Microgrid Protection Using Communication-Assisted Digital Relays

ABSTRACT

Microgrids have been proposed as a way of integrating large numbers of distributed renewable energy sources with distribution systems. One problem with microgrid implementation is designing a proper protection scheme. It has been shown that traditional protection schemes will not work successfully. In this paper a protection scheme using digital relays with a communication network is proposed for the protection of the microgrid system. The increased reliability of adding an additional line to form a loop structure is explored. Also a novel method for modeling high impedance faults is demonstrated to show how the protection scheme can protect against them. This protection scheme is simulated on a realistic distribution system containing a high penetration of inverter connected Distributed Generation (DG) sources operating as a  microgrid. In all possible cases of operation the primary and secondary relays performed their intended functions including the detection of high impedance faults. This system is simulated using Matlab Simulink’s SimPowerSystems toolbox to establish the claims made in this paper.

INTRODUCTION

ONE proposed way of integrating high penetration of DG sources is through microgrids. A microgrid is defined as a low to medium voltage network of small load clusters with DG sources and storage . Microgrids can operate in islanded mode or grid-connected mode. If a microgrid is connected to the system, it is seen as a single aggregate load or source. One of the potential advantages of a microgrid is that it could provide ore reliable supply to customers by islanding from the system in the event of a major disturbance. The microgrid protection in islanded operation poses a serious problem. It was shown in  that the fault currents for a grid-connected and islanded microgrid are significantly different. Additionally, high penetration of inverter connected DG sources lead to conditions where no standard overcurrent protection  methods will suffice. It is clear that protection of microgrids cannot be achievedwith the same philosophies that have been used to protect traditional distribution systems. At the very least, a system designed to protect a microgrid should take the following into account: (a) bidirectional flow in feeders; (b) looped feeders; (c) reduced fault levels in islanded operation.

چکیده

Microgrids به عنوان راهی برای ادغام تعداد زیادی از منابع انرژی مجازی توزیع شده با سیستم های توزیع ارائه شده است. یک مشکل با اجرای microgrid طراحی یک طرح حفاظت مناسب است. نشان داده شده است که طرح های حفاظت سنتی با موفقیت کار نخواهند کرد. در این مقاله یک طرح حفاظت با استفاده از رله های دیجیتال با یک شبکه ارتباطی برای حفاظت از سیستم میکروگرید پیشنهاد شده است. افزایش قابلیت اطمینان اضافه کردن یک خط اضافی برای ساختن یک ساختار حلقه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک روش جدید برای مدل سازی گسل های امپدانس بالا نشان داده شده است تا نشان دهد که چگونه طرح حفاظت می تواند در برابر آنها محافظت کند. این طرح حفاظت در یک سیستم توزیع واقع بینانه که حاوی نفوذ بالا از منابع تولید شده توزیع شده (DG) متصل به اینورتر است که به عنوان یک میکروگرید عمل می کنند، شبیه سازی شده است. در همه موارد ممکن، رله های اولیه و ثانویه توابع مورد نظر خود را از جمله تشخیص گسل های امپدانس بالا انجام دادند. این سیستم با استفاده از جعبه ابزار Matlab Simulink’s SimPowerSystems برای ایجاد ادعاهای ساخته شده در این مقاله شبیه سازی شده است.

مقدمه

یکی از روش های پیشنهادی برای ادغام نفوذ بالا منابع منابع مالی از طریق میکروگرید ها است. یک میکروگرید به عنوان یک شبکه ولتاژ کم تا متوسط ​​از خوشه های بار کوچک با منابع DG و ذخیره سازی تعریف شده است. Microgrids می تواند در حالت جزر و مد یا حالت متصل به شبکه کار کند. اگر یک میکروگرید به سیستم متصل است، آن را به عنوان یک بار یا منبع واحد مشاهده می شود. یکی از مزایای بالقوه یک میکروگرید این است که در صورت وقوع یک اختلال عمده می تواند عرضه قابل اعتماد به مشتریان را از طریق سیستم جزر و مدی از سیستم تامین کند. حفاظت microgrid در عملیات جزر و مد، یک مشکل جدی است. در این نشان داده شده است که جریان های گسل برای میکرو گرید متصل به شبکه و جزیره به طور قابل توجهی متفاوت هستند. علاوه بر این، نفوذ بالا به منابع DG متصل به اینورتر منجر به شرایطی می شود که هیچ روش استاندارد حفاظت جریان بیش از حد کافی نیست. واضح است که حفاظت از میکروگرید ها نمی تواند با همان فلسفه هایی که برای محافظت از سیستم های توزیع سنتی مورد استفاده قرار گرفته است، به دست آید. حداقل، یک سیستم طراحی شده برای محافظت از یک میکروگرید باید موارد زیر را ذکر کند: (الف) جریان دو طرفه در فیدرها؛ (ب) فیدرهای حلقه؛ (ج) کاهش خطا در عملیات جزر و مد.

Year: 2010

Publisher : IEEE

By :  Eric Sortomme ,S. S. Venkata ,Joydeep Mitra 

File Information: English Language/ 8 Page / size: 1.23 KB

Download

سال : 1389

ناشر : IEEE

کاری از : Eric Sortomme ,S. S. Venkata ,Joydeep Mitra

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 8 صفحه / حجم : KB 1.23

لینک دانلود