(۲-۸)
(۲-۹)
روابط (۲-۸) و (۲-۹) معادله­های مربوط به جریان­های منبع تولید پراکنده و شبکه را نمایش می­ دهند. در روابط فوق مربوط به امپدانس معادل شبکه و مربوط به امپدانس فیدری است که منبع تولید پراکنده را به شبکه وصل نموده و امپدانس مربوط به منبع تولید پراکنده می­باشد. با توجه به روابط فوق هرچه امپدانس منبع تولید پراکنده بزرگتر و هرچه فاصله محل خطا از منبع بیشتر باشد I_DG کمتر خواهد بود. اگر جریان اتصال کوتاه از طرف شبکه­ اصلی، قبل و بعد از نصب منبع تولید پراکنده و باشد رابطه (۲-۱۰) نسبت این جریان­ها را نمایش می­دهد.
(۲-۱۰)
با نصب منبع تولید پراکنده، جریان شبکه اصلی کاهش می­یابد در حالی که جریان نقطه خطا افزایش یافته است. در نتیجه جریان عبوری از برخی تجهیزات حفاظتی افزایش و جریان برخی دیگر کاهش می­یابد که می ­تواند منجر به ناهماهنگی حفاظتی گردد. برای رفع این مشکل روش­های مختلفی پیشنهاد شده است که یکی از آنها به­ کارگیری محدودساز جریان خطا می­باشد. در صورت استفاده از FCL روابط (۲-۸) و (۲-۹) به صورت روابط (۲-۱۱) و (۲-۱۲) اصلاح می­گردند.

(۲-۱۱) 
(۲-۱۲)
اگر جریان اتصال کوتاه از طرف شبکه­ اصلی، قبل و بعد از نصب منبع تولید پراکنده­ی همراه با محدودساز جریان خطا و باشد رابطه (۲-۱۳) نسبت این جریان­ها را نمایش می­دهد.
(۲-۱۳)
در روابط فوق امپدانس مربوط به محدود کننده جریان خطا است. بر طبق این روابط با افزایش Z_FCL مقدار کاهش پیدا می­ کند و نسبت جریان اتصال کوتاه از طرف شبکه­ اصلی قبل و بعد از نصب منبع تقریباً باهم برابر شده و مشکل ناهماهنگی حفاظتی بهبود می­یابد.
یک نکته قابل توجه در عملکرد FCL اینست که زمان لازم برای محدود کردن جریان توسط FCL و رسیدن به حالت دائمی کمتر از نیم سیکل (۱۰ میلی ثانیه) می­باشد. در صورتیکه زمان مورد نیاز برای عملکرد یک رله اضافه جریان در حدود ۲۰۰ میلی ثانیه است. بنابراین در این پایان نامه به عملکرد FCL در حالت گذرا نیازی نمی ­باشد و تنها حالت دائمی آن قبل و بعد از وقوع خطا مورد بررسی قرار می­گیرد.
فصل سوم
روش­های هماهنگ نمودن تجهیزات حفاظتی در حضور تولیدپراکنده
در سیستم­های توزیع معمولاً از فیوز و ریکلوزر و یا از رله­های اضافه جریان برای حفاظت استفاده می­ شود. همانطور که قبلا­ً گفته شد پس از ورود DG به سیستم توزیع، هماهنگی حفاظت از بین خواهد رفت. برای حفظ هماهنگی بین تجهیزات حفاظتی در حضور DG روش­های مختلفی معرفی شده ­اند. در این قسمت برخی از این روش­ها را بیان می­ شود.
هماهنگی فیوز-ریکلوزر در حضور تولیدپراکنده:
معمولاً هماهنگی فیوز-ریکلوزر، مبتنی بر حفظ فیوز می­باشد[۳۳]. نویسندگان مقاله[۱۴] در رابطه با هماهنگی بین این دو تجهیز حفاظتی هنگامی که DG وارد سیستم می­ شود به طور مفصل بحث نموده ­اند. همچنین راه حل­های متفاوتی برای حفظ هماهنگی بین آنها معرفی شده ­اند. در ادامه تعدادی از این روش­ها بیان می­شوند.
اصلاح منحنی سریع ریکلوزر:
این روش در[۳۴, ۳۵] برای حفظ هماهنگی فیوز-ریکلوزر به کار گرفته شده است. در[۳۴] منحنی سریع ریکلوزر بر مبنای نسبت جریان فیوز (I_F) به جریان ریکلوزر (I_R) در بدترین شرایط خطا اصلاح شده و با منحنی فیوز هماهنگ می­ شود. در[۳۵] اصلاح منحنی سریع ریکلوزر بر مبنای مینیمم مقدار برای هماهنگی فیوز-ریکلوزر مورد بحث قرار گرفته است. در هر دو مقاله برای رسیدن به هماهنگی، استفاده از ریکلوزر مبتنی بر میکروپروسسور توصیه شده است.
ناحیه بندی سیستم توزیع بوسیله بریکر:
در مقاله[۱] پیشنهاد شده است که سیستم توزیع به وسیله­ بریکر به نواحی مختلف تقسیم شود. برای اجرای این روش باید تمام بریکرها مجهز به سیستم سنکرونیزاسیون باشند. همچنین بریکرها توسط یک رله­ی
مبتنی بر کامپیوتر^[۳۰] کنترل می­شوند و در صورت بروز خطا، بریکرهای ناحیه­ی خطادار شده را قطع نموده و آن ناحیه را از سیستم جدا می­ کند. به همین ترتیب DGهای ناحیه­ی خطادار شده نیز از مدار خارج می­شوند. هزینه این روش بسیار بالا بوده و برای نفوذ پایین DG روش مناسبی نمی ­باشد.
قطع DGها پس از وقوع خطا:
این روش پیشنهاد می­ کند پس از وقوع خطا و قبل از آنکه ریکلوزر و یا فیوز عمل نمایند، همه DGها از سیستم توزیع جدا شوند[۳۶]. در این روش، طبیعت شعاعی سیستم حفظ شده و تجهیزات حفاظتی به درستی ناحیه­ی خطادار شده را از سیستم جدا می­نمایند. یکی از عیوب این روش اینست که حتی برای خطاهای گذرا DGها از مدار خارج می­شوند. قطع کردن همه DGها پس از وقوع هر خطا، سیستم را بسیار نامطمئن^[۳۱] می­نماید. همچنین برای اینکه دوباره DG بتواند به سیستم متصل شود نیاز به سنکرونیزاسیون می­باشد.
محدود کردن ظرفیت DG:
در[۳۷-۳۹] روشی معرفی شده است که بر اساس آن، سطح نفوذ DG در سیستم توزیع محدود شده و ظرفیت آن به اندازه­ای انتخاب می­ شود که هماهنگی ریکلوزر-فیوز از بین نرود. مشکل این روش، محدود بودن ظرفیت DG می­باشد. به این معنی که اگر نیاز به ظرفیت بیشتری برای نصب DG باشد دیگر این روش، کارا نخواهد بود.
دسته­بندی ریکلوزر- فیوز بر اساس هماهنگی آنها:
یک تکنیک دسته­بندی هماهنگی ریکلوزر- فیوز در[۴۰] معرفی شده است که در آن برای حفظ هماهنگی، بهترین محل برای نصب DG مشخص می­گردد. همچنین در برخی موارد تنظیمات ریکلوزر تغییر داده می­ شود. در این روش، حالت­های ریکلوزر-فیوز از نظر هماهنگی در شرایط خطا به دو دسته تقسیم می­شوند: حالت­هایی که پس از وقوع خطا همچنان هماهنگی بین این دو تجهیز حفاظتی باقی مانده و حالت­هایی که با وقوع خطا هماهنگی آنها از بین رفته است. با توجه به این دسته­بندی و همچنین یافتن بهترین محل برای نصب DG و تغییر تنظیمات ریکلوزر، تعداد حالت­های وجود ناهماهنگی ریکلوزر-فیوز به کمترین مقدار ممکن می­رسد.
هماهنگ نمودن رله­ها در حضور تولیدپراکنده:
برای حفظ هماهنگی بین رله­های اضافه جریان پس از ورود DG به سیستم توزیع روش­های مختلفی پیشنهاد شده است. یکی از این روش­ها استفاده از FCL برای کم کردن اثر DG بر روی هماهنگی حفاظت سیستم می­باشد که در سال ۲۰۰۱ معرفی گردید. همانطور که قبلاً گفته شد محدودکننده­های جریان خطا تجهیزاتی هستند که در حالت نرمال شبکه دارای امپدانس ناچیز و در شرایط خطا دارای امپدانس بالا می­باشند. بنابراین با تنظیم مقدار امپدانس آنها می­توان جریان خطا را تا حد زیادی کاهش داد. FCLها می­توانند از نوع مقاومتی، القایی و یا امپدانسی باشند. پس از نصب FCL معمولاً نیاز به تغییر تنظیمات رله­ها نیز می­باشد. تکنیک­های اکتشافی^[۳۲] از قبیل PSO^[33] [۴۱] و الگوریتم ژنتیک (GA^[34]) [42, 43] روش­هایی هستند که برای بدست آوردن تنظیمات بهینه­ رله­های اضافه جریان استفاده شده ­اند. این روش­ها برای بهینه­سازی یک تابع هدف به­کار می­روند. با بهره گرفتن از این روش­ها پارامترهای رله­ها طوری محاسبه می­شوند که تمام قیود مربوط به آنها حفظ شده و همچنین هماهنگی بین رله­ها نیز برقرار باشد.
روش­هایی که در آنها از FCL برای حفظ هماهنگی رله­های اضافه جریان در حضور DG استفاده شده در زیر بیان شده است.
استفاده از FCL بصورت سری با DG:
بکارگیری FCL بصورت سری با DG در[۴۴] مطرح شده است. در این روش، دیگر نیازی به تغییر تنظیمات رله­ها نمی ­باشد به این دلیل که جریان DGها در شرایط خطا آنقدر محدود شده است که بر روی عملکرد رله­ها تأثیری نگذارد. شکل(۳-۱) نحوه­ اتصال FCL بصورت سری با DG را نشان می­دهد.

شکل۳- ۱: اتصال سری FCL و DG
در این شکل، Tr^[35] نماد ترانسفورماتور و PDS^[36] نماد سیستم توزیع می­باشد. حال فرض کنید DG در محل­های مختلف در سیستم توزیع ۳۰ باسه­ی IEEE که در شکل(۳-۲) نشان داده شده است نصب شده است.

شکل۳- ۲: سیستم توزیع ۳۰ باسه IEEE
باس­های کاندید برای نصب DG باس­های ۱۰، ۱۲، ۱۵، ۱۶، ۱۷، ۱۸، ۱۹، ۲۱، ۲۴، ۲۷و ۳۰ می­باشند. اگر DG بدون FCL به سیستم توزیع متصل شود، هماهنگی تعدادی از رله­ها از بین می­رود. شکل(۳-۳) تعداد ناهماهنگی­های بوجود آمده بین رله­ها را پس از نصب DG و اعمال خطای ۳ فاز در نزدیکی هر کدام از رله­ها نشان می­دهد. همانطور که در این شکل مشاهده می­گردد این ناهماهنگی­ها یا به خاطر کمتر بودن CTI بین رله­ها از مقدار تعیین شده بوده و یا رله­ی پشتیبان قبل از رله­ی اصلی عمل نموده است.
شکل۳- ۳: تعداد ناهماهنگی­های بوجود آمده بین رله­ها
با بهره گرفتن از FCLهای مقاومتی یا القایی بصورت سری با DG می­توان به هماهنگی کامل بین رله­ها دست یافت. این روش در [۴۴] پیاده­سازی شده و نتایج آن نشان داده شده است. امپدانس­های مورد نیاز برای FCLهای مقاومتی و القایی برای محل­های مختلف نصب DG در شکل(۳-۴) آورده شده ­اند.
شکل۳- ۴: امپدانس FCL برای محل­های مختلف نصب DG
همانطور که در این شکل دیده می­ شود FCL مقاومتی، با امپدانس پریونیت کمتری نسبت به FCL القایی می ­تواند هماهنگی بین رله­ها را حفظ نماید.
استفاده از FCL در محل اتصال شبکه قدرت به سیستم توزیع:
این روش در[۴۵] مطرح شده است. در این مقاله، رله­ها طوری تنظیم می­شوند که سیستم توزیع بتواند در حالت جزیره­ای^[۳۷] نیز با حفظ هماهنگی رله­ها کار کند. این روش بر روی سیستم توزیع ۳۰ باسه IEEE مطابق شکل(۳-۵) اجرا شده است. در این مقاله یک خطای سه­فاز در وسط هر کدام از خطوط برای بررسی عملکرد رله­ها در نظر گرفته شده است.

شکل۳- ۵: استفاده از FCL در محل اتصال شبکه قدرت به سیستم توزیع
همچنین برای هماهنگ نمودن رله­ها دو مسئله مطرح و حل شده است که عبارتند از:
مسئله­ تک ترکیبه: در این مسئله، سیستم توزیع فقط در مد متصل به شبکه^[۳۸] بررسی می­گردد. بنابراین فقط یک دسته از قیود رله­ها که مربوط به این مد عملکردی می­باشند مطرح شده و رعایت می­شوند.