En Ny Kollapsprædiktionsindeks for Spændingsstabilitetsanalyse og Sårbarmådebedømmelse i Elkraftsystemer

   Spændingsinstabilitet er et alvorligt fænomen, der kan opstå i et strømsystem på grund af kritiske eller stressede forhold. For at forebygge spændingskollaps som følge af denne instabilitet, er præcis spændingskollapsprognose nødvendig for planlægning og drift af strømsystemer. Denne artikel foreslår en ny kollapsprognoseindeks (NCPI) til at vurdere spændingsstabilitetsforholdene i strømsystemet og de kritiske forhold for ledninger. Effektiviteten og anvendeligheden af den foreslåede indeks undersøges på IEEE 30-bus og IEEE 118-bus systemer og sammenlignes med kendte eksisterende indeks (L mn, FVSI, LQP, NLSI, og VSLI) under flere strømsystemoperationer for at bekræfte dens praktiske anvendelse og almenhed. Studiet præsenterer også sensitivitetsantagelser for eksisterende indeks og analyserer deres indflydelse på spændingskollapsprognose. Resultaterne viser den foreslåede indeks' overlegenhed i at præcist estimere maksimal lastbarhed og forudsige de kritiske ledninger, svage busser, og svage områder i mellemstore og store netværk under forskellige strømlastoperationer og hændelser.

1.Introduktion.

     Spændingsinstabilitet er et af de væsentlige problemer i elektricitetssystemet, der skal tages i betragtning for at sikre strømoverførsel til forbrugere. På grund af en konstant stigning i elektrisk last, kræver det nuværende elektriske strømsystem hurtigt sikre elektriske strømoverførselanlæg. Fra miljø- og økonomisk synspunkt er det udfordrende at installere nye overførselsledninger. Desuden bliver situationen mere kompleks med den øgede penetrering af vedvarende energier. Den mest kritiske udfordring, som netværket står over for, er oversidste last i overførselsledninger, hvilket resulterer i en massiv spændningsnedgang, som kan forårsage spændingskollaps pga. oversidste last på ledningerne. I dette tilfælde kommer ledningen i et kritisk tilstand, og systemet kan stå over for kollaps selv under små forstyrrelser. Spændingskollaps fører til, at en ledning forlader systemet, når lasten overstiger tilladte grænser. Herefter øger udgangen af ledningen strømoverførslen i andre ledninger, potentielt forårsager konsekutive udgange af ledninger og fører til mørklæggelse af hele netværket.

2.Spændingsstabilitetsindeks (VSIs).

     VSIs bruges som måleverktøj til at afgøre, om et system er stabilt eller ej. Der findes mange metoder til spændingsstabilitetsvurdering, der er foreslået i litteraturen. Tre kategorier af VSIs er klassificeret: linje-VSIs, bus-VSIs, og overordnede VSIs. Klassificeringen af VSIs kan inddeles i fire typer: (1) indeks baseret på linjevariabler; (2) indeks baseret på busvariabler; (3) indeks baseret på Jacobian-matrix; og (4) indeks baseret på Phasor Measurement Units (PMU). Indekser baseret på Jacobian-matrix kan identificere spændingskollapspunkter og bestemme stabilhedsmarginen.

3.Foreslået Ny Kollapsprognoseindeks NCPI.

     Formuleringen af indeksen LQP er baseret på fuldstændig ignorering af linje-resistens. Dette fører til fejlbehæftede kollapsprognoser. Denne indeks ignorerer også den relative retning af aktiv effektstrøm i forhold til reaktiv effektstrøm. For at undgå disse ulemper, er en forbedret Ny Kollapsprognoseindeks (NCPI) formuleret, baseret på delvis ignorering af resistensen i en overførselslinje, mens der tages højde for effekten af aktiv og reaktiv effektstrøm på systemets spændingsstabilitet.

4.Spændingsstabilitetsanalyse baseret på NCPI.

    Hovedformålet med spændingsstabilitetsanalyse er at fastslå spændingskollapspunkter, maksimal lastbarhed, svage busser og kritiske ledninger ved hjælp af den foreslåede indeks NCPI. Spændingsstabilitet har normalt en høj sensitivitet over for reaktiv effektlast. Derfor bestemmes den tunge reaktive effektlast på hver enkelt bus for at identificere de svage busser og kritiske ledninger. 

5.Hændelsesrangordning og analyse baseret på NCPI.

      Resultaterne viser den mest sensitive eller kritiske ledning som følge af ledningsofre eller genereringsenhedsafbrydelse, som har den højeste NCPI-værdi blandt ledningerne. Den mest kritiske ledning er berettiget til at blive afbrudt fra service pga. ledningsofre. I dette tilfælde vil en række ledningsofre opstå, hvis operatører ikke gør rettelser i tide.

Kilde: IEEE Xplore

Erklæring: Respektér den originale, godartikler er værd at dele, hvis der er overskridelse af rettigheder kontakt os for sletning.