Yönlü aşırı akım röleleri koordinasyon problemi için arıza akımı sınırlama mekanizmalı adaptif koruma yöntemi

Yıl 2022, Cilt: 37 Sayı: 4, 1751 - 1766, 28.02.2022

Celaleddin Yeroğlu Ozan Akdağ

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.739949

Öz

Güç sistemlerinin korunmasında Yönlü Aşırı Akım Röleleri (YAAR) koordinasyonu önemli bir konudur. Bu makalede doğrusal olmayan ve yüksek kısıtlara sahip YAAR koordinasyonu problemi ele alınmıştır. YAAR'nin optimum koordinasyonunu sağlamak için literatürde verilen amaç fonksiyonuna röle ayar kısıtları bir ağırlık faktörü ile eklenerek, modifiye edilmiştir. Önce YAAR probleminin optimum koordinasyonunun hesaplanmasında Buharlaşma Hızı Kontrollü Su Çevrim Algoritması (BH-SÇA) ve Harris Şahin Optimizasyon (HŞO) algoritmaları kullanılmıştır. Bu algoritmalar 9-bara test sistemine uygulanmıştır. Ayrıca BH-SÇA ve HŞO kullanılarak elde edilen sonuçlar, literatürdeki diğer algoritmalar kullanılarak elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Daha sonra Dağıtık Üretim (DÜ) sistemi barındıran güç şebekelerinde değişen güç sistemi koşullarına uyum sağlayan yeni adaptif bir koruma yöntemi önerilmiştir. Bu yöntemde YAAR'nin optimum koordinasyonunun sağlanmasında HŞO algoritması kullanılmıştır. Ayrıca, bu yeni adaptif koruma yönteminde, güç sistemlerinde kritik arıza noktasını aynı anda akım ve gerilim indeksini temel alarak belirleyen Arıza Akım Sınırlama (AAS) mekanizmalı bir yapı önerilmiştir. Sonrasında bu yeni adaptif koruma yöntemi 10 bara Türkiye dağıtım sistemine uygulanarak, çalışmanın etkinliği tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

optimizasyon, adaptif koruma, arıza akım sınırlama

Kaynakça

• 1. Wang Y., Huang Y., Wang Y., Zeng M., Li F., Wang Y., Zhang, Y. Energy management of smart micro-grid with response loads and distributed generation considering demand response, Journal of cleaner production, 197, 1069-1083, 2018. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.06.271.
• 2. Ates Y., Uzunoglu M., Karakas A., Boynuegri A.R., Nadar A., Dag, B., Implementation of adaptive relay coordination in distribution systems including distributed generation. Journal of Cleaner Production, 112, 2697-2705, 2016. DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.10.066.
• 3. Mann B. J., Morrison I. F., Digital calculation of impedance for transmission line protection, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, (1), 270-279, 1971.
• 4. Udren E. A., Sackin M., Relaying features of an integrated microprocessor-based substation control and protection system, In Developments in Power System Protection, 97-101, 1980.
• 5. Elrafie H. B., Irving M. R., Linear programming for directional overcurrent relay coordination in interconnected power systems with constraint relaxation, Electric power systems research, 27(3), 209-216, 1993. DOI:1 0.1016/0378-7796(93)90047-I.
• 6. Urdaneta A. J., Perez, L. G., Gomez, J. F., Feijoo, B., Gonzalez, M., Presolve analysis and interior point solutions of the linear programming coordination problem of directional overcurrent relays, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 23(8), 819-825, 2001.
• 7. Birla D., Maheshwari R. P., Gupta H. O., A new nonlinear directional overcurrent relay coordination technique, and banes and boons of near-end faults based approach. IEEE transactions on power delivery, 21(3), 1176-1182, 2006.
• 8. Swathika O. G., Hemamalini S., Graph Theory and Optimization Algorithms Aided Adaptive Protection in Reconfigurable Microgrid, Journal of Electrical Engineering & Technology, 15(1), 421-431, 2020.
• 9. Orazgaliyev D., Tleubayev A., Zholdaskhan B., Nunna H. K., Dadlani A., Doolla S., Adaptive Coordination Mechanism of Overcurrent Relays using Evolutionary Optimization Algorithms for Distribution Systems with DGs. In 2019 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST), 1-6, 2019.
• 10. Chabanloo R. M., Safari M., Roshanagh R. G., Reducing the scenarios of network topology changes for adaptive coordination of overcurrent relays using hybrid GA–LP. IET Generation, Transmission & Distribution, 12(21), 5879-5890, 2018. DOI: 10.1049/iet-gtd.2018.5810.
• 11. Lestari D. S., Pujiantara M., Purnomo M. H., Rahmatullah D., Adaptive YAAR coordination in loop distribution system with distributed generation using firefly algorithm-artificial neural network, In 2018 International Conference on Information and Communications Technology (ICOIACT), 579-584, 2018. DOI: 10.1109/ICOIACT.2018.8350679.
• 12. Tjahjono A., Anggriawan D. O., Faizin A. K., Priyadi A., Pujiantara M., Taufik T., Purnomo M. H., Adaptive modified firefly algorithm for optimal coordination of overcurrent relays. IET Generation, Transmission & Distribution, 11(10), 2575-2585, 2017. DOI: 10.1049/iet-gtd.2016.1563.
• 13. Shah J., Khristi N., Rajput V. N., Pandya K. S., A New Objective Function for Optimal Coordination of Directional Over-current Relays, In Advances in Electric Power and Energy Infrastructure, 1-11, 2020.
• 14. Jangale M., Thakur K. D., Optimum Positioning of Superconducting Fault Current Limiter for Wind Farm Fault Current in Smart Grid, 2017 International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology, 312-316, 2017.
• 15. Kalage A. A., Ghawghawe N. D., Deokar T. V., Optimum Location of Superconducting Fault Current Limiter to Mitigate DG Impact, International Conference on Advances in Electrical, Electronics, Information, Communication and Bio-Informatics, 1-4, 2016.
• 16. Didier G., Lévêque J., Rezzoug A., A Novel Approach to Determine the Optimal Location of SFCL in Electric Power Grid to Improve Power System Stability, IEEE Transactıons On Power Systems, 28(2), 2013.
• 17. Mansour D. E. A., Yehia D. M., Analysis of 3-Phase Superconducting Fault Current Limiters in Power Systems with Inhomogeneous Quenching, IEEE Transactıons On Applıed Superconductıvıty, 28(3), 2013.
• 18. Sadollah A., Eskandar H., Bahreininejad A., Kim J. H., Water cycle algorithm with evaporation rate for solving constrained and unconstrained optimization problems, Applied Soft Computing, 30, 58-71, 2015. DOI: 10.1016/j.asoc.2015.01.050.
• 19. Heidari A. A., Mirjalili A., Faris H., Aljarah I., Mafarja M., Chen H., Harris hawks optimization: Algorithm and applications, Future Generation Computer Systems, 97, 849-872, 2019. DOI: 10.1016/j.future.2019.02.028.
• 20. Bouchekara H.R.E.H., Zellagui M., Abido M. A., Optimal coordination of directional overcurrent relays using a modified electromagnetic field optimization algorithm, Applied Soft Computing, vol. 54, 267-283, 2017.
• 21. Rajput V. N., Pandya K. S., Coordination of directional overcurrent relays in the interconnected power systems using effective tuning of harmony search algorithm, Sustainable Computing: Informatics and Systems, 15, 1-15, 2017. DOI: 10.1016/j.suscom.2017.05.002.
• 22. Radosavljević M., Jevtić, Hybrid GSA-SQP algorithm for optimal coordination of directional overcurrent relays, IET Generation, Transmission & Distribution, 10, 8, 1928-1937. DOI: 10.1049/iet-gtd.2015.1223.
• 23. Ngoc P. T., Singh J. G., Short circuit current level reduction in power system by optimal placement of fault current limiter, International Transactions on Electrical Energy Systems, 27(12), e2457, 2017.
• 24. Cakal G., Bagriyanik F. G., Bagriyanik M., The effect of fault current limiters on distribution systems with wind turbine generators, Int. J. Renew. Energy Res., 3(1), 2013.
• 25. Ayvaz A., Ayvaz B. B., Güç sistemlerinde meydana gelen kisa devre arızalarına karsi akim sinirlayici yapisinin en uygun yerleşim yerinin belirlenmesi, Sakarya University Journal of Science, 2(2), 613-621, 2018.
• 26. PowerFactory (EN), 2018. User (accessed 01.05.2019) M. anual:http://www.digsilent.de/index.php/downloads.html. Yayın tarihi Temmuz 7, 2017. Erişim tarihi Kasım 11, 2019.
• 27. Teke A., Yıldırım E., Dağıtık üretimde güneş enerjisi uygulamalarının kısa devre koruması üzerindeki etkileri ve dağıtık üretimde kısa devre koruması için yeni teknikler, Journal of the Faculty of Engineering & Architecture of Gazi University, 34(4), 2019.