Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Reza Karshenas,Mohamad-Esmail Hamedani-Golshan
حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما) محمداسماعیل همدانی گلشن (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fariba Armandoost
فریبا آرمان دوست

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
This thesis is concerned with fault current limiting in distribution networks using interline dynamic voltage restorer (IDVR). An important problem in modern distribution networks is the increased short circuit current level which is caused by the development of power systems. As a result, fault current limiters (FCL) are sometimes considered to decrease short circuit current level and restore the voltage at the point of common coupling (PCC). In this study, an interline dynamic voltage restorer is proposed as a downstream fault current limiter in distribution networks. The dynamic voltage restorer (DVR) is a series compensator used in protecting sensitive loads from adverse effects of voltage sags and swells. Provided that different sensitive loads are fed on distinct and independent feeders with different DVRs in each feeder, then it is possible to connect the dc bus of different DVRs and form an IDVR. In the IDVR structure, two or more DVRs in different feeders are connected to a common dc link. In the event of any voltage variation in one feeder, the DVR in that feeder carries out voltage compensation, while other DVRs connected to the dc link replenish the dc link energy storage. In this structure, the required real power to compensate voltage variation in faulty feeder can be supplied from healthy feeder through the common dc link. In addition to compensating voltage variation, the DVR can also be used as a fault current limiter. In other words, the DVR is equipped with additional controls and enable it to limit the downstream fault current. Thus replacing the DVR with the IDVR would diminish the cost of the energy storage instruments and also maintain the dc link voltage at a specific level. In this thesis, the expressions governing the steady-state operation of an IDVR are obtained in the presence of balanced and unbalanced faults. The limitations in terms of real power exchange between two feeders in an IDVR structure is determined. The injected voltage, active and reactive power characteristics for both healthy and faulty feeders are derived. The addition of any fault current limiter will interfere with existing protection systems in a distribution network. In order to investigate the coordination of overcurrent relays in the presence of the IDVR as a fault current limiter, a sample network is simulated using DigSILENT v.15.1. Consequently, relays' new setting are adjusted based on limited current level. This study also presents and evaluates a multi-loop control strategy to achieve the optimum performance of an IDVR when employed as FCL. The operation of controllers is investigated by the help of simulations carried out in PSIM software environment. The results of the simulation study indicate that the control scheme used in the DVR of faulty feeder can limit the downstream fault current to twice of the nominal load current and restore the point of common coupling voltage. On the other hand, the results demonstrate that the proposed control scheme for the DVR at healthy feeder is effective in control the required real power for limiting downstream fault current. Keywords: Fault Current Limiter, Dynamic Voltage Restorer, Interline Dynamic Voltage Restorer.
با گسترش سیستم‌های قدرت، سطح جریان اتصال کوتاه چنین شبکه‌هایی افزایش می‌یابد. افزایش سطح جریان اتصال کوتاه به یکی از مهم‌ترین مشکلات سیستم‌های قدرت تبدیل‌شده است. لذا امروزه به‌کارگیری محدودکننده‌های جریان خطا باهدف کاهش سطح جریان اتصال کوتاه و بازیابی سطح ولتاژ نقطه اتصال مشترک، بیش‌تر موردتوجه قرارگرفته است. در پژوهش حاضر، برای محدود کردن جریان خطای پایین‌دست یک شبکه ساختار بازیابنده‌های دینامیکی ولتاژ بین خطی (IDVR) در سیستم‌های توزیع پیشنهادشده است. بازیابنده دینامیکی ولتاژ (DVR) به‌عنوان جبران‌کننده سری برای مقابله با کمبودها و بیش‌بودهای ولتاژ در محل بارهای حساس به کار می‌رود. درصورتی‌که بارهای حساس از فیدرهای مجزا و مستقل از یکدیگر تغذیه شوند و در هر فیدر یک DVR جداگانه نصب‌شده باشد، می‌توان از ساختار IDVR استفاده کرد. در این ساختار تبادل توان اکتیو برای جبران تغییرات ولتاژ در فیدر معیوب توسط فیدر سالم و از طریق لینک dc انجام می‌گیرد. یک DVR علاوه بر جبران اختلالات ولتاژ، از قابلیت‌های دیگری همچون محدود کردن جریان خطا نیز برخوردار است. به‌عبارت‌دیگر با کنترل مناسب DVR می‌توان جریان خطای پایین‌دست شبکه را محدود کرد. بر این اساس با جایگزین کردن IDVRبه‌جای DVR مجزا همراه با منبع ذخیره‌کننده انرژی می‌توان در هزینه‌های مربوط به ادوات ذخیره‌کننده انرژی صرفه‌جویی کرد. در گام نخست این پژوهش، روابط حالت ماندگار ولتاژ و توان اکتیو تزریقی در هر یک از فیدرهای IDVR و در حضور انواع خطاهای متعادل و نامتعادل ارائه‌شده است و محدودیت تبادل توان حقیقی بین دو فیدر در ساختار IDVR موردبررسی قرارگرفته است. همچنین مشخصه‌های ولتاژ تزریقی، توان اکتیو و راکتیو تزریقی برای فیدرهای معیوب و سالم در نرم‌افزار MATLAB به‌دست‌آمده است. در مرحله بعدی با شبیه‌سازی یک شبکه نمونه در نرم‌افزار DigSILENT، هماهنگی بین رله‌ها پس از عمل کردن IDVR به‌عنوان محدودکننده جریان خطای پایین‌دست بررسی می‌شود و به دلیل اختلال در عملکرد رله‌ها در حضور ساختار پیشنهادی، رله‌ها مجدداً بر اساس جریان محدودشده تنظیم خواهند شد. در راستای تکمیل ساختار پیشنهادی برای محدود کردن جریان خطا، سیستم کنترل چند حلقه‌ای به‌منظور دستیابی به عملکرد بهینه IDVR پیشنهادشده است و عملکرد سیستم کنترل پیشنهادشده از طریق نرم‌افزار PSIM ارزیابی می‌شود. با توجه به نتایج حاصل از شبیه‌سازی، مشاهده می‌شود که سیستم کنترل مورداستفاده برای DVR فیدر معیوب، جریان خطا را به 2 برابر جریان نامی محدود می‌کند و همچنین سیستم کنترل ارائه‌شده برای DVR فیدر سالم مقدار توان موردنیاز برای محدود کرد جریان خطا در فیدر معیوب را تأمین می‌کند. واژه‌های کلیدی : 1- محدودکننده جریان خطا، 2- بازیابنده دینامیکی ولتاژ بین خطی، 3- بازیابنده دینامیکی ولتاژ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی