Στατιστική ανάλυση της επίδρασης αιολικών πάρκων στην ευστάθεια τάσης δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας

Γρανίτσας, Ιωάννης-Μάριος; Granitsas, Ioannis-Marios

dc.contributor.author	Γρανίτσας, Ιωάννης-Μάριος	el
dc.contributor.author	Granitsas, Ioannis-Marios	en
dc.date.accessioned	2018-02-05T09:47:19Z
dc.date.available	2018-02-05T09:47:19Z
dc.date.issued	2018-02-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46395
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14905
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Μέγιστη μεταφερόμενη ισχύς	el
dc.subject	Αιολικά πάρκα	el
dc.subject	Αστάθεια τάσης	el
dc.subject	Μοντέλα Markov	el
dc.subject	Στατιστική ανάλυση	el
dc.subject	Πιθανοτική προσομοίωση	el
dc.subject	Συνθετικές χρονοσειρές	el
dc.subject	Maximum power transfer	en
dc.subject	Wind farms	en
dc.subject	Voltage instability	en
dc.subject	Markov models	en
dc.subject	Statistical analysis	en
dc.subject	Probabilistic simulation	en
dc.subject	Synthetic time series	en
dc.title	Στατιστική ανάλυση της επίδρασης αιολικών πάρκων στην ευστάθεια τάσης δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Electrical engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-11-10
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά με χρήση στοχαστικών μοντέλων την επίδραση που έχει η μεταβλητότητα της ενεργού παραγωγής αιολικών πάρκων στη μέγιστη μεταφερόμενη ισχύ και κατά συνέπεια στο όριο ευστάθειας τάσης ενός ασθενούς συστήματος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η μελέτη στηρίζεται στην πιθανοτική προσομοίωση ενός συστήματος δοκιμών που αποτελείται από μία γραμμή μεταφοράς, στο μέσο της οποίας συνδέεται μέσω αποκλειστικής γραμμής διανομής Μέσης Τάσης η αιολική παραγωγή. Τα δεδομένα των γραμμών σύνδεσης προέρχονται από δύο πραγματικά αιολικά πάρκα που είναι συνδεδεμένα στο Ελληνικό σύστημα, στην περιοχή της Πελοποννήσου. Η γραμμή σύνδεσης κάθε πάρκου αποτελείται από τον υποσταθμό Υψηλής/Μέσης Τάσης και περιλαμβάνει μετασχηματιστή ισχύος εξοπλισμένο με ΣΑΤΥΦ. Στον ζυγό Μέσης Τάσης του υποσταθμού υπάρχουν αυτόματοι πυκνωτές αντιστάθμισης. Το αιολικό πάρκο και οι επί μέρους ελεγκτές των ανεμογεννητριών έχουν την δυνατότητα να ρυθμίζουν την έγχυση αέργου ισχύος στον ισοδύναμο ζυγό σύνδεσης του πάρκου. Στην εργασία αναπτύσσεται ένας αλγόριθμος παραγωγής συνθετικών χρονοσειρών με χρήση στοχαστικών μοντέλων Markov. Αφού γίνει η διακριτοποίηση και η εξαγωγή του πίνακα πιθανοτήτων μετάβασης των δεδομένων χρονοσειρών που αντιστοιχούν σε πραγματικές μετρήσεις ταχύτητας ανέμου, διερευνάται η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων στην αναπαραγωγή των συντελεστών αυτοσυσχέτισης και της συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας, με σκοπό την καταλληλότερη επιλογή μοντέλου για κάθε χρονοσειρά. Περιγράφεται επίσης μια διαδικασία παραγωγής συσχετισμένων χρονοσειρών που βασίζεται στα μοντέλα ARIMA καθώς και στην Ανάλυση Θεμελιωδών Συνιστωσών. Οι παραγόμενες συνθετικές χρονοσειρές από κάθε μοντέλο Markov χρησιμοποιούνται για την πιθανοτική προσομοίωση των αιολικών πάρκων. Για την εκτίμηση της συνεισφοράς κάθε πάρκου, υλοποιούνται δυο διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου του ηλεκτρονικού μετατροπέα, συγκεκριμένα η ρύθμιση με μοναδιαίο συντελεστή ισχύος και ο ευφυής έλεγχος με εντολή μέγιστης άεργης υποστήριξης σε συνθήκες εκτάκτου ανάγκης. Για το πρώτο αιολικό πάρκο, πραγματοποιείται στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τις προσομοιώσεις με στόχο την μελέτη της επίδρασης της μεταβαλλόμενης αιολικής παραγωγής στο όριο φόρτισης του συστήματος. Επιπλέον, καταστρώνεται ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης για τον υπολογισμό της θεωρητικής μέγιστης τιμής της καταναλισκόμενης ισχύος φορτίου, καθώς και της αντίστοιχης αγωγιμότητας. Τέλος, για το δεύτερο αιολικό πάρκο μελετάται επιπρόσθετα η επίδραση της μεταβαλλόμενης αιολικής παραγωγής στην ευσταθή λειτουργία του μετατροπέα ηλεκτρονικών ισχύος, δοσμένου ότι εμφανίστηκαν περιπτώσεις ασταθούς λειτουργίας και προτείνεται ένας μηχανισμός για τον περιορισμό του εν λόγω φαινομένου.	el
heal.abstract	This diploma thesis investigates the effect of Wind Farm active power variability on the maximum power transfer, and thus the voltage stability limit of a weak power transmission system, with the use of stochastic models The research is based on the probabilistic simulation of a test system that consists of a transmission corridor, in the middle of which wind generation is connected through a dedicated Medium Voltage distribution feeder. The detailed data for the feeders are taken from two Wind Farms connected to the Hellenic System, in the area of Peloponnese. Each Wind Farm feeder consists of a 20kV line connected to the HV/MV substation, which includes power transformer equipped with LTC. Automatic switched capacitors are connected to the Medium Voltage bus of the substation. The Wind Farm and the wind generator controllers have the ability to regulate the reactive power injected to the connection bus. With the use of stochastic Markov models, an algorithm is developed for the production of synthetic time series. After the discretization and the extraction of the probability transition matrix of the original time series, which corresponds to real wind speed measurements, the effect of various parameters on the reproduction of autocorrelation factors and probability density function is examined, in order to choose the most fitting model for each time series. Also, a procedure for producing correlated time series is described, based on the ARIMA models and Principal Component Analysis (PCA). The produced synthetic time series from each chosen Markov model are used for the probabilistic simulation of the Wind Farms. To assess the contribution from each Wind Farm, two different control strategies of the Wind Farm converter are implemented, more specifically the unity power factor control (UPF) and an intelligent emergency control with maximum reactive support command (EMRS). For Wind Farm #1, a statistical analysis of the probabilistic simulation results is carried out in order to investigate the effect of variable wind power on the maximum power transfer. Moreover, an optimization problem is constructed for the determination of the theoretical maximum power consumed by the load, as well as the corresponding conductance. Finally, for Wind Farm #2, the effect of variable wind power on the stable operation of the Wind Farm converter is investigated. A mechanism is proposed in order to prevent converter instability.	en
heal.advisorName	Βουρνάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Βουρνάς, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	189 σ.
heal.fullTextAvailability	true