Real-time hardware-in-the-loop simulation of microgrid protection and control

The aim of the project described in this thesis is to develop a test system for protection and control devices, based on real time simulations of electrical distribution networks in the presence of distributed generation units (microgrids). In particular, protection and control functions to be tested reside in smart low voltage circuit breakers with microcontroller-based trip units. Focus of the activity is on simulations of different scenarios (normal and islanded operation, fault, etc). Software interface has been implemented using Labview, while the hardware setup was designed using two ABB EMAX2 circuit breakers and several National Instrument I/O devices. The realized setup makes it possible to analyze the effect of different failure situations on the stability of the system, and also to assess the effectiveness of load shedding schemes. In this case, procedures to restore normal operation of the network are also considered and tested.

Lo scopo del progetto descritto in questa tesi è quello di sviluppare un sistema di test per dispositivi di protezione e controllo, basato su simulazioni in tempo reale di reti di distribuzione elettrica in presenza di unità di generazione distribuita (microgrid). In particolare, le funzioni di protezione e controllo da testare sono presenti in interruttori automatici di bassa tensione con sganciatori contollati per mezzo di un microcontrollore. Il focus dell'attività è posto sulla simulazione di diversi scenari (funzionamento normale e a isola, guasto, ecc.). L'interfaccia software è stata implementata utilizzando Labview, mentre la configurazione dell'hardware è stata progettata utilizzando due interruttori EMAX2 ABB e diversi dispositivi I / O di National Instrument. La configurazione realizzata consente di analizzare l'effetto di diverse situazioni di guasto sulla stabilità del sistema e anche di valutare l'efficacia degli schemi di load shedding. In questo caso, vengono considerate e testate le procedure per ripristinare il normale funzionamento della rete.