ارائه یک روش ترکیبی جدید جهت شناسایی خطای قطع تحریک و تمایز آن از نوسان توان در ژنراتور القایی دوسو تغذیه

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

خطای قطع تحریک به عنوان یکی از پر تکرارترین خطاهای داخلی در ژنراتور‌های الکتریکی شناخته می‌شود. مطالعات گذشته برای تشخیص خطای قطع تحریک عمدتاً به ژنراتور‌های سنکرون محدود شده است. روش‌های متداول که از رله‌ های مبتنی بر اندازه گیری امپدانس ظاهری استفاده می‌کنند، موجب کندی سیستم حفاظت می‌شوند و همچنین مستعد عملکرد اشتباه در زمان نوسان توان هستند. در این مقاله یک روش ترکیبی جدید برای شناسایی خطای قطع تحریک در ژنراتور القایی دوسو تغذیه ارائه شده است. در این روش با استفاده از متغیرهای اندازه‌گیری شده در ترمینال و مبدل ژنراتور القایی دوسو تغذیه، دو شاخص مجزا برای قطع تحریک و نوسان توان تعریف می‌شود. در شاخص قطع تحریک، از مشتق ولتاژ ترمینال و توان رأکتیو خروجی استفاده شده و ولتاژ لینکDC بعنوان شاخص نوسان توان بکار رفته است. شبیه سازی‌های انجام شده، کارایی روش پیشنهادی را برای ژنراتور‌هایی با ظرفیت و شرایط عملیاتی مختلف تأیید می‌کند. نتایج به دست آمده سرعت، سادگی و امنیت روش را اثبات می‌کند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A new combined method to diagnosis loss of excitation from stable power swing in doubly fed induction generator

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javad Abbasi
  • hamid yaghobi
چکیده [English]

Loss of excitation (LOE) event is among the most frequent failures in electric generators. However, LOE detection studies heretofore were usually confined to synchronous generators. Common LOE detection methods are based on impedance trajectory what makes the system slow and also prone to misoperation in the case of stable power swing (SPS). This paper presents a new method to detect the LOE based on the measured variables from the DFIG terminal. In this combined method for LOE detecting, rate of change of terminal voltage and output reactive power and for SPS detecting, DC-link voltage of DFIG have been used. The performance of the proposed method has been confirmed by Matlab/Simulink simulations for various power capacities and operating conditions. The results prove the method's velocity, simplicity and security.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fault detection
  • doubly fed induction generator
  • loss of excitation
  • stable power swing
[1] Zaggout, M., Tavner, P., Crabtree, C., Ran, Li. (2014).“Detection of rotor electrical asymmetry in wind turbine doubly-fed induction generators”. IET Renewable Power Generation, Vol. 8, pp. 878-886.
[2] Chen, M., Yu, L., Wade, N.S., Liu, X., Liu, Q., Yang, F. (2011)“Investigation on the faulty state of DFIG in a microgrid”. IEEE Transactions onPower Electronics, Vol. 26, pp. 1913-1919.
[3] Kundur, P.(1994). “Power System Stability and Control”. New York: Mc-Graw-Hill.
[4] Reimert, D.(2006). “Protective Relaying for Power Generation Systems”. Boca Raton, London, New York, third edition, Taylor & Francis..
[5] 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, pp. 1429-1438.
[6] Berdy, J.(1975). “Loss of excitation protection for modern synchronous generators”. IEEE Trans. on Power App. Syst., vol. PAS-94, no. 5, pp. 1457–1463.
[7]  Ghorbani, A., Soleymani, S., Mozafari, B.(2015).“A PMU-based LOE pro-tection of synchronous generator in the presence of GIPFC”. IEEE  Trans.  Power Del., DOI:  10.1109/TPWRD.2015. 2440314.
[8]  Elsamahy, M.,  Faried, S.  O., Sidhu, T. (2014). “Impact  of  midpoint STATCOM  on  generator  loss  of  excitation  protection”. IEEE  Trans. Power Del., vol. 29, no. 2, pp. 724–732.
[9] Morais, A. P., Cardoso, G., Mariotto, L. (2010).“An innovative loss-of-excitation protection based on the fuzzy inference mechanism”. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 25, pp. 2197-2204.
[10] Rana, R. D.,  Schulz, R. P., Heyeck, M.,  Boyer, T. R.(1990). “Generator loss of field study for AEP’s Rockport plant”. IEEE Comput. Appl. Power, vol. 3, no. 2, pp. 44–49.
[11]  Lee, C. H., Ma, L. S., Weng, C. H., Chen, B. K. (2011).“Lessons  learned from  the generator  loss of  field at a cogeneration thermal power plant  in Taiwan”.  IEEE  Transactions  on  Power  Sys.,  vol.  26,  no.  4, pp.  2093–2100.
[12] IEEE Power System Relaying Committee Working Group D6, (2005).“Power swing and out-of-step considerations on transmission lines”.
[13] NERC System Protection and Control Subcommittee, Rev. 1, (2010).“ Power plant and transmission system protection coordination”.
[14] Yaghobi, H. (2015).“Impact of static synchronous compensator on flux-based synchronous generator loss of excitation protection”. IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 9, pp. 874–883.
[15]Yaghobi, H., Mortazavi, H. (2015).“A novel method to prevent incorrect operation of synchronous generator loss of excitation relay during and after different external faults”. International Transactions on Electrical Energy Systems, Vol. 25, pp. 1717-1735.
[16] Abdou, A.F., Abu-Siada, A., Pota, H.R. (2013). “Improving fault ride through capability of DFIG duringRSC flashover fault”. IEEE International Conference on Smart Energy Grid Engineering, pp. 1-5.
[17] Abdou, A.F., Abu-Siada, A., Pota, H.R. (2012). “Application of STATCOM to improve the LVRT of DFIGduring RSC fire-through fault”. 22nd Australasian Universities Power Eng Conference, pp.1-6.
[18] Ouyang, J., Xiong, X. (2014).“Dynamic behavior of the excitation circuit of a doubly-fed inductiongenerator under a symmetrical voltage drop”. Renewable Energy, Vol. 71,pp. 629-638.
[19]Yao, J., Li, H., Liao, Y., Chen, Z. (2008). “An Improved Control Strategy of Limiting theDC-Link Voltage Fluctuation for a DoublyFed Induction Wind Generator”. IEEE Transactions on Power Electronics,Vol. 23, pp. 1205-1213.
[20] Mohammadi, J., Vaez-Zadeh, S.,Afsharnia, S., Daryabeigi, E. (2014). “A Combined Vector and Direct PowerControl for DFIG-Based Wind Turbines”. IEEE Transactions on Sustainable Energy,Vol. 5, pp. 767-775.
[21] Konopinski, R.J., Vijayan, P., Ajjarapu, V. (2009).“Extended reactive capability of DFIG wind parks forenhanced system performance”. IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 24, pp. 1346-1355.
[22] Goodarzi, A. (2015). “Loss of excitation detection in DFIGs by using of stator flux linkage”, 23rd Iranian Conference on Electrical Engineering- ICEE-Tehran, Iran (in Persian).