NAPETOSTNA STABILNOST V FLEKSIBILNIH ELEKTROENERGETSKIH SISTEMIHGašperič, Samo (Avtor) Mihalič, Rafael (Mentor) elektroenergetski sistemnapetostna stabilnostPU krivuljedirektne metodeenergijske funkcijenaprave fleksibilnega prenosnega sistemaFACTSDanašnji elektroenergetski sistemi se vse bolj soocajo s posledicami prehajanja na tako imenovane nizkoogljicne proizvodnje elektricne energije (proizvodnja iz vetrnih in soncnih elektrarn in zapiranje termo in nuklearnih elektrarn), kar znatno vpliva na prerazporeditev pretokov moci, v obstojecih elektroenergetskih omrežjih. Ena bistvenih komponent fleksibilnih elektroenergetskih sistemov, ki je pogoj za integracijo vecjega deleža obnovljivih virov elektricne energije, so elektronske naprave, ki jih imenujemo tudi naprave FACTS. Naprave FACTS lahko ustrezno in dinamicno regulirajo parametre sistema (pretoke energije, napetosti), kar omogoca sigurno obratovanje sistema tudi, ko se njegove spremenljivke približajo dopustnim mejnim vrednostim. Na zacetku so naprave FACTS, zaradi dimenzij in cene, dajale predvsem teoreticne odgovore na probleme v elektroenergetskih sistemih. Danes, ko lahko stroški razpadov elektroenergetskih sistemov narastejo na milijarde evrov in so osnovni gradniki FACTS - mocnostne komponente (tiristorji) tehnološko in cenovno bolj dostopne, je tehnologija FACTS stalnica v elektroenergetskih sistemih. Naprave FACTS odlikujeta: hitrost delovanja (perioda obratovalne frekvence ali celo manj), možnost vplivanja na admitance omrežja in fazorje napetosti, kar posledicno vpliva na pretoke energije. Glede na konstrukcijo, nacin delovanja in modele v disertaciji locimo: • regulabilna serijska kompenzacija (angl. Controllable Series Compensation – CSC), • staticni sinhronski serijski kompenzator (angl. Static Synchronous Series Compensator – SSSC), • staticni VAr kompenzator (angl. Static Var Compensator – SVC), • staticni sinhronski kompenzator (angl. Static Synchronous Compensator – STATCOM) in • univerzalni precni transformator (angl. Unified Power Flow Controller – UPFC) • in druge, ki jih disertacija ne obravnava. Prenos energije po visokonapetostnih vodih je, poleg staticnih parametrov omrežja (admitance), odvisen od fazorjev napetosti na zacetkih in koncih vodov, lokacije bremenskih vozlišc in proizvodnih virov. Po visokonapetostnih vodih lahko, kljub zadostnim proizvodnim kapacitetam, prenašamo le omejeno kolicino delovne in jalove energije, kar pomeni, da za zanesljivo oskrbo z elektricno energijo ni pomembna le zadostna proizvodnja, temvec tudi njena ustrezna razporeditev. Na ustrezno razporeditev proizvodnih enot v elektroenergetskih sistemih je zelo obcutljiva (lokalna) izravnava porabe in proizvodnje jalove moci, saj jo je treba proizvesti cim bližje mestu porabe. Odstopanje porabe in proizvodnje jalove moci lahko vodi v napetostno nestabilnost, ki v najneugodnejšem slucaju povzroci razpad sistema. Posledice odmevnih razpadov elektroenergetskih sistemov, zaradi napetostne nestabilnosti, so še vedno v spominu in nam služijo kot svarilo, da je treba pri nacrtovanju in obratovanju elektroenergetskih sistemov predvideti možnost njenega nastanka. Napetostno stabilnost obravnavamo glede na razsežnost in trajanje: pocasna in hitra napetostna nestabilnost. Pri obravnavi pocasne napetostne stabilnosti zadostuje reševanje algebrajskih enacb za izracun fazorjev napetosti in uporaba metod, ki ne upošteva casovne komponente. S stališca staticne (angl. steady state) analize, hitrost delovanja naprav FACTS ne pride do izraza, saj se pojavu pocasne napetostne nestabilnosti lahko izognemo z ustreznimi (rocnimi) ukrepi, ce so ti na voljo. Hitra napetostna nestabilnosti, ki je precej manj raziskana in precej manj publicirana, temelji na dinamicnih karakteristikah modelov bremen in diferencialno algebrajskih enacbah. Nekatere raziskave nakazujejo, da je možen pristop k analizi napetostne stabilnosti tudi z direktnimi metodami, ki so dobro raziskane za analizo kotne stabilnosti. Doktorska disertacija obravnava podrocje napetostne stabilnosti, z vidika možnosti uporabe direktnih metod pri oceni napetostne stabilnosti in vpliva naprav FACTS na napetostni profil v prenosnih elektroenergetskih sistemih. Disertacija pokaže primernost direktnih metod za analizo napetostne stabilnosti in nujnost izbire ustrezne casovno odvisne (dinamicne) karakteristike bremena. Naprave FACTS lahko spreminjajo napetostni profil prenosnega omrežja, kar pokažemo z izpeljavo enacb odvisnosti napetosti v PQ vozlišcu, na osnovnih modelih sistemov z napravami FACTS. Uporaba analiticnih enacb omogoci hiter in tocen izracun PU krivulj za poljubno vrednost regulabilnih parametrov naprav FACTS. V disertaciji pokažemo, da površina podrocja, ki ga opišejo PU krivulje med mejami dopustnih napetosti, lahko služi za kriterij ocene ucinkovitosti naprave FACTS pri zagotavljanju napetostne stabilnosti.20162016-08-17 13:55:02Doktorsko delo/naloga84372sl