Розробка нечіткого дистанційного захисту з урахуванням впливу використання об'єднаного регулятора потоків потужності

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277343

Ключові слова:

гнучка система передачі змінного струму, об'єднаний регулятор потоків потужності, Neuro-Fuzzy Designer (Нейро-нечіткий конструктор), системи захисту

Анотація

В якості об'єкта дослідження прийнята компактну конструкцію нечіткого дистанційної захисту, включаючи його вплив на використання об'єднаного регулятора потоків потужності в енергосистемі. В останні роки у традиційних енергосистемах все ширше використовують пристрої гнучкої системи передачі змінного струму для підвищення стійкості енергосистеми при виникненні несправностей, дисбалансу та раптових змін навантаження. Це відіграє важливу роль у покращенні якості електроенергії, коефіцієнта потужності та управління потоків потужності. Об'єднаний регулятор потоків потужності є одним з таких пристроїв, яке є найбільш використовуваним, популярним і відповідає даним перевагам, але одночасно дає різну зміну уявного імпедансу системи захисту за рахунок своєї конструкції. Для вирішення цих завдань, за допомогою MATLAB® Simulink та Neuro-Fuzzy Designer була розроблена нова конструкція нечіткого дистанційного захисту. Запропонована проектна робота була розділена на три частини, перша без несправностей, друга включала чотири сценарії без використання та з використанням об'єднаного регулятора потоків потужності у різних місцях ліній електропередачі. Проектування виконано у третій частині після збору всіх вхідних-вихідних даних. У роботі пропонується ефективний метод проектування, який залежить від вхідного значення спостережуваного уявного імпедансу, також відомого як опір (R) та реактивний опір (X). Вихідний сигнал являє собою сигнал відключення автоматичного вимикача при виникненні несправності. Перевагами запропонованої конструкції є швидкий час усунення несправності, що становить 1,42 мс, та робота при використанні об'єднаного регулятора потоків потужності у різних місцях; результати показують швидке усунення несправностей, незважаючи на довгу траєкторію імпедансу в деяких випадках. Швидке усунення несправностей дозволить зробити систему більш стійкою та усунути несправності у роботі дистанційного захисту

Спонсор дослідження

  • We would like to extend our deepest gratitude to the University of Mosul, College of Engineering, for their support throughout this work.

Біографії авторів

Ahmed Nasser B. Alsammak, University of Mosul

Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, Assistant Professor

Department of Electrical Engineering

College of Engineering

Hiba Nadhim A Al-Kaoaz, University of Mosul

Master of Science in Electrical Engineering, Assistance Lecturer

Department of Electrical Engineering

College of Engineering

Посилання

  1. Sriram, C., Somlal, J., Goud, B. S., Bajaj, M., Elnaggar, M. F., Kamel, S. (2022). Improved Deep Neural Network (IDNN) with SMO Algorithm for Enhancement of Third Zone Distance Relay under Power Swing Condition. Mathematics, 10 (11), 1944. doi: https://doi.org/10.3390/math10111944
  2. C37.113-2015 - IEEE Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines (2016). doi: https://doi.org/10.1109/ieeestd.2016.7502047
  3. Hingorani, N. G., Gyugyi, L. (2000). Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. Wiley-IEEE Press, 452. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/book/5264253
  4. Wei, L., Qi, Y., Qi, H. (2018). Research on design and implementation of relay protection in smart grid. 2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC). doi: https://doi.org/10.1109/ccdc.2018.8407353
  5. Ghorbani, A., Ebrahimi, S. Y., Ghorbani, M. (2017). Active power based distance protection scheme in the presence of series compensators. Protection and Control of Modern Power Systems, 2 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s41601-017-0034-4
  6. Ghorbani, A., Mozafari, B., Ranjbar, A. M. (2012). Digital distance protection of transmission lines in the presence of SSSC. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 43 (1), 712–719. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2012.05.035
  7. Khoshkbar Sadigh, A., Tarafdar Hagh, M., Sabahi, M. (2010). Unified power flow controller based on two shunt converters and a series capacitor. Electric Power Systems Research, 80 (12), 1511–1519. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2010.06.015
  8. Zhou, X., Wang, H., Aggarwal, R. K., Beaumont, P. (2006). Performance Evaluation of a Distance Relay as Applied to a Transmission System With UPFC. IEEE Transactions on Power Delivery, 21 (3), 1137–1147. doi: https://doi.org/10.1109/tpwrd.2005.861329
  9. Ghorbani, A., Khederzadeh, M., Mozafari, B. (2012). Impact of SVC on the protection of transmission lines. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 42 (1), 702–709. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2012.04.029
  10. Singh, A. R., Dambhare, S. S. (2013). Adaptive distance protection of transmission line in presence of SVC. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 53, 78–84. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.03.020
  11. Raman, S., Gokaraju, R., Jain, A. (2013). An Adaptive Fuzzy Mho Relay for Phase Backup Protection With Infeed From STATCOM. IEEE Transactions on Power Delivery, 28 (1), 120–128. doi: https://doi.org/10.1109/tpwrd.2012.2226062
  12. Abdollahzadeh, H., Mozafari, B., Jazaeri, M. (2015). Realistic insights into impedance seen by distance relays of a SSSC-compensated transmission line incorporating shunt capacitance of line. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 65, 394–407. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2014.10.037
  13. Achary, K. S. K., Raja, P. (2017). Adaptive design of distance relay for series compensated transmission line. Energy Procedia, 117, 527–534. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.05.179
  14. Lal, D. K., Barisal, A. K. (2017). Comparative performances evaluation of FACTS devices on AGC with diverse sources of energy generation and SMES. Cogent Engineering, 4 (1), 1318466. doi: https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1318466
  15. Debnath, M. K., Jena, T., Mallick, R. K. (2017). Optimal design of PD-Fuzzy-PID cascaded controller for automatic generation control. Cogent Engineering, 4 (1), 1416535. doi: https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1416535
  16. Khoa, N., Tung, D. (2018). Locating Fault on Transmission Line with Static Var Compensator Based on Phasor Measurement Unit. Energies, 11 (9), 2380. doi: https://doi.org/10.3390/en11092380
  17. Kuflom, M., Crossley, P., Osborne, M. (2018). Impact of ‘intermediate’ sources on distance protection of transmission lines. The Journal of Engineering, 2018 (15), 913–917. doi: https://doi.org/10.1049/joe.2018.0239
  18. Yatendra, K., Tripathi, P., Singh, R. (2019). Impact of FACTS Device on Zonal Protection Scheme in Modified Dorsey-Chicago Transmission System. 2019 3rd International Conference on Recent Developments in Control, Automation & Power Engineering (RDCAPE). doi: https://doi.org/10.1109/rdcape47089.2019.8979070
  19. Georgilakis, P. S., Hatziargyriou, N. D. (2019). Unified power flow controllers in smart power systems: models, methods, and future research. IET Smart Grid, 2 (1), 2–10. doi: https://doi.org/10.1049/iet-stg.2018.0065
  20. Apostolopoulos, C. A., Korres, G. N. (2010). Real-time implementation of digital relay models using MATLAB/SIMULINK and RTDS. European Transactions on Electrical Power, 20 (3), 290–305. doi: https://doi.org/10.1002/etep.311
  21. Abdollahzadeh, H. (2021). A new approach to eliminate impacts of high-resistance faults by compensation of traditional distance relays’ input signals. Electric Power Systems Research, 194, 107098. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2021.107098
  22. Rathore, B., Mahela, O. P., Khan, B., Padmanaban, S. (2021). Protection Scheme using Wavelet-Alienation-Neural Technique for UPFC Compensated Transmission Line. IEEE Access, 9, 13737–13753. doi: https://doi.org/10.1109/access.2021.3052315
  23. Zamora-Mendez, A., Sotelo-Castañón, J., Arrieta Paternina, M. R., Buendia, P., Torres, C., Toledo-Santos, C. et al. (2021). Two effective methods for impedance estimation in distance relays based on the DC offset removal. Electric Power Systems Research, 194, 107102. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2021.107102
  24. Sorrentino, E., Melián, J., De Andrade, V. (2023). A novel method to obtain the offset mho characteristic of memory-polarized and cross-polarized distance functions of protective relays from experimental measurements. Electric Power Systems Research, 216, 108897. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2022.108897
  25. Kumar Kavuturu, K. V., Sai Tejaswi, K. N. V., Janamala, V. (2022). Performance and security enhancement using generalized optimal unified power flow controller under contingency conditions and renewable energy penetrations. Journal of Electrical Systems and Information Technology, 9 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s43067-022-00057-y
  26. Nasser, A., Arkan, S. (2019). Enhancement Effects of the STATCOM on the Distance Relay Protection. International Journal of Computer Applications, 182 (40), 10–14. doi: https://doi.org/10.5120/ijca2019918461
  27. Bonetti, A., Yalla, M. V. V. S., Holst, S. (2016). The IEC 60255-121:2014 standard and its impact on performance specification, testing and evaluation of distance protection relays. 2016 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition (T&D). doi: https://doi.org/10.1109/tdc.2016.7520031
  28. Ma, J., Xiang, X., Li, P., Deng, Z., Thorp, J. S. (2017). Adaptive distance protection scheme with quadrilateral characteristic for extremely high‐voltage/ultra‐high‐voltage transmission line. IET Generation, Transmission & Distribution, 11 (7), 1624–1633. doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2016.0373
  29. Thakare, S., Janaki, M., Thirumalaivasan, R. (2019). Improvement in Power Flow Control and Voltage Regulation using UPFC. 2019 Innovations in Power and Advanced Computing Technologies (i-PACT). doi: https://doi.org/10.1109/i-pact44901.2019.8960151
  30. Alnaib, I. I., Alsammak, A. N. B., Sabry, S. (2022). Protection Relay Performance Comparison for Faults Detection and Classification Based on ANN and ANFIS. Control, Instrumentation and Mechatronics: Theory and Practice, 545–555. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-19-3923-5_47
Розробка нечіткого дистанційного захисту з урахуванням впливу використання об'єднаного регулятора потоків потужності

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-29

Як цитувати

Alsammak, A. N. B., & Al-Kaoaz, H. N. A. (2023). Розробка нечіткого дистанційного захисту з урахуванням впливу використання об’єднаного регулятора потоків потужності . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5 (122), 6–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277343

Номер

Том 2 № 5 (122) (2023): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Ahmed Nasser B. Alsammak, Hiba Nadhim A Al-Kaoaz

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.