Controlul calitatii energiei electrice in sisteme distribuite

CUPRINS

1. Calitatea energiei electrice
1.1. Continuitatea alimentarii
1.2. Calitatea tensiunii
1.2.1. Indicatori privind variatii lente de tensiune
1.2.2. Indicatori privind golurile de tensiune
1.2.3. Indicatori privind regimul nesinusoidal din reteaua electrica
1.2.4. Fluctuatii de tensiune (efect de flicker)

2. Functionarea retelelor in prezenta Generarii Distribuite
2.1. Generarea distribuita - solutie alternativa de producere a energiei electrice
2.2. Exploatarea retelei electrice de alimentare in conditiile existentei GD
2.2.1 Probleme specifice conexe interconectarii GD cu retelele MT si JT
2.2.2. Probleme conexe functionarii in insula
2.3. Impactul GD asupra calitatii energiei electrice
2.4. Probleme pentru interconectarea generatoarelor distribuite intr-o retea radiala
2.4.1 Profilul de tensiune
2.4.2. Interferenta cu sistemele de reglare a tensiunii
2.4.3. Selectivitatea protectiilor
2.4.4. Modelul retelei radiale
2.5. Analiza impactului GD in retelele de distributie a energiei electrice
2.5.1. Profilul de tensiune
2.5.2. Factorul de incarcare al liniilor
2.6. Influenta GD in prezenta unor defecte in reteaua radiala de distributie

3. Influenta generarii distribuite asupra calitatii energiei electrice
3.1. Fluctuatii de tensiune
3.2. Influenta asupra armonicelor a convertorului tensiune continua /tensiune alternativa
3.3. Variatii lente de tensiune

4. Sistem de distributie la tensiune continua
4.1. Convertorul de interfata intre reteaua la tensiune alternativa si reteaua la tensiune continua
4.1.1. Convertor cu absorbtie sinusoidala
4.1.2. Convertor cu comutatie naturala
4.1.3. Convertor cu comutatie naturala cu invertor de mica putere amplasat in paralel
4.2. Distributia de energie electrica
4.2.1. Distributia cu doua conductoare
4.2.2. Distributia la tensiune continua cu trei conductoare
4.3. Tratarea neutrului
4.3.1. Sistem la tensiune alternativa cu 3 conductoare
4.3.2. Sistem la tensiune alternativa cu 4 conductoare
4.4. Alegerea valorii tensiunii continue
4.5. Structura retelei la tensiune continua
4.6. Convertorul de interfata
4.6.1. Controlul curentului electric intr-un sistem de axe d-q
4.6.2. Simularea functionarii convertorului de interfata
4.6.2.1. Functionare ca redresor
4.6.2.2. Functionare ca invertor
4.6.2.3. Trecerea de la o conditie de functionare ca invertor la conditia de functionare ca redresor
4.7. Sistem de stocare a energiei electrice
4.7.1. Convertorul de interfata al sistemului de stocare
4.7.2. Simularea functionarii sistemului de stocare a energiei electrice
4.8. Grupul electrogen
4.9. Generatorul fotoelectric
4.9.1. Determinarea punctului de maxima putere
4.9.1.1. Perturba si Observa (P&O)
4.9.1.2. Conductanta incrementala (IncCond)
4.9.2. Simularea functionarii generatorului fotoelectric
4.10. Celula cu combustibil de tip PEM
4.11. Convertor pentru alimentarea utilizatorilor la tensiune continua

5. Conditii de insularizare
5.1. Introducere
5.2. Generarea distribuita si insulele de sarcina
5.3. Metode de determinare a formarii unei insule neintentionate
5.3.1. Metode pasive
5.3.1.1. Maxima/minima tensiune si maxima/minima frecventa
5.3.1.2. Protectia maximala de tensiune de secventa zero
5.3.1.3. Variatia maxima a frecventei
5.3.1.4. Protectia la variatia maxima a fazei tensiunii
5.3.1.5. Protectie la continut armonic maxim al tensiunii
5.3.2. Metode active
5.3.2.1. Masurarea impedantei retelei
5.3.2.2. Metoda alunecarii de frecventa (SMS)
5.3.2.3. Derivata activa de frecventa (Active Frequency Drift)
5.3.2.4. Saltul de frecventa
5.3.3. Metode ce utilizeaza comunicarea intre societatea de distributie a energiei electrice si GD
5.3.3.1. Utilizarea unor semnale PLC (Power Line Carrier)
5.3.3.2. Semnale telefonice
5.3.4. Limite de interventie
5.3.5. Algoritm pentru detectarea aparitiei insulei neintentionate
5.3.5.1. Dezechilibrul de putere activa deltaP este mare
5.3.5.2. Dezechilibrul de putere activa deltaP este mic si dezechilibrul de putere reactiva deltaQ este mare
5.3.5.3. Dezechilibrul de putere activa deltaP este mic si dezechilibrul de putere reactiva deltaQ este mic
5.3.5.4. Rezultate ale simularilor
Bibliografie.

PREFATA

Prezentul volum se adreseaza atat specialistilor in domeniul ingineriei electrice care gasesc in aceasta lucrare cele mai utile informatii pentru asigurarea conditiilor optime de functionare a sistemelor de generare distribuita in cadrul sistemului public sau in afara acestuia, cat si studentilor din domeniul electroenergetic.

Lucrarea raspunde problemelor deosebit de actuale legate de implementarea larga in sistemele electroenergetice a surselor de generare distribuita. Functionarea acestor surse in sistemul electroenergetic, in lipsa unor masuri adecvate, poate determina o reducere importanta a calitatii energiei electrice. Cunoasterea surselor de perturbatii si a masurilor care trebuie sa fie adoptate pentru incadrarea indicatorilor de calitate a energiei electrice in limitele acceptate prin standardele internationale este o conditie absolut necesara pentru acceptabilitatea surselor distribuite in sistemul electroenergetic.

In primul capitol sunt prezentati principalii parametri care caracterizeaza nivelul calitatii energiei electrice din sistemele electroenergetice, cu definitiile corespunzatoare a indicatorilor de calitate si limitele admise pentru asigurarea unui nivel standard de calitate.

In cadrul celui de al doilea capitol sunt analizate pe larg problemele specifice prezentei instalatiilor de generare distribuita in retelele electrice publice. De asemenea, sunt analizate probleme legate de functionarea in insula a acestor instalatii. Exemplele prezentate se refera la influenta asupra profilului de tensiune si a sistemelor de control a acesteia, posibila perturbare a sistemelor de protectie prin relee, modificarea factorului de incarcare a liniilor electrice, functionarea instalatiilor de generare distribuita in prezenta unor defecte din reteaua electrica.

Capitolul 3 al lucrarii abordeaza aspecte privind perturbatiile electromagnetice pe care instalatiile de generare distribuita le pot induce in reteaua electrica publica. Sunt analizate problemele specifice generarii fluctuatiilor de tensiune, a perturbatiilor armonice si a variatiilor lente de tensiune. De asemenea, sunt analizate problemele specifice privind propagarea acestor perturbatii in reteaua electrica. Analiza efectuata se refera la cele mai importante perturbatii electromagnetice determinate de sistemele de generare distribuita, fiind indicate si mijloace pentru evaluarea si limitarea lor.

Tendinta actuala de utilizare a tensiunilor continue pentru distributie si utilizare este subiectul capitolului 4 al lucrarii. O atentie speciala este acordata analizei convertoarelor de interfata intre reteaua de tensiune alternativa si reteaua de distributie de tensiune continua. In acest sens, se pune un accent deosebit pe studiul convertorului trifazat cu 6 pulsuri, cel mai adecvat pentru functionarea in retelele electrice de putere de joasa tensiune. Problemele analizate se focalizeaza pe conditiile de functionare ale convertoarelor de putere, in regim de redresor si in regim de invertor, astfel incat sa determine perturbatii armonice minime in cele doua sisteme cuplate. Ca sursa de tensiune continua sunt luate in consideratie sursele fotoelectrice, celulele cu combustibil, sistemele de stocare a energiei electrice si grupurile Diesel care antreneaza generatoare de tensiune continua. Sunt indicate modelele matematice corespunzatoare si modul de simulare in cadrul studiilor legate de propagarea perturbatiilor. Aspectele analizate ofera informatiile de baza pentru conducerea viitoarelor sisteme hibride, pentru a asigura compatibilitatea acestora dar si un transfer maxim de energie.

In cadrul capitolului 5 al lucrarii este abordata una dintre cele mai complexe probleme ale sistemelor de generare distribuita si anume functionarea insularizata. Problemele speciale determinate de functionarea insularizata determina ca recunoasterea acestei stari, intr-un mod sigur, sa reprezinte o preocupare a multor echipe de cercetatori. Metodele de identificare analizate permit evaluarea conditiilor de insularizare pentru diferitele situatii concrete din sistemul electroenergetic. Instrumentele informatice propuse asigura operatorilor de sistem identificarea, in conditii reale, a starii de insularizare.

CONTROLUL CALITATII ENERGIEI ELECTRICE IN SISTEME DISTRIBUITE constituie si materialul didactic aferent cursului ``Monitorizarea si controlul calitatii energiei electrice``, pe care il predau studentilor de la master, specializarea Informatica aplicata in energetica. Am tinut cont in elaborarea lucrarii de recomandarile cadrelor didactice din Catedra, care mi-au sugerat sa iau in consideratie toate aspectele legate de controlul calitatii energiei electrice.

Multumesc in mod deosebit referentilor stiintifici, prof. dr. ing. Nicolae Golovanov si prof. dr. ing. Mihai Popescu pentru recomandarile constructive facute pe parcursul elaborarii lucrarii si conducerilor Catedrei Sisteme Electroenergetice si Facultatii de Energetica pentru sprijinul acordat in elaborarea lucrarii.

AUTORUL