Umfassende Analyse der Auswirkungen von Übertragungsnetzfehlern auf den Betrieb von 3-phasigen und 1-phasigen verteilten leistungselektronischen Erzeugungsanlagen

核心概念

Unsymmetrische Übertragungsnetzfehler können zu erheblichen Leistungsungleichgewichten führen, die anschließend zu Ausfällen von 1-phasigen leistungselektronischen Erzeugungsanlagen führen können. Daher ist es möglicherweise notwendig, spezielle Fehlerüberbrückungsmechanismen für 1-phasige leistungselektronische Erzeugungsanlagen zu entwickeln, um diese Leistungsungleichgewichte zu verringern.

摘要

Die Studie untersucht die Auswirkungen verschiedener Arten von Übertragungsnetzfehlern auf einen Verteilungsnetzbetrieb mit hoher Durchdringung von leistungselektronischen Erzeugungsanlagen (IBRs). Dazu wurde ein integriertes Übertragungs- und Verteilungsnetzmodell auf der OPAL-RT-Echtzeitsimulationsplattform co-simuliert.
Die Ergebnisse zeigen Folgendes:

Bei einem hohen Verhältnis von IBR-Leistung zur Netzlast beeinflussen die Rückspeiselströme der IBRs die Spannungseinbrüche entlang des Verteilungsnetzes, was zu ungleichmäßigen Ausfällen der IBRs führt. IBRs am Ende des Verteilernetzes bleiben eher in Betrieb.
Während unsymmetrische Fehler zunächst zu weniger IBR-Ausfällen führen als symmetrische Fehler, können die resultierenden Leistungsungleichgewichte anschließend zu weiteren Ausfällen führen.
Selbst bei ausgeglichener Spannung am Verknüpfungspunkt können unsymmetrische Fehler zu erheblichen Spannungsungleichgewichten an den Knoten führen, was Qualitätsprobleme und unbeabsichtigte Ausfälle von Lasten und IBRs verursachen kann.
Daher könnte es notwendig sein, spezielle Fehlerüberbrückungsmechanismen für 1-phasige IBRs zu entwickeln, um die durch unsymmetrische Fehler verursachten Leistungsungleichgewichte zu verringern.

統計資料

Die Spannung an Knoten 149 fällt während eines einpoligen Erdschlusses (Phase a zu Erde) bei 50% IBR-Leistung-Last-Verhältnis auf nahezu 0 p.u. ab.
Bei einem 300% IBR-Leistung-Last-Verhältnis bleibt die Spannung an einem Knoten am Ende des Verteilernetzes während desselben einpoligen Erdschlusses über der Abschaltgrenze.
Während eines doppelten Erdschlusses (Phasen a und b zu Erde) bei 50% IBR-Leistung-Last-Verhältnis treten erhebliche Spannungsungleichgewichte auf, die zum Ausfall aller 3-phasigen und phasenabhängigen IBRs führen.

引述

"Unsymmetrische Fehler, obwohl sie zunächst zu weniger IBR-Ausfällen führen als symmetrische Fehler, verursachen erhebliche Leistungs- und Spannungsungleichgewichte."
"Diese Ungleichgewichte können anschließend zu weiteren Ausfällen führen. Daher könnte es notwendig sein, spezielle Fehlerüberbrückungsmechanismen für 1-phasige IBRs zu entwickeln, um diese Auswirkungen zu verringern."

從以下內容提煉的關鍵洞見

Assessment of Transmission-level Fault Impacts on 3-phase and 1-phase Distribution IBR Operation

by Qi Xiao,Jong... 於 arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.11339.pdf

深入探究

Wie lassen sich die Auswirkungen unsymmetrischer Fehler auf 1-phasige IBRs durch geeignete Regelungsstrategien oder Netzwerkdesign minimieren?

Die Auswirkungen unsymmetrischer Fehler auf 1-phasige IBRs können durch die Implementierung von speziell angepassten Regelungsstrategien oder Netzwerkdesigns minimiert werden. Eine Möglichkeit besteht darin, spezielle Fault-Ride-Through (FRT)-Mechanismen zu entwerfen, die gezielt auf 1-phasige IBRs zugeschnitten sind, um die durch unsymmetrische Fehler verursachten Leistungsungleichgewichte zu mildern. Diese Mechanismen könnten beispielsweise die Reaktion der IBRs auf Spannungsungleichgewichte optimieren und sicherstellen, dass die IBRs während solcher Störungen stabil bleiben. Darüber hinaus könnte ein verbessertes Netzwerkdesign die Positionierung von 1-phasigen IBRs in der Nähe von steifen Bussen vorsehen, um sie weniger anfällig für Fehler in nachgelagerten Schaltungen zu machen.

Welche Rolle spielen Übertragungsnetzparameter wie Transformatorschaltungen bei den beobachteten Spannungsungleichgewichten?

Übertragungsnetzparameter wie Transformatorschaltungen spielen eine entscheidende Rolle bei den beobachteten Spannungsungleichgewichten. Insbesondere bei unsymmetrischen Fehlern können Transformatorschaltungen dazu führen, dass bestimmte Phasen stärker betroffen sind als andere. Zum Beispiel kann eine ∆-Yg-Transformatorschaltung zu erheblichen Spannungsabfällen in einer Phase führen, selbst wenn nur andere Phasen einen Fehler aufweisen. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Spannung auf den Phasen führen und letztendlich zu einer Beeinträchtigung der Leistungsbilanz und zu unerwünschten Tripping-Ereignissen führen.

Wie können die Erkenntnisse aus dieser Studie auf komplexere Übertragungsnetzwerke mit mehreren hochdurchdrungenen Verteilungsnetzen übertragen werden?

Die Erkenntnisse aus dieser Studie können auf komplexere Übertragungsnetzwerke mit mehreren hochdurchdrungenen Verteilungsnetzen übertragen werden, indem ähnliche Co-Simulationsansätze und Modellierungsstrategien angewendet werden. Durch die Integration von detaillierten IBR-Modellen in Echtzeit-Simulationsplattformen können die Auswirkungen von Übertragungsfehlern auf verteilte IBRs in komplexen Netzwerken untersucht werden. Darüber hinaus könnten die Erkenntnisse dazu beitragen, optimierte Netzwerkdesigns und Regelungsstrategien zu entwickeln, um die Stabilität und Zuverlässigkeit von hochdurchdrungenen Verteilungsnetzen in komplexen Übertragungsnetzwerken zu gewährleisten.