Document

Design and experimental evaluation of wide area backup protection (WABP) for Omani electricity transmission grid using real-time digital simulator.

Other titles
التصمیم والتقییم التجریبي للحمایة الاحتیاطیة للمنطقة الواسعة (WABP ) لشبكة نقل الكھرباء العمانیة باستخدام المحاكي الرقمي ذو الوقت الفعلي
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2023
Language
English
English abstract
Wide-area protection (WAP) is a new concept applied using wide-area multi-source information. WAP utilizes the Phasor Measurement Units (PMUs) widely installed in networks. PMUs are mainly installed in transmission systems. Recently, Wide-Area Monitoring, Protection, Automation, and Control (WAMPAC) applications increased due to the growth of the PMUs in the electric network. PMUs provide an overview of the transient processes in the network by delivering synchronously measured data of the voltage and current with high-speed rates and an accurate, common time reference. WAP applications vary, such as protection for interconnection lines, backup protection, and enhancement of conventional protection systems. The main objective of this thesis is to design and simulate wide-area protection (WAP) for the transmission system of Oman Grid. The developed WAP system shall be a backup to conventional protection on high-voltage lines. The Wide Area Backup Protection (WABP) shall be able to detect faults on the high-voltage transmission lines using the data received from PMUs available at the select networks. The proposed WABP technique uses Positive Sequence Voltage Magnitudes (PSVM) and Positive Sequence Current Angles (PSCA). The Omani Grid is simulated in DIgSILENT PowerFactory software. Additionally, the WABP algorithm is carried out using DIgSILENT Programing Language (DPL). The proposed WABP technique is simulated and validated in DIgSILENT PowerFactory software using the IEEE 14 bus test system and a selected part of Oman Grid. Moreover, the Real-Time Digital Simulator (RTDS) and Real-Time Simulation Software Package (RSCAD) are used to evaluate the proposed design in EEE 14 bus test system. Two 7SL86 Siemens PMUs are used in the experiment as Hardware in-Loop (HIL) with RTDS to validate the PMU's response during different fault scenarios. The proposed WABP technique detected all types of faults inside the selected protection zones. Furthermore, it was stable for external faults.
Arabic abstract
حماية المنطقة الواسعة هو مفهوم جديد للحماية يتم تطبيقه باستخدام معلومات واسعة النطاق متعددة المصادر. تستخدم حماية المنطقة الواسعة وحدات قياس القيم الاتجاهية التي تم تركيبها على نطاق واسع في الشبكات، وخاصة أنظمة نقل الكهرباء. في الاونة الاخيرة، زادت تطبيقات المراقبة والحماية والاتمتة والتحكم واسعة النطاق بسبب نمو وحدات قياس القيم الاتجاهية في الشبكة الكهربائية. توفر وحدات قياس القيم الاتجاهية نظرة عامة على العمليات العابرة في الشبكة من خالل توفير بيانات مقاسة بشكل متزامن للجهد والتيار بمعدالت عالية السرعة ومع مرجع زمني دقيق مشترك. تتنوع تطبيقات حماية المنطقة الواسعة مثل حماية خطوط التوصيل بين شبكات النقل والحماية الثانوية وتحسين أنظمة الحماية التقليدية. الهدف الرئيسي من هذه الرسالة هو تصميم ومحاكاة حماية واسعة النطاق لخطوط النقل على الشبكة العمانية. سيعمل النظام المطور كحماية احتياطية للحماية التقليدية على خطوط الجهد العالي. ً حيث صمم ليكون قادرا على اكتشاف الاعطال في خطوط النقل عالية الجهد باستخدام البيانات المستلمة من وحدات القياس الطورية المتوفرة في أجزاء معينة من الشبكة. تستخدم التقنية المقترحة مقادير جهد التسلسل الايجابي وزوايا تيار التسلسل الايجابي. تمت محاكاة الشبكة العمانية في برنامج PowerFactory DIgSILENT . بالاضافة إلى ذلك، يتم تنفيذ خوارزمية WABP المقترحة أوالً باستخدام لغة البرمجة الخاصة ببرنامج (DPL (DIgSILENT . تمت محاكاة تقنية WABP على PowerFactory DIgSILENT باستخدام النظام القياسي bus 14 IEEE وجزء من الشبكة العمانية. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المحاكي الرقمي (RTDS (وحزمة برامج المحاكاة في الوقت الفعلي (RSCAD (لتجربة التصميم المقترح في النظام القياسي bus 14 IEEE . تم استخدام وحدتي PMU من نوع 7 86SL من نوع سيمنز في التجربة مع المحاكي الرقمي RTDS للحصول على ردت فعل حقيقية للتقنية المقترحة في حالة الاعطال المختلفة. استطاعة التقنية المقترحة من الكشف عن جميع الاعطال التي تقع ضمن نطاقها. كذلك، كانت مستقرة في حالة الاعطال الخارجية
Category
Theses and Dissertations