouraging more utilization of green technologies [1]. As the natural resources are plentily available with free of cost, bulk amount of power generation from these sources are encouraged day-byday. On the other hand, the problem that arises due to the integration of wind farm is the variable wind speed [2–5]. The variation in operating conditions of wind farm (WF) leading to power, frequency and voltage fluctuations may create new challenges for existing protection algorithms. The conventional line protection schemes are based on prefixed settings and practically not suitable for dynamic operating conditions of the system [6,7]. To mitigate this issue, adaptive distance protection schemes were proposed [7–11] considering the variations of large-scale wind farms. The effect of variations in wind-farm parameters on the reach setting is extensively studied and an adaptive protection scheme for distribution and transmission lines including WF is proposed in [11]. The procedure of distance relay setting is complex in the presence of wind farm and the reliability of relaying function is poor in case of remote end and high impedance faults [12]. Hence differential relaying schemes [13–17] are applied for transmission line protection in presence of wind farms. The advancement in communication technologies helps in developing more reliable differential relay schemes for transmission network including WF [12]. But the performance of current differential scheme presented in [13] is get affected by the presence of DFIG. Further, threshold setting is a challenging task due to dynamic operations of wind farms. Later power and energy differential schemes were developed and reported in [14–16]. Such differential schemes generally malfunction under large power fluctuation conditions initiated due to random change in the wind speed [17]. Under the same scenario, the performance of Hilbert transform and Teager Energy based differential scheme [18] is also not reliable. By considering the existing drawbacks of aforementioned conventional techniques, new strategies were proposed in [17,19]. But higher computational burden and requirement of large training data are the major drawbacks of these techniques. Considering the above-mentioned challenges, an adaptive swarm intelligence-based threshold selection procedure is proposed to the positive sequence current differential protection algorithm for overhead lines. The adaptive threshold selection process enhances the functionality of differential protection and hence guarantees the system security during fault conditions. The proposed algorithm is tested for several operating conditions including variations in wind speed, and different fault cases. The impact of sampling frequency on the performance of proposed method is also tested. A standard power network model integrated with wind farm is considered for analysis and simulated using MATLAB R2016a software.