Αξιολόγηση Αποκεντρωμένου Συστήματος Προστασίας Από Κατάρρευση Τάσεως

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση του αυτόνομου συστήματος προστασίας από κατάρρευση τάσεως που βασίζεται στη μέθοδο LIVES. Η μέθοδος προστασίας LIVES χρησιμοποιεί τα συστήματα αλλαγής τάσης υπό φορτίο (ΣΑΤΥΦ) με τα οποία είναι εφοδιασμένοι οι μετασχηματιστές μεταβλητής λήψης που τροφοδοτούν τα φορτία του συστήματος. Έτσι, το αυτόνομο σύστημα προστασίας LIVES μπορεί να ανιχνεύσει μία επικείμενη αστάθεια τάσης μέσω της παρακολούθησης του κινητού μέσου όρου της ρυθμιζόμενης τάσης διανομής και στη συνέχεια να εφαρμόσει διορθωτικά μέτρα προστασίας για την αποκατάσταση της ευσταθούς λειτουργίας, μέσω της κατάλληλης ρύθμισης της νεκρής ζώνης. Οι προσομοιώσεις στη μακροπρόθεσμη κλίμακα πραγματοποιήθηκαν με το πρόγραμμα WpSTAB, το οποίο βασίζεται στη μέθοδο της Οιονεί Στατικής Προσέγγισης. Αναλύθηκε η απόκριση του συστήματος ώστε να αναδειχθούν και να ντιμετωπιστούν φαινόμενα μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης. Έγινε εφαρμογή του συστήματος προστασίας LIVES σε ένα σύστημα δοκιμών ζυγών ομάδας εργασίας του ΙΕΕΕ για δύο διαφορετικά σημεία λειτουργίας. Η έμμεση αποκοπή φορτίου της μεθόδου προστασίας LIVES συγκρίνεται με την απευθείας αποκοπή φορτίου των ζυγών στους οποίους εντοπίστηκαν συνθήκες αστάθειας τάσης. Σε όλες τις προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν, τα βραχυπρόθεσμα δυναμικά φαινόμενα (απόκριση δικτύου, γεννήτριες, αυτόματοι ρυθμιστές τάσης) θεωρούνται ευσταθή και σε ισορροπία κάθε χρονική στιγμή, ενώ τα μακροπρόθεσμα (Συστήματα Προστασίας Υπερδιέγερσης, ΣΑΤΥΦ) περιγράφονται από εξισώσεις διαφορών. Η επιβαλλόμενη διαταραχή ήταν η απώλεια μιας κρίσιμης γραμμής μεταφοράς. Η σύγκριση έδειξε ότι η μέθοδος ανίχνευσης LIVES εντόπισε εγκαίρως την εκδήλωση αστάθειας στο ασταθές σενάριο Α, ενώ δεν έδωσε ψευδή συναγερμό στην περίπτωση του ευσταθούς σεναρίου Β. Τέλος, οι αποκοπές με τη μέθοδο προστασίας LIVES-restore αποδείχθηκαν μικρότερες από την απευθείας αποκοπή φορτίου.

The scope of this diploma thesis is the evaluation of a completely autonomous protection system against voltage collapse based on the method called LIVES. The protection method LIVES uses the Load Tap Changers (LTC) which are integrated in the bulk power delivery transformers. The autonomous protection system LIVES can identify an imminent voltage instability by monitoring the moving average of distribution voltage and subsequently apply the necessary corrective measures to restore stable operation by adjusting the distribution voltage setpoint. The simulations in a long-term time scale were carried out on the program WpSTAB by using the Quasi-Steady-State approximation for long-term dynamics. The response of the system was analyzed and the long-term voltage instability phenomena were highlighted and addressed. The protection system LIVES was applied on a test system of 74 buses proposed by an IEEE Task Force for two different operating points. The indirect load curtailment by LIVES is compared with direct load shedding schemes on buses with voltage instability conditions. For all the simulations that took place, the short-term dynamics (network response, generators, automatic voltage regulators) are assumed to be stable and at equilibrium at every time instant, while long-term dynamics (overexcitation limiters, load tap changers) are described by difference equations. The applied contingency was the loss of a crucial transmission line. The comparison showed that the detection method LIVES detected the emerging instability in time for protective action for post-disturbance unstable operating point A, while it did not give false alarm for the stable operating point B. Finally, the indirect load shedding by the protection system LIVES-restore proved to be smaller than the direct load shedding.