Termička ograničenja

Problem održavanja amplitude napona

Problem ugaone stabilnosti mašina

Problem naponsko reaktivne stabilnosti

HVDC prenos el. energije

Raspodeljena proizvodnja

Tržište električne energije

Upravljanje tokovima snaga

FACTSG

G

G

G G

G G

G

G

G

sinsin

sincoscossinsin

sincos

2121

2121

121221122

112

Z

VV

ZV

Z

VV

ZV

BGVVGVP

cos2

cos

coscossinsin2

cos

cossin2

2121

2121

121221122

112

Z

VVB

ZV

Z

VVB

ZV

BGVVB

BVQ

C

C

C

sin2112 X

VVP

cos212

112 X

VV

X

VQ

sin2112 X

VVP

sin2112 X

VVP

Proračun tokova snaga (Newton-Raphson)

niBGVVVBQ

BGVVVGP

jiijjiij

n

ijj

jiiiii

jiijjiij

n

ijj

jiiiii

,,2,1;cossin

sincos

1

2

1

2

VV

QQV

PP

Q

P

nkQ

P

V

QQV

PP

VV

kkk

,,2,1;

1

1

izracunatoi

zadatoii

izracunatoi

zadatoii

QQQ

PPP

Static Var Compensator (SVC)

2sin2

1 CL

LCTCRCSVC

XX

XXBBB

C

L

Pasivni filter

Niski napon

Sabirniceprenosne mreže

T1 ON T1 ONT1 OFF T2 ON

T2 OFF

T2 OFF

Napon prigušnice

Struja prigušnice

Kontinualna promena admitanse

IXVV TSVCBUS

maxCI

maxLI

0SVCI

BUSV

0.8

0.6

0.4

0.2

1

2BUSVfQ

Mrežno (naponski) zavisan uređaj

Otočna admitansa

Fazni regulator GTO invertor

STATic COMpensator (STATCOM)

BUSV

STATVI

DCI DCV

DCC

Sprežnitransformator

Invertor

Kondenzator za održavanje jednosmernog napona

A

B

C

DCC

DC +

DC -

Trofazni mosni invertor (GTO ili IGBT) za male

instalisane snageTok aktivne snage kroz

DC kolo je 0

DCC

DCC

DCC

ACV

Naizmenični naponinvertora

0

3 jedinice 3 jedinice 3 jedinice

AV BV CV

0

V

V2

V3

1

2

3

Višeslojni invertori (multilevel inverter) za velike instalisane snage

DCC

I

BUSV

STATV

BUSV

STATV

V

IINDUKTIVNI REŽIM RADA KAPACITIVNI REŽIM RADA

BUSV

STATVV

I

EES STATCOMQ

EES STATCOMQ

TX

Princip kompenzacije STATCOM-a

STATI

STATI

BUSV

BUSVSTATV

STATV

V V

Pražnjenje i dopuna jednosmernog kondenzatora (regulisanje

jednosmernog napona)

Proizvodnja i potrošnja reaktivne snage

maxCI

maxLI

0SVCI

BUSV

0.8

0.6

0.4

0.2

1

IXVV TSTATBUS

Karakteristika STATCOM-a

Naponski nezavisan uređaj

Realni strujni generator

BUSVfQ

Thyristor Controlled Series Capacitor

TCSCX

TCSC

Dalekovod

Kompenzacioni napon TCSC-a zavisi od struje dalekovoda Mrežno zavisan

uređaj

Režim blokiranja

Obilazni ili“bajpas” režim

Režim kapacitivnogpojačanja

Kapacitivnost

Induktivnost

Rezonantno kolo

CL XX 10

Struja dalekovodaLI

TCSCX

LX

CX

minmaxmax

LTCSC I

VX

minLI

maxLI0

Bajpas režim

Režim blokiranja

Režim kapacitivnogpojačanja

Radna karakteristika TCSC-a

rVI

sV'sV

IXXj c )(

IjX c

Promena ugla između fazora predajnog i prijemnog napona

Upravljanje tokom aktivne snage

LINEI

SSSCV

I

DCI DCV

DCC

Redni (sprežni)transformator

Invertor

Kondenzator za održavanjejednosmernog napona

Static Series Synchronous Compensator (SSSC)

Redno vezana induktivnost !!!

GTO invertor (multilevel ili PWM)

Mrežno nezavisan uređaj

Tok aktivne snage kroz DC kolo je 0

2

, LINESSSC IV

LINEImaxImaxI minIminI

SSSCX

maxV

maxV

maxV

minV

maxV

LINEImaxImaxI minIminI

SSSCVmaxV

minV

maxV

I

qV X

SV 'SV RV

cap

RV'SV

indSV

I

IjXqV

qV

..of

capSV

ind

2cossin

2 X

VV

X

VP q

2

sincos12

X

VV

X

VQ q

Radne karakteristike

SSSC-a

Dalekovod 1

Dalekovod 2

Konvertor 1

Konvertor 2

DC kolo

SSSC 1

SSSC 2

Interline Power Flow Controller (IPFC)

Spoj dva SSSC-a (Master i Slave)

Master SSSC – Kontrola toka aktivne i reaktivne snage

Slave SSSC – Kontrola toka aktivne snage

Preraspodela tokova snaga

između dalekovoda

A

B

C

Pobudni transformator

Redni transformator

Phase Shift Transformer (PAR)

Mrežno zavisan uređaj

Uticaj na ugaoni raskorak Između predajnog i prijemnog napona

Uticaj na tokove aktivnih snaga(Pline ≤ Pmax)

ET

BT

mrežeAV

boostBCV novi

AV

Y

YY

Dalekovod

ETBC

mrežeBC VV

boostBC

ETBC VV

mrežeAV

boostBCV

noviAVABV

BCV

CAV AV

BVCV

0

X

V 2

P

2

maxmax

maxmax

Ugaona karakteristikadalekovoda sa PST-om

newEV

BVEV

1V

2V

Pobudnitransformator

Redni transformator

newEV

BV

2V

1V

EV

Phase-shift transformator sa razdvojenim tercijarom(bolja kontrola ugaonog raskoraka između napona)

ET

BT

mrežeAV

boostBCV novi

AV

Y

YY

Dalekovod

ETBC

mrežeBC VV

boostBC

ETBC VV

Otočni konvertor Redni konvertor

Dalekovod

Unified Power Flow Controller (UPFC)

STATCOM SSSC

V

VV

V

CVCV

CVV CVV V

VV

VV VV

V

V CV

V

pqVV

I

Regulisanje efektivnevrednosti napona

Redna kompenzacija(SSSC)

Pomeranje faze(Phase-shift transformator)

Objedinjena kontrolanapona, impedanse i ugla

(UPFC)

VV

RV'SV

SVI

XVpqV

pqP

IpqV

X

SV'SV RVP

Q RQ

coscos1

sinsin

2

2

X

VV

X

VQ

X

VV

X

VP

pq

pq

kmkm QP ,

SSV

SY

kkV mmV

TLY

ttV

DCP

VVV

VY

SmkmSmkmSm

kmkmkmkmkmmkmkm

SmkmSmkmSm

kmkmkmkmkmmkmkm

kmSkmmmkm

BGVV

BGVVVBQ

BGVV

BGVVVGP

YVVVVS

cossin

cossin

sincos

sincos

2

2

mSkmmSkmmS

kSkmkSkmkSSkmS

BGVV

BGVVVGP

sincos

sincos2

VkkVkVkVkVVVVV

VkkVkVkVkVVVVV

BGVVVBQ

BGVVVGP

cossin

sincos

2

2

0 SVDC PPP

n

V

km

m

k

DC

km

m

k

V

V

k

V

V

V

k

V

S

km

m

km

k

km

S

km

m

km

k

km

S

m

m

m

k

m

S

m

m

m

k

m

S

k

V

k

m

k

k

k

S

k

V

k

m

k

k

k

S

DC

V

DC

m

DC

k

DC

S

DC

V

DC

m

DC

k

DC

S

km

m

km

k

km

S

km

m

km

k

km

S

m

m

m

k

m

S

m

m

m

k

m

S

k

V

k

m

k

k

k

S

k

V

k

m

k

k

k

n

S

V

m

k

S

V

m

k

n

S

V

m

k

S

V

m

k

Q

Q

Q

Q

P

P

P

P

V

Q

V

QQQV

Q

V

Q

V

QQQQV

Q

V

Q

V

QQQQV

Q

V

Q

V

Q

V

QQQQQV

P

V

P

V

P

V

PPPPPV

P

V

P

V

PPPPV

P

V

P

V

PPPPV

P

V

P

V

P

V

PPPPP

V

V

V

V

V

V

V

V

1

1

0000

00

00

00

00

Iterativna jednačina UPFC-a

Injektiranja upostojeće čvorove

AC mreže

Injektiranja u postojeći čvork na koji je priključen UPFC

iP

jQ

i jV

i

iP

j

i

V

P

i

jQ

j

j

V

Q

mP

mQ

Veličine stanjaza novi čvor m

m

kP

kQ

k kVmV

Injektiranja u novi čvor m nakoji je priključen UPFC

kmP

Jakobijeva matricaiz jednačine (6.16)

Zahtevani tok aktivne ireaktivne snage od čvora k

do čvora m

Veličine stanjaza otočni i rednitransformator

DCP

Balans snagajednosmernog kola UPFC-a

S SV

kmQVQ

V VV

Dodatna jednačina za slučajmaksimalnog opterećenja

STATCOM-a

Dodatna veličinastanja u slučajumaksimalnogopterećenja

STATCOM-a

Proširenje Jakobijeve matrice uvođenjem UPFC-a

m

iiiii

n

i

n

jLiGjiijjiijjii

n

iGiiGiii KVgPPBGVVPcPbaL

i11 11

2 ,sincos

Optimizacioni procesi u proračunima tokova snaga

nxxff ,,1

Cxxg n ,,1

CxxgxxfxxL nnn ,,,,,,, 111

0,,

0

0

0

1

222

111

CxxgL

x

g

x

f

x

L

x

g

x

f

x

L

x

g

x

f

x

L

n

nnn

n

n

x

x

x

x

1

2

1

Funkcija cilja Funkcija ograničenja

Napon u Nisu na 400kV naponskom nivou - Base Case vs OPF

378380382384386388390392394396398

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

UPFC Pflow [MW]

Nap

on

[K

V]

LF

OPF

Zavisnosti tokova snaga po karakteristicnim vodovima od rada UPFC-a

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

UPFC Pflow [MW]

Pfl

ow

[M

W]

400 kV Djerdap - Bor

400 kV Bor - Nis

220 kV BBasta - Pozega

OPF proračun u PSS/EFunkcija cilja su minimalni gubici aktivne snage EES-a

Gubici aktivne snage EES-a - Load Flow vs OPF

185

190

195

200

205

210

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

UPFC Pflow [MW]

Plo

ss [M

W]

LF

OPF

-300 MW 300 MW

-150 Mvar 150 Mvar

max87601000

1

2

2

ATC

LELra

Dijagram marginalnih troškova izgradnje FACTS uređaja

0

50

100

150

200

250

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1L - Faktor iskorištenja ATC

Jed

inič

na

cen

a F

AC

TS

-a

[Eu

r/kV

A]

η=0,5

η=1

η=1,5

Funkcija marginalnih troškova FACTS-a

(NJ/kVA)

MWPrazmene

NTC

MWh

EurC NTC

zakupaATCNTC

Marginalna cena(bez upotrebe FACTS-a)

Nova marginalna cena(upotrebljen FACTS)

Pojedinačna transakcijakojoj odgovara ponuđenacena zakupa prenosnog

kapaciteta

FACTS

P1 P2 Pn P(n+2)

Dodatno ostvarenetransakcije

MWPrazmene

NTC

MWh

EurC NTC

zakupa

ATCNTC

Marginalna cena(bez upotrebe FACTS-a)

Nova marginalna cena jejednaka 0

Pojedinačna transakcijakojoj odgovara ponuđenacena zakupa prenosnog

kapaciteta

FACTS

P1 P2 Pn

Ostvarene svetransakcije

ATCAACNTC

TRMNTCTTC

Povećanje ATC

Veći broj prekograničnihtransakcija po nižoj ceni

FACTS uređaj (CESI 2005) Specifična cena Isplativost

/ [€/kVA] /

Phase-shift transformator 16-70 Visoka

SVC 35-90 Visoka

TCSC 50-130 Srednja

STATCOM 60-130 Srednja

SSSC 60-130 Srednja/Niska

UPFC 90-170 Niska

HVDC (tiristorski) 150-250 Visoka

HVDC (konvertorski) 190-350 Srednja

Naponski nivo dalekovoda

Cena izgradnje (EPRI, 1989)

Cena izgradnje (Siemens, 2006)

[kV] [1000$/km] [1000$/km] 115 80-235 90 138 80-235 90 230 95-235 100 345 220-440 150 500 250-500 240

Energetski kabl (CESI 2005) Odnos cena (dalekovod/kabl)

XLPE kablovi 1:7 – 1:14 Gasno izolovani kablovi 1:26

Godina izgradnje

DržavaInstalisana

snagaNaponski

nivoPostrojenje

/ / [MVA] [kV] /

1992 SAD 2x165 230 Kayenta

1993 SAD 208 500 C.J.Slatt

1998 Švedska 493 400 Stöde

1999 Brazil 107 500 Imperatriz

1999 Brazil 107 500 Serra de Mesa

2004 Indija 118 400 Raipur

2004 Kina 86.6 220 Gansu,Chengxian

TCSC postrojenja u svetu

Godina izgradnje

DržavaInstalisana

snagaNaponski

nivoPostrojenje

/ / [MVA] [kV] /1991 Japan 88 154 Inuyama1992 Japan 50 500 Shin Shinano1995 SAD 100 161 Sullivan2001 Velika Britanija 225 400 East Claydon2001 SAD 133 115 VELCO Essex2003 SAD 100 138 Talega

Godina izgradnje

DržavaInstalisana

snagaNaponski

nivoPostrojenje

/ / [MVA] [kV] /1998 SAD 320 138 Inez2003 Južna Koreja 80 154 Gangjin

STATCOM postrojenja u svetu

UPFC postrojenja u svetu