Določitev regulabilnih parametrov elektroenergetskega sistema za povišanje meje tranzientne stabilnosti z uporabo direktnih metodKOPŠE, DAMIJAN (Avtor) Mihalič, Rafael (Mentor) elektroenergetski sistemtranzientna stabilnostdirektna metodaregulacijaFACTS-napraveverifikacija dinamičnega modelaPričujoča doktorska disertacija obravnava področje analize tranzientne stabilnosti elektroenergetskih sistemov (v nadaljevanju EES). Na tem področju so bili z leti razviti številni pristopi in metode, med katerimi so pomembno mesto dobile t. i. direktne metode. Te temeljijo na opisu določenega EES s funkcijami, ki imajo posebne lastnosti (govorimo o t. i. funkcijah Ljapunova in energijskih funkcijah), s čimer je mogoče stabilnost EES oceniti brez reševanja kompleksnega sistema nelinearnih diferencialnih enačb, ki skupaj z algebrajskimi enačbami opisujejo model EES. V disertaciji je predstavljena uporaba direktnih metod pri analizi tranzientne stabilnosti ter izvedbi regulacijskih strategij v EES, nato pa so prikazani še pristopi k modeliranju in vrednotenju rezultatov dinamičnih simulacij v EES. V prvem sklopu disertacije je predstavljena praktična uporaba direktne metode za določitev tranzientne stabilnosti EES. Razvili smo programsko orodje, ki omogoča izvedbo ocene področja stabilnosti z direktno metodo (uporabili smo t. i. metodo PEBS) v standardnem programu za simulacijo prehodnih pojavov v EES. Na ta način lahko uporabimo že izdelane oz. standardne modele EES poljubnih velikosti ter se izognemo razvoju osnovnih orodij za digitalno simulacijo EES. Glavna prednost uporabe direktne metode je možnost hitre ocene področja stabilnosti EES. Omeniti je potrebno, da je točnost metode v primerjavi s simulacijsko metodo nekoliko slabša zaradi določenih temeljnih značilnosti direktnih metod in zaradi uporabe poenostavljenega modela EES, na podlagi katerega je izračunana energijska funkcija EES. Za metodo PEBS je v literaturi pogosto izpostavljeno, da so v določenih primerih ocene področja stabilnosti optimistične (primer, ki je s simulacijsko metodo ocenjen kot nestabilen, je z metodo PEBS ocenjen kot stabilen). V obravnavanih testnih sistemih so bili takšni primeri relativno redki in v večjem deležu teh primerov je bilo pozitivno odstopanje kritičnih časov odstranitve motnje dokaj majhno. Statistične analize rezultatov so pokazale tudi, da je ocena področja stabilnosti v določenih primerih preveč pesimistična, tako da bi bile potrebne dodatne raziskave v smeri izboljšave algoritma metode. Poleg analize tranzientne stabilnosti EES so se direktne metode dodobra uveljavile tudi pri razvoju regulacijskih strategij za regulacijo nelinearnih sistemov, med katere štejemo tudi EES. V disertaciji je predstavljen izvirni pristop za izboljšanje tranzientne stabilnosti in dušenje nihanj s pomočjo večparametrične regulacijske naprave. Regulacijska strategija temelji na energijski funkciji EES, cilj regulacije pa je doseči čim hitrejše zmanjšanje energije sistema, pridobljene med motnjo. Odvod energijske funkcije je izražen kot funkcija moči in odvodov rotorskih kotov generatorjev v celotnem modelu EES. Na ta način dosežemo globalno optimalno (v Ljapunovem smislu) regulacijsko strategijo. Karakteristika odvoda energijske funkcije v odvisnosti od regulacijskih parametrov naprave UPFC je določena z numeričnim postopkom tekom simulacije dinamike. Na podlagi določene karakteristike so parametri UPFC regulirani na tak način, da minimiziramo odvod energijske funkcije in s tem dosežemo učinkovito evakuacijo moči generatorjev med prvim nihajem in dušenje po nastopu večje motnje v EES. Regulacijsko strategijo smo preizkusili s pomočjo računalniških simulacij sistema generator–toga mreža in večgeneratorskih testnih modelov. V disertaciji je predstavljen tudi postopek verifikacije dinamičnega modela slovenskega EES s pomočjo sistema WAMS. V ta namen smo ustvarili dinamični model dela ENTSOE omrežja s pomočjo dveh programskih orodij za simulacijo dinamike EES, ki za matematično rešitev modela uporabljata različne pristope. Rezultate simulacij smo primerjali med seboj ter z meritvami pridobljenimi s sistemom WAMS. Slovensko prenosno omrežje je zelo dobro pokrito z meritvami PMU-enot, kar smo izrabili pri prilagoditvi simulacijskega modela. Na ta način smo prilagodili tudi model preostalega ENTSO-E omrežja in potrdili ustreznost rezultatov ter podali fizikalno razlago določenih razlik med rezultati simulacij in meritvami. Pri prilagoditvi modela smo uporabili meritve WAMS-sistema za različne dogodke, ki so se v slovenskem EES zgodili med letoma 2010 in 2011, tako da smo dobili dobro ujemanje modela z meritvami sistema WAMS. Poudariti je potrebno, da so po končanih prilagoditvah modela, parametri modela ostali enaki za vse obravnavane primere, seveda pa je bilo potrebno od primera do primera prilagoditi začetno stacionarno obratovalno stanje glede na meritve.V zadnjem sklopu disertacije je predstavljeno področje sprotne analize dinamične stabilnosti, ki postaja vse bolj zaželeno orodje pri obvladovanju različnih kritičnih situacij, s katerimi se soočajo operaterji prenosnih omrežij. Sprotni analizi dinamične stabilnosti je v zadnjem času namenjene veliko pozornosti. Zasnovana naj bi bila tako, da upravljavcu EES nudi bistvene informacije o stabilnosti sistema ob prehodnem pojavu, pri čemer je bistveno, da je ocena stabilnosti izvedena znotraj časovnega okvira, ki še omogoča pravočasno sprejemanje odločitev, ki bi preprečile, da bi EES prešel mejo stabilnosti. Področje sprotnega določanja stabilnosti EES smo navezali na predstavljene direktne metode, tako da smo uporabili verificiran dinamični model Slovenskega EES in ga analizirali s pomočjo PEBS-metode, s čimer smo skušali prikazati koncept uporabe direktnih metod pri sprotni analizi tranzientne stabilnosti. Zaradi natančnosti ocene področja stabilnosti je uporabnost rezultatov omejena, tako da bi bilo direktni pristop smiselno uporabiti v kombinaciji s simulacijsko metodo (npr. za hitro analizo potencialno nevarnih motenj).20152015-03-31 14:30:01Doktorsko delo/naloga30680sl