DESIGN AND REAL-TIME IMPLEMENTATION OF AN ADAPTIVE MICROGRID PROTECTION STRATEGY

DESIGN AND REAL-TIME IMPLEMENTATION OF AN ADAPTIVE MICROGRID PROTECTION STRATEGY. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
DESIGN AND REAL-TIME IMPLEMENTATION OF AN ADAPTIVE MICROGRID PROTECTION STRATEGY.pdf
Restricted to Repository staff only until 30 December 2020.

Download (5MB)

Arabic Abstract

إن دمج مصادر الطاقة المتجددة مع شبكات التوزيع بالإضافة إلى تطبيق الشبكات الصغيرة، أدت إلى تعطيل نظم الحماية التقليدية وأدت إلى خلق مشاكل حماية جديدة قد تحول دون التطبيق العملي للشبكات الصغيرة في المستقبل القريب. في هذه الأطروحة، تم تطوير نظام حماية تكيفي لا مركزي لحماية شبكة قياسية صغيرة ذات ضغط متوسط وذات اختراق عالي من المولدات الموزعة القائمة على أساس الالات الدوارة و العواكس الكهربائية. تم اقتراح مخطط إرسال إشارة فصل متخطي هجين السماحية (HPOTT) ومخطط فصل سريع لقضبان التوصيل(FBT) لتوفير نظام فصل أخطاء عالي السرعة لخطوط التوزيع وقضبان التوصيل في الوضعين المتصل مع الشبكة والمعزول. يتضمن المخطط المقترح أيضًا حماية المولدات الموزعة ونقطة التوصيل المشتركة مع الأخذ في الاعتبار متطلبات ثبات الجهد والتردد. تم استخدام بنية اتصالات لامركزية مستندة إلى بروتوكول (IEC 61850-Generic Object-Oriented Substation Event (GOOSE)) لنقل حالة اتصال المولدات الموزعة والشبكة الصغيرة إلى كل المرحلات المتكيفة.تستعمل المرحلات هذه المعلومات لتفعيل مجموعة إعدادات الحماية المناسبة. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام نفس شبكة الاتصالات لتنفيذ مخطط ال HPOTT ومخطط ال FBT. توفر الإستراتيجية المقترحة أيضًا حماية احتياطية ضد فشل شبكة الاتصالات. تم استخدام نظام اختبار للأجهزة داخل حلقة (HIL) بناءً على برنامج للمحاكاة في الزمن الحقيقي (RTDS) ومرحلات تجارية لاختبار عمل وفاعلية مخطط الحماية المقترح. وقد طبقت الدراسة على شبكة قياسية وأظهرت النتائج فعالية استراتيجية الحماية المقترحة في فصل أعطال خطوط التوزيع وقضبان التوصيل بسرعة عالية تحت سيناريوهات تشغيل مختلفة.

English Abstract

The integration of renewable energy sources into distribution networks and the implementation of microgrids disturb the conventional protection schemes and create new protection challenges that stand against microgrid practical implementation in near future. In this thesis, a decentralized adaptive protection strategy was developed for a benchmark MV AC microgrid with high penetration of rotating machine based and inverter based distributed generators. Hybrid Permissive Overreaching Transfer Trip (HPOTT) scheme and Fast Bus Tripping (FBT) scheme are proposed to provide high speed fault clearing of distribution line and bus faults in both grid-connected and islanded modes of operation. The proposed scheme includes also the protection of distributed generators and the point of common coupling considering the voltage/frequency fault ride through requirements. A decentralized communication architecture based on IEC 61850 Generic Object-Oriented Substation Event (GOOSE) protocol is used to transfer the connection status of DGs and microgrid to every adaptive relay in the system. The relays use this information to activate the appropriate protection settings. Moreover, the same communication network is used to implement the HPOTT scheme and the FBT scheme. The proposed strategy also offers backup protection against communication network failure. A hardware-in-the-loop (HIL) test setup based on Real-Time Digital Simulator (RTDS) and commercial relays was used to verify the operation and effectiveness of the proposed protection scheme. The study was conducted on a modified benchmark MV AC microgrid, and the results showed the effectiveness of the proposed protection strategy in clearing distribution line and bus faults at high speed under different operating scenarios.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Electrical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: Abido, Mohammad Ali
Committee Members: AlMuhaini, Mohammad M. and Khalid, Muhammad
Depositing User: MUIZ ZABEN (g201307910)
Date Deposited: 30 Dec 2019 15:40
Last Modified: 30 Dec 2019 15:40
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141394