Czasopismo | WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE | Rocznik 2021 - zeszyt 9

Zabezpieczenie zwarciowe sieci z niekonwencjonalnymi źródłami energii. Ścieżki dojścia i droga do rozwiązania problemów

Short-Circuit Protection in Networks with Unconventional Power Sources. How did we get here and the road forward

10.15199/74.2021.9.6

Bogdan Kasztenny

nr katalogowy: 133216
10.15199/74.2021.9.6

Streszczenie

W artykule prezentowane są problemy związane z zabezpieczeniami sieci elektroenergetycznych z dużym udziałem niekonwencjonalnych źródeł zasilania, jak generatory wiatrowe czy fotowoltaiczne. Z krótkiego omówienia historii rozwoju automatyki zabezpieczeniowej w pierwszym wieku użytkowania systemów elektroenergetycznych widać, że dzisiejsze rozwiązania bazują na klasycznych zasadach sformułowanych już u początków rozwoju tej dyscypliny. Stosowane kryteria: nadprądowe, odległościowe, porównawczo-kierunkowe lub różnicowoprądowe są osadzone na znanych prawach fizyki, a także odzwierciedlają odpowiednie charakterystyki sieci. Sytuacja ta zmieniła się mniej więcej dwie dekady temu, gdy rozwój energoelektroniki i technologii materiałowych, a także nacisk społeczny wymusił i umożliwił szerokie stosowanie nowych źródeł energii. Te niekonwencjonalne źródła stworzyły niekorzystne warunki do stosowania zabezpieczeń odległościowych na dotychczasowych warunkach. W przypadku zwarcia w linii, napięcia, prądy oraz częstotliwość w sieci z takimi źródłami reagują inaczej niż w przypadku ich zasilania przez generatory synchroniczne. Wymusza to konieczność innego spojrzenia na projektowanie i nastawianie zabezpieczeń. W artykule prezentowane jest nowe podejście do tego zagadnienia. Proponuje się zastosowanie algorytmów bazujących na stanach przejściowych, jakie towarzyszą zwarciom w sieci. W przeciwieństwie do klasycznych algorytmów bazujących na pomiarach fazorów, takie metody dotyczą charakterystyk linii a nie źródeł zasilających. Na nowo należy także przemyśleć: zasady zabezpieczenia rezerwowego linii, automatyki LRW, bezpośredniego wyłączania drugiego końca linii czy też redundancji.

Abstract

This paper discusses problems connected with line protection near wind-turbine generators and inverter-based sources. From the short presentation of power system protection development in the first century of power grids history it is seen that today power system protection principles are based on classical well recognized and verified methods. The overcurrent, distance, directional comparison, and differential protection principles are rooted in the laws of physics, but they also rely on the characteristics of the grid. Two decades ago, however, the progress in power electronics and material science, especially in applications to solar cells and wind turbines, combined with the shift in societal attitudes toward global warming and renewable power, fueled the rise of wind and solar power generation. Unconventional sources create adverse operating conditions for distance elements in line protection applications. During a line fault, the frequency of fault voltages and currents that an unconventional source supplies can significantly differ from the pre-fault frequency what change the principles applied for the mho distance element logic and overall details. The paper analyzes key parts of today’s distance elements and identifies those parts that face issues when unconventional sources supply the relay voltages and currents during line faults. Next, this paper presents solutions to these problems. The paper shows that transient-based methods will play a major part in line protection, especially when the penetration of unconventional sources increases, the fault contribution of synchronous generators declines, and the transient stability requirements call for ultra-high-speed relay operation. Other changes will be needed as well, such as pivoting away from remote backup through stepped distance schemes and relying more on breaker failure protection, direct transfer tripping and redundancy.

Słowa kluczowe

Keywords

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-9 , nr katalogowy 133216 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE- e-zeszyt (pdf) 2021-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	35.00 zł

Prenumerata

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

534.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2021-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma