Dağıtılmış üretim kaynakları bağlı şebekelerde koruma koordinasyonu yaklaşımlarının incelenmesi

Abstract

Son yıllarda, artan enerji talebini karşılayabilmek ve düşük maliyetlerde çevre dostu enerji üretimi sağlayabilmek adına yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı ve dağıtılmış üretim (DÜ) kaynaklarının şebeke entegrasyonu giderek yaygınlaşmaktadır. Dağıtılmış üretim kaynakları (DÜK) şebeke bağlantısı, orta gerilim (OG) seviyelerinde güç sisteminin tasarım ve işletimini, ayrıca güç akışını, gerilim profilini ve özellikle koruma seçiciliğini etkilemektedir. OG radyal şebekelerde kullanılan geleneksel aşırı akım fider koruma metodolojilerinin, DÜ sistemleri ile kullanımı sistem güvenilirliği ve sürdürülebilirliği açısından sağlıklı ve güvenilir olmamaktadır. Bu durum yeni bir koruma yaklaşımı düşünülmesini kaçınılmaz kılmaktadır. Yapılan bu çalışmada; güç sistemlerinde kullanılan koruma sistemleri, koruma koordinasyonu, DÜK'lerin koruma üzerindeki olumsuz etkileri ve DÜK bağlı şebekelerde yeni koruma düzenleri üzerinde durulmuştur. DÜK etkisi ile karşılaşılan koordinasyon problemleri analizler ile araştırılmış ve sistem güvenilirliği ile sürdürülebilirliğinin, DÜK bağlı şebeke yapısında devam ettirilmesi amaçlanmıştır.Analiz bölümünde; DÜK'lerin bağlı olduğu örnek bir test sistemi [2] üzerinde DIgSILENT PowerFactory programı kullanılarak kısa devre ve koruma koordinasyonu analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizlerde yönlü aşırı akım ve empedans rölelerinin kullanıldığı üç temel koruma düzeni kullanılmıştır. DÜK'lerin üretim durumlarındaki belirsizlikler göz önüne alınarak koruma düzeninde karşılaşılan koordinasyon problemleri tesbit edilmiştir. Ayrıca farklı koruma yapıları, değişken şebeke yapısına uyum sağlayabilmeleri açısından karşılaştırılmıştır. Her iki röle tipinin ortak sorunu, şebekedeki farklı DÜK bağlantı topolojilerinde koruma bölgelerinin değişkenlik göstermesidir. Buna bağlı olarak koordinasyonun kaybedildiği çalışma durumları için uygun röle ayar değerlerini belirleyen, basit yapıda adaptif koruma algoritması her iki röle tipi için ayrı ayrı oluşturulmuş ve koordinasyon sağlanmıştır.

In recent years, utilization of renewable energy sources and integration of distributed geneneration (DG) sources to the electrical network become more prevalent due to increasing energy demand and need of clean and cost effective energy generation. It has effects on desinging and operation, it also affects load flow directions, voltage profile, short circuit power and especially protection selectivity in medium voltage networks. Applying traditional overcurrent (OC) protection scheme is not convenient when system reliability and sustainability are considered. This compels to envision a new approach for existing protection scheme.In this study; protection systems in power systems, protection coordination, negative effects of DG connections on protection coordination and new protection schemes for DG connected networks are investigated. Coordination problems related to DG connection is studied in analysis section and persistence of system reliability and sustainability are intended. In analysis section; short circuit and protection coordination analysis in the test system with DG [2] is carried out by using DIgSILENT PowerFactory program. This section consists of three main protection scheme based on the usage of directional OC and impedance relays. Considering the uncertainty of DG productions, coordination issues are identified. Moreover different protection schemes are compared in terms of flexiblity for changing working conditions in network. Both relay types face changing protection zone issue against to different DG connection topologies in network. Therefore simple adaptive protection algorithms are created for the each relay type to redefine proper relay settings. Eventually relay coordination is achieved.