Sag effects on protection system in distributed generation grids

Distributed Generators (DGs) are sensible to voltage sags, so the protection devices must trip fast to disconnect the faulted part of the grid. The DG disconnection will not be desirable in the near future with a large penetration, so it will be necessary to lay down new requirements that should be based on avoiding unnecessary disconnections. Therefore, to prevent unnecessary tripping when inverter-based DGs are connected to the Medium Voltage (MV) grid, reliable and effective protection strategies need to be developed, considering the limited short-circuit current contribution of DG. The initial goal of this study is to employ different possible control strategies for a grid-connected inverter according to the Spanish grid code and to analyze the output voltage behavior during symmetrical and unsymmetrical voltage sags. The analytical development of the proposed strategies shows the impacts of the sag on currents, voltages, active and reactive powers. Another goal of this research is to propose a protection strategy based on Artificial Intelligence for a radial or ring distribution system with high DG penetration. The protection strategy is based on three different algorithms to develop a more secure, redundant, and reliable protection system to ensure supply continuity during disturbances in ring and radial grids without compromising system stability. In order to classify, locate and distinguish between permanent or transient faults, new protection algorithms based on artificial intelligence are proposed in this research, allowing network availability improvement disconnecting only the faulted part of the system. This research introduces the innovative use of directional relay based on a communication system and Artificial Neural Network (ANN). The first algorithm, Centralize algorithm (CE), collects the data from all the PDs in the grid in the centralized controller. This algorithm detects the power flow direction and calculates the positive-sequence current of
El objetivo inicial de este estudio es emplear diferentes estrategias de control posibles para un inversor conectado a la red segun el código de red español y analizar el comportamiento de la tensión de salida durante caídas de tensión simétricas y asimétricas. El desarrollo analítico de las estrategias propuestas muestra los impactos de los huecos de tensión en las corrientes, tensiones, potencias activas y reactivas. Otro objetivo de esta investigación es proponer una estrategia de protecclón basada en lnteligencia Artificial para una red del Sistema de Distribución, radial o en anillo, con elevada penetración de Generación Distribuida. La estrategia de protección se basa en tres algoritmos diferentes para desarrollar un sistema de protección más seguro, redundante, y fiable, que asegure la continuidad de suministro durante perturbaciones en redes radiales o en anillo sin comprometer la estabilidad del sistema. Para clasificar, localizar y distinguir entre faltas permanentes o transitorias, se proponen en este trabajo nuevos algoritmos de protección basados en inteligencia artificial, permitiendo la mejora de la disponibilidad de la red, al desconectar sólo la parte del sistema en falta. Esta investigación introduce la innovación del uso del rele direccional basado en un sistema de comunicación y Redes Neuronales Artificiales (ANN). El primer algoritmo, Algoritmo Central (CE), recibe los datos de todos los PDs de la red en un control central. Este algoritmo detecta la dirección de flujo de cargas y calcula la corriente de secuencia positiva de todos los PDs de la red. El entrenamiento de ANNs incluye variaciones en la corriente de cortocircuito y la dirección del flujo de potencia en cada PD. Los beneficios mas significativos de este sistema son que concentra la seguridad total del sistema en un único dispositivo, lo que puede facilitar el control de la seguridad del sistema. Sin embargo, el CE no determinara con precisión la localización exacta de la falta si hay
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