Σχεδιαση Προστασιας Συστηματος Ηλεκτρικης Ενεργειας Απο Μακροπροθεσμη Ασταθεια Τασης

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η διερεύνηση μέτρων αντιμετώπισης των φαινομένων μακροπρόθεσμης αστάθειας τάσης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Ειδικότερα, η διατριβή εστιάζεται στη διερεύνηση των μέτρων προστασίας από αστάθεια τάσης που επιδρούν άμεσα ή έμμεσα στην καταναλισκόμενη ισχύ των φορτίων του συστήματος. Στα πλαίσια αυτά, εξετάζονται ο έλεγχος εκτάκτου ανάγκης των ΣΑΤΥΦ των μετασχηματιστών μεταβλητής λήψης και η αποκοπή φορτίου, ως μέτρα αντιμετώπισης της αστάθειας τάσης. Επιπροσθέτως, διερευνάται ο έλεγχος εκτάκτου ανάγκης των διατάξεων αντιστάθμισης αέργου ισχύος του συστήματος, ως τέτοιο μέτρο. Αντιστοίχως, γίνεται έρευνα γύρω από τον υλικοτεχνικό εξοπλισμό που απαιτείται για την υλοποίηση σχημάτων προστασίας συστήματος, βασισμένων στα εξεταζόμενα μέτρα. Όλα τα μέτρα προστασίας από αστάθεια τάσης που πραγματεύεται η διατριβή, μοντελοποιούνται στο πρόγραμμα μακροπρόθεσμης προσομοίωσης WPSTAB του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, επιτρέποντας έτσι την προσομοίωση και ανάλυση της εφαρμογής τους και των αντίστοιχων σχημάτων προστασίας σε μεγάλα διασυνδεδεμένα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, μοντελοποιούνται λειτουργίες της προστασίας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίες παίζουν καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη των φαινομένων αστάθειας τάσης. Ακολούθως, με εφαρμογή των εξεταζόμενων μέτρων αντιμετώπισης της αστάθειας τάσης σχεδιάζονται σχήματα προστασίας του Ελληνικού συστήματος. Τα σχήματα που υλοποιούν τον έλεγχο εκτάκτου ανάγκης των ΣΑΤΥΦ στο Ελληνικό σύστημα ακολουθούν τοπική και αποκεντρωμένη λογική και μπορούν να θεωρηθούν ως συμπληρωματικά των σχημάτων αποκοπής φορτίου, καθώς η σταθεροποίηση του συστήματος δεν εξασφαλίζεται από την εφαρμογή τους, αν υπάρχει περαιτέρω διαδικασία αποκατάστασης του φορτίου.Αντιθέτως, τα σχήματα αποκοπής φορτίου σχεδιάστηκαν ως το έσχατο μέσο προστασίας για την αποφυγή της κατάρρευσης τάσης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Ακολουθώντας την φιλοσοφία αυτή σχεδιάστηκαν για το Ελληνικό σύστημα κεντρικά και αποκεντρωμένα σχήματα αποκοπής φορτίου με κριτήριο εφαρμογής το επίπεδο της τάσης, την ανίχνευση συμβάντος ή την ικανοποίηση προκαθορισμένου κριτηρίου εφαρμογής. Τα σχήματα αυτά προχωρούν στην εφαρμογή της αποκοπής φορτίου, τοπικά ή σε ευρεία περιοχή του συστήματος, από προκαθορισμένους ζυγούς ή από τους πιο αποδοτικούς με βάση την πληροφορία από την ανάλυση ευαισθησίας.Αρχικά, εξετάστηκαν σχήματα αποκοπής φορτίου με κριτήριο τη μέτρηση της τάσης. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε ένα σχήμα αποκοπής φορτίου για την αποκατάσταση του περιθωρίου φόρτισης του συστήματος όταν αυτό κρίνεται ανεπαρκές από τους χειριστές λειτουργίας του κέντρου ελέγχου, κατάλληλο για εφαρμογή σε πραγματικό χρόνο. Ακολούθησε η σχεδίαση των σχημάτων αποκοπής φορτίου για την αντιμετώπιση του περιστατικού της σβέσης του νοτίου τμήματος του Ελληνικού συστήματος το καλοκαίρι του 2004, η οποία βασίστηκε στην αναλυτική προσομοίωση του φαινομένου που πέτυχε να αναπαραστήσει με ακρίβεια τα πραγματικά γεγονότα. Προαπαίτηση της προσομοίωσης του περιστατικού της διακοπής αποτέλεσε η ανάγκη για βελτίωση του μοντέλου του Ελληνικού συστήματος, καθώς και η ανάγκη για προσομοίωση λειτουργιών της προστασίας του συστήματος που έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη του συμβάντος. Τέλος, σχεδιάστηκαν σχήματα αποκοπής φορτίου για την αντιμετώπιση προβλημάτων αστάθειας τάσης, που ενδεχομένως μπορεί να εμφανιστούν στο Ελληνικό σύστημα σήμερα ή στο μέλλον. Ορισμένα από αυτά τα σχήματα αποκοπής φορτίου έχουν υιοθετηθεί και υλοποιηθεί ήδη από τον Διαχειριστή του Ελληνικού συστήματος.