tase

26
Mateescu Alexandra Mihaela- MS2 TASE-TEMA 1 TEMA 1 Studiul regimurilor de functionare ale unei rețele electrice folosind dispositive FACTS în programul Neplan 1. Introducere Sistemele electroenergetice moderne reprezintă sisteme complexe, cu mare răspândire geografică, care ridică probleme de securitate și siguranță în funționare datorită noilor provocări la care sunt supuse. Datorită răspunsului foarte rapid, la modificarea stării de funcționare a rețelei electrice, dispozitivele FACTS ajută la îmbunătățirea stabilității SEE. Obiectivele analizei sistemului electroenergetic prezent este de a prezenta dispozitivele FACTS din perspectiva prevenirii avariilor și a creșterii siguranței în funcționarea SEN. În acest sens, pentru implementarea în programul NEPLAN, s-au prezentat cele mai adecvate modele de regim permanent ale unor dispozitive FACTS de tip derivație (SVC) și de tip serie (TCSC și UPFC). De asemenea, a fost abordată problema alegerii locului optim de amplasare a dispozitivelor FACTS în SEE. Astfel, în figura 1 se prezintă rețeaua electrică analizată. Caracteristicile acestui sistem energetic sunt prezentate in tabelul 1. Rețeaua analizată este o rețea buclată cu tensiunea nominală de 220 kV, alcatuită din 13 noduri și 17 linii. Avem 4 noduri noduri generatoare (PU), 8 noduri consumatoare (PQ) și un nod de echilibru (NE). Nodurile generatoare sunt: Nod_2 (CTE_ALFA); Nod_5 (CTE_BETA); Nod_7 (CTE_GAMA); Nod_11 (CHE_RO2); Nodurile consumatoare sunt: Nod_1(C_7 ; Nod_3 (C_1); Nod_4(C2); Nod_6 (C_3); Nod_8(C_4); Nod_9(C5); Nod_10 (C_6); Nod_13 (C_8); Nodul de echilibru este: Nod_12 (CTE_RO1). Se observă din tabelul 1 că argumentul tensiunii pentru nodul 12 este 0. Tabelul 1. Tabel cu datele aferente nodurilor rețelei electrice Nume nod Tensiun e [kV] u [%] Argumentu l tensiunii P cons [MW] Q cons [MVAr] P gen [MW] Q gen [MVAr] Nod_1 212,559 96,62 -7,8 250 155 0 0 Nod_2 229,999 104,55 -2,9 0 0 255 130,967 Nod_3 224,205 101,91 -4,9 60 35 0 0 Nod_4 214,969 97,71 -8,5 190 130 0 0 1

Upload: raluca-mutu

Post on 06-Nov-2015

238 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

Studiul regimurilor de functionare ale unei rețele electricefolosind dispositive FACTS în programul Neplan

TRANSCRIPT

Mateescu Alexandra Mihaela- MS2TASE-TEMA 1TEMA 1 Studiul regimurilor de functionare ale unei reele electricefolosind dispositive FACTS n programul Neplan

1. Introducere

Sistemele electroenergetice moderne reprezint sisteme complexe, cu mare rspndire geografic, care ridic probleme de securitate i siguran n funionare datorit noilor provocri la care sunt supuse. Datorit rspunsului foarte rapid, la modificarea strii de funcionare a reelei electrice, dispozitivele FACTS ajut la mbuntirea stabilitii SEE.Obiectivele analizei sistemului electroenergetic prezent este de a prezenta dispozitivele FACTS din perspectiva prevenirii avariilor i a creterii siguranei n funcionarea SEN. n acest sens, pentru implementarea n programul NEPLAN, s-au prezentat cele mai adecvate modele de regim permanent ale unor dispozitive FACTS de tip derivaie (SVC) i de tip serie (TCSC i UPFC). De asemenea, a fost abordat problema alegerii locului optim de amplasare a dispozitivelor FACTS n SEE. Astfel, n figura 1 se prezint reeaua electric analizat. Caracteristicile acestui sistem energetic sunt prezentate in tabelul 1. Reeaua analizat este o reea buclat cu tensiunea nominal de 220 kV, alcatuit din 13 noduri i 17 linii. Avem 4 noduri noduri generatoare (PU), 8 noduri consumatoare (PQ) i un nod de echilibru (NE).Nodurile generatoare sunt: Nod_2 (CTE_ALFA); Nod_5 (CTE_BETA); Nod_7 (CTE_GAMA); Nod_11 (CHE_RO2); Nodurile consumatoare sunt: Nod_1(C_7 ; Nod_3 (C_1); Nod_4(C2); Nod_6 (C_3); Nod_8(C_4); Nod_9(C5); Nod_10 (C_6); Nod_13 (C_8);Nodul de echilibru este: Nod_12 (CTE_RO1). Se observ din tabelul 1 c argumentul tensiunii pentru nodul 12 este 0.

Tabelul 1. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electriceNume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]

Nod_1212,55996,62-7,825015500

Nod_2229,999104,55-2,900255130,967

Nod_3224,205101,91-4,9603500

Nod_4214,96997,71-8,519013000

Nod_5224,998102,27-6,600240149,46

Nod_6215,07597,76-10,322013500

Nod_7224,998102,27-800240171,879

Nod_8219,59999,82-10653500

Nod_9211,98696,36-10,91307000

Nod_10207,61894,37-9,920014000

Nod_11233,002105,91-1,300165116,055

Nod_12235106,82000391,057172,83

Nod_13226,265102,85-3,11509000

Figura 1. Sistemul electroenergetic analizat

n regim normal de functionare (regim permanent) sistemul este stabil i converge.Pierderile de putere activ: P = 26,05 MWPierderile de puetre reactiv: Q= -48,8 MVArDin tabelul 1 se constat ca toate nodurile din reea au tensiuni apropriate valorii de 220 kV a tensiunii nominale. Cea mai mare abatere a tensiunii fa de nominal o are Nodul 10 (u=94,37 %), un nod de tip consumator. n aceste condiii n care Nodul 10 are nevoie de mult putere reactiv, se incearc s se imbunteasc nivelul de tensiune, introducnd n reeaua noastr pe rnd dispozitive de tip FACTS precum: SVC, TCSC i UPFC.

2. ntroducerea n reeaua noastr a unui dispozitiv decompensare tip SVC

n reea s-a introdus un SVC montat n derivaie la nodul 10, dupa cum se poate observa n figura 2. SVC-ul are urmtoarele caracteristici: Qcmax= 200 MVArQlmax= 100 MVAr

Figura 2. Nodul 10 unde s-a instalat un derivaie un SVC

Tabelul 2. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electrice n prezenta SVCNume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]Qsunt[MVAr]

Nod_1217,7898,99-7,7250155000

Nod_2229,999104,55-2,600255111,3140

Nod_3224,205101,91-4,66035000

Nod_4214,97597,72-8,1190130000

Nod_5224,998102,27-6,300240149,3540

Nod_6215,07597,76-9,9220135000

Nod_7224,998102,27-7,600240121,4440

Nod_8219,59999,82-9,66535000

Nod_9217,44698,84-10,613070000

Nod_10220100-1020014000-142,06

Nod_11233,002105,91-1,30016557,3140

Nod_12235106,82000387,614134,2960

Nod_13226,265102,85-3,115090000

Din tabelul 2 se observ c prin adugarea SVC-ului la Nodul 10, nivelul de tensiune al nodului crete pn la u=100%. Uniformizarea nivelului de tensiune are loc si pentru nodurile aferente locului de amplasare al SVC-ului (Nodul 1 i Nodul 9). Se observ ca pentru nodul 1 i 9, tensiunea nominala se mbuntete de la u=96% la u=98%. Dei nodul 11 are legatur direct cu nodul 10 prin linia L11, acest nod nu se mai lua n considerare ntruct este un nod de tip generator.De asemenea, n paralel cu dispozitivul SVC s-a instalat un unt. Din punct de vedere financiar, este mai economic s utilizm aceast structur de compensare (SVC+unt) ntruct costul unui dispozitiv SVC este foarte mare. Se dorete compensarea partial a puterii reactive prin utilizarea untului i folosirea unui SVC cu putere mai mic ( i care aferent care evident implic costuri mai mici ) pentru compensarea restului necesar de putere reactiv.n regim normal de functionare (regim permanent) sistemul este stabil i converge.Pierderile de putere activ: P = 22,6 MWPierderile de putere reactiv: Q= -74,2 MVArn acest caz se observ o scdere a pierderilor de putere activ (de la 26 MW la 22,6 MW) i o cretere a consumului de putere reactiv de la 48,8 MVAr la 74,2 MVAr. Dei pierderile de putere reactiv cresc, se va evidenia n cele ce urmeaz c producia de Q aferent centralelor va scdea pentru fiecare n parte.

Tabel 3.Producia de putere reactiv a centralelor din reea pentru situaia cnd nu avem SVC i pentru situaia n care am adugat SVC-ulFR SVCCU SVC

Nod_2CTE_ALFA-130,967-111,314

Nod_5CTE_BETA-149,46-149,354

Nod_7CTE_GAMA-171,879-121,444

Nod_11CHE_RO2-116,055-57,314

Nod_12CTE_RO1-172,83-134,296

Datele din tabelul 3 au fost reprezentate printr-o histogram cu scopul de a pune n eviden scderea produciei de putere reactiv pentru fiecare central n parte. Se observ c pentru centrala de la nodul 5 puterea reactiv rmne aproape nemodificat.

Figura 3. Producia de putere reactiv aferent centralelor din reea

ntruct s-a demonstrat mai devreme c prin conectarea unui SVC inderivaie cu nodul 10, tensiunile nodurilor 1 si 9 se mbuntesc, propunem deconectarea pe rnd a liniei L9 (care face legtura ntre Nodul 10 i Nodul 9) i a liniei L10 (care face legtura ntre Nodul 1 i Nodul 10) pe rnd, pentru reeaua fr SVC i pentru reeaua fr SVC. Se obine astfel tabelul 4.

Tabel 4. Fluctuaia nivelului de tensiune n cazul deconectrii liniilor L9 i L10 n diverse situaii de modelare a reelei ( cu sau fr SVC)

Stare linieNume nodTensiune nominal[kV]u [%]Argumentul tensiuniiQsunt[MVAr]Network MW lossesNetwork Mvar losses

Fara SVC, L9 i L10 conectat

Nodul1212,55996,62-7,8026,057-48,80

Fara SVC, L9 deconectat199,47690,67-13,4027,27-30,33

Fr SVC, L10 deconectat216,3698,35-6,3028,4-24,45

Fr SVC, L9 i L10 deconectat216,36198,35-6,3033,5117,85

Cu SVC, L9 i L10 conectat217,7898,99-7,7022,61-74,21

Cu SVC, L9 deconectat217,8599,02-7,9023,14-59,99

Cu SVC, L10 deconectat216,37298,35-6,2023,14-59,99

Cu SVC, L9 i L10 deconectat216,36198,35-6,3024,34-42,83

Fara SVC, L9 i L10 conectat

Nodul 9211,98696,36-10,9026,057-48,80

Fara SVC, L9 deconectat214,72197,6-15,7027,27-30,33

Fr SVC, L10 deconectat206,493,82-13,7028,4-24,45

Fr SVC, L9 i L10 deconectat214,72197,6-13,9033,5117,85

Cu SVC, L9 i L10 conectat217,44698,84-10,6023,14-59,99

Cu SVC, L9 deconectat214,72197,6-15,4023,14-59,99

Cu SVC, L10 deconectat214,72197,6-15,4024,34-42,83

Cu SVC, L9 i L10 deconectat214,72197,6-13,9026,057-48,80

Fara SVC, L9 i L10 conectat

Nodul 10207,61894,37-9,9026,057-48,80

Fara SVC, L9 deconectat203,30892,41-9,6027,27-30,33

Fr SVC, L10 deconectat199,47690,67-13,4028,4-24,45

Fr SVC, L9 i L10 deconectat174,61179,37-14,6033,5117,85

Cu SVC, L9 i L10 conectat220100-10-14222,61-74,21

Cu SVC, L9 deconectat220100-9,6-12823,14-59,99

Cu SVC, L10 deconectat220100-9,6-12823,14-59,99

Cu SVC, L9 i L10 deconectat220100-12,9-12424,34-42,83

Figura 4. Tensiunea nominal pentru nodurile 1, 9 i 10 n cazul conectrii/deconectrii liniilor L9 i L10 pentru reeaua cu sau fr SVC

Figura 5. Pierderile de putere activ i reactiv n cazul conectrii/deconectrii liniilor L9 i L10 pentru reeaua cu sau fr SVC

Din tabelul 4 i din figura 4 se observ c pentru reeaua fr SVC n cazul deconectrii simultane a liniilor L9 i L10 tensiunea nodului 9 va scdea drastic (Un=174,611 kV, u=79,37 %) conducnd la instabilitate de tensiune i apariia de contingene (figura 6). n acest caz pierderile de putere sunt foarte mari:Pierderile de putere activ: P = 33,51 MWPierderile de putere reactiv: Q= 17,85 MVAr

Figura 6. Apariia de contingene n cazul deconectarii liniei L9 i L10 pentru reeaua fr SVCAcest lucru se poate evita prin montarea SVC-ului n derivaie pe nodul 10. Acest lucru este confirmat de tabelul 4 i de figurile 4 i 5. SVC-ul ajut la reducerea pierderilor de putere, la uniformizarea tensiunii i la stabilitatea sistemului.

3. ntroducerea in reeaua noastr un dispozitiv de compensare tip TCSC (Thyristor Controlled Series Compensation)Condensatorul serie controlat cu tiristoare (TCSC) este un dispozitiv FACTS care const dintr-un circuit paralel avnd n componen un condensator n serie cu linia electric i o bobin controlat cu tiristoare. Modelul de regim permanent are la baz conceptul simplu al unei reactane serie variabil a crei valoare se modific automat astfel nct puterea activ tranzitat prin latura respectiv s fie meninut la o valoare constant, egal cu cea impus.Se introduce n reeaua analizat un TCSC n serie cu Nodul 1 i Nodul 10 (figura 7).

Figura 7. TCSC n serie cu nodurile 1 i 10ncercm s analizm circulaia de putere n reea prin utilizarea unui TCSC cu diferite valori a puterii impuse.a) Pentru cazul in care Pset = 80 MW reeaua este stabil n regim permanent iar pierderile de putere sunt:Pierderile de putere activ: P = 26,2 MWPierderile de putere reactiv: Q= -52,1 MVAr

n acest caz nu se observ o foarte mare diferen ntre cazul n care avem compensare cu TCSC sau n cazul n care nu avem compensare. Tensiunea la noduri este cam aceeai (a se vedea figura 8 i tabelul 5). Pierderile de putere activ fa de cazul in care reeaua nu este compesanta, sunt aproape nesemnificative (sub 1 MW), iar pierderile de puteter reactiv cresc de la Q= -48,8 MVAr la : Q= -52,1 MVAr.

Figura 8. TCSC cu putere impusa de 80 MW

Tabelul 5. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electrice in prezena TCSCNume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]

Nod_1211,84796,29-8,425015500

Nod_2229,999104,55-300255133,452

Nod_3224,205101,91-5603500

Nod_4215,00197,73-8,319013000

Nod_5224,998102,27-6,200240148,903

Nod_6215,07697,76-9,822013500

Nod_7224,998102,27-7,200240167,147

Nod_8219,59999,82-9,1653500

Nod_9212,48696,58-9,81307000

Nod_10208,72194,87-8,620014000

Nod_11233,002105,91-100165108,214

Nod_12235106,82000391,204180,1

Nod_13226,272102,85-31509000

b) De exemplu pentru cazul in care Pset = 200 MW reeaua este instabil iar calculul de regim permanent este divergent i nu avem soluie (figura 9) i produce suprancrcarea liniilor din jur ( L1, L2, L3,L6, L8, L9, L11, L15 etc).

Figura 9. TCSC cu putere impusa de 200 MWPentru orice putere impus mai mare dect 114 MW pentru TCSC, calculul de regim permanent nu se poate efectua pentru reeaua din figura analizat.

c) Pentru cazul in care Pset = -10 MW reeaua este instabil, iar calculul de regim permanent este divergent i de asemenea nu avem soluie (figura 10).

Figura 9. TCSC cu putere impusa de -10 MWPentru orice putere impus mai mic dect 9 MW pentru TCSC, calculul de regim permanent nu se poate efectua pentru reeaua din figura analizat.

d) Pentru a vizualiza modul de funcionare a TCSC ne propunem s ncrcm un generator din reea la ntmplare din partea de Sud (de exemplu nodul generator 11- CHE RO 2) si s modificm consumul pentru un consumator n partea opus generatorului, n Nord (de exemplu pentru consumatorul C5). Noile valori pentru puterea generat din nodul 11 se modific de la 165 MW la 200 MW. Consumatorul va cere mai mult putere activ, i prin urmare consumul acestuia va creste de la 130 MW la 300 MW.n cazul noii circulaii de puteri, pentru cazul n care nu este conectat TCSC, se observ apariia unei contingene pe nodul 10 (figura 10) i suprancrcarea liniei L11. n reea avem urmtoarele pierderi de putere:Pierderile de putere activ: P = 54,47 MWPierderile de putere reactiv: Q= 128,88 MVAr

Figura 10. TCSC deconectat n cazul reelei cu o nou circulaie de puteri (Pgen 11= 200MW; Pcons 5= 300 MW)

Prin folosirea TCSC aceast situaie este evitat (figura 11). Puterea impus necesar pentru TCSC pentru ca reeaua este de 110 MW. Pierderile de putere n reea devin:Pierderile de putere activ: P = 47,58 MWPierderile de putere reactiv: Q= 92,21 MVAr

Se observ o scdere considerabil a pierderilor de putere pe linii n cazul utilizrii TCSC.

Figura 11. TCSC conectat n cazul reelei cu o nou circulaie de puteri (Pgen 11= 200 MW; Pcons 5= 300 MW)In tabelul 6 i n figura 12 se poate observa circulatia de cureni pe liniile reelei pentru cazurile n care reteaua este sau nu este compensat cu TCSC. Se observ scderea circulaiei de cureni n cazul n care se foloseste TCSC i descrcarea liniei L11. Prin scderea valorii curenilor, capacitatea de transport a liniei scade.

Tabelul 6. Tabel cu valorile curenilor afereni reelei electrice n prezena TCSC/ absena TCSC

Linia Valoare curentului prin reea cu TCSC [kA]Valoare curentului prin reea fr TCSC [kA]

L10,2390,161

L20,1660,166

L30,4180,506

L40,2560,265

L50,2860,315

L60,1120,178

L70,190,183

L80,5360,674

L90,4610,415

L100,3290,023

L110,750,98

L120,1360,113

L130,2580,414

L140,2990,334

L150,2860,356

L160,2860,356

L170,3220

Figura 12. Curenii prin liniile reelei n cazul prezentei/absenei TCSC

e) Lund n considerare acelai caz ca la punctul d) unde puterea impus pentru TCSC este Pset=110 MW, consumatorul C5 consum 300 MW, iar generatorul din nodul 11 evacueaz n reea o putere de 200 MW, se dorete evidenierea cazului n care linia L1 este deconectat n urma unei avarii. Se obin astfel dou situaii n funcie de starea in care se afl dispozitivul TCSC (deconectat/conectat).i) TCSC deconectat i linia L1 deconectat (figura 13).

Figura 13. TCSC deconectat i linia L1 deconectat

Studiul de regim permanent pentru aceast situaie nu converge.

ii) TCSC conectat i linia L1 deconectat (figura 14).

Figura 14. TCSC conectat i linia L1 deconectatn situaia n care TCSC este conectat i linia L1 este deconectat studiul de regim permanent converge dup 12 iteraii (un numr relativ mare). Chiar i cu utilizarea TCSC se observ apariia unor contingene la nivelul nodurilor 1, 10 i 9. Pierderile de putere n reea sunt:Pierderile de putere activ: P = 53,67 MWPierderile de putere reactiv: Q= 147,89 MVAr

Prin urmare, n cazul unei deconectri a unei linii din reea, TCSC ajut la meninerea n funciune a sistemului electroenergetic analizat, ntruct fr acesta, n anumite situaii, sistemul ar fi instabil i un blackout ar fi un fenomen iminent. n figura 15 sunt prezentate Pierderile de putere n reeaua electric pentru diferitee cazuri de studiu ale TCSC.

Figura 15. Pierderile de putere n reeaua electric4. ntroducerea in reeaua noastr un dispozitiv de compensare tip UPFC (Unified Power Flow Controller)

Controlorul Unificat de Flux Energetic (UPFC)este alcatuit din doua convertoare de schimbare puse in functiune de o legaturaDC. Convertorul 2 indeplineste functia principala a UPFC prin injectarea unei tensiuni AC cu amplitudine controlabila si unghiul in faza cu linia de transport. Functia de baza a Convertorului 1 este sa furnizeze sau sa absoarba energia electrica activa necesara Convertorului 2 la legatura comuna in current continuu. De asemenea, poate genera sau absorbi energia reactiva controlabila si sa asigure o compensare reactiva pentru impedanta inseriata a linie.Un UPFC poate regla energia activa si reactiva in mod simultan. In principiu, un UPFC poate indeplini functia de stabilizare a tensiunii, de control a fluxului de energie electrica si de imbunatatire dinamica a stabilitatii in unul si acelasi dispozitiv.Prin urmare, vom introduce n reeaua analizat un UPFC n serie cu Nodul 9 i Nodul 10 (figura 16).

Figura 16. UPFC conectat n serie cu nodurile 9 i 10

ncercm s analizm circulaia de putere n reea prin utilizarea unui UPFC cu diferite valori a puteriilor impuse:a) UPFC deconectat (vezi figura 17) avnd Pset= 60 MW i Qset= 10 MVAr.

Figura 17. UPFC deconectat n serie cu nodurile 9 i 10

Pierderile de putere n reea sunt:Pierderile de putere activ: P = 27,13 MWPierderile de putere reactiv: Q= -41,59 MVArn tabelul 7, sunt caracterizate nodurile reelei electrice n absena UPFC.

Tabelul 7. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electrice in absena UPFCNume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]

Nod_1210,79895,82-825015500

Nod_2229,999104,55-4,400255138,692

Nod_3224,205101,91-6,4603500

Nod_4214,86297,66-10,919013000

Nod_5224,998102,27-9,600240151,527

Nod_6215,05497,75-13,822013500

Nod_7224,998102,27-12,300240136,097

Nod_8219,59999,82-14,2653500

Nod_9215,93698,15-15,71307000

Nod_10203,30992,41-9,620014000

Nod_11233,002105,91-1,200165135,724

Nod_12235106,82000392,135186,368

Nod_13226,267102,85-3,11509000

b) UPFC conectat (vezi figura 18) avnd Pset= 60 MW i Qset= 10 MVAr.

Figura 18. UPFC conectat

Pierderile de putere n reea sunt:Pierderile de putere activ: P = 23,94 MWPierderile de putere reactiv: Q= -220,36 MVArFa de cazul anterior cnd UPFC nu era conectat in reea, se remarc o reducere a pierderilor de putere activ pentru cazul n care conectm UPFC. n tabelul 8, sunt caracterizate nodurile reelei electrice n prezena UPFC. Pentru a putea vizualiza mai clar influena acestui dispozitiv asupra nodurilor reelei se va vizualiza diagrama din figura 18. n aceast figur se observ c valoarea tensiunii este marit pentru nodurile 1, 9 i 10, ntruct UPFC ncerc s stabilizeze tensiunea ct mai aproape de valoarea nominala a acesteia. Tensiunea din restul nodurilor nu este influenat ntruct UPFC-ul nu are legatur direct cu acestea (excepie de la regul face nodul 1, care este conectat prin intermediul liniei L10 de nodul 10; din aceast cauz vom analiza ce se ntampl n cazul deconectrii acestei linii n prezena sau absena UPFC).

Tabelul 8. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electrice in prezena UPFCNume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]

Nod_1217,53798,88-7,425015500

Nod_2229,999104,550,200255112,847

Nod_3224,205101,91-1,7603500

Nod_4215,0897,76-3,319013000

Nod_5224,998102,27-0,400240148,01

Nod_6215,03697,74-3,222013500

Nod_7224,998102,270,800240114,73

Nod_8219,59999,82-1,2653500

Nod_9218,20799,19-1,21307000

Nod_10220100-10,720014000

Nod_11233,002105,91-1,50016559,016

Nod_12235106,82000388,945135,037

Nod_13226,26102,85-3,21509000

Figura 18. Influena UPFC asupra nivelului de tensiune n nodurile reelei

c) UPFC deconectat i linia L10 deconectat (vezi figura 19).Pierderile de putere n reea sunt:Pierderile de putere activ: P = 33,38 MWPierderile de putere reactiv: Q= 6,61 MVArPierderile de putere in reea cresc n cazul deconectrii unei linii n absena UPFC. Nodurile reelei sunt caracterizate n tabelul 9.

Figura 19. Influena UPFC deconectat i linia L10 deconectat

Tabelul 9. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electrice n absena UPFC i linia L10 scoas din funciune

Nume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]

Nod_1216,36198,35-6,325015500

Nod_2229,999104,55-2,600255117,75

Nod_3224,205101,91-4,5603500

Nod_4214,86297,66-9,119013000

Nod_5224,998102,27-7,800240151,527

Nod_6215,05497,75-11,922013500

Nod_7229,999104,55-2,600255117,75

Nod_8224,205101,91-4,5603500

Nod_9214,86297,66-9,119013000

Nod_10174,61179,37-14,620014000

Nod_11226,597103-200165160

Nod_12235106,82000398,384231,237

Nod_13222,834101,29-3,51509000

d) UPFC conectat i linia L10 deconectat (vezi figura 20) avnd Pset= 60 MW i Qset= 10 MVAr.n acest caz studiul de regim permanent este divergent i nu avem soluie.

Figura 20. Influena UPFC conectat i linia L10 deconectat avnd Pset= 60 MW i Qset= 10 MVAr.

e) UPFC conectat i linia L10 deconectat (vezi figura 21) avnd Pset= 20 MW i Qset= -10 MVAr.

Figura 21. Influena UPFC conectat i linia L10 deconectat avnd Pset= 20 MW i Qset= -10 MVAr.

Pierderile de putere n reea sunt:Pierderile de putere activ: P = 24,71 MWPierderile de putere reactiv: Q= -173,79 MVArPentru cazul cnd n reea linia L10 este deconectat, se remarc o reducere a pierderilor de putere activ i reactiv considerabil pentru cazul n care conectm UPFC. n tabelul 10, sunt caracterizate nodurile reelei electrice n prezena UPFC pentru cazul n care linia L10 este scoas din funciune. Din figura 22 remarcm faptul c prezena UPFC n reea, ajut la meninerea stabilitii nivelului de tensiune (nodul 10) n cazul deconectrii unei linii importante.Din figura 23 remarcm faptul c n cazul folosirii UPFC scad pierderile de putere activ i reactiv.

Tabelul 10. Tabel cu datele aferente nodurilor reelei electrice n absena UPFC i linia L10 scoas din funciune

Nume nodTensiune [kV]u [%]Argumentul tensiuniiPcons[MW]Qcons[MVAr]Pgen[MW]Qgen[MVAr]

Nod_1216,40398,36-5,525015500

Nod_2229,999104,55-0,300255116,425

Nod_3224,205101,91-2,3603500

Nod_4214,98597,72-5,719013000

Nod_5224,998102,27-3,800240149,177

Nod_6215,07697,76-7,422013500

Nod_7224,998102,27-500240141,777

Nod_8219,59999,82-7653500

Nod_9215,23997,84-7,81307000

Nod_10220100-14,520014000

Nod_11233,002105,91-2,40016569,921

Nod_12235106,82000389,712139,521

Nod_13226,226102,83-3,71509000

Figura 22. Variaia nivelului de tensiune pentru diverse scenarii n cazul conectrii/ deconectrii UPFC i conectarii/deconectrii unei linii importante

Figura 23. Pierderile de putere n reeaua electric pentru UPFCn cazul scenariilor analizate5. Concluzii generale

Pentru mbuntirea calculului de regim permanent pentru o reea electric oarecare, s-au prezentat cele mai adecvate modele de compensare ale unor dispozitive FACTS, precum dispozitive montate n derivaie (SVC), ct i n serie (TCSC i UPFC). Dispozitivul SVC mbuntete nivelul de tensiune nt-un nod n care este montat n derivaie. n paralel cu dispozitivul SVC s-a instalat un unt. Din punct de vedere financiar, este mai economic s utilizm aceast structur de compensare (SVC+unt) ntruct costul unui dispozitiv SVC este foarte mare. Se dorete compensarea partial a puterii reactive prin utilizarea untului i folosirea unui SVC cu putere mai mic ( i care evident implic costuri mai mici ) pentru compensarea restului necesar de putere reactiv. n cazul deconectrii unei linii electrice din reea, prin montarea SVC-ului n derivaie pe nodul 10, ajut la reducerea pierderilor de putere, la uniformizarea tensiunii i la stabilitatea sistemului. Modelul de regim permanent al dispozitivului TCSCS are la baz conceptul simplu al unei reactane serie variabile a crei valoare se modific automat astfel nct puterea activ tranzitat prin latura respectiv s fie meninut la o valoare constant, egal cu cea impus. Pentru o putere impus care depete anumite limite pentru dispozitivul TCSC nu se mai poate efectua calcul de regim permanent pentru reeaua electric ( n cazul nostru Pset pentru TCSC aparine intervalului [9 MW : 114 MW]). n cazul ncrcrii unui generator din reea la ntmplare din partea de Sud (de exemplu nodul generator 11- CHE RO 2) si a modificrii consumului pentru un consumator n partea opus generatorului, n Nord (de exemplu pentru consumatorul C5), apare o contingen pe nodul 10 i se suprancarc linia L11. TCSC descarc linia respectiv (curentul pe linie scade) i menine sistemul nt-un regim de funcionare normal. Prin urmare, n cazul unei deconectri a unei linii din reea, TCSC ajut la meninerea n funciune a sistemului electroenergetic analizat, ntruct fr acesta, n anumite situaii, sistemul ar fi instabil i un blackout ar fi un fenomen iminent (sistemul s-ar afla n colaps). TCSC reduce pierderile de putere n reeaua electric. Un UPFC poate regla energia activa si reactiva in mod simultan. n cazul conectrii UPFC n reea, dispozitivul ncearc s ridice tensiunea n nodurile cu care acesta are legtur direct, n cazul n care aceasta are o valoare destul de mic. Pentru cazul cnd n reea linia L10 este deconectat, se remarc o reducere a pierderilor de putere activ i reactiv considerabil pentru cazul n care conectm UPFC. Prezena UPFC n reea, ajut la meninerea stabilitii nivelului de tensiune (nodul 10) n cazul deconectrii unei linii importante. n cazul folosirii UPFC scad pierderile de putere activ i reactiv. Toate cele trei dispozitive de compensare au prezentat beneficii importante n ceea ce privete funcionalitatea sistemului, stabilitatea nivelului de tensiune i reducerea pierderilor de putere n reeaua electric.5