Analiza gospodarki mocą bierną jako narzędzie dla poprawy bezpieczeństwa pracy systemu elektroenergetycznego

• Autorzy: Lis R. , Błajszczak G.

Warianty tytułu

EN

Reactive power management as a tool for overall power system efficiency and operation improvement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono wyniki badań zrealizowanych w ramach projektu badawczego, którego celem było zbadanie i opracowanie metodologii określania obszarów w systemie elektroenergetycznym (SEE), które są podatne na utratę stabilności napięciowej podczas pracy SEE w szczególnych warunkach. Obszary te, podatne na niestabilność ze względu na brak rezerwy mocy biernej, są określane jako Obszary Kontroli Napięcia (z ang. Voltage Control Areas, w skrócie VCAs). Kiedy VCAs zostały zidentyfikowane w SEE, wówczas wyznacza się odpowiedni poziom rezerwy mocy biernej w celu zapewnienia bezpiecznego funkcjonowania systemu w każdych warunkach. Electric Power Research Institute (EPRI) zlecił Powertech Labs Inc. (PLI) realizację tego projektu badawczego w zakresie opracowania oprogramowania - tzw. interfejsu VCA. PLI przeprowadziło wyczerpujący przegląd literatury, który wykazał, że istniejące metody identyfikacji VCAs miały ograniczone zastosowanie. Przyczyn tego należy upatrywać w problemie bezpieczeństwa napięciowego, które ma charakter niezwykle nieliniowy i VCAs może również zmienić kształt i wielkość dla różnych warunków pracy SEE i nieprzewidywalnych stanów pracy. Na potrzeby projektu, przyjęte zostało praktyczne podejście do określenia VCAs dla bada-nego systemu w różnych stanach jego pracy. Opisywana metoda oparta jest na analizie krzywych PV w połączeniu z analizą modalną. Przeprowadzone zostały próbne testy w krajowym systemie elektroenergetycznym na zlecenie PSE Operator. Baza danych z parametrami krajowego systemu oraz przyjazny dla użytkownika interfejs VCA zbudowany został w oparciu o oprogramowanie MS Access. Identyfikacja VCAs została przeprowadzona przy użyciu kilku różnych technik typu data mining. Obszary VCAs identyfikowane były za pomocą metod grupowania heurystycznego.

EN

The objective of this research project is to investigate and devise a methodology for identifying areas in power systems that are prone to voltage instability under particular operating conditions and contingencies. These areas, which are prone to instability due to their lack of reactive power reserves, are referred to as Voltage Control Areas (VCAs). Once VCAs are identified, methods of determining their adequate reactive power reserve requirements to ensure secure system operation under all conditions. The Electric Power Research Institute (EPRI) contracted Powertech Labs Inc. (PLI) to carry out this research project. PLI conducted a rather exhaustive literature survey which revealed that the existing methods for the identification of VCA have had only a limited success in application because they have, in general, not produced results for practical systems. This, in general, is due to the fact that voltage security problem is highly nonlinear and VCAs may also change in shape and size for different system conditions and contingencies. To deal with these issues, a more practical approach was adopted by this project to clearly establish the VCAs for a given system under all system conditions. The approach is based on a PV Curve method combined with Modal Analysis. The general approach is as follows: define a system operating space based on a wide range of system load conditions, dispatch conditions, and defined transactions (source-to-sink transfers), define a large set of contingencies that spans the range of credible contingencies, using PV curve method, push the system through every condition, under all contingencies until the voltage instability point is found for each condition, at the point of instability for each case (nose of the PV curve) perform modal analysis to determine the critical mode of instability as defined by a set of bus participation factors corresponding to the zero eigenvalue, store the results of the modal analysis in a database for analysis using data mining techniques to identify the VCAs and track them throughout the range of system changes, establish the reactive reserve requirements for each identified VCA. The above approach was successfully implemented and tested on the PSE Operator power system. A database with user-friendly interface for storing/retrieving result of modal analysis for each scenario/contingency was designed based on the Microsoft Access. VCA identification was carried using several data mining techniques. Finally the VCAs were identified using a clustering method developed by PLI. For the studied scenarios and contingencies in the PSE Operator system, two VCAs were identified.

Słowa kluczowe

PL

system elektroenergetyczny; deregulacja; zarządzanie mocą bierną

EN

power system; deregulation; reactive power management

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 6
• Strony: 32--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Lis R.

autor

Błajszczak G.

• Instytut Elektroenergetyki Politechniki Wrocławskiej,

Bibliografia

• [1] Lis R. Wiszniewski A.: Raport pt: Ocena projektu EPRI „Development of a Method for the Identification of Critical Voltage Areas and Determination of Required Reactive Reserves” pod względem możliwości wdrożenia jego wyników w PSE Operator S.A., Raport Instytutu Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej, Seria SPR nr 09/2008, Wrocław 2008.
• [2] Zhong J., Nobile E., Bose A. Bhattacharya K.: Localized Reactive Power Markets Using the Concept of Voltage Control Areas. IEEE Trans. Power Syst., vol. 19, pp. 1555-1561, Aug. 2004.
• [3] Gross G., Tao S., Bompard E Chicco G.: Unbundled Reactive Support Service: Key Characteristics and Dominant Cost Component. IEEE Trans. Power Syst., vol. 17, pp. 283-289, May 2002.
• [4] US-Canada Power System Outage Task Force, Final Report on the August 14, 2003 Blackout in the United States and Canada: Causes and Recommendations, Issued April 2004.
• [5] Zając W.: Aktywne układy kompensacji mocy biernej. Rynek Energii 2001, nr 1.