Σχεδίαση Συστημάτων Ανίχνευσης Αστάθειας Τάσεως Και Προστασίας Από Κατάρρευση

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η σχεδίαση συστημάτων ανίχνευσης αστάθειας τάσης και προστασίας από κατάρρευση. Για το σκοπό αυτό σε πρώτη φάση χρησιμοποιείται η μέθοδος ανίχνευσης αστάθειας τάσης σε πραγματικό χρόνο με το ακρωνύμιο LIVES (Local Identification of Voltage Emergency Situations), η οποία βασίζεται στην παρακολούθηση της ρυθμιζόμενης δευτερεύουσας τάσης των ΣΑΤΥΦ που βρίσκονται εγκατεστημένα στους μετασχηματιστές υποβιβασμού των υποσταθμών ΥΤ/ΜΤ. Η μέθοδος LIVES ενσωματώνεται αρχικά σε σύστημα απλής επιτήρησης ευστάθειας τάσης, για σήμανση μόνο συναγερμού, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται από αυτόνομα ολοκληρωμένα συστήματα προστασίας. Τα συστήματα αυτά μετά την ανίχνευση της αστάθειας εφαρμόζουν αποτρεπτικά μέτρα για την αποφυγή της κατάρρευσης τάσης. Όλα τα συστήματα προστασίας που αναπτύσσονται είναι τοπικά, με λογική κλειστού βρόχου και δυνατότητα επαναληπτικών εφαρμογών.Το πρώτο σύστημα προστασίας που αναπτύσσεται στηρίζεται σε λογική εκτάκτου ελέγχου των αντίστοιχων ΣΑΥΤΦ, με αντιστροφή της λειτουργίας τους, μόλις σημανθεί συναγερμός και μέχρι να αποκατασταθεί η ευστάθεια, εφαρμόζοντας στην ουσία έμμεση αποκοπή φορτίου. Επιπλέον, διαθέτει υποσύστημα για την αποκατάσταση της λειτουργίας των ΣΑΤΥΦ, όταν αυτά εξαντλήσουν το εύρος των διαθέσιμων λήψεων τους, αποκαθιστώντας έτσι τη λειτουργικότητα του συστήματος ανίχνευσης και προστασίας, το οποίο στηρίζεται σε ενεργά ΣΑΤΥΦ. Το δεύτερο σύστημα προστασίας είναι παραλλαγή του προηγούμενου, ενσωματώνοντας επιπλέον τη δυνατότητα εφαρμογής άμεσης αποκοπής φορτίου όταν σημανθεί συναγερμός αστάθειας και η τάση πρωτεύοντος ή δευτερεύοντος είναι κάτω από συγκεκριμένα κατώφλια. Η άμεση αποκοπή φορτίου είναι απαραίτητη για την περίπτωση που η αποκατάσταση των φορτίων στα κατάντη των ΣΑΤΥΦ γίνεται και με άλλους δυναμικούς μηχανισμούς, με αποτέλεσμα η έμμεση αποκοπή φορτίου να προσφέρει μόνο προσωρινή ανακούφιση στο σύστημα.Το τρίτο σύστημα προστασίας χρησιμοποιεί τη σήμανση αστάθειας LIVES για απευθείας εφαρμογή άμεσης αποκοπής φορτίου στον υποσταθμό που σημαίνεται συναγερμός.Στη συνέχεια η μέθοδος ανίχνευσης LIVES επεκτείνεται για χρήση σε ζυγούς όπου δεν υπάρχουν ΣΑΤΥΦ, όπως για παράδειγμα ζυγούς ΥΤ και ΥΥΤ του συστήματος μεταφοράς, με χρήση μόνο μετρήσεων φασιθετών τάσεως και ρεύματος. Με αυτόν τον τρόπο σχεδιάζεται ένα νέο σύστημα ανίχνευσης που κάνει χρήση των προαναφερθεισών μετρήσεων για την εξαγωγή ενός δείκτη NLI (New LIVES Index), ο οποίος μπορεί να σημάνει την αστάθεια σε μια ευάλωτη περιοχή του συστήματος στα πρώιμα στάδια εκδήλωσης της.Όλα τα συστήματα ανίχνευσης αστάθειας και προστασίας ενσωματώνονται στο ψηφιακό πρόγραμμα μακροπρόθεσμης προσομοίωσης και ανάλυσης ευστάθειας τάσης WPSTAB, του εργαστηρίου ΣΗΕ του ΕΜΠ, το οποίο χρησιμοποιείται για την προσομοίωση των προαναφερθέντων συστημάτων ανίχνευσης αστάθειας και προστασίας τόσο σε συστήματα δοκιμών όσο και στο Ελληνικό Διασυνδεδεμένο Σύστημα.Τα βασικό σύστημα δοκιμών που χρησιμοποιείται είναι το πρότυπο δίκτυο για ανάλυση ευστάθειας τάσης του IEEE με την επωνυμία Nordic Test System, ενώ από το Ελληνικό Διασυνδεδεμένο Σύστημα χρησιμοποιούνται ευσταθή και ασταθή σενάρια που παρήχθησαν από τα ιστορικά αρχεία της ολικής διακοπής του Νοτίου τμήματος τον Ιούλιο του 2004, αλλά και νεότερα στιγμιότυπα από το καλοκαίρι του 2010. Στην τελευταία περίπτωση γίνεται μελέτη αύξησης των περιθωρίων φόρτισης του συστήματος με χρήση στατής άεργης αντιστάθμισης στα αιολικά πάρκα της Πελοποννήσου και στον ΑΗΣ Μεγαλόπολης.