Skip to main content
SUPERVISOR
Masood Hajian
مسعود حاجیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hadi Dadgostar
هادی دادگستر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Fast, Reliable and Discriminative DC Fault Detection in DC Transmission and Distribution Power Grids.
Global inclination toward renewable energy sources and far distance between consumption and generation zones has lead to globalized point -to- point HVDC utilization. On the other hand, the line reliability is much lower than the grids, so in recent years extensive has been conducted into DC grid development. In order to implement a DC grid, Voltage Source Converters must be utilized, but they are so vulnerable to the DC fault. Thus the main research theme in this field is recognized as fast and reliable protection against DC faults. As the DC grids operational frequency is zero, the transmission line impedance in steady state is only composed of small resistive quantity. So, the DC fault level is far greater than counterpart AC system. Additionally, the instantaneous value of voltage in a DC grid is a large constant value which leads to very high rate of DC fault current increase. Alternatively, the oscillating pattern of AC voltage leads to much less current increase rate in AC system. Given this challenge, the fast and discriminative DC fault detection and isolation is the first priority in DC grid protection technology. The conventional AC grid protection methods are capable of detection and clearance of the fault in hundreds of milliseconds which means such methods cannot be used in DC grids. In this thesis already proposed methods for DC fault detection are first introduced and their advantages and disadvantages are discussed. Then, two new fault detection strategies are introduced. In order to assess the proposed methods, the proposed detection techniques are implemented for a four-terminal DC grid protection modeled in PSCAD platform. The proposed methods achieve fast detection response, support fault zone identification, and are also capable of high-resistance fault detection. Moreover, the so-called method of bus – bar capacitor (BCC) current benefits from transient DC fault removal detection. Keywords: 1- DC gird. 2- DC fault. 3- DC grid protection 4- Modular multilevel voltage source converter 5- DC Circuit breaker 6- Bus – bar capacitor current fault detection method 7- Asymmetrical pole inductance fault detection method
گرایش جهانی به استفاده از انرژی‌‌های تجدیدپذیر و فاصله‌ی زیاد مراکز تولید این انرژی‌ها از مراکز مصرف منجر به پیاده‌سازی خطوط HVDC در سراسر نقاط جهان شده است. از طرف دیگر قابلیت اطمینان خط در مقایسه با شبکه پایین‌تر است، لذا در سال‌های اخیر تحقیقات زیادی پیرامون شبکه‌ی DC صورت گرفته است. برای پیاده‌سازی شبکه‌ی DC باید از مبدل‌های منبع ولتاژ استفاده شود که در برابر خطای DC آسیب‌پذیر هستند، لذا اصلی‌ترین مانع در پیاده‌سازی شبکه‌‌ی DC حفاظت از شبکه‌ی DC در برابر خطای DC است. از آن‌جایی که فرکانس برق DC صفر است، امپدانس خطوط انتقال در حالت دائمی تنها شامل قسمت مقاومتی با اندازه‌ی بسیار کوچک است، بنابراین در حالت دائمی جریان خطای DC بسیار بزرگ‌تر از جریان خطای AC است. از طرفی مقدار لحظه‌ای ولتاژ در شبکه‌ی DC، مقداری ثابت و بزرگ است و این امر موجب می‌شود جریان خطای DC به سرعت افزایش یابد، در حالی‌که مقدار لحظه‌ای ولتاژ در شبکه‌ی AC بین دامنه‌ی مثبت و منفی دائماً در حال تغییر است و لذا نرخ افزایش جریان خطای AC کمتر از خطای DC است. با توجه به ویژگی‌های خطای DC، سرعت عملکرد بالا یکی از ملزومات حفاظت شبکه‌های DC در برابر خطاهای DC است به گونه‌ای که این روش‌ها باید قادر باشند خطا را در بازه‌ی زمانی چند میلی‌ثانیه تشخیص داده و رفع نمایند. این درحالی است که روش‌های حفاظتی موجود در شبکه‌های AC در بازه‌ی زمانی چند صد میلی ثانیه خطا را تشخیص داده و رفع می‌کنند، بنابراین روش‌های حفاظتی رایج در شبکه‌های AC در شبکه‌های DC کارایی ندارند. در این پایان‌نامه روش‌های تشخیص خطای DC که تا کنون پیشنهاد شده، معرفی و مزایا و معایب هریک عنوان می‌شود، سپس در ادامه دو روش تشخیص خطای جدید پیشنهاد می‌گردد. به منظور ارزیابی این دو روش، یک شبکه‌ی DC چهار ترمیناله در نرم‌افزار PSCAD پیاده سازی شده است و برای حفاظت از شبکه‌ی مورد نظر از دو روش تشخیص خطای پیشنهاد شده به همراه مدار شکن جریان مستقیم ترکیبی استفاده شده است. روش‌های تشخیص خطای پیشنهادی سرعت بالایی در تشخیص خطا داشته و توانایی تعیین ناحیه‌ی حفاظتی که خطا در آن رخ داده است را نیز دارند، ضمن آن‌که خطا با مقاومت‌های بالا را نیز تشخیص می‌دهند. علاوه بر این روش پیشنهادی تشخیص خطای جریان خازن شین ویژگی منحصر به فرد متمایز نمودن خطای گذرا از خطای دائم در خطوط انتقال هوایی را نیز دارد. کلمات کلیدی: 1- شبکه‌ی DC، 2- خطای DC، 3- حفاظت شبکه‌ی DC، 4- مبدل منبع ولتاژ چند سطحی ماژولار، 5- مدار شکن DC، 6- روش تشخیص خطای جریان خازن شین، 7- روش تشخیص خطای سلف‌های قطب نامتقارن.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی