ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ ΣΕ ΥΠΑΡΧΟΝΤΑ ΚΑΙ ΕΥΦΥΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΙΚΤΥΑ. 26 η Σύνοδος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ ΣΕ ΥΠΑΡΧΟΝΤΑ ΚΑΙ ΕΥΦΥΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΙΚΤΥΑ. 26 η Σύνοδος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα"

Τυρώ Ευταξίας
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ ΣΕ ΥΠΑΡΧΟΝΤΑ ΚΑΙ ΕΥΦΥΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΙΚΤΥΑ 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

2 Φασιθέτης (phasor) Γενικά, η ηµιτονοειής κυµατοµορφή ενός φασιθέτη γράφεται ως: όπου () = cos( ω + φ ) m ή ( ) xt X t ω, γωνιακή συχνότητα του σήµατος σε rad/s ( ω = 2π f ) φ, φασική γωνία του σήµατος σε rad, πλάτος του σήµατος X m ( ) { j ωt + φ } Re{ jωt jφ } m m xt = Re Xe = e Xe Για ηλεκτρικά ίκτυα, χρησιµοποιείται η µιγαική του έκφραση: X j X m m xt () X= e φ = φ 2 2 Αν σε κάθε µέτρηση φασιθέτη προστεθεί µια χρονική ετικέτα (ή αλλιώς χρονική σφραγία), τότε προκύπτει µια συγχρονισµένη µέτρηση φασιθέτη (synchrophasor). 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

3 Μονάα Μέτρησης Φασιθετών (PMU) Η µονάα µέτρησης φασιθετών είναι µία έξυπνη συσκευή που παρέχει εξαιρετικής ακρίβειας µετρήσεις θετική ακολουθίας µε χρονική σφραγία. Μπορεί να µετρήσει: ) την τάση στον ζυγό εγκατάστασης, και ) τα ρεύµατα µερικών ή όλων των γραµµών -j που συνέονται µετονζυγό,. I j 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

(mcroprocessor) κρυσταλλικό ταλαντωτή έκτη GPS (global postonng system) απο/ιαµορφωτή

4 Μονάα Μέτρησης Φασιθετών (PMU) Μια τυπική µονάα PMU αποτελείται από: φίλτρα αντι-αναίπλωσης (ant-alasng flters) µετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό (A/D converter) µικροεπεξεργαστή (mcroprocessor) κρυσταλλικό ταλαντωτή έκτη GPS (global postonng system) απο/ιαµορφωτή (modem) (α) ιάγραµµαλειτουργίαςpmu (β) ιάγραµµαυλικού(hardware) PMU 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

5 Μετρητική ιάταξη PMU 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

Παγκόσµιο ορυφορικό Σύστηµα Πλοήγησης (GNSS) Ένα σύστηµα GNSS αποτελείται από τρεις βασικούς τοµείς: Τοµέας ιαστήµατος Τοµέας Ελέγχου Τοµέας Τελικού Χρήστη Εν λειτουργία Global

6 Παγκόσµιο ορυφορικό Σύστηµα Πλοήγησης (GNSS) Ένα σύστηµα GNSS αποτελείται από τρεις βασικούς τοµείς: Τοµέας ιαστήµατος Τοµέας Ελέγχου Τοµέας Τελικού Χρήστη Εν λειτουργία Global Postonng System (GPS, Η.Π.Α.) Σε ανάπτυξη GLObal'naya NAvgatsonnaya Sputnkovaya Sstema (GLONASS, Ρωσία ) Compass ( Κίνα ) Galleo ( Ευρωπαϊκή Ένωση ) 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

Συγκεντρωτής εοµένων Φασιθετών (PDC) Πρότυπα Μορφοτύπων Μετάοσης Σύστηµα συγχρονισµένων µετρήσεων και σταθµός συγκέντρωσης εοµένων Πρότυπα Μορφοτύπων Μετάοσης εοµένων IEEE C37.

7 Συγκεντρωτής εοµένων Φασιθετών (PDC) Πρότυπα Μορφοτύπων Μετάοσης Σύστηµα συγχρονισµένων µετρήσεων και σταθµός συγκέντρωσης εοµένων Πρότυπα Μορφοτύπων Μετάοσης εοµένων IEEE C , το κύριο πρότυπο µετάοσης OPC-DA/OPC-HAD, βασίζεται στο λειτουργικό Mcrosoft Wndows IEC 61850, πρότυπο για αυτοµατοποίηση των ηλεκτρικών υποσταθµών BPA PDC Stream, χρησιµοποιείται από τη ηµόσια επιχείρηση Bonnevlle Power Admnstraton 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής

Ευφυή ίκτυα (Smart Grds) Τα Ευφυή ίκτυα είναι εκµοντερνισµένα και έξυπνα ίκτυα που χρησιµοποιούν έναν αριθµό προηγµένων τεχνολογιών: υπολογισµού ικτύωσης µέτρησης Τα ίκτυα αυτά συνυάζουν:

8 Ευφυή ίκτυα (Smart Grds) Τα Ευφυή ίκτυα είναι εκµοντερνισµένα και έξυπνα ίκτυα που χρησιµοποιούν έναν αριθµό προηγµένων τεχνολογιών: υπολογισµού ικτύωσης µέτρησης Τα ίκτυα αυτά συνυάζουν: ιεσπαρµένους αισθητήρες ψηφιακά κανάλια επικοινωνίας ψηφιακό έλεγχο ορυφορικό Σύστηµα GPS Σταθµός Παραγωγής Ευφυείς Κατοικίες Βιοµηχανική Εγκατάσταση Μονάες PMU Γραφεία Ψηφιακοί Ηλεκτρονόµοι και παρέχουν: Χώροι Αποθήκευσης Ενέργειας επαρκή ενέργεια αυξηµένη αξιοπιστία ολοκληρωµένες εφαρµογές Α.Π.Ε (αιολική, ηλιακή) Ανανεώσιµες Πηγές Καταγραφείς DFR ιαταραχή Νησιοποίηση Ηλεκτρικά Οχήµατα 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

9 Κατασκευαστές και εγκατεστηµένες µονάες µέτρησης φασιθετών Κράτος Αριθµός PMUs Κίνα 300 Η.Π.Α 250 Ινία 99 Κατασκευαστής macrodyne, nc. Επικρατέστερο µοντέλο PMU RES 521 P847B&C MODEL 1133A TESLA 3000 D 60 MODEL 1690 SEL-421 SIMEAS R-PMU PMU η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

10 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ Εκτίµηση κατάστασης για ίκτυα µε µετρήσεις SCADA και PMU Βέλτιστη επιλογή θέσεων τοποθέτησης PMUs 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

11 Εκτίµηση κατάστασης για ίκτυα µε µετρήσεις SCADA και PMU Το µοντέλο εκτίµησης κατάστασης ίνεται από την εξίσωση: z = h( x) + e όπου z x h x e ( ), το ιάνυσµα µετρήσεων, το ιάνυσµακατάστασης, το ιάνυσµα συναρτήσεων που συσχετίζουν µετρήσεις µε καταστάσεις, το ιάνυσµασφαλµάτων των µετρήσεων Το ιάνυσµα µετρήσεων περιλαµβάνει: Συµβατικές µετρήσεις προερχόµενες από το SCADA: - µέτρα τάσεων ζυγών - ενεργές και άεργες ροές ισχύος στις γραµµές και - ενεργές και άεργες εγχύσεις στους ζυγούς Συγχρονισµένες µετρήσεις προερχόµενες από τα PMUs: - τάσεις ζυγών εγκατάστασης PMUs - ρεύµατα γραµµών που συνέονται µε τους ζυγούς εγκατάστασης 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

12 Εκτίµηση κατάστασης για ίκτυα µε µετρήσεις SCADA και PMU Το µοντέλο π µιας γραµµής στο ένα άκρο της οποίας έχει εγκατασταθεί PMU είναι το εξής: Το ρεύµα της γραµµής µπορεί να εκφρασθεί είτε σε πολικές ή σε καρτεσιανές συντεταγµένες σύµφωνα µε την σχέση: I j = Ij θj = Ij cosθj + jij snθj = Ij,r + jij, 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

13 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ Φασιθέτης ρεύµατος : I j ( ) ( ) I = y + y = y + y y j s j j s j j j y = g + jb, y = g + jb, =, = j j j s s s j j j Καρτεσιανές συντεταγµένες: I = I + ji j j,r j, Ij,r = ( gj + gs )cos ( bj + bs )sn j gjcosj bjsnj ( ) ( ) Ij, = bj + bsj cos + gj + gsj sn j bj cosj + gj snj ( ) ( ) ( ) ( ) I = g + g E b + b F g E + b F j, r sj j sj j j j j j I = g + g F + b + b E g F b E j, sj j sj j j j j j ( E, F ) (, ) 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

14 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ Πολικές συντεταγµένες: I = I θ = I cosθ + ji snθ j j j j j j j Μέτρο: 2 2 j = ( j + s ) + ( j + s ) A g g b b 2 2 j = j + j B ( g b ) Φασική γωνία (όρισµα): 2 2 j = j + j j + 2 j j I A B C 2 2 j = s j s j j + + j j s j + s j j C ( b g g b )sn( ) ( g b b b g g )cos( ) ( bj + bs)cos + ( gj + gs)sn j bjcosj + gjsn j θj = arctg ( g j g s )cos ( b j b s )sn j g j cosj b j sn + + j 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

15 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΦΑΣΙΘΕΤΩΝ j j j j p j j j j P P Q Q P P Q Q H I I θ θ = (, ),r,r,, j j j j r j j j j P P Q Q P P Q Q H I I I I = (, ),r,r,, j j j j r E F j j j j P P E F Q Q E F P P E F Q Q E F H E F E F I I E F I I E F =

16 Ij Εκτίµηση κατάστασης για ίκτυα µε µετρήσεις SCADA και PMU Πολική µορφή θ j Ij θj ( pu..) ( rad) Ij, ( pu..) ( rad) I θ I θ j j j j Καρτεσιανή Ij,r µορφή ( pu..) Ij,r ( rad) Ij, ( pu..) ( rad) ( pu..) ( rad) ( pu..) ( rad) I I I I j,r j, j,r j, ( pu..), g, b 0 j s s 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα ( rad) ( pu..) ( rad)

17 Εκτίµηση κατάστασης για ίκτυα µε µετρήσεις SCADA και PMU Το ίκτυο στο οποίο οκιµάστηκε η µέθοος είναι το εξής: 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

18 Εκτίµηση κατάστασης για ίκτυα µε µετρήσεις SCADA και PMU 1.Μετρήσεις SCADA 2.Μετρήσεις SCADA και PMU στους ζυγούς 2, 7, 9. 3.Μετρήσεις SCADA και PMU στους ζυγούς 2, 6, 7, 9. 4.Μετρήσεις SCADA και PMU στους ζυγούς 2, 6, 7, 9, 13. Ρεύµατα γραµµών εκπεφρασµένα σε πολικές συντεταγµένες Ρεύµατα γραµµών εκπεφρασµένα σε καρτεσιανές συντεταγµένες 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

19 Βέλτιστη επιλογή θέσεων τοποθέτησης PMUs Το τυπικό πρόβληµα βέλτιστης τοποθέτησης µονάων PMU αφορά τον προσιορισµό του ελάχιστου αριθµού και του συνόλου των θέσεων τους, ώστε να εξασφαλίζουν την παρατηρησιµότητα του συνολικού ικτύου 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

20 Βέλτιστη επιλογή θέσεων τοποθέτησης PMUs οπρόβληµα βέλτιστης τοποθέτησης PMUs περιγράφεται ως εξής: όπου f n mn w x ( X) st.. f X, ιάνυσµα απόφασης τοποθέτησης PMUs x w ( X), υαική µεταβλητή η οποία παίρνει την τιµή 1 όταν τοποθετηθεί PMU στο ζυγό ήτηντιµή 0 σε αντίθετη περίπτωση, το κόστος εγκατάστασης PMU στον ζυγό, ιανυσµατική συνάρτηση, της οποίας ένα στοιχείο είναι µη µηενικό εάν η αντίστοιχη τάση του ζυγού µπορεί να υπολογιστεί από τα εγκατεστηµένα PMU, και µηενικό στην αντίθετη περίπτωση 1, ιάνυσµα του οποίου όλα τα στοιχεία είναι µονάα 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

21 Βέλτιστη επιλογή θέσεων τοποθέτησης PMUs ίκτυο (ΙΕΕΕ-14) το οποίο εν περιέχει καµία µέτρηση Η υαική µήτρα ιασυνέσεων A και η συνάρτηση f θα έχουν την ακόλουθη µορφή: A = η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα f = x + x + x f = x + x + x + x + x f = x + x + x f = x + x + x + x + x + x f = x + x + x + x + x f = x + x + x + x + x f = x + x + x + x f( x) = Ax= f = x + x f = x + x + x + x + x f = x + x + x f = x + x + x f x x x = + + f = x + x + x + x f = x + x x 14

22 Βέλτιστη επιλογή θέσεων τοποθέτησης PMUs ίκτυο (ΙΕΕΕ-14) το οποίο περιέχει µετρήσεις ροών Έστω µία µέτρηση ροής στην γραµµή 5-6. Οι εξισώσεις και f συνενώνονται σε µία νέα ισούναµη: 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα f5 6 f f f x x x x x x x x = + = _ new f1 = x1+ x2 + x5 f2 = x1+ x2 + x3 + x4 + x5 f3 = x2 + x3 + x4 f4 = x2 + x3 + x4 + x5 + x7 + x9 f5 _ new = x1 + x2 + x4 + x5 + x6 + x11 + x12 + x13 f7 = x4 + x7 + x8 + x9 f( x) = Ax= f8 = x7 + x8 f9 = x4 + x7 + x9 + x10 + x 14 f10 = x9 + x10 + x11 f11 = x6 + x10 + x11 f12 = x6 + x12 + x13 f13 = x6 + x12 + x13 + x14 f14 = x9 + x13 + x14

23 Βέλτιστη επιλογή θέσεων τοποθέτησης PMUs ίκτυο (ΙΕΕΕ-14) που περιέχει µετρήσεις ροών και εγχύσεων Έστω µία µέτρηση ροής στην γραµµή 5-6 και µία µέτρηση µηενικής έγχυσης στον ζυγό 7. Οι µηγραµµικές εξισώσεις για τους ζυγούς 4, 8 και 9, θα έχουν την ακόλουθη µορφή: f = x + x + x + x + x + x + f f f f = x + x + f f f f = x + x + x + x + x + f f f Αποτελέσµατα Βέλτιστος αριθµός PMUs Χωρίς µετρήσεις Με µηενική έγχυση στον ζυγό 7 Ζυγοί εγκατάστασης PMUs Βέλτιστος αριθµός PMUs Βέλτιστος αριθµός PMUs 4 2, 6, 7, 9 3 2, 6, 9 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

24 Συµπεράσµατα Πολλά κράτη επενύουν τεράστια ποσά µεσκοπότηνενσωµάτωση της τεχνολογίας των συγχρονισµένων µετρήσεων Εφαρµογή σε υπάρχοντα και ευφυή ίκτυα Αυξανόµενος αριθµός κατασκευαστών Μονάων Μέτρησης Φασιθετών Πλήθος εφαρµογών βασισµένων σε συγχρονισµένους φασιθέτες, για τη βελτίωση της: - εποπτείας - συντήρησης - προστασίας και - αποκατάστασης των σύγχρονων ΣΗΕ 26 η Σύνοος Ελληνικής Επιτροπής, Αθήνα

Σχετικά έγγραφα

Σ Υ Ν Ο Δ Ο Σ Α Θ Η Ν Α & 16 εκεμβρίου 2011

Σ Υ Ν Ο Δ Ο Σ Α Θ Η Ν Α & 16 εκεμβρίου 2011 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΤΟΥ ΙΕΘΝΟΥΣ ΔΙΕΘΝΟΥΣ ΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ ΜΕΓΑΛΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ Πειραιώς 45, 105 53, Αθήνα, Τηλ., Fax: 210-3216851, e-mail: cigre@dei.gr COMITE NATIONAL HELLENIQUE