Naslov Optimizacija postavki nadstrujne relejne zaštite aktivnih distribucijskih mreža uzimajući u obzir termičke krivulje štićenih elemenata : doktorski rad
Naslov (engleski) Optimization of overcurrent protection relay settings in active distribution networks considering thermal stress curves protected elements : doctoral dissertation
Autor Michele Rojnić
Mentor Rene Prenc (mentor)
Član povjerenstva Dubravko Franković (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Vedran Kirinčić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Danijel Topić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Tehnički fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2023-08-28, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Elektrotehnika Elektroenergetika
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 621.3 - Elektrotehnika
Sažetak Optimizacija vremena prorade nadstrujnih releja je tema povezana s koordinacijom
nadstrujne relejne zaštite aktivnih distribucijskih mreža. Ispravno podešenje nadstrujnih releja
i minimiziranje njihovog vremena prorade, uz zadržavanje selektivnosti, postaje ozbiljan izazov
za operatore distribucijskih mreža diljem svijeta. Posljednjih godina, pasivni rad distribucijskih
mreža je uvelike promijenjen priključenjem distribuiranih izvora električne energije. Stoga,
zaštitne postavke svih postojećih i novih releja moraju se temeljito provjeriti prije priključenja
novih proizvodnih jedinica jer doprinosi struje kvara mogu imati značajan utjecaj na rješavanje
problema optimizacije nadstrujne relejne zaštite. Rješenje optimizacijskog problema obično se
postiže minimiziranjem vremena prorade primarnih releja. Međutim, nije u potpunosti istraženo
ima li lokacija nastanka kvara značajan učinak na ta ista rješenja. Stoga, u ovom doktorskom
radu problem optimizacije nadstrujnih releja ispitan je s praktičnog gledišta kroz različite
lokacije nastanka kratkog spoja. Također, predložena je nova metoda za optimizaciju postavki
usmjerenih nadstrujnih releja u aktivnim distribucijskim mrežama s obzirom na termički
ekvivalent struje kratkog spoja. Modificirani genetski algoritam koristi se kao optimizacijski
algoritam kako bi se istovremeno minimiziralo vrijeme prorade primarnih releja i maksimizirala
vremenska sigurnosna margina između prorade rezervnih releja i krivulje termičkog naprezanja
njihovih odgovarajućih štićenih elemenata. Drugim riječima, glavna optimizacijska funkcija
cilja koja se minimizira je definirana kao zbroj vremena prorade svih primarnih releja i
recipročnog zbroja termičkih vremena diskriminacije. Potonji dio je neophodan jer inženjer
zaštite mora biti siguran da je vrijeme prorade rezervnog releja što dalje od krivulje termičkog
naprezanja štićenog elementa. Za svako rješenje, algoritam osigurava ispravnu koordinaciju
između primarnih i rezervnih parova releja u cijeloj mreži. Simulacija je provedena za
zatvorenu prstenastu petlju srednjenaponske distribucijske mreže, a rezultati su detaljno
prikazani s više različitih aspekata kako bi se pokazala učinkovitost predloženog pristupa.
Glavna prednost ovog optimizacijskog algoritma je da pokazuje može li postojeći zaštitni
sustav sigurno raditi ispod krivulja termičkog naprezanja štićenih elemenata ili su potrebne
dodatne mjere zaštite. Zaključno, ispitan je utjecaj promjene konfiguracije distribucijske
elektroenergetske mreže na optimalne postavke nadstrujne relejne zaštite.
Sažetak (engleski) Overcurrent relays optimization is a topic associated with the coordination of
overcurrent relay protection in active distribution networks. Proper settings of overcurrent
relays and minimizing their operating time, while maintaining selectivity, become significant
challenges for distribution network operators worldwide. Lately, the passive operation of
distribution networks has been greatly altered by the integration of distributed energy resources.
Therefore, the protective settings of all existing and new relays must be thoroughly verified
before connecting new generation units since contribution fault current can have a significant
impact on addressing the optimization problem of overcurrent relay protection. The solution to
the optimization problem is typically achieved by minimizing the operating time of primary
relays. However, it has not been fully explored whether the fault location has a significant effect
on these solutions. Therefore, this doctoral thesis examines the optimization problem of
overcurrent relays from a practical perspective through different fault locations. Additionally,
a new method is proposed to optimize the settings of directional overcurrent relays in active
distribution networks considering the thermal equivalent of short-circuit current. A modified
genetic algorithm is employed as the optimization algorithm to simultaneously minimize the
operating time of primary relays and maximize the time safety margin between the operation
of backup relays and the thermal stress curve of their corresponding protected elements. In other
words, the main objective optimization function to be minimized is defined as the sum of the
operating times of all primary relays and the sum of the reciprocals of thermal discrimination
times. The latter part is necessary as the protection engineer needs to ensure that the operating
time of the backup relay is far enough from the thermal stress curve of the protected element.
For each solution, the algorithm ensures proper coordination between primary and backup relay
pairs throughout the network. Simulation is conducted for a closed-loop radial medium-voltage
distribution network, and the results are presented in detail from multiple perspectives to
demonstrate the effectiveness of the proposed approach. The main advantage of this
optimization algorithm is that it can indicate whether the existing protective system can operate
safely below the thermal stress curves of the protected elements or if additional protection
measures are required. In conclusion, the impact of changes in the configuration of the
distribution power network on the optimal settings of overcurrent relay protection has been
investigated.
Ključne riječi
nadstrujni relej
koordinacija
vremenska postavka releja
strujna postavka releja
vremenski interval koordinacije
sigurnosna margina
optimizacija
Ključne riječi (engleski)
overcurrent relay
coordination
time multiplier setting
plug setting
coordination time interval
safety margin
optimization
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:190:707746
Datum promocije 2023
Studijski program Naziv: Poslijediplomski sveučilišni studij iz područja Tehničkih znanosti; znanstvenog polja: Elektrotehnika; smjerovi: Elektrotehnika Smjer: Elektrotehnika Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (dr. sc)
Vrsta resursa Tekst
Opseg VI, 131 str. ; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2023-10-12 09:45:01