بهبود عملكرد حفاظت ديفرانسيل جريان در سيستم‌هاي HVDC مبتني بر مبدل منبع جريان

كارشناسي ارشد

با افزايش محبوبيت بكارگيري سيستم‌هاي انتقال ولتاژ بالا جريان مستقيم براي انتقال حجم وسيعي از انرژي در فواصل طولاني و مزيت‌ها آن نسبت به سيستم‌هاي انتقال جريان متناوب، حفاظت خط انتقال اين سيستم‌ها نيز به منظور تضمين انتقال انرژي به صورت مستمر، اهميت ويژه‌اي پيدا مي‌كند. از حفاظت ديفرانسيل جريان در سيستم‌هاي HVDC برخلاف سيستم‌هاي HVAC، به عنوان حفاظت پشتيبان استفاده مي‌شود. طرح‌هاي حفاظت ديفرانسيل معمول، به دليل طولاني بودن خطوط انتقال HVDC، به راحتي تحت تاثير جريان خازني توزيع شده قرار گرفته و توانايي تمايز ميان خطاهاي داخل خط انتقال و خارج از آن را در دوره‌ي گذراي خطا ندارند. به همين منظور از يك تاخير 500 تا 1100 ميلي‌ثانيه‌اي براي اين طرح‌ها استفاده مي‌شود. اگرچه طرح‌هاي حفاظتي بهبوديافته‌ي بسياري براي حفاظت ديفرانسيلي جريان سيستم‌هاي HVDC مطرح شده‌اند، اما هم‌چنان عملكرد اين‌گونه طرح‌ها نيز تحت تاثير عوامل مختلفي قرار دارند. به همين منظور در اين پايان‌نامه، سه طرح حفاظتي به منظور ايجاد تعادل ميان سرعت عملكرد و حساسيت مورد نياز براي همه‌ي انواع خطاها، مطرح شده‌اند. در طرح پيشنهادي اول با استخراج مولفه‌هاي فركانس پايين سيگنال‌هاي ولتاژ و جريان با يك فيلتر پايين‌گذر، جريان خازني توزيع شده در هر قطب با در نظر گرفتن اثر تزويج ميان دو قطب از طريق مدل پي محاسبه شده و اثر آن در طرح حفاظت ديفرانسيلي براي هر قطب لحاظ شده است. در طرح حفاظتي دوم، با بكارگيري مولفه‌هاي مدال و با توجه به رفتار جريان دو طرف خط انتقال در دوره‌ي گذراي خطا و محاسبه‌ي جريان وسط خط انتقال با تقسيم خط انتقال از وسط به دو مدل پي، يك طرح حفاظتي تركيبي معرفي شده است. در طرح پيشنهادي سوم نيز يك طرح حفاظتي ديفرانسيلي بر اساس علامت جريان ديفرانسيلي هر مد معرفي شده و از واحد بلاك به منظور عدم عملكرد اشتباه براي خطاهاي خارجي استفاده شده است. در نهايت يك سيستم انتقال HVDC ±500 كيلوولت مبتني بر مبدل جريان (CSC-HVDC) در نرم‌افزار PSCAD به منظور تاييد طرح‌ها حفاظتي مدل‌سازي شده است. نتايج شبيه‌سازي‌ها براي انواع خطاها نشان مي‌دهد كه طرح‌هاي حفاظتي بيان شده داراي خاصيت انتخاب‌گري و قابليت اطمينان بالا مي‌باشند و هم‌چنين توانايي تشخيص خطاهاي مقاومت بالا را دارند. مطابق شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته، زمان عملكرد حفاظت ديفرانسيل جريان از چند صد ميلي‌ثانيه به چند ميلي‌ثانيه كاهش يافته است. علاوه بر اين، مطالعات حساسيت و مقايسه با ساير طرح‌هاي حفاظتي بيانگر اين است كه طرح‌هاي حفاظتي بيان شده دقت و توانمندي خوبي در برابر بسياري از عوامل غيره ايده‌آل را دارا مي‌باشند.

195861

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق-قدرت

دكتر صادق جمالي