Influence of the modified static load characteristic on the voltage stability

Abstract

Die steigende Anzahl an dezentraler Stromerzeugung erzwingt die Benutzung von Blindleistung zur lokalen Spannungsregulierung, was wiederum zu einem ungewollten und unkontrollierten Blindleistungsfluss führen kann. Dieser unkontrollierte Blindleistungsfluss hat Auswirkungen auf das überlagerte Hochspannungsnetz und modifiziert das Verhalten des Mittelspannungsnetzwerks. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird die Spannungsstabilität im Hochspannungsnetz bei einer Erhöhung der Anteile der dezentralen Erzeugung untersucht. In den letzten Jahren ist die Tendenz festzustellen dezentrale Erzeuger mit lokalen Reglern aufzurüsten, um die Spannung innerhalb der erlaubten Grenzen zu halten. Die Einführung von zahlreichen lokalen Q(U) Reglern in das Verteilnetz (sei es Mittel- oder Niederspannungsnetz) modifiziert das Verhalten des Verteilnetz oder vielmehr die Characteristik der Last vom darüberliegenden Hochspannungsnetz aus betrachtet. Dadurch kann die Spannungsstabilität nicht mehr so angenommen werden wie dies bisher der Fall war. Zuerst wurde ein vereinfachten Zwei-Bus Stromnetz untersucht. Desweiteren wurden die Auswirkungen der dezentralen Stromerzeugung auf die Lastkennlinie und Spannungsstabilität in einem komplexen IEEE Testnetz gezeigt. Zuletzt wurde ein reales Stromnetz, das Netz des Landes Salzburg, analysiert. Die Spannungsstabilität, die Spannungssensitivität und die modifizierte Charakteristik der Last wurden mit Hilfe von Lastflussberechnungen untersucht. Alle Simulationen wurden mit dem Lastflussprogramm PSS Sincal und PSS Netomac durchgeführt. Die Nachforschungen haben gezeigt, dass das Lastverhalten am Netztransformator nicht-linear wird wenn die Anzahl an dezentraler Stromproduktion steigt. Dadurch kann die Lastcharakteristik nicht mehr als starr bezeichnet werden. Die statische Lastcharakteristik hängt stark von der dezentralen Stromproduktion ab und ist deshalb eine Funktion des Wetters. Die Spannungsstabilität sinkt für den Fall dass Wirkleistung vom Mittelspannungsnetz in das darüberliegende Hochspannungsnetz gespeist wird.

The increased share of the distributed generators has forced the use of the reactive power for the local voltage control, which causes an unwanted and uncontrolled reactive power flow. The last one has an impact on the superimposed high-voltage network and modifies the distribution network behaviour. This thesis investigates the voltage stability on high voltage grid by an increased share of distributed generation. Distributed generators, except run of river power plants, are usually connected on the grid through inverters, which are normally upgraded with local voltage controller to keep the voltage within the limits. The introduction of the numerous Q(U) local controllers in distribution grid (be medium or low voltage grid) modifies the distribution network behaviour or rather the load characteristic seen from superimposed high voltage grid. Therefore voltage stability behaviour is no longer as it was previously known. Firstly, the voltage behaviour its stability of a simplified two bus power network has been studied. Secondly, the impact of the distributed generation on the characteristic of the load and the voltage stability has been analysed in the IEEE 30 Bus Test case network. Thirdly, a real power network, the Salzburg power grid, has been investigated. The voltage stability, voltage sensitivity and the modified characteristic of the load has been studied by performing load flow analysis. All simulations have been performed by using the PSS Sincal and PSS Netomac. Investigations have shown that the load behaviour on supply transformer level is becoming non-linear by increasing the amount of distributed generation production and can't be considered as stiff any more. The static load characteristic depends strongly on the distributed generation production and therefore is a function of weather conditions. The voltage stability margin decreases if active power is injected from medium voltage grid into the high voltage grid.