بررسي تاثيرات statcom بر عملكرد حفاظت قطع تحريك ژنراتور سنكرون با استفاده از يك مدل واقع‌گرايانه

Investigation of STATCOM effects on synchronous generator impedance based LOF relay with considering a realistic model for the excitation system of the generator

در اين مقاله، تاثيرات جبران ساز سنكرون استاتيكي (statcom) بر عملكرد رله امپدانسي حفاظت قطع تحريك (lof) ژنراتور سنكرون مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور انجام يك مطالعه دقيق و جامع، يك مدل واقع گرايانه براي سيستم تحريك ژنراتور در نظر گرفته شده است. اين سيستم با استفاده از مدل حوزه فاز (pd) ژنراتور سنكرون كه در شبيه ساز زمان واقعي ديجيتال (rtds) در دسترس مي باشد، ايجاد شده است. با استفاده از چنين سيستمي، مطالعات lof ژنراتور به صورت واقع گرايانه و مبتني بر استاندارد ieee standard c37.102-2006 قابل انجام مي باشد. در اين راستا، انواع مختلفي از خطاهاي قطع تحريك كامل (clof) و جزئي (plof) بر ژنراتور اعمال شده و رفتار ديناميكي آن به همراه عملكرد رله امپدانسي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه statcom مي تواند دو اثر عمده بر عملكرد رله مذكور داشته باشد كه عبارتند از: 1) اعمال تاخير بر عملكرد رله در تشخيص خطاهاي l و 2) احتمال دستيابي ژنراتور به يك نفطه كار پايدار جديد (nsop)، زمانيكه سيستم كنترل ولتاژ از حالت اتوماتيك به حالت دستي تعيير وضعيت مي دهد. هر دو اثر مذكور و عواقب محتمل ناشي از آن ها بر عملكرد ژنراتور مورد مطالعه قرار گرفته و راه كارهايي به منظور مواجهه با اين اثرات پيشنهاد شده است. اين راه كارها مشتمل بر 1) استفاده از رله اضافه بار ژنراتور به منظور جلوگيري از اثرات گرمايي بر سيم پيج استاتور به دليل افزايش زمان عملكرد رله lof و 2) ارائه طرحي به منظور پايش nsop هايي كه ممكن است ژنراتور تجربه كند. هدف از اين طرح، جلوگيري از اثرات مخربي است كه ژنراتور ممكن است به دليل كاركرد بلندمدت در حالت زيرتحريك متحمل شود.

This paper studies the effects of static synchronous compensator (STATCOM) on synchronous generator conventional loss of field (LOF) protection. To accomplish a comprehensive study, a typical and realistic excitation system is considered for the generator by using the phase-domain generator model available in the real-time-digital-simulator. Using such a system, LOF phenomenon is realistically studied in accordance with IEEE Standard C37. 102-2016, and the generator dynamics along with the LOF relay performance are investigated through different types of complete and partial LOF failures. It is shown that STATCOM presence can cause two major impacts on the LOF protection; i) It imposes an additional time delay on the relay performance to detect the LOF failures, while the amount of such a time delay is dependent on the generator initial loading and the type of LOF failure, and ii) It might lead the generator to reach a new stable operating point (NSOP) during change-over from AVR to MVR mode. Both impacts and the related consequences are discussed in the paper and some solutions are suggested to deal with the probable negative aspects. The solutions comprises 1) employing an overloading relay to avoid thermal impacts on the stator windings and 2) employing an alarming scheme to avoid the undesirable effects, that the generator may experience during prolonged under-excitation operation in the probable NSOPs.