حفاظت تطبيقي بهينه شبكه هاي توزيع فعال با انتخاب منحني مشخصه استاندارد بهينه رله هاي اضافه جريان جهت دار و درنظرگيري محدوديت در تعداد گروه هاي تنظيم

Optimal Adaptive Protection of Active Distribution Networks Using Optimized Selection of Standard Characteristics for Directional Overcurrent relays Considering Limits of Setting Groups’ Number

تغيير در آرايش شبكه­ هاي توزيع ناشي از خروج يكي از پست­ هاي بالادست يا منابع توليد پراكنده، يكي از چالش ­هاي اساسي طراحي شبكه ­هاي توزيع خواهد بود كه تاثير بسزايي در طرح ­هاي حفاظتي و نقض قيود هماهنگي در حالات مختلف بهره­ برداري خواهد گذاشت. درصورت عدم توجه به پيكربندي­ هاي شبكه، بروز نقض قيدهاي هماهنگي در ساير پيكربندي­ هاي شبكه ناشي از خروج يكي از منابع توليد يا پست­ هاي بالادست اجتناب­ ناپذير خواهد بود. طرح ­هاي حفاظت تطبيقي نسبت به طرح ­هايي كه تنها از يك گروه ­تنظيم حفاظتي استفاده مي­ نمايند، برتري داشته و سرعت عملكرد بهتري خواهند داشت. از خلاء­هاي تحقيقاتي كه كم ­تر به آن­ ها توجه شده است، محدوديت در تعداد گروه­ هاي تنظيم نسبت به حالات بهره ­برداري است. رويكرد ارائه ­شده در اين مقاله، حفاظت تطبيقي با درنظرگرفتن آرايش­ هاي مختلف شبكه با بهره ­مندي از قابليت گروه ­هاي تنظيم مختلف رله­ هاي اضافه­ جريان است. با توجه به محدوديت در مورد تعداد گروه ­تنظيم ­هاي موجود در رله ­هاي تجاري، در طرح پيشنهادي تنظيمات بهينه ­ي رله­هاي اضافه­جريان براي حالات مختلف شبكه با درنظرگرفتن تعداد محدود گروه­هاي تنظيم رله­ها به­دست خواهد آمد. يكي از مزايا و نوآوري­ هاي روش پيشنهادي، بهينه­سازي منحني­ مشخصه­ي رله­هاي حفاظتي در كنار بهينه ­سازي تنظيمات زماني و جرياني است كه در طرح­هاي حفاظت تطبيقيِ پيشين كم­تر به آن توجه شده بود. افزايش زمان طرح حفاظت تطبيقي ناشي از اعمال محدوديت در تعداد گروه هاي تنظيمي نسبت به شرايطي كه تعداد گروه هاي تنظيمي محدود نباشد، به ميزان 53/79% است. نتايج پياده ­سازي روش پيشنهادي بر روي بخش توزيع شبكه 30 شين IEEE دلالت بر برتري قابل توجه 52/47 % در زمان­ عملكرد سيستم حفاظتي نسبت به طرح­ هاي حفاظت تطبيقي با منحني­ مشخصه پيش ­فرض دارد.

The changes in configurations of distribution networks due to the outages of any upstream substations or distributed generations (DGs) is one of the essential challenges in the design of distribution systems. The changes in topologies of the network affect the protective schemes and might lead to coordination constraint violations in different operation modes and configurations. It is inevitable to appear some coordination constraint violation if only the base grid-connected operation mode and configuration is considered in the optimal protection settings. The adaptive protective schemes have several advantages compared to those using only one setting group, and their speed would be more desired. Although different research works have been done in the literature in adaptive protective schemes, there is a research gap about considering the limited number of setting groups for directional overcurrent relays (DOCRs), besides other aspects of active distribution networks and adaptive schemes. This research tries to fill such a research gap by proposing a new optimized adaptive protection system, considering various network configurations, by the limited number of setting groups. Since the proposed optimal settings for DOCRs are applied to a limited number of setting groups, it would be practical. Optimizing the standard relay characteristics in the proposed method is another contribution. Test results of applying the introduced method on the distribution portion of the IEEE 30-bus test system highlight the advantages of this study. Simulation results infer that 54.27% improvement in operating time of the protection system is achievable through applying the proposed method compared to available adaptive ones because of optimizing the relay characteristics.