Συμβολη Στην Αναλυση Διαταξεων Ελεγχομενης Αντισταθμισης Σειρας Γραμμων Μεταφορας Και Στην Ευρεση Βελτιστης Θεσης Εγκαταστασης Τους Στα Συστηματα Ηλεκτρικης Ενεργειας

Abstract

Το πρώτο μέρος της παρούσας διατριβής επικεντρώνεται σε θέματα ανάλυσης, που αφορούν στη λειτουργία της ελεγχόμενης αντιστάθμισης (Thyristor Controlled Series Compensation -TCSC) καθώς και σε διάφορα φαινόμενα που εμφανίζονται στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, όπου εγκαθίστανται διατάξεις αντιστάθμισης σειράς. Αναλυτικότερα, προσομοιώνεται η επίδραση των διατάξεων αντιστάθμισης σειράς στο σύστημα κατά την εμφάνιση συμμετρικών και ασύμμετρων σφαλμάτων καθώς και η συμπεριφορά των διατάξεων προστασίας και παράκαμψης των διατάξεων αυτών. Στο πρόγραμμα ΕΜΤΡ (Electromagnetic Transients Program) αναπτύσσεται ψηφιακό μοντέλο TCSC για τον έλεγχο της μεταβλητής σύνθετης αντίστασής του καθώς και μοντέλο ελέγχου του με στόχο την ανίχνευση υποσύγχρονων ταλαντώσεων και απόσβεσής τους. Επίσης, αναπτύσσονται κατάλληλα μοντέλα TCSC και TCPAR (Thyristor Controlled Phase Angle Regulator) για τον έλεγχο της ροής ενεργού ισχύος γραμμών μεταφοράς, παρουσιάζεται ο τρόπος ενσωμάτωσής τους σε υπολογιστικό πακέτο ροής φορτίου και εφαρμόζονται σε μεγάλης κλίμακας μοντέλο του Ελληνικού διασυνδεδεμένου συστήματος ισχύος. Επιπρόσθετα, αναπτύσσεται μεθοδολογία προσδιορισμού των βασικών παραμέτρων σχεδίασης μιας διάταξης TCSC, με βάση την οποία, σχεδιάζεται εργαστηριακό μοντέλο TCSC, το οποίο εγκαθίσταται στο εργαστήριο ΣΗΕ του ΕΜΠ. Επίσης, διερευνώνται οι αρμονικές που δημιουργούνται εντός της διάταξης TCSC και στο σύστημα καθώς και η επίδραση παραμέτρων του TCSC στο μέγεθός τους.Το δεύτερο μέρος της διατριβής εστιάζεται στο πρόβλημα της εύρεσης βέλτιστης θέσης εγκατάσταση διατάξεων αντιστάθμισης σειράς με στόχο την ενίσχυση της ευστάθειας τάσης του συστήματος μετά από κρίσιμες (Ν-1) διαταραχές του συστήματος. Πιο συγκεκριμένα, αναπτύσσονται οι ακόλουθες μεθοδολογίες: α) αναπτύσσεται μεθοδολογία εφαρμογής των Δένδρων Απόφασης (ΔΑ) για την εύρεση της βέλτιστης θέσης και ποσοστού αντιστάθμισης σειράς προκειμένου να αυξηθεί το περιθώριο φόρτισης του συστήματος. Πιο λεπτομερώς, παρουσιάζεται ο αλγόριθμος δημιουργίας των συνόλων μάθησης και ελέγχου, τα κριτήρια ταξινόμησης των σημείων λειτουργίας του συστήματος σε ασφαλή/μη ασφαλή και ο τρόπος επιλογής των τελικών ιδιοτήτων των ΔΑ. Επίσης, διερευνάται η επίδραση του αριθμού των ιδιοτήτων και της προσέγγισης στο σημείο μέγιστης μεταφερόμενης ισχύος στην ποιότητα των ΔΑ. Από τα αναπτυχθέντα ΔΑ προκύπτουν όχι μόνο οι κρίσιμες γραμμές για αντιστάθμιση σειράς, αλλά και το ελάχιστο απαιτούμενο ποσοστό αντιστάθμισης αυτών με στόχο την αύξηση του περιθωρίου φόρτισης του συστήματος. β) εφαρμόζεται η μέθοδος υπολογισμού της ευαισθησίας του περιθωρίου φόρτισης του συστήματος μέχρι την κατάρρευση ως προς τις παραμέτρους του συστήματος, θεωρώντας ως παραμέτρους του συστήματος την επαγωγική αντίδραση των γραμμών μεταφοράς. Ο υπολογισμός των ευαισθησιών βασίζεται στην εύρεση της μικρότερης ιδιοτιμής και του αντίστοιχου αριστερού ιδιοδιανύσματος του Ιακωβιανού πίνακα του εξισώσεων ισορροπίας του συστήματος για φορτίσεις οριακά μικρότερες του σημείου μέγιστης μεταφερόμενης ισχύος. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατή η ταξινόμηση όλων των γραμμών μεταφοράς ως προς την κρισιμότητά τους για την ευστάθειας τάσης του συστήματος. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο μεθοδολογιών από την εφαρμογή τους στο Ελληνικό διασυνδεδεμένο σύστημα μεταφοράς, μετά από κρίσιμες (Ν-1) διαταραχές, οδηγεί στην επιλογή των ίδιων κρίσιμων γραμμών μεταφοράς. Επιπρόσθετα, χρήσιμα συμπεράσματα προκύπτουν και από τη σύγκριση των δύο μεθοδολογιών, από την οποία αναδεικνύονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της καθεμιάς.