“Islanding Detection Approach for Grid-Connected PV Inverter Using ANN Based DWT Technique”
Files
Date
2020-01-19
Authors
Haret Ibraheem Shalalda
حارث إبراهيم شلالدة
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Islanding in electric power distribution system is a phenomena causedto the distribution generation whenthe main grid shuts down, or unintentionally because ofgrid blackouts, resulting in separated distribution generation working alone besides its local load. Due to safety and stability reasons, islanding should be early detected in order to disconnect the distribution generation.
Various types of islanding detection techniques have been applied and tested by researchers, like passive, active, and remote communication methods, all aimed mainly to minimize the non-detection zone at low power flow mismatch at the point of the common coupling.
This studyintroduces islanding detection model for PV distribution generation inverter connected at the point of common coupling to real utility grid.The proposed islanding detectionapproach combines between the discrete wavelet transform technique, and the artificial neural networks(ANN).
A section of Hebron electric distribution grid that supplies the PPU campus has been tested at the point of common coupling with a standard model of PV inverter.
The proposed islanding detection method can continuously test the variations of grid parameters, mainlythe voltage signals at the PCC was recorded during islanding and non-islanding events,then producedthe discrete wavelet transform (DWT) in the form of energy content for each sample. The features function of detail coefficients was fed to ANN network in order to train it as pattern classifier to discriminate between islanding and non-islanding states.
Tested cases in this real grid-inverter connected power system showed high relative accuracywith averageexceeded 94%, especially when events occur during low power flow between the main grid and the local load at the point of common coupling.The results achieved IEEE requirements for islanding regarding detection time period, and didn’t affect the power quality of the system.
الاستجزارIslanding هي ظاهرة تحدث عند انقطاع التيارعن نقاط الربط المتصلة بالعاكس في محطات التوليد والتوزيع الإضافية المتصلة بالشبكة الكهربائية، بحيث تبقى المحطة الفرعية في حالة عمل مستقلة وحدها تغذي الحمل المحلي. تؤدي هذه الظاهرة إلى الكثير من المحاذير والأخطار عند بقاء نظام الطاقة الإضافي في حالة عمل، حيث تؤثر على استقرار النظام، وأمان الشبكة والعاملين، لذلك يلزم إطفاء ذلك العاكس مُبكرا عند انقطاع شبكة الكهرباء الرئيسية.
لقد طُبّقت نُظم كشف متعددة عن حالة الاستجزار، منها الطرق الخاملة والطرق الفعالة، وتقنيات الاتصالات للكشف عن بعد. كانت تهدف جميعا إلى تقليل منطقة عدم الكشف في حالة الشبكة NDZ، والتي يتسبب فيها صغر قيمة تدفق الطاقة بين الشبكة الرئيسية والحمل المحلي. وأظهرت تلك الطرق نتائج متفاوتة في دقة الكشف والمدة الزمنية.
النظام المعتمد للدراسة والمحاكاة هو الخط المغذي لمبنى جامعة بوليتكنك فلسطين من شركة كهرباء الخليل، حيث يُقدم هذا البحث طريقة كشف عن الانقطاع يمكن اعتمادها في العاكس المحلي الموصول بمحطة طاقة فوتوفولتية. تتمثل الطريقة المقترحة بمُحاكاة حالات انقطاع الشبكة (الاستجزار) وحالات تغيرات طبيعية وتشويشات مؤقتة مثل أخطاء القصر الكهربائي بين الخطوط بأنواعها، وعمليات فصل ووصل الأحمال والمكثفات. تقوم هذه الطريقة على تسجيل إشارات الجهد، ثم إنتاج مُعاملات هذه الإشارت عن طريق محولة المويجات المتقطعةDWT، واختبارها داخل شبكة عصبونية صناعيةANN بقصد تدريبها للتمييز بين حالات الانقطاع والحالات الأخرى.
نتجَ عن المحاكاة في هذا النظام العملي دقة عالية نسبيا في مختلف الأحداث التي تم تدريب الشبكة العصبونية عليها، خصوصا ً في حالات تدفق الطاقة المنخفض بين الشبكة والحمل. وقد تجاوز معدل دقة التمييز في السيناريوهات المدروسة نسبة 94%. بالإضافة إلى أن هذه الطريقة في الكشف لم تؤثر على جودة القدرة، كما أنها حققت متطلبات مؤسسة IEEE بحيث كانت فترة الكشف أقل بكثير من الفترة الزمنية المسموحة في الأنظمة المعمول بها في هذا المجال.