تنظيم بهينه نواحي رله ديستانس با الگوسازي احتمالي عدم‌ قطعيت‌ها

Optimum setting of distance relay zones by probabilistic modeling of uncertainties

در اين مقاله، روش جديدي به منظور تعيين تنظيم بهينه رله‌هاي ديستانس با الگو سازي احتمالي عدم‌ قطعيت‌هاي مؤثر ارائه شده است. براي الگوسازي عدم‌ قطعيت‌ها، براي هر يك از عدم‌ قطعيت‌ها، توابع چگالي متناظر با آن‌ها ارائه شده است و بر اساس اين، توزيع احتمالي امپدانس ديده‌شده از رلۀ ديستانس به كمك فرآيند مونت‌كارلو به دست آمده است. نواحي سه‌گانه رلۀ ديستانس بايد به نحوي تنظيم شود كه به ازاي خطاهاي داخلي، عملكرد داشته باشد (حساسيت) و به ازاي خطاهاي خارجي، عملكردي نداشته باشد (هماهنگي). بر اساس اين، براي هر يك از نواحي سه‌گانه رلۀ ديستانس، شاخص احتمالي حساسيت و هماهنگي به‌صورت مستقل تعريف شده‌اند. در ادامه، سناريوهاي مختلف براي حداكثر كردن شاخص حساسيت يا هماهنگي ارائه شده‌اند. درنهايت، با توجه به اهميت بيشتر هماهنگي نسبت به حساسيت، سناريوي حداكثر كردن حساسيت به همراه هماهنگي كامل پيشنهاد شده است. براساس اين سناريو، مسئله تعيين تنظيم بهينه هر يك از نواحي رلۀ ديستانس به‌صورت يك مسئلۀ بهينه‌سازي با هدف حداكثر كردن شاخص حساسيت و برقراري قيد هماهنگي تعريف شده است. با توجه به غيرخطي‌ بودن فرمول‌بندي‌هاي ارائه‌ شده، از الگوريتم ژنتيك براي حل اين مسئله‌ها استفاده شده است. روش پيشنهادي به شبكه 39 شينه IEEE، اعمال شده و مزيت فرمول‌بندي ارائه‌شده براي هر يك از نواحي سه‌گانه رلۀ ديستانس ارائه شده است.

In this paper, a new method is presented to determine the optimal setting of distance relays using probabilistic modeling of the affected uncertainties. Due to model of uncertainties, the corresponding density functions of each uncertainty are presented. Then, using Monte Carlo simulation, the probability distribution of the impedance seen by the distance relay is obtained. The three zones of distance relay need to be set in a way that the relay operates correctly for an internal fault of the protection zone (sensitivity), and it does not operate for an external fault of the protection zone (selectivity). According to this, the probabilistic indices of sensitivity and selectivity are defined independently for each zone of the distance relay. In the following, different scenarios are proposed to maximize the selectivity or sensitivity indices. Finally, due to importance of selectivity in compare to sensitivity, the scenario of maximized sensitivity with perfect selectivity is proposed. According to this scenario, the problem of determining optimum setting of distance relay for each zone is defined as an optimization problem with the objective of maximizing the probability of sensitivity and with the constraint of perfect selectivity. Since the proposed formulation is nonlinear, Genetic algorithm is used to solve this problem. The proposed method is applied to the IEEE 39 bus test system and the advantages of the proposed formulation for each zone of the distance relay are presented.