Μελέτη Τεχνικών Προστασίας από Βραχυκυκλώματα σε Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά (ΜΔΝ) με Υψηλή Διείσδυση ΑΠΕ

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη σύγχρονων μεθόδων προστασίας απομονωμένων ηλεκτρικών δικτύων με υψηλή διείσδυση ΑΠΕ. Συγκεκριμένα, το αντικείμενο της εργασίας απαρτίζεται από τρεις κύριους άξονες.

Αρχικά, γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την προστασία ηλεκτρικών συστημάτων, τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται και διάφορες τεχνικές προστασίας με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν σε Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά. Στην συνέχεια, αναλύονται τα κυριότερα προβλήματα που παρουσιάζονται από την διείσδυση υψηλού ποσοστού μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής κατά κύριο λόγο ΑΠΕ. Έχοντας εξετάσει όλα τα παραπάνω, γίνεται αναφορά σε τρόπους αντιμετώπισης των εν λόγω προβλημάτων και προκλήσεων και παρουσιάζεται η λογική της προσαρμοστικής προστασίας των δικτύων.

Εν συνεχεία, αναλύονται οι απαιτήσεις των διαχειριστών των δικτύων τόσο για τις ελεγχόμενες μονάδες παραγωγής, όσο και για τις μη ελεγχόμενες (ΑΠΕ). Επιπλέον, γίνεται αναφορά σε διάφορες τεχνικές και μεθόδους υποστήριξης της τάσης, τις οποίες ενδεχομένως θα μπορούσαν να συμπεριλάβουν οι μελλοντικοί κώδικες δικτύων. Τέλος, αναπτύσσονται μοντέλα ελέγχου των μετατροπέων για έγχυση ρεύματος μονάδων ΑΠΕ και μονάδων αποθήκευσης μπαταριών σε βραχυκυκλώματα, για μελέτες και προσομοιώσεις προστασίας.

Ο τελευταίος άξονας της εργασίας είναι ο σχεδιασμός ενός συστήματος προσαρμοστικής προστασίας και η δοκιμή του σε πρότυπη εργαστηριακή διάταξη αποτελούμενη από έναν εξομοιωτή πραγματικού χρόνου (RTDS), πραγματικές συσκευές προστασίας (ηλεκτρονόμοι) και μία μονάδα ελέγχου πραγματικού χρόνου που υποστηρίζει διάφορα επικοινωνιακά πρωτόκολλα όπως το IEC 61850 και το DNP 3. Αρχικά, σχεδιάζεται ένα πρόγραμμα στον ψηφιακό προσομοιωτή για την εκτέλεση μιας αυτοματοποιημένης μεθόδου μελέτης βραχυκυκλωμάτων προσομοιώνοντας και την συμβολή των ΑΠΕ σε αυτά. Στην συνέχεια, αναπτύσσεται ένα μοντέλο βελτιστοποίησης για το πρόβλημα εύρεσης των βέλτιστων ρυθμίσεων των στοιχείων υπερέντασης των ηλεκτρονόμων στο λογισμικό MATLAB. Βάσει όλων αυτών των μεθόδων, πραγματοποιείται μελέτη προσαρμοστικής προστασίας για το ηλεκτρικό δίκτυο ενός πραγματικού Μη Διασυνδεδεμένου Νησιού με υψηλή διείσδυση ΑΠΕ. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης και των πειραμάτων, εξετάζονται τα πλεονεκτήματα και προτάσσονται κατευθύνσεις για μελλοντική επέκταση της μελέτης.