بررسی هماهنگی رله های حفاظتی و محدودکننده جریان اتصال کوتاه در سیستم های توزیع با مولدهای پراکنده برق بادی

رله های اضافه جریان معکوس زمانی که به صورت عمده در سیستم های توزیع بکار می روند، نمونه ای از رله های حفاظتی هستند. در یک شبکه نرمال قدرت، رله های اضافه جریان بایستی عملکرد سریع، قابلیت اطمینان و انتخاب پذیری را تضمین کنند. خصوصاً انتخاب پذیری مهم ترین فاکتور در عملکرد رله اضافه جریان است. این امر با هماهنگی صحیح بین رله های اضافه جریان حاصل می شود. این نوع رله ها، هنگامی که جریان خطا بزرگ تر از جریان تنظیمی رله باشد با یک تأخیر قابل تنظیم فرمان قطع را صادر می کنند. به منظور اطمینان از هماهنگی بین رله ها، زمان عملکرد رله پشتیبان باید به اندازه بازه زمانی هماهنگی بزرگ تر از زمان عملکرد رله اصلی باشد. مقدار بازه زمانی هماهنگی، اختلاف بین زمان های عملکرد رله پشتیبان و رله اصلی است. با نصب توربین بادی در سیستم توزیع، جهت جریان اتصال کوتاه ممکن است تغییر کند؛ و همچنین دامنه جریان اتصال کوتاه می تواند افزایش یابد. از آن جا که رله های اضافه جریان مشخصه زمانی معکوس دارند زمان عملکرد آن ها با افزایش جریان اتصال کوتاه کاهش می یابد. از این رو بازه زمانی هماهنگی نمی تواند تضمین شود و در نهایت هماهنگی حفاظتی از دست خواهد رفت و عملکرد نادرست ادوات حفاظتی ممکن است اتفاق بیفتد. این امر ممکن است منجر به آسیب بزرگ در سیستم قدرت و کاهش قابلیت اطمینان سیستم گردد. برای مقابله با افزایش دامنه جریان اتصال کوتاه دو راه وجود دارد: راه حل اول این است که مقادیر نامی تجهیزات حفاظتی، تا سطح جریان اتصال کوتاه جدید ارتقا داشته شوند؛ وتجهیزات حفاظتی نیز مطابق با شرایط جدید دوباره تنظیم شوند. راه حل دوم این است که سطح جریان اتصال کوتاه محدود شود. راه حل اول هم از نظر اقتصادی هزینه بر است و هم از نظر عملی تنظیم دوباره رله های حفاظتی برای شرایط جدید مشکل است. یکی از راهکارها برای حل مشکل افزایش دامنه جریان خطا در سیستم قدرت، استفاده از ابررسانای محدودکننده جریان خطا می باشد. ابررسانای محدودکننده جریان خطا به صورت سری با توربین بادی قرار می گیرد تا سطح جریان اتصال کوتاه را کاهش دهد. یکی از چالش های پیش رو این است که ابررسانای محدودکننده جریان خطا، سطح جریان اتصال کوتاه را کاهش دهد؛ و هماهنگی بین رله های اضافه جریان را حفظ کند، به گونه ای که بازه زمانی هماهنگی رله ها با حضور توربین بادی در سیستم قدرت بازیابی شود. در این پایان نامه، موضوع هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان معکوس زمانی در حضور توربین بادی و ابررسانای محدودکننده جریان خطا مورد بررسی قرار گرفته است. برای بهینه سازی مسئله، از الگوریتم رقابتی استعماری استفاده شده است. ابتدا، موضوع هماهنگی بهینه در یک سیستم حلقوی دارای رله های اضافه جریان جهت دار، مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس، هماهنگی بهینه رله های اضافه جریان در حضور توربین بادی و ابررسانای محدودکننده جریان خطا، در دو سیستم تست نمونه بررسی می شود.