Ein neuerlicher Kollapsvorhersageindex für die Spannungsstabilitätsanalyse und die Notfallbewertung in elektrischen Netzen

   Spannungsinstabilität ist ein ernstes Phänomen, das in einem Stromnetz aufgrund kritischer oder belasteter Bedingungen auftreten kann. Um den durch solche Instabilität verursachten Spannungskollaps zu verhindern, ist eine genaue Vorhersage des Spannungskollapses für die Planung und den Betrieb des Stromnetzes notwendig. In diesem Artikel wird ein neuer Kollapsvorhersageindex (NCPI) vorgeschlagen, um die Spannungsstabilitätsbedingungen des Stromnetzes und die kritischen Bedingungen der Leitungen zu bewerten. Die Effektivität und Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Index werden an den IEEE 30-Bus- und IEEE 118-Bus-Systemen untersucht und mit den bekannten bestehenden Indizes (Lmn, FVSI, LQP, NLSI und VSLI) unter verschiedenen Stromnetzbetriebsbedingungen verglichen, um seine Praktikabilität und Vielseitigkeit zu validieren. Die Studie präsentiert auch die Empfindlichkeitsannahmen der bestehenden Indizes und analysiert ihren Einfluss auf die Vorhersage des Spannungskollapses. Die Ergebnisse zeigen die Überlegenheit des vorgeschlagenen Index bei der genauen Schätzung der maximalen Lastfähigkeit und der Vorhersage der kritischen Leitungen, schwachen Knotenpunkte und schwachen Bereiche in mittleren und großen Netzwerken während verschiedener Stromlastbetriebe und Störungen.

1.Einführung.

     Die Spannungsinstabilität ist eines der bedeutenden Probleme im Stromnetz, das berücksichtigt werden muss, um den sicheren Energietransfer an die Verbraucher sicherzustellen. Aufgrund des kontinuierlichen Anstiegs der elektrischen Last erfordert das heutige elektrische Stromnetz dringend sichere elektrische Energieübertragungsanlagen. Aus umwelt- und wirtschaftlicher Sicht ist es herausfordernd, neue Übertragungsleitungen zu installieren. Auch wird die Situation durch die zunehmende Durchdringung von erneuerbaren Energien komplexer. Die wichtigste Herausforderung, der das Netzwerk gegenübersteht, ist die Überlastung der Übertragungsleitungen, was zu einem massiven Spannungsabfall führen kann, was wiederum aufgrund einer Überlastung der Leitungen zu einem Spannungskollaps führen kann. In diesem Fall befindet sich die Leitung in einem kritischen Zustand, und das System kann sogar unter kleinen Störungen zusammenbrechen. Der Spannungskollaps führt dazu, dass eine Leitung das System verlässt, wenn die Belastung den zulässigen Grenzwert überschreitet. Die Austrittsleistung aus dem System erhöht den Energiefluss in anderen Leitungen, was potenziell zu aufeinanderfolgenden Austritten von Leitungen führen und letztendlich zum Ausfall des gesamten Netzes führen kann.

2.Spannungsstabilitätsindizes (VSIs).

     VSIs werden als Messwerkzeuge verwendet, um zu bestimmen, ob ein System stabil ist oder nicht. Es gibt viele Methoden zur Bewertung der Spannungsstabilität, die in der Literatur vorgeschlagen wurden. Drei Kategorien von VSIs werden klassifiziert: Leitungs-VSIs, Knotenpunkts-VSIs und Gesamt-VSIs. Die Klassifizierung der VSIs kann in vier Typen gruppiert werden: (1) Indizes basierend auf Leitungsvariablen; (2) Indizes basierend auf Knotenpunktsvariablen; (3) Indizes basierend auf der Jacobimatrix; und (4) Indizes basierend auf Phasenmessgeräten (PMU). Indizes, die auf der Jacobimatrix basieren, können die Spannungskollaps-Punkte identifizieren und den Stabilitätsspielraum bestimmen.

3.Vorgeschlagener neuer Kollapsvorhersageindex NCPI.

     Die Formulierung des Index LQP basiert darauf, den Leitwiderstand vollständig zu ignorieren. Dies führt zu fehlerhaften Kollapsvorhersagen. Dieser Index ignoriert auch die relative Richtung des aktiven Leistungsflusses in Bezug auf den reaktiven Leistungsfluss. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde ein verbessertes neuer Kollapsvorhersageindex (NCPI) entwickelt, der teilweise den Widerstand der Übertragungsleitung ignoriert, aber die Auswirkungen des aktiven und reaktiven Leistungsflusses auf die Spannungsstabilität des Systems berücksichtigt.

4.Spannungsstabilitätsanalyse basierend auf NCPI.

    Das Hauptziel der Spannungsstabilitätsanalyse besteht darin, die Spannungskollaps-Punkte, die maximale Lastfähigkeit, die schwachen Knotenpunkte und die kritischen Leitungen mithilfe des vorgeschlagenen Index NCPI zu bestimmen. Die Spannungsstabilität hat normalerweise eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der reaktiven Leistungslast. Daher wird die hohe reaktive Leistung an jedem bestimmten Knotenpunkt bestimmt, um die schwachen Knotenpunkte und kritischen Leitungen zu identifizieren.

5.Störungs-Ranking und -Analyse basierend auf NCPI.

      Die Ergebnisse zeigen die empfindlichste oder kritischste Leitung aufgrund eines Leitungs- oder Erzeugungsausfalls, die den höchsten NCPI-Wert unter den Leitungen hat. Die kritischste Leitung ist berechtigt, vom Dienst abgebrochen zu werden, aufgrund eines Leitungsausfalls. In diesem Fall wird eine Reihe von Leitungs-Ausfällen eintreten, wenn die Betreiber nicht rechtzeitig Korrekturen vornehmen.

Quelle: IEEE Xplore

Aussage: Respektiere die Ursprung, gute Artikel sind es wert, geteilt zu werden, bei Verletzung des Urheberrechts bitte löschen.