Nowa Wskaźnik Prognozy Krytycznej dla Analizy Stabilności Napięcia i Klasyfikacji Awarii w Systemach Energetycznych

   Niestabilność napięcia to poważny zjawisko, które może wystąpić w systemie energetycznym z powodu krytycznych lub stresujących warunków. Aby zapobiec załamaniu napięcia spowodowanemu taką niestabilnością, niezbędne jest dokładne przewidywanie załamania napięcia dla planowania i eksploatacji systemu energetycznego. W tym artykule proponowany jest nowy wskaźnik przewidywania załamania (NCPI) do oceny warunków stabilności napięcia w systemie energetycznym oraz krytycznych warunków linii. Skuteczność i zastosowanie proponowanego wskaźnika zostało zbadane na systemach IEEE 30-bus i IEEE 118-bus oraz porównane z dobrze znanymi istniejącymi wskaźnikami (L mn, FVSI, LQP, NLSI, VSLI) pod różnymi operacjami systemu energetycznego, aby potwierdzić jego praktyczność i uniwersalność. Badanie prezentuje również założenia czułości istniejących wskaźników i analizuje ich wpływ na przewidywanie załamania napięcia. Wyniki pokazują wyższość proponowanego wskaźnika w dokładnym oszacowywaniu maksymalnej obciążalności oraz przewidywaniu krytycznych linii, słabych węzłów i słabych obszarów w sieciach średnich i dużych podczas różnych operacji obciążeń i awarii.

1.Wprowadzenie.

     Niestabilność napięcia to jedno z istotnych problemów w systemie elektrycznym, który musi być brany pod uwagę, aby zapewnić bezpieczny transfer energii do konsumentów. Ze względu na ciągły wzrost obciążeń elektrycznych, współczesny system energetyczny pilnie wymaga bezpiecznych instalacji przesyłowych. Z punktu widzenia środowiskowego i ekonomicznego, trudno jest instalować nowe linie przesyłowe. Sytuacja staje się bardziej skomplikowana z powodu rosnącego udziału odnawialnych źródeł energii. Najważniejszym wyzwaniem dla sieci jest nadmierna obciążalność linii przesyłowych, co prowadzi do ogromnego spadku napięcia, co może spowodować załamanie napięcia z powodu przeciążenia linii. W takim przypadku linia znajduje się w stanie krytycznym, a system może ulec załamaniu nawet przy małych zakłóceniami. Załamanie napięcia prowadzi do wyłączenia linii z systemu, gdy obciążenie przekracza dopuszczalne ograniczenie. Następnie, wyłączenie linii z systemu zwiększa przepływ mocy w innych liniach, co potencjalnie prowadzi do kolejnych wyłączeń linii i do zaciemnienia całego systemu.

2.Wskaźniki stabilności napięcia (VSIs).

     WSIs są używane jako narzędzia pomiarowe do określenia, czy system jest stabilny, czy nie. W literaturze zaproponowano wiele metod do oceny stabilności napięcia. WSIs można podzielić na trzy kategorie: wskaźniki liniowe, wskaźniki węzłowe i ogólne wskaźniki. Klasyfikacja WSIs może być podzielona na cztery typy: (1) wskaźniki oparte na zmiennych liniowych; (2) wskaźniki oparte na zmiennych węzłowych;(3) wskaźniki oparte na macierzy Jacobiego; i (4) wskaźniki oparte na jednostkach pomiaru fazorów (PMU). Wskaźniki oparte na macierzy Jacobiego mogą identyfikować punkty załamania napięcia i określić margines stabilności.

3.Propozycja nowego wskaźnika przewidywania załamania NCPI.

     Formuła wskaźnika LQP jest oparta na całkowitym zignorowaniu oporu linii. To prowadzi do błędnych przewidywań załamania. Ten wskaźnik ignoruje również względną kierunek przepływu mocy czynnej w linii w stosunku do przepływu mocy biernych. Aby uniknąć tych wad, sformułowano poprawiony Nowy Wskaźnik Przewidywania Załamania (NCPI), oparty na częściowym zignorowaniu oporu linii przesyłowej, jednocześnie uwzględniając wpływ przepływu mocy czynnej i biernych na stabilność napięcia systemu.

4.Analiza stabilności napięcia oparta na NCPI.

    Głównym celem analizy stabilności napięcia jest określenie punktów załamania napięcia, maksymalnej obciążalności, słabych węzłów i krytycznych linii za pomocą proponowanego wskaźnika NCPI. Stabilność napięcia zwykle ma wysoką czułość na obciążenie mocą bierną. Dlatego ciężkie obciążenie mocą biernej na każdym konkretnym węźle jest określone, aby zidentyfikować słabe węzły i krytyczne linie. 

5.Ranking i analiza awarii oparte na NCPI.

     Wyniki pokazują najbardziej wrażliwą lub krytyczną linię z powodu awarii linii lub jednostki generującej, która ma najwyższą wartość NCPI spośród linii. Najbardziej krytyczna linia jest uprawniona do przerwania obsługi z powodu awarii linii. W takim przypadku, jeśli operatorzy nie wprowadzą poprawek w odpowiednim czasie, odbędzie się seria awarii linii.

Źródło: IEEE Xplore

Oświadczenie: Szacunek przede wszystkim, dobre artykuły warto udostępniać, jeśli dojdzie do naruszenia praw autorskich, prosimy o skontaktowanie się z nami w celu usunięcia.