بخشی از مقاله
خلاصه
یک روش حفاظت از خطا و موقعیت خطا برای یک سیستم میکروگرید باس جریان مستقیم در این مقاله ارائه شده است . برخلاف سیستم های جریان متناوب سنتی ، سیستم های باس جریان مستقیم نمی توانند در برابر جریان های خطای با بزرگی بالا باقی مانده یا پایدار بمانند . و اگر یک خطا باعث شود که باس جریان مستقیم به طور کامل انرژی خود را از دست دهد ، تعیین موقعیت خطاها بسیار دشوار می گردد. هدف اصلی طرح پیشنهادی رد گیری و جداسازی خطاها در باس جریان مستقیم بدون تخلیه انرژی کل سیستم و تعیین موقعیت خطا می باشد . جهت دست یابی به این هدف ، یک باس نوع حلقه در این مقاله استفاده شده است . باس در گره ها و لینک های همپوشان با بریکرهای مدار - CB - برای ایزوله کردن بخش در صورت وقوع یک خطا ، بخش بندی گردیده است .
حفاظت پشتیبان برای خطاهای بریکر سیستم به منظور بهبود قابلیت اطمینان سیستم ،پیاده سازی شده است . یک تکنیک موقعیت خطای غیرتکراری که از یک توان پروب استفاده می کند نیز در این مقاله ارائه شده است. این توان پروب همچنین می تواند برای یک تست پایلوت پیش از بستن مجدد بریکر مدار T برای اجتناب از موضوعاتی که می توان به هنگام خطای بستن مجدد ناشی از یک خطای دائمی انتظار داشت ، استفاده شود . الگوریتم پیشنهادی می تواند توسط یک ابزار الکترونیکی هوشمند برای گره منفرد پیاده سازی شده و اجرا گردد . مفاهیم پیشنهادی با شبیه سازی های کامپیوتری با نرم افزارهای PSCAD و MATLAB و آزمایش های سخت افزاری ، اعتبار سنجی شده اند..
کلمات کلیدی: سیستم های قدرت جریان مستقیم ، موقعیت خطا ، میکروگرید ، حفاظت سیستم های قدرت
.1 مقدمه
در مقایسه با سیستم های انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا - HVDC - ، سیستم توزیع جریان مستقیم نسبتاً یک مفهوم جدید در سیستم های توان الکتریکی می باشد. میکروگریدهای جریان مستقیم مزایای بسیاری را در مقایسه با سیستم های سنتی توزیع متناوب ، دارند . در حالیکه میکروگریدهای جریان متناوب و جریان مستقیم نیاز به مبدل های الکترونیک - قدرت به منظور اتصال گستره ای از منابع به یک باس معمول دارند ، سیستم های جریان مستقیم به مراحل کمتری از تبدیل برای هر دوی منابع جریان مستقیم و جریان متناوب ، نیاز دارند . [1-3] بعلاوه برای یک کابل مفروض ،سیستم های جریان مستقیم می توانند به اندازه ی رادیکال 2 برابر در مقایسه با سیستم های جریان متناوب ، توان ارائه کنند .
این امر به دلیل آنست که توان قابل استفاده مبتنی بر مقادیر rms در یک سیستم متناوب می باشد در حالیکه توان جریان مستقیم مبتنی بر جریان و ولتاژ ثابت است . سیستم های جریان مستقیم از اثر پوسته ، رنج نمی برند در حالیکه به جریان اجازه می دهند در کل کابل جاری شود و نه فقط در لبه ی خارجی آن . این امر اتلاف ها را کاهش داده و به سیستم جریان مستقیم اجازه می دهد تا از یک کابل کوچکتر برای همان مقدار جریان استفاده کند [1] و . [4]میکروگرید های جریان متناوب ، یک مزیت آشکار دارند هنگامی که بحث به محافظت سیستم می رسد . سیستم های توان جریان متناوب همراه با تجربه بیش از صد سال و استانداردهای به خوبی تعریف شده می باشند - یعنی استانداردهای ANSI/IEEE و . - IEC
همه این مورد می تواند به آسانی به یک میکروگرید جریان متناوب انتقال یابد . استانداردهایی درباره محافظت از سیستم های جریان مستقیم در حال حاضر وجود ندارند . ابزارهای محافظت برای سیستم های جریان متناوب بسیار فراوانهستند و معمولاً بسیار ارزان تر از بریکرهای جریان مستقیم اند ،از آنجایی که اقلامی خاص نیستند . بریکرهای جریان متناوب به قطع - کراسینگ - صفر طبیعی جریان متناوب ، تکیه دارند ؛ از آنجایی که این بریکرها نمی توانند در سیستم های جریان مستقیم به دلیل فقدان کراسینگ صفر در جریان مستقیم ، به کار گرفته شوند. تعدیلی برای بریکرهای مدار موجود - CB - مقدور است ،اما این امر هزینه و زمان زیادی را می طلبد . [5]
سوییچ گیر جریان مستقیم و بریکرهای مدار گران هستند و همیشه نمی توانند در سیستم های خاص در دسترس قرار گیرند.[5]یک میکروگرید باید ترمینال های متعددی داشته باشد و مبدل های منبع ولتاژ VSC - ها - عموماً برای وساطت بین منابع منفرد با باس جریان مستقیم استفاده می کنند به دلیل اینکه مبدل های انتقال خط LCC - ها - بسیار به دشواری در هر چیزی و البته سیستم های نقطه به نقطه استفاده می شوند .[6] اما ترانزیستورهای دو قطبی گیت عایق IGBT - ها - در یک کنترل اتلاف VSC هنگامیکه یک خطا در باس جریان مستقیم رخ می دهد و دیود های freewheeling بعنوان یک رکتیفایر پل تغذیه کننده خطا ، عمل می کنند .
چالش مرتبط با محافظت سیستم های میکروگرید مبتنی بر VSC اینست که جریان خطا باید با سرعت بسیار زیاد ردیابی و اطفا شود هنگامیکه نرخ مقاومت جریان خطای نوعی VSCها عموماً تنها دو برابر نرخ بار کامل مبدل می باشد .[6] نیمه هادی های مبتنی بر بریکرهای مدار ، مورد بررسی قرار گرفتند و برای وقفه جریان مستقیم سریع و محدودیت جریان بیش از اندازه ، بکار گرفته شده اند [5]و[7]و.[8] به منظور ردیابی خطا و وقفه ، موقعیت یابی خطا در باس یک تکنیک مهم برای بازیابی سریع خطا می باشد . اگرچه روش امپدانس خط و روش موج جریان همچنانکه استاندارد صنعت برای سیستم های جریان متناوب بکار گرفته شده است استفاده مستقیم برای سیستم های جریان مستقیم به دلیل فقدان ذاتی فرکانس و پارامترهای فازور ، دشوار می باشد. [9]
این مقاله یک روش محافظت خطای میکروگرید باس جریان مستقیم شامل محافظت از پشتیبان را بکار می گیرد که اجازه می دهد خطا بدون تخلیه انرژی کل سیستم ، ردیابی شده و ایزوله - جداسازی - گردد .این امر با استفاده از یک باس حلقه با گره های همپوشان و لینک های کنترل شده توسط ابزارهای الکترونیک هوشمند IED - ها - صورت می پذیرد همچنین با یک تکنیک غیرتکراری ، قطعی برای موقعیت خطا با استفاده از یک واحد توان پروب ،ارائه شده است . اطلاعات موقعیت خطا از جریان پروب استخراج شده است . واحد جریان پروب همچنین می تواند برای یک تست پایلوت به منظور تعیین اینکه آیا خطا پیش از بستن مجدد برکر مدار اصلی به منظور اجتناب از آسیب به سیستم که می تواند هنگامیکه خطا دائمی باشد انتظار رود ، موقتی است یا خیر ،بکار رود. دیاگرام مفهومی سیستم میکروگرید جریان مستقیم باس - حلقه ی پیشنهادی در شکل 1 ارائه شده است .
