Predavači: 

Izv. prof. dr. sc. Božidar Filipović-Grčić
Dr. sc. Nina Stipetić
Franjo Vuković, mag. ing.

Sažetak:

Simulacijski alati temeljeni na proračunima u fazorskoj domeni (RMS alati), pretpostavljaju simetrične prilike u trofaznom sustavu i koriste modele EES-a čiji parametri su određeni na pogonskoj frekvenciji (50 Hz). Stoga su RMS alati ograničeni na simuliranje onih prijelaznih pojava u sustavu čije su frekvencije jednake ili bliske pogonskoj frekvenciji. Ti alati su prikladni za analize koje uključuju tradicionalni EES kojeg karakteriziraju prijelazne pojave čiji se frekvencijski spektar nalazi u blizini pogonske frekvencije, a koji je karakteriziran visokim udjelom klasičnih sinkronih generatora. Međutim, takav tradicionalan EES sve više prelazi u sustav karakteriziran prijelaznim pojavama koje imaju široki frekvencijski spektar uslijed velike integracije obnovljivih izvora energije koji su priključeni na mrežu preko nelinearnih pretvarača te uslijed priključenja nelinearnih, jednofaznih tereta na svim naponskim razinama. Nove promjene u EES-u zahtijevaju razvoj, validaciju i primjenu preciznih modela komponenti EES-a koji su prikladni za analize prijelaznih pojava u širokom frekvencijskom spektru, kako za postojeće komponente u sustavu (npr. transformator ili generator), tako i za nove komponente (npr. energetski pretvarači).

Primjena i razvoj detaljnih modela EES-a u sustavima s velikim udjelom izvora ili tereta koji su na mrežu priključeni preko pretvarača, predmet su niza međunarodnih radnih grupa CIGRE, a njihova implementacija u RMS alatima nije izvediva zbog same prirode takvih alata te se zbog toga zahtijeva upotreba alata koji je prikladan za simuliranje elektromagnetskih prijelaznih pojava (EMT alati). Brojni primjeri iz prakse pokazuju da RMS alati ne mogu točno predvidjeti ponašanje kontrolnih krugova pretvarača ili kompleksne interakcije između pretvarača i ostatka mreže, posebice kada je prisutna višestruka interakcija između više pretvarača u određenom dijelu mreže. Ova nesigurnost postaje izraženija s povećanjem udjela izvora u mreži koji su priključeni preko pretvarača. Primjeri stvarnih pogonskih događaja u svijetu pokazuju da RMS alati mogu pogrešno simulirati i predvidjeti stabilnost sustava – npr. rezultati simulacije nakon poremećaja pokazuju očuvanu stabilnost EES-a, a nakon stvarnog događaja dogodi se potpuni raspad EES-a. U predmetnom seminaru bit će prikazani konkretni slučajevi različitih stvarnih pogonskih događaja koji ukazuju na to da samo korištenje RMS simulacija nije dovoljno za sigurno, pouzdano i učinkovito planiranje i upravljanje u takvim elektroenergetskim sustavima.

Uz povećanje udjela pretvarača postoji čitav niz novih problema koji se moraju detaljno uzeti u obzir tijekom planiranja i upravljanja EES-a, a koji proizlaze iz integracije obnovljivih izvora energije. Pod te konkretne probleme može se ubrojiti i povećanje udjela kabela u sustavu kao posljedica integriranja sve većeg broja vjetroelektrana ili zamjena postojećih dalekovoda s novim kabelima. Taj trend povećanja udjela kabela u mreži rezultira smanjenjem rezonantnih frekvencija sustava na vrijednosti frekvencija koje su bliske pogonskoj frekvenciji. To konkretno znači da se povećava i vjerojatnost pojave privremenih prenapona prouzrokovanih sklopnim operacijama kao što su uklapanja transformatora ili kabela u pogon i/ili različiti kvarovi u blizini transformatora koji mogu dovesti do rezonancije s obzirom da se frekvencijski spektar prijelaznih pojava preklapa s novim, nižim iznosima rezonantnih frekvencija sustava. RMS alati i u ovom slučaju ne mogu precizno simulirati takve događaje s obzirom da je za njihovo precizno predviđanje potrebno modelirati nelinearne elemente kao što je npr. jezgra transformatora. Nadalje, jedna od najvažnijih stvari koju je potrebno izdvojiti u pogledu simulacija u kontekstu velikog udjela pretvarača jest i podešenje relejne zaštite. U usporedbi sa tradicionalnim EES-om, u EES-u sa velikim udjelom izvora spojenih preko pretvarača znatno se mijenjaju valni oblici struja i napona u različitim pogonskim događajima, što je potrebno uzeti u obzir prilikom proračuna i podešenja zaštite. U praksi postoji čitavi niz primjera u kojima je došlo do pogrešnog djelovanja zaštite u EES-u sa visokim udjelom obnovljivih izvora energije (dio će biti prikazan u okviru seminara).

Zbog prethodno navedenih pojava, operatori prijenosnih sustava u svijetu sve više se usmjeravaju na razvoj, validaciju (mjerenjima) i primjenu specijaliziranih EMT modela EES-a, koji se primjenjuju pri analizama priključenjima obnovljivih izvora na mrežu, podešenjima zaštite te pri planiranju i vođenju EES-a.