Meskipun memberikan peningkatan keandalan dan kualitas daya dalam memenuhi permintaan beban, integrasi sumber energi listrik telah menimbulkan tantangan pada sistem proteksi. Penetrasi DG yang tinggi mengubah impedansi jaringan secara keseluruhan dan meningkatkan tingkat arus gangguan dalam jaringan. Akibatnya, beberapa bus terkena kondisi kritis, melanggar kapasitas penanganan pemutus sirkuit (CB), dan mempengaruhi pengaturan koordinasi relai yang ada. Untuk mengurangi dampak merugikan ini, Fault Current Limiter (FCL) dapat menjadi solusi potensial untuk meminimalkan arus hubung singkat dalam batas pengenal switchgear yang diizinkan. Karena biayanya yang mahal, sangat penting untuk memastikan penempatan dan ukuran FCL yang optimal, dan pada saat yang sama menjaga keefektifan kinerja perlindungan selama berbagai status operasi jaringan. Penelitian ini memformulasikan pengaturan FCL dan directional overcurrent relay (DOCR) sebagai skema koordinasi proteksi gabungan yang dioptimalkan dengan teknik multi-objective hybrid optimization.
Dalam beberapa tahun terakhir, integrasi Distributed Generation (DG) di Kisaran MW ke dalam jaringan distribusi (DN) telah dipercepat dengan pembangkitan di tempat. Penyebaran ini telah mengatasi biaya tinggi yang terkait dengan pembangkit listrik baru dan pertumbuhan jaringan untuk memenuhi permintaan listrik yang meningkat. Meskipun demikian, mengintegrasikan DG di berbagai lokasi, jenis, dan kapasitas telah menyebabkan beberapa tantangan terhadap stabilitas daya dan operasi koordinasi perangkat pelindung. Penetrasi DG yang tinggi telah mengubah besaran kesalahan dan menyebabkan aliran daya dua arah. Ini telah mengganggu selektivitas dan koordinasi relay pelindung, yang menyebabkan maloperasi parah, perlindungan buta, dan tripping gangguan, terlepas dari status operasi jaringan.
Penetrasi DG yang tinggi pada level tegangan distribusi telah mengubah dinamika arus gangguan, mempengaruhi operasi perangkat pelindung. Ke meringankan kegagalan koordinasi perlindungan di DN yang disebabkan oleh tingkat kesalahan tinggi yang disumbangkan oleh DG, perangkat tambahan seperti arus gangguan.Formulasi yang diusulkan bertujuan untuk menentukan ukuran FCL minimal dengan biaya investasi minimum untuk memenuhi kendala koordinasi relai pada bus tingkat kesalahan tinggi, terlepas dari lokasi DG dan status operasi jaringan.
Karakteristik relai yang ditentukan pengguna (UDC) digunakan untuk mengintensifkan kinerja koordinasi DOCR dan mendapatkan waktu pengoperasian minimum, di mana konstanta relai terbalik konvensional (A&B) dioptimalkan dengan (TSM & Ipu). Gabungan pengaturan relai UDC dan solusi formulasi masalah FCL yang diperoleh dengan optimalisasi MO-hybrid dapat mengurangi tekanan elektromagnetik yang meningkat, penggantian switchgear yang mahal, dan maloperasi relai. Kinerja teknik yang diusulkan dinilai dengan mengimplementasikannya pada radial (IEEE-33 Bus) dan meshed (IEEE 30-Bus) DN dengan ukuran FCL yang dioptimalkan dan pengaturan relai. Hasil optimal menunjukkan keefektifan teknik yang diusulkan dalam mempertahankan kinerja koordinasi relai di hadapan DG dan FCL di bawah koneksi jaringan ON/OFF.
Ukuran FCL yang optimal, dan pengaturan relai diperlukan untuk trip cepat dan selektivitas yang tepat diformulasikan sebagai fungsi single-objective (SO) dan multiobjective (MO). Pendekatan optimisasi tujuan tunggal mengoptimalkan nilai minimum dan maksimum berdasarkan fungsi tujuan tunggal secara terpisah (OF1 atau OF2). Namun, dalam algoritma optimisasi hibrid multi-tujuan, lebih dari satu tujuan dioptimalkan secara bersamaan (OF1 dan OF2). Formulasi gabungan Protection Coordination Problem (PCP) yang akan diminimalkan sebagai SO-SSA_LP dan MOSSA_LP.
Dalam karya ini, masalah koordinasi proteksi diformulasikan sebagai teknik PCP gabungan dan diselesaikan dengan SO-SSA_LP dan MO-SSA_LP. Strategi pengoptimalan hibrida SO & MO yang diusulkan diimplementasikan untuk mengurangi arus gangguan berlebih pada jaringan uji terintegrasi dengan DG, yang membatasi arus gangguan pada tingkat yang berkelanjutan tanpa kegagalan saluran listrik atau melebihi batas trip CB. Dalam formulasi ini, nilai FCL dan pengaturan koordinasi relai dioptimalkan dengan biaya terendah untuk memitigasi proteksi silau & trip gangguan relai yang disebabkan oleh DG. Selain itu, fokus utama dibatasi untuk menjaga koordinasi DOCR dengan memanfaatkan karakteristik yang ditentukan pengguna di bawah status operasi jaringan dinamis. Tujuannya adalah untuk memenuhi batasan koordinasi relai (鈮200msec) antara relai utama dan cadangan menggunakan tipe FCL yang berbeda. Hasilnya menunjukkan bahwa formulasi SO & MO yang diusulkan untuk tipe FCL dan UDC yang berbeda dapat memberikan pengaturan koordinasi DOCR yang optimal, yang mengurangi efek menantang yang dikontribusikan DG dengan nol mis-koordinasi antar relai.
Hasil konvergensi jaringan IEEE 33 Bus menunjukkan hasil yang lebih baik kinerja MO-SSA_LP yang diusulkan, yang secara substansial mengurangi ukuran FCL untuk tipe (R, XL, Z) dari 82,496 % 66,125 % dibandingkan dengan teknik MO-PSO. Selain itu, pada jaringan yang dikonfigurasi ulang, hasilnya sesuai dengan batas pembatas arus gangguan dan tidak melanggar kapasitas pengenal CB. Pengaturan relai yang dioptimalkan ulang dalam kasus hybrid dan Z-type FCL memastikan koordinasi antar relai selama situasi darurat. Terakhir, untuk 30-Bus mesh DN, hasil optimalisasi OF1 dan OF2 menunjukkan kekokohan teknik yang diusulkan dengan metode lain. Hasil dari koordinasi ini adalah bukti pencapaian solusi terbaik yang dianggap sebagai solusi optimalisasi global dan menegaskan efektivitas penerapan teknik MO-SSA_LP.
Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, ST, SPd, MT, PhD.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Usama, Muhammad, et al. “A multi-objective optimization of FCL and DOCR settings to mitigate distributed generations impacts on distribution networks.” International Journal of Electrical Power & Energy Systems 147 (2023): 108827.
