The challenges of converter-connected production for distance relay protection
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Master's thesis
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
84
Series
Abstract
This thesis investigates the impact of the converter-connected production to the distance relay protection. The study was conducted as a literature review and a simulations. Simulations were conducted using a strong grid behind the power plant connecting point to the grid. Total of three power plant models were used in the simulations: synchronous generator, wind turbine Type 3 and wind turbine Type 4. The goal of this thesis was better to understand the fault characteristics of the wind turbines compared to synchronous generation, and examine how the converter-connected production impacts the distance relay fault determination. This thesis evaluated how fault ride through mode affected the fault characteristics of the converter-connected production. Thirdly, this thesis formed a general understanding of the distance relay direction determination techniques for the five most used distance relays in the Finnish Power Transmission System. The generation capacity from the power plants models affected to the fault current magnitude during the simulated faults. The fault current magnitudes were lower at 20% active power generation capacity in the phase-to-ground fault simulation results for wind power plants compared to the 100% active power generation capacity simulation results. However, the fault current magnitudes at 20% active power generation capacity were larger in some simulation cases of phase-to-phase fault compared to the simulation results of the 100% active power generation capacity. Activating the FRT mode had no effect on the simulation results, and only in the phase-to-ground fault simulations did the wind turbine type 3 simulation cases not activate the FRT mode. The reactive power priority for wind turbine type 4 had no significant effect on the simulation results. The grounding of the high voltage side connecting transformer had a greater impact on the phase-to-ground simulation results because in a phase-to-ground fault with 100% active power generation capacity, the magnitude of the current in the healthy phase was greater than the magnitude of the fault current in the faulted phase in the converter-connected production. The challenges of converter-connected production for distance relay protection are the fluctuating power generation capacity from the converter-connected production.Tässä työssä tutkitaan suuntaajakytketyn tuotannon vaikutusta distanssireleen toimintaan. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena ja simulointeina. Simuloinnit suoritettiin käyttämällä tutkittavan voimalaitoksen liittymispisteen takana olevaa vahvaa verkkoa. Simuloinneissa käytettiin kolmea voimalaitosmallia: tahtikonetta, tyypin 3 tuulivoimalaa ja tyypin 4 tuulivoimalaa. Tämän työn tavoitteena oli ymmärtää paremmin tuulivoimaloiden ominaisuuksia vian aikana vertaamalla tuloksia tahtikoneen simulaatio tapauksiin samoista tilanteista. Tässä työssä arvioitiin kuinka vikavirran syöttötila vaikuttaisi tuulivoimaloiden ominaisuuksia vian aikana. Kolmanneksi tässä työssä muodostettiin yleiskäsitys siitä, miten toimivat suomen kantaverkon viisi käytetyintä distanssirelettä vikaantuneen vaiheen ja suunnan määrityksen osalta. Voimalaitosmallien tuotantokapasiteetti vaikutti vikavirran suuruuteen simuloitujen vikojen aikana. Vikavirran suuruudet olivat pienemmät 20%:n pätötehon tuotantokapasiteetilla suuntaajakytketyssä tuotannossa maasulunsulun aikana verrattuna 100%:n pätötehon tuotantokapasiteetin simulaationtuloksiin. Vikavirran suuruudet olivat puolestaan 20%:n pätötehon tuotantokapasiteetilla kuitenkin suurempia joissakin kaksivaiheisen vian simulaatiotapauksissa verrattuna 100%:n pätötehon tuotantokapasiteetin simulaatiotuloksiin. Vikavirran syöttötilan aktivoinnilla ei ollut vaikutusta vikavirran suuruuteen, eikä tyypin 4 tuulivoimalan loistehon priorisoinnilla ollut merkittävää vaikutusta simulaatiotuloksiin. Muuntajan maadoituksella ensiöpuolelta oli suurempi merkitys simulaatiotuloksiin, koska yksivaiheisessa maasulussa 100%:n pätötehon tuotantokapasiteetilla terveen vaiheen virran suuruus oli suurempi kuin vikaantuneen vaiheen vikavirran suuruus suuntaajakytketyillä tuotantolaitoksilla. Suuntaajakytketyn tuotannon haasteet distanssisuojaukselle ovat vaihtelevat tehontuotannon kapasiteettitasot ja vaihtelevat vikavirtojen suuruudet.Description
Supervisor
Kyyrä, JormaThesis advisor
Holmgren, MikkoHytti, Valtteri