دانلود مقاله چالش ها، پیشرفت ها و جهت گیری های تحقیقاتی آتی در زمینه حفاظت از ریزشبکه های ترکیبی AC/DC
چکیده
ریزشبکه های ترکیبی که شامل زیرشبکه های AC و DC متصل شده توسط رابط های الکترونیک قدرت می باشند توجه بیشتری را در سال های اخیر به خود جلب کرده اند. آن ها نه تنها می توانند مزیت های اصلی هر دو پیکربندی AC و DC را ترکیب کنند، بلکه می توانند تعداد مبدل ها در ارتباط منابع تولید پراکنده، سیستم های ذخیره سازی انرژی و بارها برای باس های AC یا DCرا نیز کاهش دهند. در این مطالعه، ساختار ریزشبکه های ترکیبی بحث می شود و سپس یک بررسی گسترده از دستگاه ها و روش های حفاظتی موجود برای زیرشبکه های AC و DC ارائه می شود. بعد از توصیف، تحلیل و طبقه بندی طرح های موجود، برخی جهت های تحقیقاتی شامل زیرساخت های ارتباطی، طرح های حفاظتی و کنترل ترکیبی و دستگاه های مورد اطمینان برای تحقق ریزشبکه-های AC/DC ترکیبی آینده اشاره می شوند.
1- مقدمه
سیستم های قدرت مبتنی بر AC سه فازی برای بیش از یک قرن ناشی از تبدیل آسان در سطح های ولتاژ مختلف و در فواصل طولانی وجود داشته اند. در سال های اخیر، با توجه به نگرانی های برخاسته از مولدهای گازی یا زغال سنگ، سیستم های توزیع ولتاژ پایین (که به صورت تولیدهای پراکنده یا به صورت ریزشبکه های ACعمل می-کنند) توجه زیادی را جلب کرده اند [1]. در این سیستم ها، منابع تولید پراکنده (DG) به شبکه اصلی AC محلی برای تامین بارهای محلی، که تنش را در سیستم های انتقال کاهش می دهند، متصل می شوند ]2،3[. در یک ریزشبکه AC، منابع DG با خروجی توان DCبه باس ها به طور غیرمستقیم از طریق مبدل های DC/AC متصل می شوند [4،5]. ریزشبکه های DG نیز در [6] برای کاهش تبدیل از DC به AC ارائه شده اند. اما، توان AC در یک شبکه DC باید به DC تبدیل شود و بارهای AC به شبکه DC با استفاده از مبدل های DC/AC متصل می-شوند. ازاین رو، کارایی به طور قابل ملاحظه ای به دلیل تبدیلات معکوس چندمرحله ای در یک ریزشبکه AC یا DC کاهش می یابد [7].
مفهوم ریزشبکه AC/DC ترکیبی در [8] ارائه می شود که مزیت های معماری های AC و DC را ترکیب می کند. خصوصیت اصلی ریزشبکه AC/DC ترکیبی این است که زیرشبکه های AC و DC آن در همان شبکه توزیع، با تسهیل یکپارچگی مستقیم هردو منابع DG مبتنی بر AC و DC، سیستم های ذخیره سازی انرژی (ESSها) و بارها ترکیب می شوند. این خصوصیت یک راه موثر را برای یکپارچه سازی سیستم های انرژی تجدیدپذیر آینده (RES) یا واحدهای وسیله نقلیه الکتریکی (EV) با اصلاحات مینیمم شبکه توزیع حاضر، با کاهش هزینه کل فراهم می-کند.
6- نتیجه گیری
نفوذ ریزشبکه ها در سراسر جهان در حال افزایش است، چونکه آن ها تاثیر محیطی کمتر، هزینه اجرای پایین، و قابلیت اطمینان و کیفیت توان بیشتری را ارائه می کنند. ریزشبکه های AC/DC ترکیبی متشکل از زیرشبکه های AC و DC مستقل می باشند، که در آن تمام منابع DG مبتنی بر AC و DC و بارها به طور مستقیم یا غیرمستقیم به باس ها از طریق رابط های الکترونیک قدرت متصل می باشند. در این مطالعه، بعد از ارائه ساختار ریزشبکه های ترکیبی، مشکلات مربوط به حفاظت از ریزشبکه ها و زیرشبکه های AC و DC تحلیل شدند؛ بعد از آن، یک بررسی جامع از جدیدترین راه حل ها در مقالات علمی با حل این مشکلات انجام شد. در آخر، جهت های تحقیقاتی آینده و موضوعات باز برای پیاده سازی سیستم های حفاظت قدرتمند در ریزشبکه های AC/DC ترکیبی بررسی شدند.
Abstract
Hybrid microgrids which consist of AC and DC subgrids interconnected by power electronic interfaces have attracted much attention in recent years. They not only can integrate the main benefits of both AC and DC configurations, but also can reduce the number of converters in connection of distributed generation sources, energy storage systems and loads to AC or DC buses. In this study, the structure of hybrid microgrids is discussed, and then a broad overview of the available protection devices and approaches for AC and DC subgrids is presented. After description, analysis and classification of the existing schemes, some research directions including communication infrastructures, combined control and protection schemes, and promising devices for the realisation of future hybrid AC/DC microgrids are pointed out.
1 Introduction
Three-phase AC-based power systems have existed for over one century due to easy transformation at different voltage levels and over long distances. In recent years, due to the environmental concerns raised by coal or gas driven generators, low-voltage distribution systems (which operate as distributed generations or as AC microgrids) have attracted much attention [1]. In these systems, distributed generation (DG) sources are connected to local AC main grid to supply local loads, which reduce the stress on transmission systems [2, 3]. In an AC microgrid, DG sources with DC output power are connected to the buses indirectly through DC/AC converters [4, 5]. DC microgrids have also been proposed in [6] to reduce the conversion from DC to AC. However, AC power in a DC grid has to be converted into DC and AC loads are connected into DC grid using DC/AC converters. Hence, the efficiency is considerably reduced because of multistage reverse conversions in an AC or a DC microgrid [7].
The concept of hybrid AC/DC microgrid is proposed in [8] which combines the advantages of AC and DC architectures. The main feature of hybrid AC/DC microgrid is that its AC and DC subgrids are combined in the same distribution grid, facilitating the direct integration of both AC- and DC-based DG sources, energy storage systems (ESSs) and loads. This feature provides an efficient way for the integration of upcoming renewable energy sources (RES) or electric vehicle (EV) units with minimum modifications of the current distribution grid, reducing the total cost.
6 Conclusion
Penetration of microgrids is currently growing around the world, since they offer less environmental impact, low running cost, and high reliability and power quality. Hybrid AC/DC microgrids are composed of independent AC and DC subgrids, in which all ACand DC-based DG sources and loads are connected to the buses directly or indirectly through power electronic interfaces. In this study, after introducing the structure of hybrid microgrids, difficulties associated with the protection of AC and DC microgrids and subgrids were analysed; afterwards, a comprehensive review of the most recent solutions in the scientific literature addressing the difficulties was performed. Lastly, future directions and open issues for implementation of robust protection systems in hybrid AC/DC microgrids were investigated.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1- مقدمه
2- ریزشبکه های AC/DC ترکیبی
3- چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها
3-1 چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها و زیرشبکه های AC
3-2 چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها و زیرشبکه های DC
3-2-1: زمین شدن
3-2-2 عدم وجود جریان عبور از صفر طبیعی
4- راه حل ها برای چالش های حفاظت از ریزشبکه
4-1 راه حل ها برای چالش های حفاظتی در ریزشبکه ها و زیرشبکه های AC
4-1-1 حفاظت تطبیقی
4-1-2 حفاظت فاصله
4-1-3 طرح های تشخیص الگو
4-1-4 طرح های مبتنی بر محتوای هارمونیک ها
4-1-5 طرح های مبتنی بر تبدیل موجک
4-1-6 طرح های مبتنی بر موج رونده
4-2 راه حل ها برای چالش های حفاظت در ریزشبکه ها و زیرشبکه های DC
4-2-1 سیستم های زمین شده قابل تنظیم مجدد
4-2-2 روش های قطع جریان
5- جهت های تحقیقاتی آینده و موضوعات باز
5-1 توسعه زیرساخت های ارتباطی
5-2 توسعه طرح های حفاظت و کنترل مرکب
5-3 توسعه دستگاه های کنترل و حفاظت هوشمند
6- نتیجه گیری
منابع
Abstract
1 Introduction
2 Hybrid AC/DC microgrids
3 Protection challenges in microgrids
3.1 Protection challenges in AC microgrids and subgrids
3.2 Protection challenges in DC microgrids and subgrids
3.2.1 Grounding
3.2.2 Lack of natural zero-crossing current
4 Solutions for microgrid protection challenges
4.1 Solutions for protection challenges in AC microgrids and subgrids
4.1.1 Adaptive protection
4.1.2 Distance protection
4.1.3 Pattern recognition schemes
4.1.4 Harmonics content-based schemes
4.1.5 Wavelet transform-based schemes
4.1.6 Travelling wave-based schemes
4.2 Solutions for protection challenges in DC microgrids and subgrids
4.2.1 Reconfigurable grounding systems
4.2.2 DC current interruption approaches
5 Future directions and open issues
5.1 Development of communication infrastructures
5.2 Development of combined control and protection schemes
5.3 Development of smart control and protection devices
6 Conclusion
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه