The Impact of Fault Current Contribution from Converter Based Power Plants on Power System Stability
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2016-12-12
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
95 + 19
Series
Abstract
A power system must be able to maintain an operating equilibrium in the state of the network even after potential critical disturbances. The impact of disturbances on the system is determined by the responses of components connected to it. The responses providing additional stability to the system are crucial especially during the faults. Converter based power plants also produce their own portion of these responses. Therefore, for a secure and reliable operation of the power system, determining requirements for their responses is also important. The aim of this thesis was to determine fault current contribution requirements for converter based power plants in Finland. The subjects of this study were variable speed wind power plants. The determination was conducted by studying the impact of fault current contribution on power system stability. In addition to this study, three parameters influencing the contribution were analyzed. The plants were modelled as a part of the Nordic power system. They were located geographically in the western coast area of Finland. The research illustrated that the fault current contribution of the plants can enhance the power system stability. This enhancement was the most substantial when they prioritized reactive fault current contribution. In contrast, some stability study results from plants prioritizing active fault current illustrated that the enhancement was poorer in comparison with results from plants without any fault current injection. With the consistent results, a requirement of prioritizing reactive fault current contribution was able to be determined. Additional results from studying two other parameters influencing the contribution illustrated that in comparison with each other, they had a different impact on the power system stability. Studying their interact with each other was not within the scope of this thesis, but would be useful for determining the remainder of requirements for the fault current contribution of the plants.Voimajärjestelmän on kyettävä ylläpitämään verkon toiminnan tasapainotilaa jopa mahdollisten kriittisten vikojen jälkeen. Vikojen vaikutus verkkoon määräytyy järjestelmään liittyneiden komponenttien vasteista. Verkon stabiiliutta tukevat vasteet ovat tärkeitä eritoten vikojen aikana. Konvertterikytketyt voimalaitokset tuottavat myös oman osansa näistä vasteista. Täten, turvallisen ja luotettavan voimajärjestelmän toiminnan ylläpitämiseksi vaatimuksien määrittäminen myös niiden vasteille on tärkeää. Tämän diplomityön tavoitteena oli määrittää vikavirran syötön vaatimukset konvertterikytketyille voimalaitoksille Suomessa. Työn painopiste oli muuttuvanopeuksisissa tuulivoimalaitoksissa. Määrittelyn menettelytapa oli tutkia vikavirran syötön vaikutusta voimajärjestelmän stabiiliuteen. Vikavirran syötön tutkimuksen lisäksi työssä analysoitiin kolmea syöttöön vaikuttavaa parametria. Laitokset oli mallinnettu osaksi pohjoismaista voimajärjestelmää. Ne sijaitsivat maantieteellisesti Suomen länsirannikolla. Tutkimus osoitti, että voimajärjestelmän stabiiliutta voidaan parantaa konvertterikytkettyjen voimalaitosten vikavirran syötöllä. Tämä parannus oli kaikista suurin silloin, kun voimalaitokset priorisoivat loisvikavirran syöttöä. Toisaalta, pätövikavirran syötön priorisoinnilla stabiiliuden parannus oli joissain tutkimuksissa jopa heikompi verrattaessa tilanteisiin, joissa voimalaitokset eivät syöttäneet vikavirtaa ollenkaan. Yhdenmukaisten tulosten johdosta vaatimus loisvikavirran syötön priorisoimisesta voitiin määrittää. Tutkimustulokset kahden muun syöttöön vaikuttavan parametrin osalta osoittivat, että verrattaessa toisiinsa näillä oli erilainen vaikutus voimajärjestelmän stabiiliuteen. Parametrien keskinäisen vuorovaikutuksen tutkiminen ei kuulunut tämän diplomityön aihepiiriin, mutta olisi tarpeellinen määrittelemään muut vaatimukset laitosten vikavirran syötölle.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Kuusela, AnttiKeywords
converter based power plant, fault current contribution, power system stability, reactive fault current gain, active power recovery time
