حفاظت از سنکرونیزم ژنراتور سنکرون در شبکه قدرت چند ماشینه با استفاده از متغیر محلی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسنده

دانشگاه سمنان

چکیده

از دست رفتن سنکرونیزم ژنراتورهای سنکرون در شبکه های قدرت یکی از مهمترین نگرانی های مهندسین برق می باشد. اکثر روش های متداول برای تشخیص این شرایط، مبتنی بر اندازه گیری امپدانس در محل ژنراتور می باشند که مشکلات عدیده ای در مورد عملکرد و تنظیمات آنها در مراجع مختلف گزارش شده است. از این رو جهت غلبه بر برخی از مشکلات موجود، در این مقاله یک روش جدید مبتنی بر اندازه گیری متغیر محلی برای آشکارسازی از دست رفتن سنکرونیزم ژنراتور سنکرون، در شبکه قدرت چند ماشینه ارائه شده است. در این آشکارسازی از سرعت و شتاب زاویه ای ژنراتور، اندازه گیری شده از توان خروجی ماشین در محل رله استفاده می شود. زمانیکه پلاریته شتاب زاویه ای از مقداری منفی به مقداری مثبت تغییر می کند و سرعت زاویه ای از مقدار پایه سرعت زاویه ای بزرگتر باشد شرایط خروج از سنکرون تشخیص داده می شود.  این روش بدون نیاز به استفاده از روش های پیچده کاهش مرتبه می تواند به بصورت مستقیم به شبکه های قدرت چند ماشینه اعمال شود. نتایج به دست آمده بر روی شبکه های مختلف، کارایی، سرعت، سادگی و امنیت روش پیشنهادی را تحت شرایط عملیاتی متنوع تایید می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Out-of-step protection of synchronous generator in multi-machine power network by utilizing local variable

نویسنده [English]

  • hamid yaghobi
چکیده [English]

One of the major concerns of engineers in power networks is out-of-step protection applied to the synchronous generators. Conventional out-of-step protection methods utilize a distance relay with blinders in the R–X plane and a timer. Many problems about the setting and incorrect operation of these relays has been reported in literature. Therefore, in order to overcome, some of the difficulties associated with the previous techniques, a new out-of-step detection algorithm, based on the local measurements of the generator in multi-machine power network, has been introduced in this paper. The measured angular velocity and acceleration data from active power of the machine are used to detect out-of-step conditions. The results of the simulation studies show that the application of the proposed technique is straightforward and can be directly applied to a multi-machine power network without any need to cumbersome methods of network reduction. Furthermore, the results verify the effectiveness, speed and sensitivity of the proposed method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Synchronous generator
  • Out-of-step protection
  • Active power

 

[1] IEEE Power System Relaying Committee Working Group D6, (2005).“Power swing and out-of-step considerations on transmission lines”.

[2] Amini, M., Davarpanah, M., Sanaye-Pasand, M. (2015). “A Novel Approach to Detect the Synchronous Generator Loss of Excitation”.IEEE Transactions on Power Delivery,vol. 30, no.3, pp. 1429-1438.

[3] Yaghobi, H. (2016).“ Out-of-step protection of generator using analysis of angular velocity and acceleration data measured from magnetic flux”. Elsevier, Electric Power Systems Research, vol. 132, pp. 9-21.

[4] Paudyal, S., Ramakrishna, G., Sachdev, S. (2010). “Application of equal area criterion conditions in the time domain for out-of-step protection”.IEEE Transactions on Power Delivery,vol. 25, no.2, pp. 600-609.

[5] Paudyal, S., Ramakrishna, G., Sachdev, S. (2013). “Out-of-step protection using state-plane trajectories analysis”.IEEE Transactions on Power Delivery,vol. 28, no.2, pp. 1083-1093.

[6] Taylor, J.H., Hill, L., Mittelstadt, W., Cresap, R. (1983). “A new out-of-step relay with rate of change of apparent resistance augmentation”. IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-102, no. 3, pp. 631–639.

[7] Centeno, V., et al. (1997). “An adaptive out-of-step relay for power system protection”.IEEE Transactions on Power Delivery,vol. 12, no.1, pp. 61-71.

[8] Xue, Y., Van Custem, T., Ribbens-Pavella, M. (1989). “Extended equal area criterion justifications, generalizations, applications”. IEEE Trans. Power Syst., vol. 4, no. 1, pp. 44-52, 1989.

[9] Rebizant, W.(2001).“Fuzzy logic application to out-of-step protection of generators,” IEEE, Power Engineering Society Summer Meeting, vol. 2, pp. 927-932.

[10] Abdelaziz, A.Y., et al. (1998).“ Adaptive protection strategies for detecting power system out-of step conditions using neural networks”. IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 145, no. 4, pp. 387–394.

[11] Abdelaziz, A.Y., Irving, M.R., El-Arabaty, A.M., Mansour, M.M. (1995).“ Out-of-step prediction based on artificial neural networks”. Elsevier, Electric Power Systems Research, vol. 34, pp. 135-142.

[12] Morioka, Y., et al. (1993). “System separation equipment to minimize power system instability using generator’s angular-velocity measurements”.IEEE Transactions on Power Delivery,vol. 8, no.3, pp. 941-947.

[13] So, K.H., Heo, J.Y., Kim,C.H., Aggarwal, R.K., Song, K.B. (2007).“ Out-of-step  detection algorithm using frequency deviation of voltage”. IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 1, no. 1, pp. 119–126.

[14]Payne, B.S., Husband, S.M., Ball, A.D. (2002).“ Development of condition monitoring techniques for a transverse flux motor”. IEE, International conference on power electronics, machines and drives–PEMD, Bath, UK, pp. 139-144.

[15]Paudyal, S., Gokaraju, R. (2015).“Out-of-step protection for multi-machine power systems using local measurements”. IEEE Conference on powertech, Eindhoven.

[16] Paudyal, S.(2008). “Out-of-step protection using energy equilibrium criterion in the time domain”. M.Sc Thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon.

[17] IEEE Std. 421.5, (1992). “Recommended practice for excitation system models for power system stability studies”.

[18] IEEE Working group, (1992).“ prime mover and energy supply models for system dynamic performance studies, Hydraulic turbine and turbine control models for dynamic studies”. IEEE Trans. Power Syst., vol. 7, no. 1, pp. 167-179.

[19] Ong, C.M. (1998).“ Dynamic Simulation of Electric Machinery Using MATLAB/SIMULINK”. Prentice Hal, New Jersey, 1998, 2nd edn.