Design Of A New Digital Relaying Algorithm For A Generator Protection Against Loss Of Field

Abstract

Bu tezde, generatörleri uyarma alanı kaybına karşı korumak için yeni bir dijital koruma algoritması geliştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda aşağıdaki adımlar izlenmiştir: - İlk olarak generatörlerin arızalara karşı başlıca koruma ihtiyaçları, bu amaçla kullanılan koruma araçları incelenmiştir. Ayrıca klasik alan kaybı algılama teknikleri ve bunların üstünlükleri ve eksiklikleri incelenmiştir. - Daha sonra generatörlerin sürekli ve geçici hallerdeki çalışma karakteristikleri incelenmiştir. Bu çalışmalarda generatörlerin reaktif güç üretimleri ve alan kaybı sırasındaki karakteristikleri üzerinde yoğunlaşılmıştır. - Generatörlerde alan kaybı sırasında kullanılagelen geleneksel empedans izleme yöntemi incelenmiş, bu yöntemin üstünlükleri ve zayıflıkları açıklanmıştır. Daha sonra generatörün ürettiği reaktif gücün değerini ve yönünü izleyerek, alan kaybını algılayan yeni bir dijital koruma algoritması geliştirilmiştir. Bu yeni algoritmanın uyarma alanı kaybı arızalarına ve güç sistemlerinde görülen diğer arızalara cevabının test edilmesi için örnek bir güç sisteminde simulasyon çalışmaları yapılmıştır. Son olarak tez ile ilgili sonuçlar ve öneriler tartışılmıştır.

The object of this thesis is to develop a new digital-relaying algorithm for the protection of the generator in case of loss of its field current. In order to establish this goal the following steps are followed: Firstly a study of the main protection requirements of an electric generator was done in order to form a common understanding about the most essential protection devices used for this purpose. Loss of field protection of a synchronous generator was given more attention, with special concentration on the disadvantages of the conventional relaying method based on the application of a mho distance relay. Secondly a study of the operational characteristics of the generator during steady and transient states were done. These studies focus on the reactive power output from the generator, and its characteristics during loss of field. Thirdly attention is directed to the study of the traditional method used to protect generators in case of loss of field with concentration on its disadvantages in order to overcome them in the planned new relaying algorithm. The traditional method uses an offset mho distance relay, which measures the impedance of the generator seen at its terminals and compares it to the setting values of the relay. Then the new algorithm based on the direction of the reactive power flow through the generator was introduced. This algorithm measures the moving average of the total reactive power output of the generator over a complete cycle of the system frequency and compares it to its setting values. In the last section a computer simulation study was performed on a representative power system to test the response of this new algorithm for actual loss of field, and for other abnormal operating conditions. Finally a collection of conclusions and suggested recommendations were given at the end of this thesis.