Interfaa cu reeaua

An: III - Grupa: 6301 Echipa de lucru:1.Costin Dumitru2.Croitoru Catalin3.Giantc Cosmin4.iganau Cosmin

I. Interfatarea cu sistemul de utilitate

Principalele probleme sunt impactul Generarii Distribuite asupra factorului decalitate a puterii din sistemele de distributie. In timp ce tehnologia conversiei energiei poate juca un rol important asupra factorului de putere, majoritatea problemelor a factorului de putere depind de tipul interfetei sistemului electric. Niste exceptii notabile includ:1. Variatia puterii de la sursele regenerabile precum centrale eoliene si solare pot cauza fluctuatii ale tensiunii.2. Unele celule de combustibili si microturbine nu se pot adapta la schimbarile bruste in sarcina si trebuie suplimentate cu baterii sau cu baterii inertiale pentru a obtine imbunatatirea fiabilitatii dorita de la aplicatiile de energie auxiliara.3. Rateurile pistoanelor motoarelor pot duce la o variatie persistenta si iritanta, in special daca este amplificat de sistemul de putere.Principalele tipuri de interfata a sistemului electric sunt:1. Masini sincrone2. Masini asincrone ( inductive)3. Invertoare electronice de putere

.1. Masini sincroneChiar daca masinile sincrone sunt tehnologii vechi, sunt utilizate frecvent in sistemele de putere, si sunt bine intelese, dar totusi sunt cateva probleme cand sunt aplicate in paralel cu aplicatiile din reteaua de Generare Distribuita (GD). Acestea sunt principalele tipuri de masini electrice folosite in aplicatiile de generare de rezerva. Cu un control corespunzator al campului de excitatie si al limitatorului de viteza, masina poate alimenta orice sarcina in comformitate cu capacitatile de proiectare. Datorita inertiei proprii masina este toleranta cu schimbarile bruste de sarcina. In timp ce aceasta masina este buna pentru generare de rezerva, este sursa a mai multor probleme pentru inginerii de generare distribuita, deoarece aceasta tehnologie poate sustine cu usurinta insule accidentale care pot aparea in urma deschiderii cicuitului de intrerupere a alimentarii. Daca masinile nu sunt mari in comparatie cu capacitatea sistemului, interconectarea generatoarelor sincrone in sistemele de distributie, de obicei, sunt folosite cu factor de putere constant sau un control constant al excitatiei reactive. In primul rand, sistemele de generare mici nu au capacitate suficienta pentru a regla tensiunea cat timp sunt interconectate. Incercarea de a face asta, in general rezulta in a duce excitatorul in una din cele doua extremitati. In al doilea rand , asta previne ca metoda de control al tensiunii dintre cateva masini mici sa concureze intre ele si cu schema de regulare a tensiunii. Al treilea motiv pentru care aceasta e facuta, este pentru a reduce sansele de aparitia a unui insularizari accidentale. O incarcare aproape identica in acelasi timp de separatie va trebui sa existe, pentru a avea o scapare de detectie a unei insule.Este posibil ca pentru o masina sincrona care este mare in comparatie cu capacitatea sistemului de PCC sa regleze tensiunea unui sistem. Asta poate fi un avantaj al calitatii factorului de putere in anumite sisteme mai slabe. In orice caz, acest tip de sistem ar trebui studiat si coordonat cu atentie cu protectia sistemului si echipamentul de regulare a tensiunii. Ar fi posibil sa se permita doar unui generator pe fiecare substatie de magistrala sa lucreze in acelasi mod fara a mai adauga controale suplimentare. Generarea probabil ca va bloca reglarea tensiunii si pot duce regulatoarele de tensiune la pozitie nedorita. Invers, si regulatoarele de tensiune pot duce excitatorul generatorului la niste valori nedorite. Pentru a asigura detectia erorilor de pe partea sistemului public, cand generatorul interconectat este operat sub control automat al tensiunii, multe sisteme publice vor necesita un tranfer direct intre intrerupatorul sistemului public si intrupatorul de interconectare a generarii.Un aspect al generatoarelor sincrone care este trecut cu vederea deseori este impedanta lor. In comparatie cu sistemul electic de putere al sistemului public, marimea generatoarelor folosite pentru o rezerva normala au impedante mari. Impedanta subtranzitorie Xd care este vazuta de armonici, este adesea aproape 12 procente din valoarea nominala masinii. Reactanta tranzitorie Xd, care reglementeaza o mare parte din defetele de contributie, poate fi aproape 25 de procente. Reactanta sincrona Xd, este in general peste 100 de procente. In linie in general doar 5-6 procente din sarcina nominala a transformatorului, care este in mod normal mai mare decat sarcina masinii. Astfel utilizatorii finali care asteapta un transfer relativ fara pierderi de la operatia interconectata la operatia de rezerva izolata sunt de obicei dezamagiti. Cateva exemple de consecinte neasteptate sunt:1. Poluarea armonica a tensiunii creste la nivele intolerabile cand generatorul incearca sa alimenteze sarcini cu actionari de viteza reglabila.2. Nu este indeajuns curent de defect sa declanseze intrerupatoarele sau sa arda sigurantele fuzibile care erau dimensionate bazate pe contributia sistemelor energetice.3. Caderea de tensiune cand motoarele liftului pornesc, cauzeaza stingerea lampilor fluorescente.Generatoarele trebuie sa fie dimensionate mult mai mari decat sarcina astfel incat sa realizeze o calitate a puterii satisfacatoare in operatia izolata. Alt aspect care este adesea trecut cu vederea este ca forma de unde a tensiunii produsa de o masina sincrona nu este perfecta. In anumite contructii se regasesc armonici considerabile de ordin trei a curentului in tensiune. Generarea publica a statiei centrale poate avea de asemenea aceeasi imperfectie, dar infasurarea triunghi a unitatii de transformare ridicatoare blocheaza fluxul acestei armonici. Conexiunea transformatorului de serviciu pentru multi potentiali utilizatori finali ai locatiilor de generare distribuita nu este configurata sa faca acest lucru si va avea ca rezultat o circulare a curentului de armonica de ordin trei intre generator si posibil in sistemul public. Rezultatul net este ca generatoarele sincrone pentru reteaua in paralel cu aplicatiile generarii distribuite ar trebui in general sa fie proiectate cu un pas de bobinaj de 2/3 pentru a reduce componenta armonicii de ordin trei. Altfel, ar trebui acordata o atentie speciala conexiunii transformatorului de legatura, sau ehipament special precum reactor neutru si instalarea unei protectii la scurtcircuit.

2. Masini asincrone (inductive)In mai multe cazuri este simplu de conectat masina asincrona la sistemul public. Generatoarele asincrone sunt masini asincrone care sunt comandate putin mai rapid decat viteza de sincronism. Acestea necesita alta sursa pentru a produce excitatia, care reduce foarte mult sansele de apritie a unei o insularizari accidentale. Nu este necesar nici un echipament special de sincronizare. De fapt, daca capacitatea sistemului de alimentare permite, generatoarele asincrone pot fi pornite pe linie. Pentru sisteme mai slabe, primul motor este pornit si adus aproape de viteza de sicronism inainte ca masina sa fie interconectata. Acolo va avea loc un impuls tranzitoriu la inchidere, dar acesta va fi relativ mic in comparatie cu inceputul rotatiei dintr-o pozitie de repaus. Cerintele pentru operarea unui generator asincron sunt in principiu aceleasi ca si pentru un motor asincron de aceeasi dimensiune. Principala problema este ca un generator asincron simplu necesita putere reactiva (var) de la sistemul de alimentare la care este conectat pentru a excita masina. Ocazional, acest lucru este un avantaj cand exista probleme de tensiune inalta, dar cel mai adesea exista probleme de joasa tensiune in aplicatii ale generatorul asincron. Una dintre probleme este ca bateria de condensatori va produce rezonante care coincid cu armonicile produse in acelasi circuit.Alta problema este auto-excitarea. Un generator inductiv care este brusc izolat pe o baterie de condensatori poate continua sa genereze pentru o perioada de timp. Tensiunea care rezulta este una neregulata si probabil va fi deviata repede in afara valorii normale si va fi detectata. Totusi, aceasta situatia poate duce de multe ori la o conditie ferorezonanta cu tensiune daunatoare. Pentru generatoarele inductive care pot deveni izolate pe baterii de generatoare si au sarcina mai mica de 3 ori decat puterea nominala, de obicei sunt necesare relee de protectie la supratensiune.Un mit privind generatoarele inductive este ca acestea nu contribuie la defecte pe partea de utilitate. Exemplele din manuale arata ca de obicei contributia curentului intr-un defect de la o masina inductiva se disipa in cursul a 1.5 cicluri. In timp ce aceasta afirmatie este valabila pentru defectele trifazate de langa terminalele masinii care afecteaza tensiunea de la terminale, dar nu se regasesc multe defecte ca acestea in sistemul de distibutie a utilitatii. Majoritatea sunt scurtcircuituri de faza, si tensiunea de pe faza defectata nu se reduce la zero. De fapt, generatoarele alimentate de transformatoarele in conexiune D-Y simt foarte putin perturbarile in tensiune. Sunt multe dinamici complexe care se produc in masina in timpul defectelor dezechilibrate, si o analiza electromagnetica tranzitorie este necesara pt a le calcula precis. O regula nespusa este aceea ca daca tensiunea ce alimenteaza masina asincrona ramane mai mare de 60%, poti presupune ca va continua sa alimenteze defectul ca si cum ar fi o masina sincrona. Acest nivel de tensiune este suficient sa mentina nivelurile de excitatie din masina. 3.Invertoarele electronice de putere

Toate tehnologiile de generare distribuita care genereaza ori curent continuu sau curent alternativ de frecventa fara putere trebuiesc sa folosesasca un invertor electronic de putere pt a interfata cu sistemul energetic.Primele invertoare cu comutatie naturala bazate pe tiristoare foarte rapid au capatat o reputatie de a fi nedorite intr-un sistem energetic.. De fapt,marea dezvoltarea a tehnologiei de analiza a armonicelor a fost declansata de cerintele de a instala sute de panouri fotovoltaice pe acoperisurile locuintelor impreuna cu invertoare cu comutatie naturala. Aceste invertoare produceau curenti armonici in proportia similara catre sarcini ca si convertoarele bazate pe tiristoare. Pe langa faptul ca ele contribuiau la distorsionarea receptorilor, una dintre temeri era ca acest tip de GD ar produce o cantitate semnificative de putere la frecventele armonicelor. Asemenea putere face mai mult decat sa incalzeasca fire.Pentru a obtine un control mai bun si pt a evita probleme legate de armonici, tehnologia invertoarelor s-a schimbat pe tehnologiile de comutare modulata prin latimea pulsului. Aceasta a rezultat intr-o interfatare mai prietenoasa cu sistemul energetic.Intr-un astfel de invertor tensiunea continua este comutata la o viteza foarte mare cu un IGBT pt a crea o tensiunea sau un curent sinusoidal de putere. Frecventa de comutatie este de obicei de 50-100 de ori mai mare decat frecventa frecventei de putere. Filtrul de la iesire atenueaza aceste componente de frecventa ridicata pana la un nivel in care sunt de obicei neglijabile. Totusi, conditiile de rezonanta din sistemul energetic poate ca sa faca aceste frecvente ridicate importante. Cea mai mare armonica de rang mic( de obicei a cincea) este in general mai mica decat 3%, si celelalte sunt de obicei neglijabile.Fig 9.8 Limita de distorsiune totala armonica este de 5%, bazata pe cerintele Standardului IEEE 519-1992. Ocasional, cateva invertoare vor depasi aceste limite in conditii specifice. Producatorii pot sa mai judece asupra filtrarii, sau va fi un defect in algoritmul de control al comutarii. Oricum, problema armonicii in invertoarele moderne este cu sigurante o grija mai mica decat cele a tehnologiilor vechi.In timp ce sunt interconectate la serviciul public, invertoarele folosite de obicei incearca sa genereze un curent sinusoidal care urmareste forma de unda a tensiunii. Astfel, ele ar produce putere la un factor de putere unitar. Este posibil pt a implementa alte strategii in controlul comutarii, dar strategia factorului de puetere unitar este simpla si cea mia folosita. De asemenea, permite capacitatea de a conduce curentul maxim din catalog al comutatorului sa fie folosita pt a produce putere activa. Daca invertorul este de sine statator, controlul obiectiv s-ar schimba sa produca o forma de unda sinusoidala a tensiunii si curentul va urmari sarcina.Una dintre avantajele unui asemnea invertor pt aplicatiile de GD este ca poate fi oprit foarte repede cand un defect este sesizat. Poate sa fie o oarecare intarziere in determinarea a cea mers gresit, in particular daca sunt masini asincrone cu o inertie substantiala care mentin tensiunea pe sistem. Cand un defect ce se cere deconectat este detectat, comutarea pur si simplu inceteaza. De obicei invertoarele manifesta foarte putina inertie si schimbarile se pot produce in ordinul milisecundelor. Astfel, reconectarea si resincronizarea nu reprezinta o problema decat in cazul masinilor sincrone.Abilitatea invertoarelor de a alimenta defecte de pe partea sistemului public este de obicei limitata the curentul maxim al comutatoarelor IGBT. In mod obisnuit analistii presupun ca curentul va fi limitat la de doua ori din iesirea invertorului. Desigur, odata ce curentul atinge aceste valori, invertorul probabil va detecta un defect si va taia operatiunea pt un timp predeterminat. Acesta poate fi un avantaj pt aplicatiile care cer un anumit curent de defect pt a declansa releele.Invertoarele care interactioneaza cu sistemul public conforme cu Standardul IEEE 929-2000 de asemenea au un semnal deztabilizant care in mod constant incearca sa schimbe frecventa controlului. Scopul este acela de asigura ca insulele accidentale sunt promp detectate. In timp ce sunt interconectate cu sistemul public, puterea sistemul energetic depaseste aceasta tendinta spre destabilizare. Daca sistemul invertor este dintr-o data izolat in sarcina, frecventa va devia rapid, permitandu-i sa fie detectata si din control si prin relelee exterioare.

II. Interfatarea cu reteauaPunctul de conectiune al sursei de energie la retea este de obicei numit PCC. Definitia lui depinde de proprietatea si cerintele de interconectare la sistemul public. Sunt folosite diferite tehnologii de interfatare; comun este utilizarea generatoarelor si al convertoarelor electronice de putere. Scopul principal al tehnologiei de interfatare este sa acomodeze energia produsa la cerintele retelei. In functie de natura puterii produse, diferite surse de energie folosesc diferite tehnologii de interfatare/conectare cu reteaua.Fig 2.59Tehnologiile de interfatare sunt clasificate in 4 categorii: cuplare directa a masinii, cuplare numai cu electronica de putere, cuplare partiala cu electronica de putere si cuplare modulara sau distribuita cu electronica de putere.Fig 2.6

1. Cuplare directa a masinii la reteaIn general, sursele care pot fi cuplate direct la retea sunt cele care produc putere mecanica, ca puterea vantului, hidroputere mica, si surse de cogenerare. Este mult mai eficient sa transferi putere mecanica in putere electrica prin cuplare directa a masinii la retea fara o etapa intermediara. Alegerea tipului de masina depinde de natura puterii mecanice furnizate. Pt o putere mecanica constanta, rezultand in viteza de rotatie constanta a arborelui, masina sincrona este un candidat potrivit, in timp ce pt putere puternic variabila, masina asincrone este preferata. Aceasta este in principal din cauza atenuarii oscilatiilor proprii care generatorul asincron o furnizeaza prin alunecarea rotorului fata de stator. Masinile sincrone cu magneti permanenti sunt folosite pt turbine cu viteza de rotatie mici. O masina sincrona liniara este folosita pt a trasnfera energia vibrationala in energie electrica.Masina sincrona este folosita pt a interfata surse energetice de viteza variabila cu reteaua. Exempplul cel mai clar il reprezinta sursele eoliene. Dar in general ele sufera din cauza dezavantajului al absorbtie al puterii reactive din sistem si de asemenea din cauza absorbtiei unor curenti de pornire foarte mari care pot cauza "palpaire" locala. Prin urmare conectarea la retea cere un compensator de putere reactiva, care ar putea fide obicei o baterie de condensatori. Astfel, masinile asincrone pt conectiune directa la GD sunt in general limitate in marime. Ele sunt restranse din cauza excitatiei lor care cer putere reactiva furnizata de obicei de retea. Pe de alta parte, generatoarele asincrone sunt la fel ca si motoarele asincrone, neavand nevoie de echipament de sincronizare. Sunt mai ieftine decat generatoarele sincrone si protectia necesara este numai pt supra/subtensiuni si dependenta de frecventa. Pt puterea vantului si hidrocentrale mici, viteza unghiulara a turbinei este de obicei mai mica si astfel interfata are nevoie de un reductor sau un generator multi-polar pt conversia energiei, de exemplu un generator sincron cu magneti permanenti.

2.9.2 Cuplaj electronic de putere maxim cu reeaua

Rolul principal al interfeei electronice de putere este de a conditiona energia furnizata de GD astfel nct aceasta s ntruneasc cerinele reelei i s mbunteasc performana sursei de energie. Echipamentul electronic de putere are capabilitatea de a converti puterea dintr-o form n alta folosind comutatoare electronice controlate, n dispozitive numite convertoare electronice de putere. Spre exemplu, sunt folosite pentru a converti putere de curent continuu n putere de curent alternativ care s se potriveasc specificaiilor reelei.Fig 2.61 Astfel de convertoare sunt numite convertoare C.C. - C.A. Cu surse de energie de curent continuu, interfaa electronic de putere poate consta dintr-un convertor C.C. - C.A. sau mai poate avea un stadiu intermediar de conversie C.C. - C.C. pentru a atinge un anumit obiectiv, spre exemplu pentru a regla tensiunea de ieire astfel nct s fie extras puterea maxim disponibil, ca n cazul sistemelor PV. Acest lucru se aplic surselor C.A., ale caror energie trebuie ajustat printr-un stadiu intermediar de C.C. pentru a se potrivi cerinelor reelei. Un dispozitiv de stocare al energiei poate fi de asemenea conectat n partea de C.C., pentru a regla cantitatea de energie injectat n reea pe parcursul tuturor condiiilor de operare.Un montaj care const din convertoare C.A. - C.C. si C.C. - C.A. se mai numete i convertor de frecven, deoarece conecteaz dou sisteme de C.A. diferite cu frecvene de lucru posibil diferite. Convertorul de frecven este realizat fie ntr-o construcie n care cele dou convertoare sunt conectate direct, fie printr-o configuraie HVDC/MVDC, n care exist un cablu de transmisie C.C. pentru aplicaii HV sau MV.

Configuraia direct este folosit pentru a interfaa o turbin eolian cu vitez de rotaie variabil cu reeaua. Puterea aerodinamic a turbinei este reglat folosind controlul nclinrii, al frnrii sau controlul activ al opririi. Controlul nclinrii este cel mai popular tip pentru generaiile recente de turbine eoliene i const n reglarea dinamic a unghiului inclinrii astfel nct s fie capturat energia maxim a vntului, dar nu mai mult dect energia maxim admis. Puterea aerodinamic este mai apoi trasformat, printr-o transmisie i mai apoi un generator de inducie, n putere electric. Aceast putere electric este mai apoi ajustat folosind convertorul de frecven pentru a se potrivi specificaiilor reelei. Un montaj alternativ poate fi gsit in literatura de specialitate, unde un generator sincron multipolar cu magnei permaneni (PMSG) nlocuiete blocul compus din transmisie i generatorul de inducie. Acesta are avantajul c reduce zgomotul i pierderile mecanice. De asemenea, PMSG-ul are n mod inerent eficien mai bun dect generatorul de inducie i nu necesita excitaie extern. Mai mult, PMSG-ul poate fi folosit pe un interval mai mare de viteze de operare. Totusi, diferite aspecte legate de construcia acestui montaj sunt nc n stadiul de cercetare.Alt exemplu de interfa electronic de putere complet este generaia distribuit fotovoltaic din figura de mai jos, n care conversia central este aplicat pentru a extrage cantitatea maxim de putere a panourilor fotovoltaice i a o injecta n reea. Rolul convertorului C.C. - C.C., aa cum am menionat mai nainte, este de a ajusta tensiunea nominal a panoului PV astel nct puterea maxim s fie extras la diferite temperaturi (sau nivele de iradiere).

2.9.3 Cuplajul electronic de putere redus cu reeaua

Alte aranjamente de cuplaje electronice de putere la reea pot implementa mrimi reduse ale convertorului, n care convertorul este dimensionat pentru un anumit procentaj din puterea aparent GD de unde i denumirea de cuplaj electronic de putere redus. Dou astfel de sisteme sunt prezentate mai jos.

ntr-o turbin de vitez variabil cu generator de inducie dublu alimentat, convertorul alimenteaz nfurarea rotoric, n timp ce nfurarea statoric este conectat direct la reea. Acest montaj al convertorului, prin separarea frecvenei mecanice si electrice si prin permiterea vitezei variabile de operare, poate varia frecvena electric a rotorului. Aceasta turbin nu poate opera n ntreg intervalul de la 0 la viteza nominal, dar intervalul de vitez permis este suficient. Acest interval de vitez limitat este rezultatul folosirii unui convertor de putere considerabil mai mic dect puterea nominal a mainii. n afar de faptul c convertorul este mai mic, pierderile sunt de asemenea mai mici i posibilitile de control al puterii reactive sunt similare cu cele ale sistemului convertorului de putere maxim.Un convertor electronic de putere redus la jonciunea unei ferme eoliene este de obicei necesar pentru a produce o capabilitate de a trece prin pierderi de tensiune, caracteristic necesar n privina diferitelor coduri de reea, i posibila ntreinere a puterii reactive. De obicei un STATCOM, care este n principiu un convertor de surs de tensiune(VSC), este folosit n acest scop.Convertorul de surs de tensiune este principala tehnologie care permite interfaarea surselor de energie din fa la reea pentru interfee electronice de putere maxim sau redus. Caracteristica structural de baz este un capacitor in partea de curent continuu i utilizarea de comutatoare automatizate pentru a transfera energia reelei ntr-o form corespunztoare. Pentru a nelege mai bine cum funcioneaz un VSC, considerm o punte monofazat simpl de tranzistoare, ca n figura de mai jos. Elementele de comutaie s1-s4 sunt reprezentate folosind IGBT-uri. Un IGBT este un comutator auto-comutat; acest lucru nseamn c poate intra n conducie i se poate bloca la curent maxim, ceea ce faciliteaz utilizarea comutaiei la frecven nalt care produce o mai bun form a undelor din punctul de vedere al polurii armonice. n figur, s1 i s2 sunt comandate s intre n conducie n acelai timp, n timp ce s3 i s4 sunt blocate, rezultnd n apariia unei tensiuni pozitive VCC pe partea de C.A. Mai apoi strile de comutaie sunt inversate, nsemnnd c s1 i s2 sunt blocate, n timp ce s3 i s4 sunt n conducie, rezultnd apariia unei tensiuni negative de curent continuu -VCC pe partea de C.A. Tensiunea la ieire v0 este apoi alternat ntre amplitudinea pozitiv i cea negativ a tensiunii de curent continuu.VSC-ul este mai apoi conectat la reea printr-o inductan de filtrare i un transformator, precum n figura de mai jos, unde L se refer la suma filtrelor inductive i inductana rezidual a transformatorului. Pentru a transfera energie de la surs la reea, VSC-ul este comandat n aa fel nct s produc un defazaj ntre tensiunea la ieirea sa i tensiunea reelei. Fig2. 68

Fig 2.69Din moment ce amplitudinea tensiunii de ieire a VSC-ului este n general meninut constant, transferul de putere activ este controlat prin injectarea curentului n reea. Presupunem c tensiunea reelei e pur sinusoidal cu amplitudinea E:e(t) = E sin(t)unde este frecvena unghiancillaryular a tensiunii reelei. Tensiunea la ieirea VSC-ului estevo(t) = Vo sin(t + ) + vhunde este defazajul ntre tensiunea la ieirea converotrului i tensiunea reelei, iar vh este suma componentelor armonice ale tensiunii la ieire. Curentul care trece de la GD la reea poate fi exprimat ca suma unor componente echilibrate i a unei componente tranzitorii:

unde i1(t) este armonica fundamental a curentului iar ih(t) sunt armonicile de rang superior ale curentului.Din ecuaiile de mai sus, i presupunnd c Vo = E = 1 pe unitate, armonica fundamental a curentului este zero dac = 0. Totui, componentele armonice ale curentului tot vor exista din moment ce depind de armonicile tensiunii convertorului. Cnd ia o valoare, un curent va ncepe s intre n reea avnd o armonica fundamental cu componente armonice superimpuse. Acest lucru este demonstrat in figura de mai jos; referina curentului(sau a puterii active) la controllerul convertorului trece de la 0 la o valoare pozitiv t1. Controllerul reacioneaz prin introducerea unui mic defazaj ntre tensiunea la ieirea convertorului i tensiunea reelei, din care rezult pragul de curent dorit. Este important s se observe c unghiul de faz dintre tensiunea GD i curent este 0, indicnd operarea la un factor de putere maxim. Acesta este modul n care puterea disponibil provenit de la sursa de energie este injectat n reea de obicei.Interfaa electronic de putere are de asemenea abilitatea de a injecta putere reactiv n reea, compensnd astfel pentru calitatea diferit a puterii locale n PCC. Mai jos avem un exemplu n care o referin de putere reactiv este dat controllerului la t2. n acest caz, o mic scdere a amplitudinii tensiunii va fi realizat, rezultnd intr-o schimbare a fazei i amplitudinii curentului GD injectat. Aceast schimbare este direct proportional cu puterea reactiv injectat n reea. Aceast operaie nu mai are un factor de putere maxim, i nu este admis n general de majoritatea DSO-urilor. Totui, poate fi considerat n viitor pentru a oferi nite servicii auxiliare reelei.Dou probleme importante sunt de interes pentru operarea corespunztoare a GD-urilor cu interfa electronic de putere maxim: detectarea unghiului tensiunii reelei i minimizarea armonicelor curentului injectat. Pentru prima problem este important ca controllerul sa dea comenzile de comutaie corespunztoare din care s rezulte transferul de putere dorit. Acest lucru este realizat prin adoptarea algoritmilor de control corespunztori, care folosesc msura tensiunii reelei pentru a extrage unghiul de faz instant al tensiunii. A doua problem este important pentru furnizarea unei puteri de bun calitate. n principiu, exist dou modaliti de a realiza acest lucru Fie de a folosi un filtru de grad mai mare (de exemplu un filtru LC), fie de a implementa tehnici de control i topologii de convertor care produc tensiuni la ieire care s fie mai apropiate de forma sinusoidal. Exist diferite tehnici de control dezvoltate pentru acest scop.Fig 2.70Fig 2.71

2.9.4 Interfaa electronic de putere distribuit

Interfeele electronice de putere distribuite se refer n acest context la un numr de generri distribuite care sunt conectate la aceeai reea local prin convertoare electronice de putere. Dac aceste uniti aparin aceluiai proprietar, operaiunile lor pot fi coordonate n aa fel nct s se obin anumite beneficii cum ar fi reglarea tensiunii locale.Sistemul fotovoltaic modul-integrat este de asemenea un tip de interfa activ distribuit care a fost dezvoltat pentru a crete eficiena i sigurana celulelor solare. Acest lucru este posibil deoarece diferite celule solare ntr-o mulime sau un grup sunt expuse la diferite nivele de iradiere. Aadar, folosind fiecare convertor integrat ntr-un loc diferit care s fie legat de MPP rezult n o mai mare siguran comparat cu folosirea unei conversii centrale. A fost demonstrat c utilizarea acestei structuri crete eficiena puterii la aproximativ 96% pe lng faptul c furnizeaz o putere de calitate mai nalt.Alt exemplu este o ferm eolian cu turbine cu interfee electronice de putere maxim. Implementarea unei arhitecturi de control corespunztoare care utilizeaz abilitatea controlul distribuit al convertoarelor face acest organizare sigur i reconfigurabil. Asemenea organizare este prezentat n figura de mai jos. Dup cum se poate observa din figur, controlul de supraveghere poate fi mprit ntr-un numr de controllere. Fig 2.72Fig 2.73

Un control de modul este conectat la dou sau mai multe controale de supraveghere astfel nct dac apare un defect la unul, va fi direcionat ctre cellalt. Folosind acest concept, controlul de modul poate avea semnal primar de la un control de supraveghere i un semnal de rezerv de la un alt control de supraveghere ntr-un scenariu care furnizeaz o structur de control sigur, auto-structurat i auto-reparabil. Aceast structur de control mai suport operaiunea plug and play, unde aranjamentul poate fi actualizat prin conectarea unui nou modul care comunic instant cu un controller de supraveghere u alte module pentru a contribui la funcia de control generalizat.2.9.5 Impactul tipului de interfa n sistemul energetic

Tehnologia de intefaare a generrii distribuite la reea i determin impactul n operarea sistemului distribuit i de asemenea impactul diferitelor evenimente neprevzute n amonte pe sursele de energie. Pe scurt, tehnologia de interfa afecteaz sistemul n diferite moduri: Determin calitatea puterii furnizate de sursa de energie. De obicei operatorul reelei (DSO) va fixa anumite criterii asupra calitii puterii injectate de generarea distribuit. Este responsabilitatea proprietarului GD-ului de a se asigura c tehnologia GD ntrunete cerinele DSO. Determin impactul diferitelor caliti ale puterii asupra sursei de energie. Diferite interfee au diferite susceptabiliti n diferite cazuri de calitate a puterii la reea. Determin eficiena sursei de energie. De exemplu, folosind interfee electronice de putere modulare pentru interfaarea puterii solare rezult n sisteme mai eficiente comparat cu interfaarea electronic de putere maxim centralizat. Determin disponibilitatea sursei de energie. Aceasta este iari determinat de susceptabilitatea diferitelor interfee la diferite fenomene de calitate a puterii originare din reeaua din amonte. Influeneaz costul instalaiei de generare distribuit. Determin complexitatea aplicaiei de generare distribuit. Determin controlabilitatea sursei de energie. De exemplu, interfeele electronice de putere maxim au cea mai mare controlabilitate dintre toate tehnologiile de interfaare deoarece asigur controlul independent asupra puterilor active i reactive injectate n reea.Diferite tehnologii de interfaare sunt comparate n tabelul de mai jos cu privire la controlabilitatea acestora. Ca regul, un compromis trebuie fcut mereu ntre performana nalt a interfeei i costul total al instalaiei.

2.9.6 Controlul local al generrii distribuite

Definind controlabilitatea local a generrilor distribuite este un aspect important care trebuie considerat pentru a facilita integrarea noilor uniti de generare i optimizarea operaiilor sistemului de distribuie. Dac controlbilitatea lor local este disponibil reelei, aceasta va optimiza numrul de bunuri ale reelei i crete eficiena operaional a reelei de distribuie. Diferite tehnologii de generare distribuit asigur diferite capabiliti de control ale puterilor active i reactive. Aceste capabiliti pot fi utilizare n multe feluri pentru a crete nivelul de integrare al generrii distribuite n sistemul de distribuie i pentru a facilita implementarea de plug and produce(conecteaz i produ). n general, puterea activ la ieirea unei GD poate fi controlat n 4 feluri diferite:1. Pentru a extrage puterea maxim: Unitile de putere eoliene i solare sunt de obicei operate sub acest criteriu pentru a le crete eficiena. n timpul perioadelor pe care puterea furnizat depete cerinele reelei, utilizarea unui mijloc de stocare al energiei este necesar. Operarea unitilor de stocare poate fi de asemenea decis de preurile energiei; de exemplu, se ncarc atunci cnd preurile sunt sczute i se descarc atunci cnd preurile sunt mai mari.2. Pentru a limita puterea maxim injectat: Reducerea puterii maxime injectate este cerut de anumite coduri de reea n situaii neprevzute. Aceasta poate fi realizat, de exemplu, ca mai sus, prin folosirea stocrii sau prin controlul unitii de generare. Uniti de generare mari pot fi operate folosind acest criteriu, care necesit ca aceste uniti s fie dispecerizabile. Aceasta nseamn c primesc o comand de control de la un controller de reea centralizat, numit i control de supraveghere.3. Pentru a menine un prag de producie: Dincolo de o anumit putere de producie disponibil, un control local poate fi reglat pentru a reduce producia actual cu o anumit valoare. Diferena dintre producia actual i puterea disponibil poate fi atunci considerat ca fiind o rezerv pentru management-ul reelei.4. Pentru a fixa profilul de producie n funcie de cerinele de echilibru ale reelei: Controlul de supraveghere poate fi de asemenea utilizat pentru a fixa profilul de producie al unitilor dispecerizabile pentru un mai bun management al reelei. Unitaile CHP sunt mai adecvate pentru a fi eliminate, din moment ce au cel mai mare cost datorit utilizrii gazului ca surs de energie.Controlul puterii reactive este de asemenea posibil, dei o operare fix a puterii reactive este de dorit n ce privete actualele coduri de reea. Totui acest lucru se poate schimba pe viitor, unde o surs ar putea fi utilizat special pentru controlarea puterii reactive n loc de producerea puterii active. Surse interfaat-electronice de putere dau posibilitatea existenei tehnologiilor pentru asemenea scenarii.n prezent, majoritatea generrilor distribuite sunt conectate la reele de distribuie de joas tensiune i nu la reele de transmisie de nalt tensiune. Individual, majoritatea acestor uniti nu sunt supuse unui sistem central de control, n principal datorit costului ridicat al telemetriei convenionale nsemnnd c n Regatul Unit, de exemplu, SCADA are doar o mic ptrundere la tensiuni sub 132kV. La aceste nivele, aadar, reelele de distribuie opereaz n mare parte cu informaii incomplete i incerte. n general, orice probleme la reea cauzate de GD-urile regenerabile se ivesc datorit naturii intermitente a debitului lor de energie sau a incertitudinii informaiei la PCC, i nu n special pentru c sunt surse de energie regenerabile.Pentru a utiliza capabilitile GD-urilor ct mai bine, a le facilita integrarea, i a le diminua impactul negativ asupra reelei, introducerea diferitelor scenarii operaionale este vital. ntr-un scenariu, diferite uniti cu diferite criterii de control pot fi combinate ntr-o singur surs fundamental (numit i celul) unde comanda totalitatii schimbului de putere ntre aceast surs de energie i sistemul de distribuie este reglat printr-un controller de supraveghere. Un controller intern este mai apoi utilizat pentru a administra energia n interiorul celulei n funcie de anumite stri de operare i costuri economice pentru a optimiza funcionarea celulei. Adugarea unei noi uniti de generare unei celule ar schimba/actualiza funcia de cost operaional i ar putea aduga controlabilitate celulei de utilizat de ctre controllerul de supraveghere.Pentru automatizarea acestui proces, utilizarea tehnologiei de comunicare i informare ntre GD-uri i sistemul de administrare al energiei devine necesar. Acesta este ntr-adevr un aspect important n vizualizarea reelei viitorului, aa-numita reea inteligent. Exist n prezent un proces de standardizare pentru a regla modelele de informare a diferitelor uniti de generare distribuit. Urmtoarele eforturi de standardizare sunt cunoscute: IEEE 1451 Standarde pentru senzori plug-and-play, unde protocoalele de comunicare, i modele de informare i scenarii sunt discutate. IEC 61850-7-420 Include modele de informare pentru patru tipuri DER: sisteme fotovoltaice, centrale eneergetice pe pile de combustie, sisteme de putere cu motoare cu piston, i sisteme CHP. IEC 61400-25 Regleaz modele de informare pentru monitorizarea i controlul centralelor eoliene. IEC 61970 Fixeaz modele de informare comune pentru sisteme de administrare energetic.Asemenea eforturi de standardizare sunt importante pentru a furniza infrastructuri informatice care s faciliteze conecxiunea oricror surse indiferent de productor sau tip, Care ar facilita eventual un scenariu plug-and-play.Asemenea scenariu de funcionare are potenialul de a crete cantitatea de uniti de generare distributiv conectate la reelele de distribuie sau capacitatea de gzdurie.