PDF Archive

Easily share your PDF documents with your contacts, on the Web and Social Networks.

Share a file Manage my documents Convert Recover PDF Search Help Contact



9449 .pdf


Original filename: 9449.pdf

This PDF 1.7 document has been generated by CloudConvert, and has been sent on pdf-archive.com on 08/12/2017 at 13:00, from IP address 156.17.x.x. The current document download page has been viewed 357 times.
File size: 1.3 MB (23 pages).
Privacy: public file




Download original PDF file









Document preview


DSTATCOM
Michal Ciacka
Telefon:

+48 222 239 643

Adres:

ABB Sp. z o.o.
ul. Placydowska 27 - Chopin
95-070 Aleksandrow Lodzki
lodzkie

Tłumaczenie Distibution System

Flexible AC Transmission Systems (FACTS) and
Resilient AC Distribution Systems (RACDS) in
Smart Grid
ABSTRACT | Sieci przesyłowe i dystrybucyjne (T&D) są kluczową częścią sieci energetycznej. W kierunku sieci inteligentnej konieczne jest
zmodernizowanie sieci T&D i przygotowanie jej do działania. Koncepcja elastycznych systemów transmisji ac (FACTS) jest znana od
trzydziestu lat. Szybki rozwój technologii elektroniki energetycznej w ostatnich dziesięcioleciach doprowadził do powstania nowej generacji
urządzeń FACTS. Nowoczesna technologia FACTS pomaga w przejściu sieci przesyłowych na "inteligentne". Wraz z rosnącą penetracją
rozproszonego wytwarzania, sieć dystrybucyjna dostrzega bezprecedensową zmienność w zakresie jej podstawowej obsługi i kontroli, od
integracji energii odnawialnej po mikrosiatkówkę, od aktywnej kontroli jakości energii, napięcia i częstotliwości po pracę samouzdrawiającą
i wyspiarską. Jako kluczowy element sieci inteligentnej na poziomie dystrybucji, podsumowujemy obecne działania jako koncepcję
odpornych systemów dystrybucyjnych (RACDS). W niniejszym opracowaniu przedstawiono koncepcje zarówno FAKTY i RACDS dla
inteligentnej sieci energetycznej. Szczegółowo przedstawiono różne konfiguracje, kluczowe zalety, zasady działania i światową instalację
urządzeń FACTS i RACDS. Omawiane są również obecne i przyszłe kierunki badań i rozwoju, prowadzące do powstania nowej generacji FAKS
i RACDS.

I.

INTRODUCTION

Termin "sieć inteligentna" jest często używany do określenia sieci przyszłości lub sieci, do której
przechodzimy. Zgodnie z inicjatywą inteligentnej sieci energetycznej IEEE[1]"inteligentna sieć
energetyczna jest rewolucyjną, przewidującą nowe możliwości w zakresie komunikacji i kontroli, źródła
energii, modele generowania energii oraz stosowanie się do międzysystemowych struktur regulacyjnych".
Od czasu wprowadzenia terminu "Smart-grid", ewoluował on w kierunku włączenia działań
modernizacyjnych w zakresie wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej w sieci
energetycznej[2]. W niniejszym opracowaniu nawiązuje się do inteligentnej sieci przesyłowej z punktu
widzenia modernizacji przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej (T&D). W związku z tym, aby zapewnić
płynne przejście na inteligentną sieć przesyłową, konieczne jest zrozumienie ograniczeń tradycyjnych
sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Niektóre z istniejących ograniczeń sieci przesyłowych i
dystrybucyjnych omówiono w kolejnych punktach. Rys. 1 ilustruje sieć przesyłową sąsiadujących Stanów
Zjednoczonych. Jak widać, sieć ma oczka sieci, jest złożona i z pozoru trudna do opanowania. Począwszy
od 2010 r., w amerykańskiej sieci elektroenergetycznej (sieci elektroenergetycznej) w Stanach
Zjednoczonych utrzymywano około 200000 mil linii przesyłowych wysokiego napięcia[3]. Ze względu na
ich siatkową budowę istnieje wiele ścieżek przepływu mocy pomiędzy strefą nadawczą i odbiorczą. Ze
względu na brak kontroli, niektóre linie są przeciążone, a inne niedociążone. Powoduje to, że ścieżki
przepływu energii elektrycznej są zatłoczone lub nieprzeciążone[4]. Rys. 2 ilustruje niektóre z
najważniejszych zatłoczonych tras północnoamerykańskiej sieci przesyłowej. Kolejny problem pojawia
się, gdy energia przepływa przez długie, niezamierzone ścieżki. Nazywa się to przepływem pętli[5]. Rys. 3
ilustruje rzeczywisty przypadek pętli napotykanej na Górnym Półwyspie Michigan[6]. Zasilanie wysyłane
z elektrowni do odbiorników w rejonie Ohio znajduje niezamierzoną drogę przez Górny Półwysep,
powodując przeciążenie tej części sieci przesyłowej. Większość stanów w Stanach Zjednoczonych
importuje energię z sąsiednich stanów, aby zaspokoić ich lokalne zapotrzebowanie[7]. Ponadto większość

wytwarzanej energii wiatrowej znajduje się w centralnej części kraju[8]. Jednak główne centra
przeładunkowe znajdują się często w pobliżu wybrzeża. Czynniki te jeszcze bardziej podkreślają
znaczenie sieci przesyłowej i powodują powstawanie wąskich gardeł, które ograniczają penetrację
odnawialnych źródeł energii (OZE). Kolejnym ograniczeniem są coraz wyższe koszty uzyskania prawa do
budowy nowych linii. Ponadto, zgodnie z pierwotną konstrukcją systemu przesyłowego, linie przesyłowe
powinny być obciążone znacznie poniżej ich maksymalnych limitów. Tradycyjne generatory węglowe
zostały zaprojektowane z dużą ilością bezwładności, aby zwiększyć stabilność sieci. Jednak wraz z
rosnącą penetracją OZE i coraz częstszym wycofywaniem się z eksploatacji elektrowni węglowych trudno
jest utrzymać tak wysokie marże stabilności. Aby przejść do inteligentnej sieci przesyłowej, należy
rozwiązać szereg krytycznych kwestii dotyczących systemów przesyłowych. Elastyczny system transmisji
ac (FACTS) uważany jest za kluczowy aspekt ułatwiający to przejście. W rzeczywistości jego potencjał jest
znany od lat. Został wymieniony jako jeden z dziesięciu największych przełomów technologicznych
ostatniej dekady[9]. Zgodnie z IEEE, FACTS definiuje się jako "system oparty na elektronice mocy i inne
urządzenia statyczne, które zapewniają kontrolę co najmniej jednego parametru systemu transmisji
akcyjnej w celu zwiększenia możliwości sterowania i zdolności przenoszenia mocy"[10]. Aby zilustrować
rolę elektroniki mocy w FACTS, patrz rysunek 4. Rys. 4 (a) przedstawia konwencjonalną sieć przesyłową
przekazującą moc przesyłową między obszarami 1 i 2. Różne parametry elektryczne linii przesyłowej,
takie jak impedancja, kąt fazowy i wielkość napięcia, nie mogą być zmieniane w czasie rzeczywistym. Rys.
4 (b) ilustruje sieć przesyłową opartą na FACTS. Dzięki elektronice mocy i sterowaniu, wymienione
parametry linii mogą być teraz zmieniane i sterowane w czasie rzeczywistym fazami
napięcia/magnesami, co prowadzi do powstania kilku nowych stopni swobody. W kolejnych rozdziałach
tego dokumentu wyjaśnione zostaną zasady działania i korzyści płynące z FACTS. Poniżej przedstawiono
kilka kluczowych ról FACTS w inteligentnej sieci energetycznej: a) zwiększenie penetracji energii
odnawialnej; b) poprawa zdolności przesyłu mocy; c) zapobieganie przepływom pętli; d) osiągnięcie
szybkiej dynamicznej regulacji napięcia i kontroli częstotliwości; e) zrównoważenie mocy pomiędzy
równoległymi ścieżkami przesyłowymi w celu zapobiegania przeciążeniom/dociążeniom; oraz f)
poprawa marginesów stabilności istniejącej sieci. Podczas gdy sieć przesyłowa odpowiada za transport
energii elektrycznej z elektrowni do stacji dystrybucyjnych, sieć dystrybucyjna jest odpowiedzialna za
dostarczanie jej odbiorcom. Według stanu na 2010 r. w amerykańskiej sieci elektroenergetycznej[3]
istniało około 5 mln mil linii dystrybucyjnych[3]. Przy tak rozbudowanej sieci dystrybucyjnej, sieć
dystrybucyjna stanowi niezwykle ważną część sieci. Ogólny układ układu rozdzielczego przedstawiono na
rys. 5. W przeciwieństwie do tradycyjnej sieci przesyłowej, tradycyjna sieć dystrybucyjna w
przeważającej części wykorzystuje architekturę radialną, pierścieniową lub połączeniową, jak pokazano
na rys. 6[11]. Dotychczas omówiono ograniczenia istniejących sieci przesyłowych. Niektóre z ograniczeń
istniejącej sieci dystrybucyjnej wyjaśniono w poniższych punktach. W USA 90% przerw w dostawie
energii elektrycznej występuje w systemach dystrybucyjnych[16]. W okresie od 2003 do 2012 roku 80%
całkowitych przerw w dostawie energii elektrycznej spowodowane było ciężkimi warunkami
pogodowymi[14]. W architekturze promieniowej, jak pokazano na Rys. 6 (a), w przypadku awarii
pogodowych/klęsk żywiołowych często odcina się cały karmnik[12]. Prowadzi to do utraty mocy dla
wszystkich odbiorców otrzymujących moc z tego samego podajnika. W przypadku kilku równoległych
zasilaczy z jednego źródła, sygnalizacja napięcia jest obserwowana przez obciążenia podłączone w
zasilaczu z powodu awarii sąsiednich zasilaczy[13]. W tak zwanym pierścieniu i konstrukcji połączonej
Rys. 5 (b) i (c) zabrania się pracy równoległej lub siatkowej, ponieważ niewielka różnica napięcia może
spowodować powstanie dużego prądu cyrkulacyjnego. Zwykle otwarty rozwórka na końcu podajnika jest
przeznaczona do konserwacji. Mimo, że każde zdarzenie napięcia trwa zazwyczaj krócej niż 167 ms,
powtarzające się przerwy w dostawie prądu doprowadziły do zakłóceń w dostawach prądu z systemu
dystrybucyjnego[13]. Dlatego też poprawa odporności sieci jest kluczowym aspektem infrastruktury
energetycznej Stanów Zjednoczonych. Zgodnie z dyrektywą w sprawie polityki prezydenckiej[15]
odporność definiuje się jako "zdolność do przygotowania się i przystosowania do zmieniających się
warunków oraz przetrwania i szybkiego powrotu do normy po zakłóceniach...". Ponieważ rozproszone
wytwarzanie energii elektrycznej (DG) jest zlokalizowane najbliżej odbiorcy, poprawa penetracji
rozproszonych źródeł energii (DER) poprzez włączenie do sieci licznych mikrosiatówek, może w
znacznym stopniu poprawić jej poziom[17],[18]. Jak wynika z danych Departamentu
Energetyki[19]"Mikrosiatka jest to grupa wzajemnie połączonych obciążeń i rozproszonych źródeł
energii w jasno zdefiniowanych granicach elektrycznych, która działa jako pojedyncza jednostka

regulowana względem sieci". Mikro sieć może być podłączona i odłączona od sieci, aby umożliwić jej
pracę zarówno w trybie sieciowym, jak i wyspiarskim ". Obecna sieć dystrybucji nie została jednak
zaprojektowana w taki sposób, aby pomieścić wysoki poziom penetracji DG. W przeciwieństwie do
Europy, normy w północnoamerykańskiej sieci energetycznej wymagają w przypadku awarii szybkiego
odłączenia źródeł DG od sieci dystrybucyjnej[20]. Ogranicza to znacznie zdolność dyrekcji generalnych do
zapewnienia odporności sieci. Dodatkowo, wraz z rosnącą penetracją ogniw fotowoltaicznych i innych
odnawialnych źródeł DG, niezbędne jest umożliwienie dwukierunkowego przepływu energii elektrycznej
przez sieć dystrybucyjną. Połączenie pomiędzy zasilaczami w celu efektywnego zasilania i wydajnego
wykorzystania magazynowania energii może znacznie zwiększyć odporność sieci. Przerywany charakter
tych źródeł powoduje również wahania napięcia na poziomie dystrybucyjnym. Konwencjonalne
regulatory napięcia wykorzystujące przełączniki mechaniczne lub przełączniki zaczepów nie reagują
wystarczająco szybko, aby regulować napięcie[23]. Rosnący poziom ładunków przemysłowych i przesyłu
energii elektrycznej prowadzi do dalszego obciążenia sieci dystrybucyjnej. Podobnie jak FACTS
proponujemy i podsumowujemy trwające prace modernizacyjne w systemach dystrybucyjnych jako
odporne systemy dystrybucji (RACDS). Koncepcja RACDS polega na systematycznej poprawie odporności
systemów rozproszonych poprzez wykorzystanie elektroniki energetycznej do integracji DG, sterowania
napięciem/var/częstotliwością oraz efektywnego zużycia energii elektrycznej przez ładunki, co obejmuje
mikrosiatki, wykorzystanie urządzeń RACDS (urządzenia sterujące typu FACTS na poziomach
dystrybucji) oraz siatkowe systemy dystrybucyjne (pętlowe zasilacze i lokalne generacje). Analogicznie
do ilustracji FACTS na rys. 4, za pomocą elektroniki mocy i sterowania RACDS zapewnia prężną sieć
dystrybucyjną. Niektóre kluczowe role RACDS w inteligentnej sieci energetycznej są do odegrania: a)
ułatwienia połączeń międzysieciowych pomiędzy zasilaczami w celu poprawy odporności sieci; b)
umożliwienia i zwiększenia penetracji rozproszonych źródeł wytwarzania; c) wykorzystania
akumulatorów do magazynowania energii i przywracania napięcia w celu zapewnienia szybkiego,
dynamicznego podtrzymywania napięcia i częstotliwości w przypadku awarii/czerni i przerw w
dostawach napięcia spowodowanych nagłymi zmianami profilu źródła/obciążenia; d) złagodzenie
problemów związanych z jakością energii w celu zapewnienia niezawodnego zasilania odbiorników o
znaczeniu krytycznym; oraz e) ułatwienie coraz większej penetracji elektrycznych środków transportu
publicznego (pojazdy elektryczne, szyny podziemne itp.).) w sieci dystrybucyjnej. Głównym celem
niniejszego opracowania jest podkreślenie znaczenia FAKTY i RACDS w inteligentnej sieci energetycznej.
Zasada działania, różne konfiguracje, ewolucja nowoczesnej technologii FACTS i RACDS, przykłady
instalacji na całym świecie i perspektywy na przyszłość w tej dziedzinie zostaną opisane w kolejnych
rozdziałach.

II.

FACTS CONFIGURATIONS IN THE SMART GRID

Rys. 7 ilustruje "idealną" sieć przesyłową połączoną ze sobą w ramach inteligentnej sieci przesyłowej.
Zaznaczone są możliwe lokalizacje, w których instalacja FACTS może być korzystna dla siatki. Jak sama
nazwa wskazuje, FACTS jest elastycznym systemem transmisji akcyjnej, podczas gdy poszczególne
elementy wyposażenia wnoszące wkład do całego systemu FACTS są określane jako urządzenia FACTS.
Aby w pełni docenić zalety FACTS, należy wprowadzić różne parametry fizyczne sieci przesyłowej. Linie
przesyłowe i kable podziemne są zasadniczo rozproszoną siecią cewek i kondensatorów. Jednakże z

punktu widzenia eksploatacji można uznać, że linia napowietrzna jest w przeważającej mierze indukcyjna.
Kabel podziemny jest przeważnie pojemnościowy. Rzeczywista moc, P przepływająca przez linię
przesyłową łączącą dowolne dwa obszary w sieci synchronicznej jest określona przez następujące
wyrażenie:

W tym przypadku VSO i VR reprezentują odpowiednio wielkości napięć na końcach wysyłania i
odbierania. X oznacza równoważną impedancję linii oraz δ różnicę kąta fazowego pomiędzy końcem
wysyłania i odbioru. Moc bierna Q określana jest przez następujące wyrażenie:

(2) Zarówno (1) jak i (2) mają te same parametry: wielkości napięcia, różnice kąta fazowego i impedancji.
Korzystając z urządzeń FACTS, jeden lub więcej tych parametrów jest sterowanych dynamicznie. Na
ilustracji ilustrującej inteligentną sieć pokazanej na rys. 7, każdy obszar może otrzymać moc zarówno z
konwencjonalnych źródeł energii, jak i z odnawialnych źródeł energii. Obciążenia przemysłowe masowe i
sieć dystrybucji to tylko niektóre z typowych obciążeń. Na rys. 7 można zaobserwować dwie kluczowe
lokalizacje dla FACTS: jedną na interfejsie/punkcie sprzęgania (PCC) pomiędzy źródłami/obciążeniami i
odpowiadającym im obszarem, a drugą wzdłuż linii transmisyjnej. Dla każdej z tych lokalizacji możliwe
jest wykonanie kilku różnych konfiguracji FACTS, które zilustrowano na rys. 8.

A. Shunt Compensation
Nie można przecenić roli FACTS na interfejsie pomiędzy OZE a siecią przesyłową. FAKTY odgrywają
kluczową rolę w umożliwieniu przyłączania odnawialnych źródeł energii do sieci przesyłowej. Umożliwia
również OZE spełnienie wymagań kodeksu sieci i pomaga zwiększyć penetrację. Konfiguracja pokazana na
rysunku 8 (a) jest w tym celu szeroko wykorzystywana. Ten typ konfiguracji nazywany jest "kompensacją
bocznikową", gdzie urządzenie FACTS jest sterowane do dynamicznego wtryskiwania/absorbowania
mocy biernej w celu zapewnienia stabilności napięcia w PCC. W kompensacji drgań urządzenie FACTS
zachowuje się zasadniczo jako generator mocy biernej, wtryskujący moc bierną (+Vars) lub absorbujący
moc bierną (-Vars). Rozważyć integrację sieci morskiej energii wiatrowej, w której połączenie jest prawie
zawsze realizowane za pomocą kabli podwodnych. Jak opisano powyżej, pojemnościowy charakter tych
kabli prowadzi do poboru prądu ładowania (lub wtrysku mocy biernej do sieci)[21],[22]. Prąd ładowania
będzie pobierany z sieci przesyłowej, co doprowadzi do niskiego współczynnika mocy. W większych
farmach wiatrowych może to prowadzić do niestabilności napięcia. Podczas chwilowych usterek w
systemie transmisji, urządzenie FACTS skonfigurowane shuntowo może być sterowane w celu regulacji
napięcia na interfejsie poprzez regulację przepływu mocy biernej. Dzięki temu duże elektrownie
słoneczne i wiatrowe mogą "przejechać przez awarię". Wymóg zapewnienia wysokiego współczynnika
mocy, stabilności napięcia i awaryjności poprzez możliwość połączenia energii wiatru jest obecnie
wymagany w wielu krajach[26]. Dzięki zintegrowaniu magazynowania energii akumulatora z
urządzeniem FACTS w konfiguracji bocznikowej, urządzenie nie jest już tylko generatorem mocy biernej.
Moc czynna może być wstrzykiwana/absorbowana do/z sieci. Urządzenie FACTS może być wykorzystane
do zapewnienia zasilania rezerwowego lub regulacji częstotliwości dla sieci przesyłowej[29]. Poprawa
stabilności napięcia w PCC jest również korzystna dla konwencjonalnych elektrowni i obciążeń.
Wspierając napięcie, pomaga w odzyskiwaniu napięcia podczas awarii i pomaga uniknąć kaskadowych
wyłączeń. Kontrolowanie urządzenia FACTS w celu wprowadzenia mocy biernej znacznie poprawia
również zdolność przenoszenia mocy oraz stabilność dynamiczną sieci[27],[28]. Niektóre przemysłowe
obciążenia, takie jak piece łukowe, w krótkim czasie pobierają ogromne prądy przepięciowe. Może to
prowadzić do niskiego współczynnika mocy, niestabilności i niskiej jakości energii w przypadku innych
odbiorników podłączonych do sieci. Kontrolowanie urządzenia FACTS w konfiguracji bocznikowej w celu
kompensacji prądów udarów nie wpłynęłoby na stabilność i jakość zasilania. Rys. 8 (a) ilustruje
urządzenie FACTS skonfigurowane bocznikowo, umieszczone wzdłuż linii transmisyjnej. Poprzez
sterowanie urządzeniem do wstrzykiwania mocy biernej wzdłuż linii transmisyjnej (najlepiej w połowie
każdego odcinka) można znacznie zwiększyć zdolność linii do przepływu mocy[28]. Ma to zasadnicze

znaczenie dla odciążenia sieci przesyłowej, zwiększenia stabilności dynamicznej i lepszego wykorzystania
sieci przesyłowej.

B. Series Compensation
Gdy urządzenie FACTS jest umieszczane szeregowo z linią transmisyjną w jednym lub kilku miejscach,
określa się je jako seryjną kompensację. Konfiguracja ta pokazana jest na rysunku 8 (b). Konfigurowane
szeregowo urządzenie FACTS może być wykorzystywane do dynamicznej zmiany trzech różnych
parametrów systemu transmisyjnego: kąta fazowego, wielkości napięcia oraz impedancji. Zwiększenie
różnicy kątów fazowych lub zmniejszenie impedancji powoduje zwiększenie mocy przesyłanej przez linię.
Poprzez zmniejszenie różnicy kątów fazowych lub zwiększenie impedancji można zmniejszyć przepływ
mocy przez linię. Dynamiczna regulacja przepływu mocy opiera się na (1). Zdolność do dynamicznego
sterowania przepływem mocy przez linię umożliwia wydajne kierowanie zasilaniem i ma zasadnicze
znaczenie w eliminowaniu problemów takich jak przeciążenia i przepływy pętli. Dodatkowo, poprzez
regulację impedancji w ścieżkach równoległych (jak pokazano na rys. 7), przepływ mocy przez
poszczególne ścieżki może być wyrównany lub regulowany. Dzięki temu można zapobiec przeciążeniu /
niedociążeniu przewodów. Ograniczenie zatłoczenia i przepływu pętli. Szczegółową zasadę eksploatacji
kompensat seryjnych opisano w[30]. Ogromną zaletą kompensacji szeregowej jest to, że do sterowania
pełną mocą systemu potrzebne jest jedynie urządzenie o ułamkowej wartości znamionowej. Podczas gdy
kompensacja szeregowa może być wykorzystywana do sterowania przepływem mocy, każda zmiana
przepływu mocy przez linię prowadzi do zmiany zapotrzebowania na moc bierną przez generatory
końcowe. Generatory końcowe muszą być w stanie zasilać/absorbować tę dodatkową moc bierną, aby
umożliwić regulację przepływu mocy. W przypadku zastosowania do regulacji impedancji,
skonfigurowane urządzenie serii FACTS wymaga jedynie wymiany mocy biernej z linią transmisyjną.
Jednakże w przypadku zastosowania do przesunięcia fazowego może zaistnieć potrzeba wymiany mocy
czynnej. W takich przypadkach mogą być potrzebne dodatkowe urządzenia do magazynowania energii lub
alternatywne źródło energii czynnej.

C. Shunt-Series Configuration
Konfiguracja ta wykorzystuje kombinację urządzeń shunt i szeregowo skonfigurowanych urządzeń
FACTS. Konfigurację bocznikową pokazano na rys. 8 (c). Koordynacja sterowania pomiędzy urządzeniami
kompensacyjnymi a urządzeniami serii FACTS pozwala na indywidualną lub jednoczesną zmianę
wszystkich parametrów linii transmisyjnej, tj. kąta fazowego, impedancji i napięcia. To sprawia, że jest to
najbardziej uniwersalne urządzenie do regulacji przepływu mocy. Podobnie jak w przypadku opisanej
wcześniej konfiguracji szeregowej, tutaj przez seryjnie skonfigurowane urządzenie wprowadzane są
zmiany kąta/napięcia/impedancji fazy. Rola tego urządzenia jest dwojakiego rodzaju: dostarcza ono
niezbędną moc bierną, która w przeciwnym razie byłaby pobierana z sieci przesyłowej do sterowania
przepływem mocy, a także dostarcza moc czynną wymaganą przez skonfigurowane seryjnie urządzenie
do sterowania napięciem i kątem fazowym. Prowadzi to do możliwości niezależnego sterowania
przepływem mocy rzeczywistej i biernej. Konfiguracja bocznikowa urządzenia może być również
regulowana w celu regulacji napięcia na obszarze 1. Nadaje się on do instalacji w każdym rodzaju sieci
przesyłowej, ponieważ nie jest zależny od sieci, aby zapewnić dodatkowe Q w celu osiągnięcia kontroli
przepływu mocy. Szczegółową zasadę działania opisano w[31] i[32]. Możliwości konfiguracji "shuntseries" są zasadniczo przewyższające możliwości wszystkich innych konfiguracji opisanych dotychczas.

D. Back-to-Back Configuration
Konfiguracja wsteczna składa się z dwóch konwerterów podłączonych zgodnie z rys. 8 (d). Konfiguracja ta
ma swoje korzenie w konwencjonalnym systemie przesyłowym wysokiego napięcia dc (HVDC). Niemniej
jednak posiada zdolność do kontroli przepływu mocy i jest zaliczany do kategorii FACTS. Kontrolując
wielkość napięcia i kąt fazowy na zaciskach prądu przemiennika, można kontrolować przepływ mocy od
strony wysyłającej do strony odbiorczej. Dodatkowo, dzięki obecności pośredniego łącza dc, regulacja
przepływu mocy jest niezależna od różnicy częstotliwości i kąta fazowego napięcia na obu końcach. Każdy
przetwornik w konfiguracji tyłem do tyłu jest również zdolny do regulacji napięcia na odpowiednim
końcu poprzez wtryskiwanie/absorbowanie mocy biernej. Umożliwia to uzyskanie podobnej
funkcjonalności jak konfiguracja bocznikowa. Konfiguracja typu back-to-back jest idealnym rozwiązaniem

do sterowania przepływem mocy w połączeniu dwóch sieci asynchronicznych. Choć jest on również w
stanie osiągnąć podobną funkcjonalność dla sieci synchronicznych, potrzebuje dwóch konwerterów o
pełnej mocy znamionowej, a więc nie jest to rozwiązanie optymalne pod względem wydajności, ogólnej
wielkości i kosztów.

III.

RACDS CONFIGURATIONS IN THE SMART GRID

Rys. 9 ilustruje "idealną" połączoną sieć dystrybucyjną w ramach inteligentnej sieci. Zaznaczono
potencjalne miejsca instalacji RACDS. W porównaniu z tradycyjną siecią dystrybucyjną istnieją znaczne
różnice w odpowiedniej sieci sieci sieci inteligentnej. Źródła rozproszonego wytwarzania (DG) są
wprowadzane do systemu od strony niskiego napięcia. Jest to całkowicie odmienne podejście w
porównaniu z tradycyjnym podejściem scentralizowanym typu "top-down". Również źródła DG są
rozproszone, a ich poziomy mocy również znacznie się różnią w zależności od lokalnych konsumentów. W
zależności od docelowej funkcjonalności systemu RACDS, do sieci energetycznej mogą być przekazywane
różne poziomy odporności. Dlatego też RACDS są klasyfikowane według funkcji i ról.

A. RACDS: Micro-Grids
Mikrosieć jest zasadniczo RACDS. Lokalne wytwarzanie, zarządzanie obciążeniem i magazynowanie
energii tworzą mikrosiatkę w celu zwiększenia odporności i możliwości regulacji. W przeciwieństwie do
systemu scentralizowanego wytwarzania, lokalna generacja wymaga podłączenia elektroniki
energetycznej do systemu dystrybucyjnego. Mieszkalne panele fotowoltaiczne są zwykle podłączane do
instalacji za pomocą mikroinwerterów. Napięcie generowane przez turbiny wiatrowe typu "small-wind"
wymaga przemiennika mocy/ inwertera do konwersji zmiennego napięcia wyjściowego i częstotliwości
wyjściowej na żądane napięcie dystrybucyjne. Lokalne systemy magazynowania energii akumulatorowej
wymagają również, aby falownik służył jako interfejs do mikrosiatki. Mikro-siatki poprawiają sprężystość
i sterowność, a elektronika zasilania interfejsu jest klasyfikowana jako sterowalne urządzenia RACDS.

B. RACDS: Controllable Distribution Network
Aby jeszcze bardziej zwiększyć odporność sieci elektroenergetycznej, lokalne wytwarzanie i
przechowywanie energii z poszczególnych mikro sieci musi być przenoszone w górę rzeki poprzez sieć
dystrybucyjną[17],[18]. Aby to osiągnąć, poszczególne mikro sieci muszą być połączone z siecią
dystrybucyjną. Rosnąca penetracja DG prowadzi do zmiany profilu napięcia na zasilaczach
rozdzielczych[33]. Dodatkowo, ze względu na przerywany charakter odnawialnych źródeł energii,
powszechne są również dynamiczne wahania profilu napięcia. W związku z tym istnieje potrzeba
regulacji napięć wzdłuż poszczególnych zasilaczy. W ten sposób powstaje scenariusz podobny do
scenariusza FACTS, parametry sieci ulegają zmianie w celu uzyskania kontrolowanej sieci. Urządzenia
zdolne do sterowania FACTS w sieci dystrybucyjnej są również objęte konfiguracją RACDS. Rys. 10 (a)(c) ilustruje różne konfiguracje urządzeń RACDS w sieci dystrybucyjnej. Rys. 10 (a) ilustruje kompensację
drgań za pomocą urządzenia RACDS. Urządzenie RACDS w pobliżu podajnika Feeder-1 może być
sterowane w celu regulacji napięcia na podajniku i zapewnienia, że odchylenia napięcia mieszczą się w
wymaganych granicach. Podobnie jak w przypadku FAKTÓW kompensaowanych bocznikowo,
urządzenie RACDS iniekuje/absorbuje moc bierną w celu regulacji napięcia wzdłuż podajnika
dystrybucyjnego. W przypadku połączenia międzysystemowego DG, podłączone bocznikowo urządzenie
RACDS musi umożliwiać szybką reakcję dynamiczną. Wzdłuż podajnika można umieścić kilka urządzeń
RACDS skonfigurowanych podczerwieni, aby regulować napięcie na całej trasie. Wiele funkcji RACDS
może być również wdrażanych przez inwertery interfejsów DG, np. w instalacjach fotowoltaicznych i
wiatrowych. Niektóre masowe obciążenia przemysłowe podłączone do podajnika rozdzielczego mogą
powodować duże niewyważenie poszczególnych napięć fazowych. Może to potencjalnie prowadzić do
utraty jakości zasilania i mieć wpływ na inne obciążenia systemu. W takich przypadkach można użyć
urządzenia RACDS do zapewnienia zmiennej impedancji/napięcia regulowanej w każdej fazie. Prowadzi
to do automatycznego zrównoważenia obciążenia i poprawia odporność sieci. Niektóre obciążenia mogą
również generować dużą ilość prądu impulsowego. W takich przypadkach urządzenie RACDS powinno
być kontrolowane w celu zapewnienia wysokiej jakości zasilania sieci. Urządzenie serii RACDS pokazano
na rys. 10 (b). W obwodowych i wzajemnie połączonych zasilaczach usterka sąsiedniego zasilacza może
spowodować zwarcie napięcia o 50%[13]. W takich okolicznościach urządzenie serii RACDS może być


Related documents


9449
instrukcja
046 sterowany dom g layout 1
tabela minera w
sieci pojecja
materia y organiczne do budowy orgonit w


Related keywords