電力システムの電圧安定性解析と緊急事態ランク付けのための新しい崩壊予測指数

   電圧不安定は、重要な状況やストレス下の条件下で電力システムに発生する深刻な現象です。このような不安定性によって引き起こされる電圧崩壊を防ぐためには、正確な電圧崩壊予測が電力システムの計画と運用において必要となります。本論文では、電力システムの電圧安定性条件と線路の臨界条件を評価する新しい崩壊予測指標（NCPI）を提案します。提案された指標の有効性と適用性は、IEEE 30バスおよびIEEE 118バスシステム上で検討され、いくつかの電力システム操作の下で既存の有名な指標（L mn、FVSI、LQP、NLSI、およびVSLI）と比較してその実用性と汎用性を検証します。また、研究では既存の指標の感度仮定を提示し、それらが電圧崩壊予測に及ぼす影響を分析しています。結果として、提案された指標が様々な電力負荷操作と偶発事態下で中規模および大規模ネットワークにおける最大負荷能力の正確な推定と、臨界線路、弱いバス、弱い領域の予測において優れた性能を示すことが確認されました。

1.導入

     電圧不安定は、消費者への電力供給を確保するために考慮する必要がある電力システムの重要な問題の一つです。電力需要の継続的な増加により、現代の電力システムは安全な電力送電施設を緊急に求めています。環境的および経済的な観点から、新たな送電線の設置は困難となっています。また、再生可能エネルギーの浸透が進むにつれて状況はさらに複雑になっています。ネットワークにとって最も重要な課題は、送電線の過負荷による大きな電圧低下であり、これは線路上の過負荷によって電圧崩壊を引き起こす可能性があります。この場合、線路は臨界状態となり、小さな擾乱でもシステムが崩壊する可能性があります。電圧崩壊は、負荷が許容限度を超えると線路がシステムから退出することを意味し、その後、線路の退出により他の線路の電力流が増加し、連鎖的に線路が退出し、最終的には全ネットワークの停電につながる可能性があります。

2.電圧安定指標（VSIs）

     VSIsは、システムが安定しているかどうかを測定するためのツールとして使用されます。文献では多くの電圧安定評価方法が提案されています。VSIsは、線路VSIs、バスVSIs、全体VSIsの3つのカテゴリーに分類されます。VSIsの分類は以下の4種類にグループ化できます：(1) 線路変数に基づく指標；(2) バス変数に基づく指標；(3) Jacobian行列に基づく指標；(4) 相関測定ユニット（PMU）に基づく指標。Jacobian行列に基づく指標は、電圧崩壊点を特定し、安定マージンを決定することができます。

3.提案された新しい崩壊予測指標 NCPI

     LQP指標の公式は、線路抵抗を完全に無視することに基づいています。これにより誤った崩壊予測が行われることがあります。この指標はまた、線路内の有効電力流と無効電力流の相対方向を無視しています。これらの欠点を避けるために、部分的に線路抵抗を無視しながら、有効電力流と無効電力流の影響を考慮に入れた改善された新しい崩壊予測指標（NCPI）が提案されています。

4.NCPIに基づく電圧安定性分析

    電圧安定性分析の主な目標は、提案された指標NCPIを使用して電圧崩壊点、最大負荷能力、弱いバス、および臨界線路を決定することです。通常、電圧安定性は無効電力負荷に対して高い感度を持っています。したがって、各特定のバスでの重い無効電力を決定することで、弱いバスと臨界線路を特定します。

5.NCPIに基づく偶発事態ランキングと分析

     結果は、線路または発電ユニットの停止による最も敏感または重要な線路を示し、その線路は他の線路の中で最も高いNCPI値を持っています。最も重要な線路は、線路の停止によりサービスから中断される可能性があります。この場合、運転者が適切に対応しないと一連の線路の停止が発生します。

出典: IEE-Business Xplore

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