En ny kollapsforutsigelsesindeks for spenningsstabilitetsanalyse og situasjonsrangering i kraftsystemer

   Spenningsinstabilitet er et alvorlig fenomen som kan oppstå i et kraftsystem på grunn av kritiske eller belasted tilstander. For å forhindre spenningskollaps som følge av slik instabilitet, er nøyaktig spenningskollapsprediksjon nødvendig for planlegging og drift av kraftsystemer. Denne artikkelen foreslår en ny kollapsprediksjonsindeks (NCPI) for å vurdere spenningsstabilitetsforholdene i kraftsystemet og de kritiske forholdene for linjer. Effektiviteten og anvendeligheten av den foreslåtte indeksen undersøkes på IEEE 30-bus- og IEEE 118-bus-systemer, og sammenlignes med de kjenteksisterende indeksene (L mn, FVSI, LQP, NLSI, og VSLI) under flere kraftsystemdriftsoperasjoner for å bekrefte dens praktisitet og fleksibilitet. Studien presenterer også sensitivitetsantagelser for eksisterende indekser og analyserer deres innvirkning på spenningskollapsprediksjon. Resultatene viser overlegenheten til den foreslåtte indeksen i å nøyaktig estimere maksimal lastbarhet og predikere de kritiske linjene, svake busser, og svake områder i mellomstore og store nettverk under ulike kraftlastoperasjoner og uforutsette situasjoner.

1.Introduksjon.

     Spenningsinstabilitet er et av de viktigste problemene i elektrisitetssystemet som må tas hensyn til for å sikre strømoverføring til forbrukere. På grunn av en stødig økning i elektrisk last krever det nåværende elektriske kraftsystemet akutt sikre elektriske kraftoverføringsanlegg. Fra miljømessig og økonomisk synspunkt er det utfordrende å installere nye overføringslinjer. I tillegg blir situasjonen mer kompleks med økt penetrasjon av fornybar energi. Det mest kritiske utfordringen kraftnettet står overfor, er overskuddslast i overføringslinjer som fører til betydelig spenningsfall, noe som kan forårsake spenningskollaps på grunn av overlast på linjene. I dette tilfellet blir linjen i en kritisk tilstand, og systemet kan risikere kollaps selv under små forstyrrelser. Spenningskollaps fører til at en linje forlater systemet når lasten overstiger tillatt grense. Deretter øker utstrømmingen av strøm i andre linjer, potensielt ved å forårsake konsekutive utganger av linjene og føre til mørkelegging av hele nettverket.

2.Spenningsstabilitetsindekser (VSIs).

     VSIs brukes som måleverktøy for å bestemme om et system er stabilt eller ikke. Det finnes mange metoder for spenningsstabilitetsvurdering som har blitt foreslått i litteraturen. Tre kategorier av VSIs er klassifisert: linje-VSIs, bus-VSIs, og totale VSIs. Klassifiseringen av VSIs kan grupperes inn i fire typer: (1) indekser basert på linjevariabler; (2) indekser basert på busvariabler; (3) indekser basert på Jacobian-matrise; og (4) indekser basert på faseringsmåleenheter (PMU). Indekser basert på Jacobian-matrise kan identifisere spenningskollappunkter og fastsette stabilitetsmarginen.

3.Foreslått Ny Kollapsprediksjonsindeks NCPI.

     Formuleringen av indeksen LQP er basert på fullstendig ignorering av linje-resistansen. Dette fører til feilaktige kollapsprediksjoner. Denne indeksen ignorerer også den relative retningen av aktiv effektstrøm i forhold til reaktiv effektstrøm i en linje. For å unngå disse ulempepunktene, er en forbedret Ny Kollapsprediksjonsindeks (NCPI) formulert basert på delvis ignorering av motstanden i en overføringslinje, samtidig som den tar hensyn til effekten av aktiv og reaktiv effektstrøm på systemets spenningsstabilitet.

4.Spenningsstabilitetsanalyse basert på NCPI.

    Hovedmålet med spenningsstabilitetsanalyse er å bestemme spenningskollappunkter, maksimal lastbarhet, svake busser og kritiske linjer ved hjelp av den foreslåtte indeksen NCPI. Spenningsstabilitet har normalt høy sensitivitet for reaktiv effektbelast. Derfor bestemmes tung reaktiv effekt på hver spesiell buss for å identifisere de svake busser og kritiske linjer.

5.Uforutsette situasjoner rangering og analyse basert på NCPI.

      Resultatene viser den mest sensitive eller kritiske linjen på grunn av linjeutfall eller genereringsenhetsutfall, som har høyest NCPI-verdi blant linjene. Den mest kritiske linjen er berettiget til å bli avbrutt fra tjenesten på grunn av linjeutfall. I dette tilfellet vil en rekke linjeutfall forekomme hvis operatører ikke gjør rettelser i tide.

Kilde: IEEE Xplore

Erklæring: Respekt for original, god artikkel verdt deling, hvis det er infringement kontakt slett.