Sähkönsiirtoverkon jännitestabiilisuuden laskentamenetelmät

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia ja vertailla sähkönsiirtoverkon jännitestabiilisuuden laskentamenetelmiä. Jännitestabiilisuus tarkoittaa sähkövoimajärjestelmän kykyä ylläpitää joka hetki hyväksyttävää jännitetasoa järjestelmän kaikissa solmupisteissä. Jos jokin häiriö aiheuttaa jatkuvan ja hallitsemattoman jännitteen laskun, päätyy järjestelmä lopulta jännite-epästabiiliin tilaan, mistä on seurauksena tyypillisesti nopea jänniteromahdus. Jännitestabiilisuuden laskentamenetelmillä pyritään ratkaisemaan kuinka lähellä stabiilisuusrajaa verkon kulloinenkin toimintapiste on. Työn alkuosassa on tarkasteltu jännitestabiilisuuden teoreettisia perusteita sekä esitetty määritelmät jännitestabiilisuuden eri tyypeille. Alkuosassa on myös kuvattu sähköverkon komponenttien vaikutukset järjestelmän stabiilisuuteen. Tämän jälkeen on selvitetty seitsemän, pitkän aikavälin jännitestabiilisuustarkasteluun soveltuvan laskentamenetelmän matemaattiset perusteet sekä menetelmien laskentaperiaatteet. Menetelmien soveltuvuutta todellisen sähköverkon stabiilisuustarkasteluun on arvioitu eri kriteerein. Lisäksi menetelmien ominaisuuksia on vertailtu keskenään. Tutkituista menetelmistä on valittu kaksi, jatkuvuustehonjako ja romahduspistemenetelmä, joista on tehty sovellusohjelmat Matlab-ohjelmistolla. Sovellusohjelmien avulla laskentamenetelmiä on testattu 9 ja 99 solmupisteen esimerkkiverkoilla. Jatkuvuustehonjaolla voidaan verkonjännitestabiilisuutta tarkastella melko monipuolisesti ja havainnollisesti. Romahduspistemenetelmällä pystytään järjestelmän romahduspiste ratkaisemaan tarkasti. Tässä työssä tutkituista laskentamenetelmistä osa osoittautuu suhteellisen käyttökelpoiseksi pitkän aikavälin jännitestabiilisuustarkasteluun. Menetelmät soveltuvat lähinnä siirtoverkkojen suunnitteluun. Verkon mallinnus vaikuttaa hyvin paljon laskentatulosten tarkkuuteen. /Kir10