Sterowanie szeregowego rezystora hamującego poprawiające stabilność systemu elektroenergetycznego przy zdarzeniach ekstremalnych w sieciach przesyłowych

• Autorzy: Gryszpanowicz K. , Machowski J. , Robak S.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.12.75

Warianty tytułu

EN

Stability enhancing control of series braking resistor under extreme contingency in transmission network

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dla każdego typowego (wiarygodnego) zdarzenia, takiego jak trójfazowe zwarcie zlikwidowane przez zabezpieczenia podstawowe z czasem normalnym, generatory synchroniczne pracujące w systemie elektroenergetycznym muszą zachować synchronizm (stabilność kątowa przejściowa). Dla zdarzeń nietypowych (ekstremalnych) ryzyko utraty synchronizmu można zmniejszyć stosując zabezpieczenia specjalne nazywane też automatykami przeciwawaryjnymi. Artykuł dotyczy automatyki przeciwawaryjnej, w której szeregowy rezystor hamujący wykorzystywany jest do ratowania synchronizmu generatorów synchronicznych po wystąpieniu trójfazowego zwarcia w linii przesyłowej bliskiego elektrowni likwidowanego z czasem opóźnionym wskutek uszkodzenia wyłącznika lub zabezpieczenia podstawowego. Omówiono kryteria doboru rezystancji szeregowego rezystora hamującego i zaproponowano dwa algorytmy sterowania rezystora. Rozważania teoretyczne potwierdzono za pomocą symulacji komputerowej dla systemu testowego.

EN

For each typical (credible) contingency, such as three phase short circuit cleared by main protection with normal time, synchronous generators operating in power system must retain synchronism (transient angle stability). For unusual (extreme) contingency the risk of loss of synchronism can be minimized by using special stability enhancing protection also referred to as emergency control. This paper deals with emergency control in which a series braking resistor is used to save from loss of synchronism of synchronous generators after a three phase short circuit in transmission line near the power plant cleared with delay caused by circuit breaker failure or malfunctioning of the main protection. Dimensioning of the braking resistor is discussed and two control algorithms of the resistor are proposed. Theoretical consideration is validated by simulation results for test system.

Słowa kluczowe

PL

system elektroenergetyczny; zdarzenie ekstremalne; szeregowy rezystor hamujący

EN

power system; extreme contingency; series braking resistor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 12
• Strony: 311--320
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gryszpanowicz K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki

autor

Machowski J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki

autor

Robak S.

• Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki

Bibliografia

• [1] Machowski J., Kacejko P., Robak S., Miller P., Wancerz M.: "Analizy systemu elektroenergetycznego w średniookresowym planowaniu rozwoju" Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review) ISSN 0033-2097, R. 89 NR 6/2013
• [2] North American Electric Reliability Corporation (NERC), “Reliability Standards for the Bulk Electric Systems in North America,” August 4, 2011. http://www.nerc.com
• [3] "Draft Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators" ENTSO-E, 27 October 2011
• [4] Kundur P.: "Power System Stability and Control" McGraw- Hill, New York, 1994
• [5] Machowski J., Bialek J., Bumby J.: "Power System Dynamics. Stability and Control" John Wiley & Sons, Chichester, New York 1997, 2008, 2012
• [6] CIGRE Technical Brochure No. 325: Review of on-line dynamic security assessment tools and techniques, http://www.e-cigre.org
• [7] “Integrated Security Analysis”, Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS), July 2004 http://certs.lbl.gov/pdf/certs-isa-final.pdf
• [8] Kacejko P., Miller P., Wancerz M., Jędrychowski R., Machowski J., Robak S., Baczyński D., Wójtowicz T., Lubośny Z.: "Analiza stabilności SEE w planowaniu długoterminowym rozwoju KSE". Praca na zlecenie PSE Operator S.A., Zamówienie Nr DS/RB/DS/Z/MJ/2011, Warszawa 2012
• [9] Ellis H.M., Hardy J.E., Blythe A.L., Skooglund J.W.: “Dynamic Stability of the Peace River Transmission System”, IEEE Transactions on Power Systems, PAS-85, no. 6, pp. 586– 600, June 1966.
• [10] Shelton, M.L., Winkelman, P.F., Mittelstadt, W.A. and Bellerby, W.J., “Bonneville Power Administration's 1400 MW Braking Resistor”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-94, no. 2, pp. 602–611, March/April 1975.
• [11] Peelo D.F., Hein D.W. and Peretti F., “Application of a 138 kV 200 MW braking resistor”, Power Engineering Journal, vol. 8, no. 4, pp. 188–192, 1994.
• [12] CIGRE SC38-WG02 Report "State of Art in Non-Classical Means to Improve Power System Stability" Electra No. 118, pp. 88-113, May 1988
• [13] Machowski J., Smolarczyk A., Bialek J.: "Damping of power swings by control of braking resistors" International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 23 (2001), ISNN 0142- 0615, pp. 539-548
• [14] Rubaai Ahmed, Ofoli Abdul R., Cobbinah Donatus, Kankam Mark David: "Two-Layer Supervisory Controller-Based Thyristor-Controlled Braking Resistor for Transient Stability Crisis" IEEE Transactions on Industry Applications, VOL. 41, NO. 6, November/December 2005
• [15] Habel Stefan, Schmuelling Christoph, Schmuelling Stefan: "Braking Resistor as a Smart-Grid Technology" 2014 IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT ASIA)
• [16] Bergvall R.C., “Series Resistance Method of Increasing Transient Stability Limit Series Resistance Inserted into Generator Circuit Loads Machines During Fault and Retards Subsequent Overswing”, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 50, no. 2, pp. 490–494, June 1931.
• [17] Tumilty R.M., Bright C.G., Burt G.M., Anaya-Lara O., McDonald J.R.: "Applying series braking resistors to improve the transient stability of low inertia synchronous distributed generators" CIRED 19th International Conference on Electricity Distribution Vienna, 21-24 May 2007 Paper 0045 CIRED 2007 Session 3 Paper No 0045 Page 1/4
• [18] Wämundson M., Lindahl S., Hagman J., Johansson D., Heyman F.: "Dimensioning of EHV Series Braking Resistor for Large Thermal Generators" 2013 IREP Symposium-Bulk Power System Dynamics and Control –IX (IREP), August 25– 30, 2013, Rethymnon, Greece
• [19] Machowski J., Kacejko P., Miller P.: "Impedance method used to calculate initial switching currents in transmission networks and generator real power" GSTFJournal of Engineering Technology (JET) ISSN: 2251-3701, Eperiodical: 2251-371X, Vol. 3, No 1, July 2014 pp. 42-52
• [20] „IEEE screening guide for planned steady-state switching operations to minimize harmful effects on steam turbinegenerators” A report prepared by the IEEE Working Group on the Effects of Switching on Turbine-Generators, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-99, No. 4 July/Aug 1980
• [21] Machowski J., Kacejko P., Robak S., Miller P., Wancerz M.: "Short-circuit power as important reliability factor for power system planning" 18th Power Systems Computation Conference, Wroclaw University of Technology, Poland, August 18-22, 2014
• [22] Szafran J., Wiszniewski A.: "Algorytmy pomiarowe i decyzyjne cyfrowej automatyki elektroenergetycznej" WNT Warszawa 1999, ISBN 83-204-2287-6
• [23] Rosołowski E.: "Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w automatyce elektroenergetycznej" Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001, ISBN 83-87674-38-9