Impact of wind generation on line protection

Abstract

Resumen del proyecto: La generación basada en energía renovable, como parques eólicos o solares presentan una respuesta ante cortocircuito diferente a los generadores síncronos convencionales debido a su acoplamiento a la red mediante inversores basados en electrónica de potencia. Estas llamadas fuentes de generación basados en inversores (IBR) se comportan como fuentes de intensidad, no como fuentes de tensión y su intensidad de cortocircuito está determinada en gran medida por su sistema de control. Esta intensidad está generalmente limitada alrededor de 1.2 p.u. y está caracterizada por una falta de componente de secuencia inversa (I2) debido a que la mayoría de filosofías de control actuales toman en cuenta solo la secuencia positiva aún en presencia de faltas desbalanceadas. Debido a esto se prevé que funciones de protección que están basadas en I2 para reconocer faltas como Sobre-Intensidad Direccional de Secuencia o Selectores de Fase en Falta (FID) sufran la falta de este componente que se esperaría de generadores convencionales. Los códigos de red modernos requieren una capacidad para soportar huecos de tensión que incluyen control de I2. Además de utilizar componentes de secuencia, los selectores de fase en falta hacen uso del concepto de cantidades incrementales para operar. La teoría de cantidades incrementales está basada en el principio de superposición, que también se espera que sea impactado en presencia de IBRs. El objetivo del presente trabajo es proveer una descripción del impacto de las IBRs en la ingeniería de protecciones y poner a prueba diferentes funciones de protección en presencia de IBRs.

Abstract: Renewable energy-based generation like wind and solar farms present a different response to short circuit than conventional synchronous generators due to their coupling trough power electronics based inverters. Those so called Inverted Based Resources (IBR) behave like current sources as opposed to voltage sources and their short circuit current is highly determined by their control system. This fault current is generally limited to around 1.2 p.u. and is characterized by the lack of an expected negative sequence current (I2) due to most current control philosophies only taking in account positive sequence even in the presence of unbalanced faults. Protection Units that are based on I2 for fault recognition like Directional Sequence Overcurrent or Faulted Phase Selectors (FID) are foreseen to particularly suffer the lack of I2 expected from traditional Synchronous Generation. Modern Grid Codes specify advanced Low Voltage Ride Through (LVRT) requirements, including I2 control. Besides sequence components, Faulted Phase Selector algorithms makes use of incremental quantities concept to successfully identify faulted phase. Incremental quantities theory is based on the superposition principle, which is also expected to suffer in presence of IBRs. Present work goal is to provide a good understanding of the IBR phenomena that impacts protection engineering and to put to test different protection functions under IBR presence.