Energiagazdálkodási rendszer vezérlése

Kapcsolódó kifejezések:

Letöltés PDF formátumban

Erről az oldalról

Új védelmi rendszerek intelligensebb villamosenergia-hálózatokban, nagyobb megújuló energiarendszerekkel

Payman Dehghanian,. Mohammad Tasdighi, Az intelligensebb energiaellátó rendszer útjai, 2019

11.2.2.3 Hierarchikusan koordinált védelmi (HCP) rendszer

Az energiarendszer-vezérlési módszerek elsősorban az energiaellátó rendszerek működési állapotainak osztályozására összpontosítanak, hogy enyhítsék az áramhálózatban uralkodó körülményeket (feszültség, tranziens, frekvencia és kis jel instabilitása) és fenntartsák azokat biztonságos üzemi állapotban. Várhatóan a jövőbeni hierarchikus védelmi és ellenőrzési rendszerek profitálni fognak az előre tekintő funkciókból, amelyek lehetővé teszik a prediktív védelmet [26]. Az előretekintő funkciók a következők lehetnek:

Analitikus számítógépes programok, amelyek sok új és időszerűbb rendszermérést alkalmazhatnak a rendszer tényleges és előre jelzett kihívásainak felismerésére, valamint azonnali, automatikus intézkedések megtételére a problémák megelőzése vagy enyhítése érdekében. Adott esetben, és amikor az idő engedi, kézi üzemeltetői beavatkozási lehetőségeket és megoldásokat nyújtanak a rendszerüzemeltetőknek.

Valószínűségi kockázatelemzés, amely képes a rendszer veszélyeinek észlelésére az előre jelzett normál üzemi körülmények között, valamint egyszeri meghibásodások, kétszeres sorrendű hibák és üzemen kívüli karbantartási intervallumok alatt.

Jelentősen továbbfejlesztett és általában több időhorizontot befogadó terhelés-előrejelzési modellek:

rövid távú - percek, órák és napok, a valós idejű rendszer támogatása, az órára előre és a másnapra vonatkozó operatív döntések;

félidős - havi, negyedéves és éves, a működési és karbantartási (O&M) tervek támogatása érdekében; és

hosszú távú - többéves távlatok, a hosszú távú befektetési és megerősítési döntések támogatása érdekében.

Gyors szimuláció és modellezés előre tekintő funkciókkal és képességekkel, amelyek lehetővé teszik a rendszer zavarainak pontos előrejelzését idő előtt, miközben folyamatosan biztosítják az optimalizált hálózati teljesítményt.

A [27] -ben javasolt HCP-megközelítés három védelmi rétegre támaszkodik: (i) prediktív védelem, (ii) adaptív/beállítatlan védelem és (iii) korrekciós védelem nem szándékos kioldás és egyéb körülmények között. Mindhárom réteg integrált és analitikai összefüggésben van annak érdekében, hogy teljes mértékben kihasználják az elképzelt ideológia lehetőségeit [27]. Noha nagy pontosságú modulokkal jellemzik és fel vannak szerelve, az eszköz drága számítási terheket szenvedhet, amelyek elfogadhatatlan működési késleltetést okozhatnak, különösen a valós idejű alkalmazások és a döntéshozatal szempontjából. Ezért ezt a modult egy régebbi védelmi rendszerrel együttműködve kell elindítani az eredeti relé teljesítményének figyelemmel kísérése és szükség esetén javítása érdekében. Az alállomás szintjén gyors és pontos hibahelyezési és szinkronizált mintavételen alapuló eseményfa algoritmusokat alkalmaznak a hamis vonal kioldásának és a relé hibás működésének detektálására. Különösen a hibaelhárítási algoritmus azonnal aktiválódik egy vonal kioldási eseménynél a relé működésének érvényesítése érdekében. Ha a hiba állapota továbbra sem érvényesül, a kioldott vonal gyorsan helyreáll.

A fent említett fejlemények alapján számos hatékony kritériumot kell kidolgozni és felhasználni a jövő védelmi rendszereinek értékeléséhez. A jövőbeni védelmi rendszerek kialakításának követnie kell az 1. és 2. ábrán bemutatott lépéseket. 11.4. A prediktív védelemnek észlelnie kell a villamosenergia-rendszer várható állapotát, és elegendő időt kell hagynia egy védelmi rendszernek, hogy szükség esetén módosítsa a relé és az algoritmus beállításait. Ez úgy érhető el, hogy összehangolják az energiagazdálkodási rendszerekkel, és lehetővé teszik a nagy adatelemzéseket és a széles területű kommunikációs rendszerekből származó adatok bányászatát. Az adaptív védelmi algoritmusnak megfelelő döntést kell hoznia a relé kioldására és rövid átfutási idő alatt történő reagálásra. A gyors és pontos válasz elérése érdekében regionalizált és elosztott algoritmusokat kell elfogadni, ugyanakkor kevesebb kommunikációs követelmény mellett. A harmadik réteg korrekciós védelmének figyelembe kell vennie a relé hibás kioldását, mérési hibáit és a kommunikációs rendszer meghibásodásait/késéseit, amelyeket vagy a berendezés meghibásodása, vagy kibertámadások okoznak. Egy ilyen előre tervezett kialakítás lehetővé tenné, hogy minden réteg figyelembe vegye és egymás után tovább vigye a rétegek hatását.

ÁBRA. 11.4. Az új védelmi rendszer tervezésének eljárása az átviteli rendszerben.

A védelmi rendszerek hatékonyságát visszafelé kell értékelni. A rendszerüzemeltetők számára kritikus fontosságú a rendszer normál működési állapotban tartása és a rendszerösszetevők lépcsőzetes meghibásodásának elkerülése, amely részleges vagy a rendszer egészére kiterjedő áramszünetet eredményezhet. Így először a korrekciós védelmet kell érvényesíteni. Az adaptív védelem és a prediktív védelem értékelhető ezután a jobb és pontosabb védelmi eredmények elérése és a gazdasági veszteségek minimalizálása érdekében.

Hatékony HCP-s rendszer is javasolható az energiaellátó rendszerek ellenálló képességének javítását célzó korrekciós, adaptív és prediktív védelmi stratégiák különböző megközelítésének igazolására. Ismert, hogy a relé rossz működése az Észak-Amerikában bekövetkező nagyobb rendellenességek 75% -ában fő tényező. Rendellenes körülmények között előfordulhat, hogy a tartalék relék nem képesek megkülönböztetni a hibákat a hibamentesektől (a megbízhatóság és a biztonság közötti egyensúly nem megfelelő), például túlterhelés és nagy teljesítményingadozások esetén. Megfigyelték, hogy míg a redundancia (biztonsági mentés biztosítása és a megbízhatóság javítása) csökkenti a megbízhatóságon alapuló védelmi rendszer meghibásodásának valószínűségét, növelheti a biztonsági alapú védelmi rendszer meghibásodásának valószínűségét. Ennek eredményeként továbbra is kihívást jelent a védőrelé működésének megbízhatósága és biztonsága közötti egyensúly fenntartása. A továbbfejlesztett védelmi rendszer kialakításának eleve megbízható és biztonságos működést kell biztosítania, amennyiben a HCP e cél elérésére törekszik [28]. .

ÁBRA. 11.5. Hagyományos távolságvédelem, amelyet a HCP felügyel.

Alapértékek újrakonfigurálása a hálózatba kapcsolt dinamikus rendszerekben

1. BEMUTATKOZÁS

A legutóbbi cikkek több szempontból is foglalkoztak ezzel a problémával. (Wang és mtsai., 1993) egy robusztus LFC vezérlőt javasoltak, amely biztosítja a jó teljesítményt a generációs sebesség korlátai mellett egyetlen területen. Két/négy területű villamosenergia-rendszert vettek figyelembe (Yang és mtsai., 2002), és megoldást javasoltak egy decentralizált szabályozási rendszeren keresztül. A turbinamodellbe beépítették a telítettséget annak érdekében, hogy előállítsák a generációs sebesség korlátozásait.

Itt egy prediktív kontroll ötleteken alapuló módszer, amelyet a közelmúltban alkalmaztak a Command Governor (CG) szintetizálására (Bemporad et al., 1997), (Casavola et al., 2006), (Casavola et al., 2000), (Gilbert és Tin Tan, 1991) és a Parameter Governor (PG) egységeket (Kolmanovsky és Sun, 2006) hagyományosabb összefüggésekben javasolják, amelyek kikényszerítik az időről-időre vonatkozó korlátozásokat a releváns rendszerváltozók alakulásában.

Olyan vezérlési stratégiát javasolnak, amely az időbeni korlátokat érvényesíti a releváns rendszerváltozók evolúciójára. Ez abból áll, hogy egy primer kompenzált rendszerhez hozzáad egy nemlineáris eszközt, az úgynevezett Reference-Offset Governor (ROG) nevű eszközt, amelynek működése a tényleges referencián, az aktuális állapoton és az előírt korlátozásokon alapul. Az ROG eszköz célja, hogy szükség esetén módosítsa a referenciát, és hozzáadjon egy eltolást a névleges szabályozási törvényhez oly módon, hogy a kényszereket érvényesítsék, és az elsődlegesen kompenzált rendszer fenntartsa lineáris viselkedését. Az ROG műveletet online módon számítják ki, egy-egy munkamenet során megoldva egy korlátozott másodfokú programozási problémát, amely általában alacsony számítási időt igényel a magas rendű rendszerek számára is.

ÁBRA. 1. A dinamikus rendszerek térbeli hálózata

A cikk az alábbiak szerint van felépítve. A 2. szakaszban az ROG-sémát tárgyaljuk és összefoglaljuk a vonatkozó tulajdonságait. A 3. szakaszban kétterű villamosenergia-rendszer modellt írnak le, és megfogalmazzák a problémát. A számítógépes szimulációkat végül a 4. szakasz mutatja be, és néhány következtetés zárja le a dolgot.