Microgrids can be operated either grid-connected to reduce system losses and for peak shaving or islanded to increase reliability and provide backup power during utility outage. Such dual configuration capability imposes challenges on the design of the protection system. Fault current magnitudes will vary depending on the microgrid operating mode. In this paper, a microgrid protection scheme that relies on optimally sizing fault current limiters and optimally setting directional overcurrent relays is proposed. The protection scheme is optimally designed taking into account both modes of operation (grid-connected and islanded). The problem has been formulated as a constrained nonlinear programming problem and is solved using the genetic algorithm with the static penalty constraint-handling technique. The proposed approach is tested on two medium-voltage networks: a typical radial distribution system and on the IEEE 30-bus looped power distribution system equipped with directly connected conventional synchronous generators

چکیده

ریزشبکه ها میتوانند هم بصورت متصل به شبکه برای کاهش تلفات سیستم و اصلاح پیک، و هم بصورت جزیره ای برای افزایش قابلیت اطمینان و فراهم نمودن برق پشتیبان در هنگام قطعی شبکه برق، عمل کنند. چنین قابلیت دوگانه ساختار، چالشهایی را بر روی طراحی سیستم حفاظتی، تحمیل میکند. دامنه های جریان خطا، بواسطه حالت بهره برداری ریزشبکه، تغییر خواهند کرد. در این مقاله، یک طرح حفاظتی ریزشبکه متکی بر اندازه بهینه محدودسازه های جریان خطا (FCL) و تنظیم بهینه رله های اضافه جریان جهتدار، پیشنهاد شده است. طرح حفاظتی بطور بهینه با احتساب هر دو حالت بهره برداری (متصل به شبکه و جزیره ای)، طراحی شده است. مسئله بصورت یک مسئله برنامه نویسی غیر خطی محدود (NLP) فرمولبندی شده و توسط الگوریتم ژنتیک (GA) با تکنیک بررسی محدودیت جریمه ساکن، حل شده است. روش پیشنهادی بر روی دو شبکه ولتاژ متوسط آزمایش شده است: یک سیستم توزیع شعاعی نمونه و سیستم توزیع قدرت حلقه ای 30 باس IEEE با ژنراتورهای سنکرون متداول (CSG) متصل بصورت مستقیم.

1-مقدمه

حفاظت در برابر خطاها، در زمان طراحی سیستم توزیع، نیازی ضروریست. یک طرح هماهنگی حفاظتی خوب، طرحی است که در زمان وقوع خطا، تا جایی که ممکن است قادر به جداسازی مقدار کمی از سیستم، باشد، تا از قطع غیر ضروری برق برای نواحی که توسط خطا تحت تاثیر قرار نگرفته اند، جلوگیری کند. هماهنگی حفاظتی بدین معناست که عملکرد اصلی طراحی طرحهای حفاظتی شامل هر تجهیز حفاظتی، را بسرعت ممکن اجرا کند، اما اگر شکست خورد، می بایستی توسط تجهیز حفاظتی دیگر پشتیبانی گردد. عموماً سیستمهای توزیع بصورت شعاعی هستند که توان در یک جهت از پست اصلی به بارها، جریان دارد [1]. برای چنین سیستمهایی، رله های اضافه جریان و فیوزها، بعوان ابزار حفاظتی اصلی، مورد استفاده قرار گرفته اند. فلوی یک طرفه جریانهای خطا پیچیدگی هماهنگی حفاظتی را کاهش میدهد...