Εξελιγμένες Μέθοδοι Ανίχνευσης Αστάθειας Τάσης Σε Πραγματικό Χρόνο Και Μέτρα Προστασίας Με Αξιοποίηση Διεσπαρμένων Πηγών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη τοπικών μεθόδων βασιζόμενων σε μετρήσεις για την ανίχνευση αστάθειας τάσης σε πραγματικό χρόνο στη μακροπρόθεσμη χρονική κλίμακα, καθώς και η ανάπτυξη σχημάτων προστασίας από κατάρρευση τάσης που αξιοποιούν τις δυνατότητες των διεσπαρμένων πηγών.Πραγματοποιείται επέκταση και βελτίωση του τοπικού δείκτη New LIVES Index – NLI μέσω αξιοποίησης του εργαλείου από το πεδίο χρόνου-συχνότητας Short-time Fourier Transform - STFT, με αποτέλεσμα να διαπιστώνεται πολύ καλή συμπεριφορά σε έγκαιρη ανίχνευση της αστάθειας τάσης σε βροχοειδή συστήματα, υπό την παρουσία βραχυπρόθεσμων δυναμικών του συστήματος και λευκού θορύβου μετρήσεων.Αναπτύσσεται επίσης παραλλαγή του δείκτη NLI, και συγκεκριμένα ο δείκτης ReLay based Index – RLI, ο οποίος ακολουθεί την ίδια φιλοσοφία με τον δείκτη NLI αλλά διαθέτει λιγότερη πληροφορία για την ανίχνευση μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης, καθώς στηρίζεται σε μετρήσεις τάσης και ρεύματος αποκλειστικά από έναν ηλεκτρονόμο αποστάσεως. Με βάση τις προσομοιώσεις που διεξάγονται στη διατριβή, προκύπτουν εξίσου ενθαρρυντικά αποτελέσματα με αυτά του δείκτη NLI, με επιπρόσθετο κέρδος από τον δείκτη τη δυνατότητα αποτροπής ανεπιθύμητης εντολής αποσύνδεσης γραμμής, όταν η τροχιά της μετρούμενης από τον ηλεκτρονόμο σύνθετης αντίστασης Ζ εισέλθει στην τρίτη ζώνη προστασίας. Η απλότητα και ευκολία υλοποίησης των δύο δεικτών ανίχνευσης αστάθειας τάσης, καθώς και τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα που προκύπτουν από τις προσομοιώσεις, τους καθιστούν ελκυστικούς για εφαρμογή σε πραγματικό σύστημα.Με σκοπό τη βελτίωση της ακρίβειας ανίχνευσης αστάθειας τάσης, εξετάζεται η επίδραση των απωλειών του τμήματος του συστήματος μεταφοράς που βρίσκεται στα κατάντη του σημείου από το οποίο λαμβάνονται οι μετρήσεις των δεικτών αστάθειας NLI και RLI. Η διερεύνηση γίνεται για ακτινικό σύστημα και αποδεικνύεται ότι για απομακρυσμένες από το φορτίο μετρήσεις η μέγιστη καταναλισκόμενη ισχύς φορτίου επιτυγχάνεται προ της μεγιστοποίησης της διερχόμενης από το σημείο μέτρησης ισχύος, ανεξάρτητα από τον συντελεστή ισχύος του φορτίου.Στη διατριβή αναπτύσσεται επίσης τοπική μέθοδος βασιζόμενη αποκλειστικά σε μετρήσεις με σκοπό την εκτίμηση του περιθωρίου ευστάθειας τάσης. Ο υπολογισμός της εκτίμησης του περιθωρίου πραγματοποιείται αξιοποιώντας πολυώνυμα παρεμβολής σε συνδυασμό με τη χρονική απόκριση του δείκτη αστάθειας NLI. Η μέθοδος χαράσσει στον χώρο GP πολυώνυμο δευτέρου βαθμού όταν ο δείκτης NLI παρουσιάζει καθοδική πορεία για διαδοχικές χρονικές στιγμές. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων τόσο στο ακτινικό όσο και στο βροχοειδές σύστημα δοκιμών IEEE Nordic είναι ενθαρρυντικά.Διερευνάται επίσης η επίδραση της συνδεδεμένης στη διανομή διεσπαρμένης παραγωγής στην εκδήλωση και ανίχνευση της μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης, καθώς και ο προκαταρκτικός σχεδιασμός ενός σχήματος προστασίας από αστάθεια, το οποίο αξιοποιεί τις διεσπαρμένες πηγές και την έκτακτη λειτουργία ΣΑΤΥΦ. Η διεσπαρμένη παραγωγή μοντελοποιείται συγκεντρωτικά και θεωρείται εγκατεστημένη σε μικρή ηλεκτρική απόσταση από τα κέντρα κατανάλωσης, ώστε να μελετηθεί η επίδρασή της στη συμπεριφορά της κατανάλωσης μίας περιοχής η οποία πλήττεται από αστάθεια τάσης. Οι προσομοιώσεις έγιναν στο σύστημα δοκιμών IEEE Nordic και εξετάστηκαν δύο εναλλακτικοί τρόποι συνδεσμολογίας της διεσπαρμένης παραγωγής (κοινός και μη κοινός μετασχηματιστής επί του ίδιου υποσταθμού), καθώς και δύο σχήματα ελέγχου (σταθερός μοναδιαίος συντελεστής ισχύος και σταθερή τερματική τάση) προκειμένου να αναδειχθούν οι κύριοι παράγοντες που συνθέτουν την επίδραση των διεσπαρμένων πηγών στην αστάθεια τάσης. Από τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων διαπιστώνεται ότι η διεσπαρμένη παραγωγή αυξάνει τα περιθώρια ευστάθειας τάσης ανεξάρτητα από τον τρόπο συνδεσμολογίας της στο δίκτυο διανομής και του σχήματος λειτουργίας της, όμως μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την ανί-χνευση της αστάθειας τάσης όταν συνδέεται στο ίδιο δίκτυο διανομής με την κατανάλωση και λειτουργεί με έλεγχο σταθερής τάσης. Οι εν λόγω διαπιστώσεις αξιοποιούνται για την ανάδειξη των ενδεδειγμένων συμβιβασμών που πρέπει να γίνονται στο σχεδιασμό σχημάτων προστασίας από κατάρρευση τάσης για την εξασφάλιση της ευστάθειας και τον περιορισμό των επενεργειών στους καταναλωτές