termička ograničenja
DESCRIPTION
Termička ograničenja. Problem održavanja amplitude napona. Problem ugaone stabilnosti mašina. Problem naponsko reaktivne stabilnosti. HVDC prenos el. energije. Raspodeljena proizvodnja. Tr žište električne energije. Upravljanje tokovima snaga. FACTS. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Termička ograničenja
Problem održavanja amplitude napona
Problem ugaone stabilnosti mašina
Problem naponsko reaktivne stabilnosti
HVDC prenos el. energije
Raspodeljena proizvodnja
Tržište električne energije
Upravljanje tokovima snaga
FACTSG
G
G
G G
G G
G
G
G
sinsin
sincoscossinsin
sincos
2121
2121
121221122
112
Z
VV
ZV
Z
VV
ZV
BGVVGVP
cos2
cos
coscossinsin2
cos
cossin2
2121
2121
121221122
112
Z
VVB
ZV
Z
VVB
ZV
BGVVB
BVQ
C
C
C
sin2112 X
VVP
cos212
112 X
VV
X
VQ
sin2112 X
VVP
sin2112 X
VVP
Proračun tokova snaga (Newton-Raphson)
niBGVVVBQ
BGVVVGP
jiijjiij
n
ijj
jiiiii
jiijjiij
n
ijj
jiiiii
,,2,1;cossin
sincos
1
2
1
2
VV
QQV
PP
Q
P
nkQ
P
V
QQV
PP
VV
kkk
,,2,1;
1
1
izracunatoi
zadatoii
izracunatoi
zadatoii
QQQ
PPP
Static Var Compensator (SVC)
2sin2
1 CL
LCTCRCSVC
XX
XXBBB
C
L
Pasivni filter
Niski napon
Sabirniceprenosne mreže
T1 ON T1 ONT1 OFF T2 ON
T2 OFF
T2 OFF
Napon prigušnice
Struja prigušnice
Kontinualna promena admitanse
IXVV TSVCBUS
maxCI
maxLI
0SVCI
BUSV
0.8
0.6
0.4
0.2
1
2BUSVfQ
Mrežno (naponski) zavisan uređaj
Otočna admitansa
Fazni regulator GTO invertor
STATic COMpensator (STATCOM)
BUSV
STATVI
DCI DCV
DCC
Sprežnitransformator
Invertor
Kondenzator za održavanje jednosmernog napona
A
B
C
DCC
DC +
DC -
Trofazni mosni invertor (GTO ili IGBT) za male
instalisane snageTok aktivne snage kroz
DC kolo je 0
DCC
DCC
DCC
ACV
Naizmenični naponinvertora
0
3 jedinice 3 jedinice 3 jedinice
AV BV CV
0
V
V2
V3
1
2
3
Višeslojni invertori (multilevel inverter) za velike instalisane snage
DCC
I
BUSV
STATV
BUSV
STATV
V
IINDUKTIVNI REŽIM RADA KAPACITIVNI REŽIM RADA
BUSV
STATVV
I
EES STATCOMQ
EES STATCOMQ
TX
Princip kompenzacije STATCOM-a
STATI
STATI
BUSV
BUSVSTATV
STATV
V V
Pražnjenje i dopuna jednosmernog kondenzatora (regulisanje
jednosmernog napona)
Proizvodnja i potrošnja reaktivne snage
maxCI
maxLI
0SVCI
BUSV
0.8
0.6
0.4
0.2
1
IXVV TSTATBUS
Karakteristika STATCOM-a
Naponski nezavisan uređaj
Realni strujni generator
BUSVfQ
Thyristor Controlled Series Capacitor
TCSCX
TCSC
Dalekovod
Kompenzacioni napon TCSC-a zavisi od struje dalekovoda Mrežno zavisan
uređaj
Režim blokiranja
Obilazni ili“bajpas” režim
Režim kapacitivnogpojačanja
Kapacitivnost
Induktivnost
Rezonantno kolo
CL XX 10
Struja dalekovodaLI
TCSCX
LX
CX
minmaxmax
LTCSC I
VX
minLI
maxLI0
Bajpas režim
Režim blokiranja
Režim kapacitivnogpojačanja
Radna karakteristika TCSC-a
rVI
sV'sV
IXXj c )(
IjX c
Promena ugla između fazora predajnog i prijemnog napona
Upravljanje tokom aktivne snage
LINEI
SSSCV
I
DCI DCV
DCC
Redni (sprežni)transformator
Invertor
Kondenzator za održavanjejednosmernog napona
Static Series Synchronous Compensator (SSSC)
Redno vezana induktivnost !!!
GTO invertor (multilevel ili PWM)
Mrežno nezavisan uređaj
Tok aktivne snage kroz DC kolo je 0
2
, LINESSSC IV
LINEImaxImaxI minIminI
SSSCX
maxV
maxV
maxV
minV
maxV
LINEImaxImaxI minIminI
SSSCVmaxV
minV
maxV
I
qV X
SV 'SV RV
cap
RV'SV
indSV
I
IjXqV
qV
..of
capSV
ind
2cossin
2 X
VV
X
VP q
2
sincos12
X
VV
X
VQ q
Radne karakteristike
SSSC-a
Dalekovod 1
Dalekovod 2
Konvertor 1
Konvertor 2
DC kolo
SSSC 1
SSSC 2
Interline Power Flow Controller (IPFC)
Spoj dva SSSC-a (Master i Slave)
Master SSSC – Kontrola toka aktivne i reaktivne snage
Slave SSSC – Kontrola toka aktivne snage
Preraspodela tokova snaga
između dalekovoda
A
B
C
Pobudni transformator
Redni transformator
Phase Shift Transformer (PAR)
Mrežno zavisan uređaj
Uticaj na ugaoni raskorak Između predajnog i prijemnog napona
Uticaj na tokove aktivnih snaga(Pline ≤ Pmax)
ET
BT
mrežeAV
boostBCV novi
AV
Y
YY
Dalekovod
ETBC
mrežeBC VV
boostBC
ETBC VV
mrežeAV
boostBCV
noviAVABV
BCV
CAV AV
BVCV
0
X
V 2
P
2
maxmax
maxmax
Ugaona karakteristikadalekovoda sa PST-om
newEV
BVEV
1V
2V
Pobudnitransformator
Redni transformator
newEV
BV
2V
1V
EV
Phase-shift transformator sa razdvojenim tercijarom(bolja kontrola ugaonog raskoraka između napona)
ET
BT
mrežeAV
boostBCV novi
AV
Y
YY
Dalekovod
ETBC
mrežeBC VV
boostBC
ETBC VV
Otočni konvertor Redni konvertor
Dalekovod
Unified Power Flow Controller (UPFC)
STATCOM SSSC
V
VV
V
CVCV
CVV CVV V
VV
VV VV
V
V CV
V
pqVV
I
Regulisanje efektivnevrednosti napona
Redna kompenzacija(SSSC)
Pomeranje faze(Phase-shift transformator)
Objedinjena kontrolanapona, impedanse i ugla
(UPFC)
VV
RV'SV
SVI
XVpqV
pqP
IpqV
X
SV'SV RVP
Q RQ
coscos1
sinsin
2
2
X
VV
X
VQ
X
VV
X
VP
pq
pq
kmkm QP ,
SSV
SY
kkV mmV
TLY
ttV
DCP
VVV
VY
SmkmSmkmSm
kmkmkmkmkmmkmkm
SmkmSmkmSm
kmkmkmkmkmmkmkm
kmSkmmmkm
BGVV
BGVVVBQ
BGVV
BGVVVGP
YVVVVS
cossin
cossin
sincos
sincos
2
2
mSkmmSkmmS
kSkmkSkmkSSkmS
BGVV
BGVVVGP
sincos
sincos2
VkkVkVkVkVVVVV
VkkVkVkVkVVVVV
BGVVVBQ
BGVVVGP
cossin
sincos
2
2
0 SVDC PPP
n
V
km
m
k
DC
km
m
k
V
V
k
V
V
V
k
V
S
km
m
km
k
km
S
km
m
km
k
km
S
m
m
m
k
m
S
m
m
m
k
m
S
k
V
k
m
k
k
k
S
k
V
k
m
k
k
k
S
DC
V
DC
m
DC
k
DC
S
DC
V
DC
m
DC
k
DC
S
km
m
km
k
km
S
km
m
km
k
km
S
m
m
m
k
m
S
m
m
m
k
m
S
k
V
k
m
k
k
k
S
k
V
k
m
k
k
k
n
S
V
m
k
S
V
m
k
n
S
V
m
k
S
V
m
k
Q
Q
Q
Q
P
P
P
P
V
Q
V
QQQV
Q
V
Q
V
QQQQV
Q
V
Q
V
QQQQV
Q
V
Q
V
Q
V
QQQQQV
P
V
P
V
P
V
PPPPPV
P
V
P
V
PPPPV
P
V
P
V
PPPPV
P
V
P
V
P
V
PPPPP
V
V
V
V
V
V
V
V
1
1
0000
00
00
00
00
Iterativna jednačina UPFC-a
Injektiranja upostojeće čvorove
AC mreže
Injektiranja u postojeći čvork na koji je priključen UPFC
iP
jQ
i jV
i
iP
j
i
V
P
i
jQ
j
j
V
Q
mP
mQ
Veličine stanjaza novi čvor m
m
kP
kQ
k kVmV
Injektiranja u novi čvor m nakoji je priključen UPFC
kmP
Jakobijeva matricaiz jednačine (6.16)
Zahtevani tok aktivne ireaktivne snage od čvora k
do čvora m
Veličine stanjaza otočni i rednitransformator
DCP
Balans snagajednosmernog kola UPFC-a
S SV
kmQVQ
V VV
Dodatna jednačina za slučajmaksimalnog opterećenja
STATCOM-a
Dodatna veličinastanja u slučajumaksimalnogopterećenja
STATCOM-a
Proširenje Jakobijeve matrice uvođenjem UPFC-a
m
iiiii
n
i
n
jLiGjiijjiijjii
n
iGiiGiii KVgPPBGVVPcPbaL
i11 11
2 ,sincos
Optimizacioni procesi u proračunima tokova snaga
nxxff ,,1
Cxxg n ,,1
CxxgxxfxxL nnn ,,,,,,, 111
0,,
0
0
0
1
222
111
CxxgL
x
g
x
f
x
L
x
g
x
f
x
L
x
g
x
f
x
L
n
nnn
n
n
x
x
x
x
1
2
1
Funkcija cilja Funkcija ograničenja
Napon u Nisu na 400kV naponskom nivou - Base Case vs OPF
378380382384386388390392394396398
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
UPFC Pflow [MW]
Nap
on
[K
V]
LF
OPF
Zavisnosti tokova snaga po karakteristicnim vodovima od rada UPFC-a
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
UPFC Pflow [MW]
Pfl
ow
[M
W]
400 kV Djerdap - Bor
400 kV Bor - Nis
220 kV BBasta - Pozega
OPF proračun u PSS/EFunkcija cilja su minimalni gubici aktivne snage EES-a
Gubici aktivne snage EES-a - Load Flow vs OPF
185
190
195
200
205
210
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
UPFC Pflow [MW]
Plo
ss [M
W]
LF
OPF
-300 MW 300 MW
-150 Mvar 150 Mvar
max87601000
1
2
2
ATC
LELra
Dijagram marginalnih troškova izgradnje FACTS uređaja
0
50
100
150
200
250
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1L - Faktor iskorištenja ATC
Jed
inič
na
cen
a F
AC
TS
-a
[Eu
r/kV
A]
η=0,5
η=1
η=1,5
Funkcija marginalnih troškova FACTS-a
(NJ/kVA)
MWPrazmene
NTC
MWh
EurC NTC
zakupaATCNTC
Marginalna cena(bez upotrebe FACTS-a)
Nova marginalna cena(upotrebljen FACTS)
Pojedinačna transakcijakojoj odgovara ponuđenacena zakupa prenosnog
kapaciteta
FACTS
P1 P2 Pn P(n+2)
Dodatno ostvarenetransakcije
MWPrazmene
NTC
MWh
EurC NTC
zakupa
ATCNTC
Marginalna cena(bez upotrebe FACTS-a)
Nova marginalna cena jejednaka 0
Pojedinačna transakcijakojoj odgovara ponuđenacena zakupa prenosnog
kapaciteta
FACTS
P1 P2 Pn
Ostvarene svetransakcije
ATCAACNTC
TRMNTCTTC
Povećanje ATC
Veći broj prekograničnihtransakcija po nižoj ceni
FACTS uređaj (CESI 2005) Specifična cena Isplativost
/ [€/kVA] /
Phase-shift transformator 16-70 Visoka
SVC 35-90 Visoka
TCSC 50-130 Srednja
STATCOM 60-130 Srednja
SSSC 60-130 Srednja/Niska
UPFC 90-170 Niska
HVDC (tiristorski) 150-250 Visoka
HVDC (konvertorski) 190-350 Srednja
Naponski nivo dalekovoda
Cena izgradnje (EPRI, 1989)
Cena izgradnje (Siemens, 2006)
[kV] [1000$/km] [1000$/km] 115 80-235 90 138 80-235 90 230 95-235 100 345 220-440 150 500 250-500 240
Energetski kabl (CESI 2005) Odnos cena (dalekovod/kabl)
XLPE kablovi 1:7 – 1:14 Gasno izolovani kablovi 1:26
Godina izgradnje
DržavaInstalisana
snagaNaponski
nivoPostrojenje
/ / [MVA] [kV] /
1992 SAD 2x165 230 Kayenta
1993 SAD 208 500 C.J.Slatt
1998 Švedska 493 400 Stöde
1999 Brazil 107 500 Imperatriz
1999 Brazil 107 500 Serra de Mesa
2004 Indija 118 400 Raipur
2004 Kina 86.6 220 Gansu,Chengxian
TCSC postrojenja u svetu
Godina izgradnje
DržavaInstalisana
snagaNaponski
nivoPostrojenje
/ / [MVA] [kV] /1991 Japan 88 154 Inuyama1992 Japan 50 500 Shin Shinano1995 SAD 100 161 Sullivan2001 Velika Britanija 225 400 East Claydon2001 SAD 133 115 VELCO Essex2003 SAD 100 138 Talega
Godina izgradnje
DržavaInstalisana
snagaNaponski
nivoPostrojenje
/ / [MVA] [kV] /1998 SAD 320 138 Inez2003 Južna Koreja 80 154 Gangjin
STATCOM postrojenja u svetu
UPFC postrojenja u svetu