Un Nuovo Indice di Previsione del Collasso per l'Analisi della Stabilità di Tensione e la Classificazione delle Contingenze nei Sistemi Elettrici

   L'instabilità della tensione è un fenomeno serio che può verificarsi in un sistema elettrico a causa di condizioni critiche o stressanti. Per prevenire il collasso della tensione causato da tale instabilità, è necessaria una previsione accurata del collasso della tensione per la pianificazione e l'operatività del sistema elettrico. Questo articolo propone un nuovo indice di previsione del collasso (NCPI) per valutare le condizioni di stabilità della tensione del sistema elettrico e le condizioni critiche delle linee. L'efficacia e l'applicabilità dell'indice proposto vengono indagate sui sistemi IEEE 30-bus e IEEE 118-bus e confrontate con gli indici esistenti noti (L mn, FVSI, LQP, NLSI e VSLI) sotto diverse operazioni del sistema elettrico per validare la sua praticità e versatilità. Lo studio presenta anche le ipotesi di sensibilità degli indici esistenti e analizza il loro impatto sulla previsione del collasso della tensione. I risultati dimostrano la superiorità dell'indice proposto nella stima accurata della massima carica e nella previsione delle linee critiche, dei bus deboli e delle aree deboli nelle reti medie e grandi durante varie operazioni di carico e contingenti.

1.Introduzione.

     L'instabilità della tensione è uno dei problemi significativi nel sistema elettrico che deve essere considerato per garantire il trasferimento di energia ai consumatori. A causa del continuo aumento del carico elettrico, il sistema elettrico attuale richiede urgentemente impianti di trasmissione sicuri. Dal punto di vista ambientale ed economico, è difficile installare nuove linee di trasmissione. Inoltre, la situazione diventa più complessa con l'aumento della penetrazione delle energie rinnovabili. La sfida più cruciale che affronta la rete è il sovraccarico nelle linee di trasmissione, che porta a un calo massiccio della tensione, che può causare il collasso della tensione a causa del sovraccarico sulle linee. In questo caso, la linea si trova in uno stato critico e il sistema può subire un collasso anche con piccole perturbazioni. Il collasso della tensione porta all'uscita di una linea dal sistema quando il carico supera il limite consentito. Successivamente, l'uscita della linea dal sistema aumenta il flusso di potenza in altre linee, potenzialmente causando uscite consecutive delle linee e portando al blackout dell'intera rete.

2.Indici di Stabilità della Tensione (VSIs).

     Gli VSIs sono utilizzati come strumenti di misurazione per determinare se un sistema sia stabile o meno. Esistono molti metodi per la valutazione della stabilità della tensione che sono stati suggeriti nella letteratura. Tre categorie di VSIs sono classificate: VSIs di linea, VSIs di bus e VSIs generali. La classificazione degli VSIs può essere raggruppata in quattro tipi: (1) indici basati su variabili di linea; (2) indici basati su variabili di bus; (3) indici basati sulla matrice Jacobiana; e (4) indici basati su Unità di Misura Fasore (PMU). Gli indici basati sulla matrice Jacobiana possono identificare i punti di collasso della tensione e determinare il margine di stabilità.

3.Indice di Previsione del Collasso Proposto NCPI.

     La formulazione dell'indice LQP si basa sull'ignoranza completa della resistenza della linea. Ciò porta a previsioni errate del collasso. Questo indice ignora anche la direzione relativa del flusso di potenza attiva in una linea rispetto al flusso di potenza reattiva. Per evitare questi inconvenienti, viene formulato un migliorato Indice di Previsione del Collasso (NCPI) basato sull'ignoranza parziale della resistenza di una linea di trasmissione, tenendo conto degli impatti del flusso di potenza attiva e reattiva sulla stabilità della tensione del sistema.

4.Analisi della Stabilità della Tensione Basata su NCPI.

    L'obiettivo principale dell'analisi della stabilità della tensione è determinare i punti di collasso della tensione, la massima carica, i bus deboli e le linee critiche utilizzando l'indice proposto NCPI. La stabilità della tensione ha solitamente una alta sensibilità al carico di potenza reattiva. Pertanto, viene determinato il carico di potenza reattiva pesante in ogni bus specifico per identificare i bus deboli e le linee critiche.

5.Classificazione e Analisi dei Contingenti Basati su NCPI.

      I risultati mostrano la linea più sensibile o critica a causa di un'interruzione di linea o di un'unità di generazione, che ha il valore NCPI più alto tra le linee. La linea più critica è idonea ad essere interrotta dal servizio a causa di un'interruzione di linea. In questo caso, una serie di interruzioni di linea si verificherà se gli operatori non effettuano rettifiche in tempo.

Fonte: IEEE Xplore

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