OPTIMAL COORDINATION OF TIME DELAY OVERCURRENT RELAYS FOR POWER SYSTEM WITH INTEGRATED RENEWABLE ENERGY SOURCES

OPTIMAL COORDINATION OF TIME DELAY OVERCURRENT RELAYS FOR POWER SYSTEM WITH INTEGRATED RENEWABLE ENERGY SOURCES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
MS_Thesis_Rev.13.pdf
Restricted to Repository staff only until 8 August 2022.

Download (10MB)

Arabic Abstract

في الوقت الحاضر مع الزيادة التدريجية في الطلب على الطاقة الكهربائية بسبب النمو في عدد السكان والاقتصاد ، ومخاوف الاحترار العالمي بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن مولدات الوقود الأحفوري ، يبدو أن دمج مصادر الطاقة المتجددة مع الشبكة الكهربائية هو الحل الامثل لتلبية متطلبات الطاقة الكهربائي ة و تقليل الاعتماد على المولدات التقلي دية القائمة على الوقود الأحفوري. من ناحية أخرى ، سيؤدي دمج الطاقة المتجددة إلى تغيير نوع نظام الطاقة من نظام طاقة ذو اتجاه واح د إلى نظام طاقة متعدد الاتجاهات حيث يمكن للتيار أن يتدفق إلى الأمام والخلف. وبالتالي ، يجب تحديث طرق تحليل نظام الطاقة. يشمل التأثير على نظام الطاقة التغيير في تدفق الحمل فيما يتعلق بمستوى الجهد ، وحجم المعدات ، وطرق التشغيل مع مراعاة الجانب الاقتصادي وحجم المولدات ، وحماية نظام الطاقة ، وما إلى ذلك. يجب تحديث طريقة حماية نظام الطاقة التقليدية باعتبار وجو د للطاقة المتجددة. تدرس هذه الإطروحة هذه تأثيرات دمج مصادر الطاقة المتجددة على حماية نظام الطاقة فيما يتعلق بإعداد التيار العالي إلى إعادة إعدادات وقت الحماية. تم تطوير طريقة جديدة لترقية / ضبط إعداد تأخير الوقت. الهدف الرئيسي هو العثور على الحد الأدنى لتأخير الوقت لإعدادات التيار العالي . قيود هذا الهدف هي الحد من تأخير الوقت الزائد مع متطلبات كتاب من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . الحد الأعلى من الإعداد المسموح به مع الأخذ في الاعتبار جميع الحدود الحرارية للمعدات الكهربائية كحد أقصى مسموح به لقيود الإعداد للتأخير الزمني.

English Abstract

With the gradual increase of load demand due to growth in population and economy, integrating renewable energy sources (RES) into the grid appears to be the solution to meet the load demand. Furthermore, integrating RES supports reducing the dependence on fossil fuel generators. As a result, CO2 emission produced from fossil fuel generators, which is a significant concern for global warming, will be decreased. On the other hand, integrating RES will change the power system type from radial to non-radial power system where the current can flow forward and backward. Consequently, power system analyzing methods have to be updated. The impact on the power system includes the change in load flow concerning voltage level, equipment sizing, operating methods considering economic dispatch, and power system protection. Conventional power system protection method has to be updated as integrating renewable energy sources will change the power flow and the short circuit levels in the system. This thesis studies the impact of integrating high penetration renewable energy sources on the power system protection for overcurrent time delay settings. A new method to upgrade/adjust time delay settings is developed by utilizing the iterative optimization and genetic algorithm (GA) methods. The objective function is to evaluate the time delay between overcurrent time delay settings and optimize the settings if required. The main contribution of this thesis is to find the minimum time delay overcurrent settings and consider IEEE and IEC time-current curves in the optimization. Furthermore, the constraints for the range of the time settings are as follow: the minimum allowable setting is set concerning the Institute of Electrical and Electronics Engineers Standard (IEEE) Buff Book requirement. In addition, the maximum allowable overcurrent time delay setting is set considering all electrical equipment (power cable, transformer, and switchgear) thermal limits. It was observed that integrating RES into the power system will increase short circuit value in the connected bus. Renewable energy sources' contributions to short circuit vary. For example, wind turbine type 1 and type 2 will contribute like an induction generator, while wind turbine type 4 and solar PV will have a limited contribution due to power converters. As a consequence, overcurrent time delay settings have to be re-evaluated. Furthermore, different vendors will have different relay designs and parameters. Thus, in actual application, accurate vendor data has to be considered.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Electrical
Department: College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor: AlMuhaini, Mohammad
Committee Members: Abido, Mohammad and ElAmin, Ibrahim
Depositing User: MUNTATHIR AL TALAQ (g201150150)
Date Deposited: 09 Aug 2021 07:09
Last Modified: 09 Aug 2021 07:09
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141935