Analiza sistemului electroenegetic Nrodic32 [631320]

Analiza sistemului electroenegetic Nrodic32

Sistemul electroenegetic Nordic32 este unul fictiv, insa modeleaza indeaproape sistemle
electroenergetice din tarile noridce (Suedia) , care au in componenta lor numeroase linii electrice
lungi, de intalta tensi une, pentru transportul energiei pe distante considerabile.
Reteaua folosita in cadrul simularilor este compusa din 32 de noduri, avand atasate 20 de
masini sincrone, 19 dintre acestea fiind generatoar e, iar unul functionand in regim de compensator
sincro n, astfel ca exista 20 de noduri de tipul PU . Pentru compensarea puterii reactive, pe langa
compensatorul sincron, exista si 11 baterii cu condesatoare .
In sistemul electroenergetic Nordic32 exista trei nivele de tensiune : 400, 2 20 si 130 [kV] ,
predominant e fiind liniile de 400 si 130, existand doar doua linii cu tensiunea de 220 [kV] . Atat
consumatorii, cat si generatoarele sunt conectate pe toate cele trei nivele de tensiune. Circuitele de
400 [kV] au parametrii specifici liniilor electrice lungi, destina te transportului energiei electrice
pe distante mari. Liniile de 220 respectiv 130 [kV] modeleaza retelele regionale. Frecventa
nominala a sistemului este de 50 [Hz] , ce este controloata prin intermediul regulatoarelor atasate
masinilor sincrone .
Sistemul este impartit in patru zone, reprezentand diferite regiuni geografice ale unei arii
de regla j, acestea fiind : EXTERIOR, NORD, CENTRU si SUD. Proiectarea sistemului a fost
facuta astfel incat in zona NORD sa existe o productie mare de energie electrica. A ceasta energie
este transportata catre zona CENTRU, fapt ce se poate observa in valorile puterilor pe liniile de
400 [kV] . Asadar, liniile electrice cu tranzitul cel mai mare sunt cele care leaga zona NORD de
zona CENTRU.
Avariile care ar afecta sistemul cel mai mult pot veni din zona de conexiune NORD –
CENTRU, datorita transportului mare de energie pe liniile de inalta tensiune. De asemenea,
declansarea unui grup din zona CENTRU va afecta sistemul, deoarece deficitul de putere va fi
compensat de unitatile din zona NORD , incarcand astfel suplimentar liniile aferente NORD –
CENTRU.
In figura 1 este prezentata schema monofilara a sistemului Nordic32, cu delimitarile
respective pentru fiecare arie in parte.

Fig.1: Structura sistemului electroenegretic

In figura 2 este reprezentata reteaua de 400 [kV] a sistemului, aceasta fiind foarte
importanta in arhitectura retelei, deoarece transferul de energie din zonele cu prodcutie ridcata spre
zonele consumatoare se face prin intermediul acestor linii de inalta tensiune.

Fig.2: Reteaua de 400 [kV] a sistemului

In figura 3 este prezentata schema monofilara a sistemului electroenergetic analizat :
Legenda:
• 400 [kV]
• 220 [kV]
• 130 [kV]

Fig. 3: Schema monofilara a sistemului electroenergetic Nordic32

4046
391.2kV
590.80MW
108.16Mvar-587.14MW
-102.06MvarRE15 G9
4011
404.0kV
-464.77MW
183.62Mvar
467.26MW
-183.93Mvar
-187.96MW
67.72Mvar200.00MW
9.52Mvar1022
130.0kV803.76MW
43.95Mvar803.76MW
43.95Mvar375.36MW
-83.77Mvar
424.15MW
-137.17Mvar
G7
-156.04MW
-5.05Mvar
-143.96MW
0.44Mvar-183.60MW
55.27Mvar4071
G20 68.70MW
-156.15Mvar-68.56MW
-142.42Mvar-68.56MW
-142.42Mvar-111.24MW
-33.63MvarG19
4071
400.0kVRE31
111.92MW
-101.69Mvar
4072
G4
1021
130.0kV4072
400.0kV68.70MW
-156.15Mvar
200.00MW
9.52Mvar4012
400.0kV
CAP6 25.19MW
-77.36Mvar
-25.16MW
-72.32Mvar
G5 G10
1022 G1
G11
4021
400.0kV-209.52MW
198.14Mvar
-154.06MW
34.58Mvar582.50MW
-87.57Mvar801.59MW
40.87Mvar
-569.17MW
96.78Mvar-209.52MW
198.14Mvar1011
1011
142.5kV
766.01MW
-104.75Mvar
4022
409.6kV-742.43MW
203.54Mvar1012
1012
130.0kV
-762.76MW
165.61Mvar-154.06MW
34.58Mvar1013
130.0kV
157.55MW
-13.89MvarG2
216.47MW
-151.06Mvar1013
-116.47MW
19.36Mvar-116.47MW
19.36Mvar
216.47MW
-151.06Mvar
157.55MW
-13.89Mvar
G3 117.45MW
-13.38Mvar117.45MW
-13.38Mvar
1014
130.0kV
4041
400.4kV275.00MW
58.27MvarG8
2032
220.0kV2032
275.00MW
58.27Mvar-187.96MW
67.72Mvar
2031
2031
207.9kV
-265.51MW
11.51Mvar -265.51MW
11.51Mvar
-650.60MW
73.85Mvar
CAP20 4041 149.70MW
-47.51Mvar-650.60MW
73.85Mvar611.49MW
-9.70Mvar
G13
CAP9
G17
342.47MW
-126.85Mvar4061
394.5kV
4061 -148.34MW
-70.64Mvar
-351.66MW
-78.36Mvar
1041 158.60MW
19.20Mvar
-156.04MW
-5.05Mvar158.60MW
19.20Mvar
-143.96MW
0.44Mvar1043 1043
130.0kV
CAP7 1041
127.0kV
4063 -233.34MW
-13.27Mvar
-233.34MW
-13.27Mvar4062
400.0kV
4062
4063
400.0kV235.00MW
-60.10Mvar
G18 235.00MW
-60.10Mvar354.21MW
-14.50Mvar720.64MW
-42.38Mvar
-25.21MW
6.39Mvar582.05MW
-160.01Mvar
112.44MW
-82.47Mvar
G16 100.40MW
-53.59Mvar-420.23MW
116.64Mvar25.57MW
-10.34Mvar-778.68MW
83.97Mvar
941.97MW
-123.03Mvar
424.15MW
-137.17Mvar-778.68MW
83.97Mvar4031
400.0kVG12
678.20MW
-130.06Mvar678.20MW
-130.06Mvar-932.99MW
182.75Mvar-369.70MW
19.64Mvar4032
402.4kV
-689.47MW
63.30Mvar4044
395.6kV-600.26MW
32.94Mvar
-616.45MW
16.89Mvar
-112.27MW
55.09MvarCAP25
-739.36MW
6.07Mvar4042 4042
400.0kV
113.01MW
24.93Mvar637.40MW
-130.85Mvar
-596.74MW
74.84MvarG14
-548.22MW
94.12Mvar
750.70MW
29.75Mvar624.26MW
1.92Mvar
4043
4043
393.2kV
CAP22 -386.09MW
-58.42Mvar4046
-112.86MW
-52.29Mvar
147.22MW
23.16Mvar
147.22MW
23.16Mvar1044
128.1kV
187.28MW
-27.36Mvar-183.60MW
55.27Mvar
187.28MW
-27.36Mvar CAP11
1045
131.6kV
1045 CAP10 -2.21MW
-7.76Mvar
1044 -2.21MW
-7.76Mvar
-329.56MW
-20.74Mvar
4051 4051
400.0kV4045
402.4kV
-100.00MW
-63.14Mvar1042
130.0kV
1042 G6
2.22MW
1.93Mvar2.22MW
1.93Mvar
CAP27 -100.00MW
-63.14Mvar100.40MW
-53.59Mvar-420.23MW
116.64Mvar
G15 389.20MW
30.45Mvar
4047
400.0kV
4047
C:\Users\victor.demetrescu\Desktop\Nordic32\Nordic_32\Nordic_32_IEEE.nwk

Sistemul electroenergetic Nordic32 are 37 de linii electric e, dintre acestea 15 fiind dublu –
circuit, iar restul simplu -circuit, rezultand in prezenta a 52 de circuite fizice . Conductanta a fost
considerata nula in toate cele 104 cazuri. In tabelul 1 sunt p rezentati parametrii fiecarei linii,
exprimati in unitati relative si puterea aparenta a liniei exprimata in MVA.

Tabelul 1 : Parametrii liniilor electrice .
Nodul i – k Nr. circ R [u.r.] X [u.r.] G [u.r.] B [u.r.] S [MVA]
1011 -1013 2 0.01 0.07 0 0.007 350
1012 -1014 2 0.014 0.09 0 0.009 350
1013 -1014 2 0.007 0.05 0 0.005 350
1021 -1022 2 0.03 0.2 0 0.015 350
1041 -1043 2 0.01 0.06 0 0.006 350
1041 -1045 2 0.015 0.12 0 0.013 350
1042 -1044 2 0.038 0.28 0 0.03 350
1042 -1045 1 0.05 0.3 0 0.03 35.63
1043 -1044 2 0.01 0.08 0 0.008 350
2031 -2032 2 0.012 0.09 0 0.007 500
4011 -4012 1 0.001 0.008 0 0.1 1400
4011 -4021 1 0.006 0.06 0 0.9 1400
4011 -4022 1 0.004 0.04 0 0.6 1400
4011 -4071 1 0.005 0.045 0 0.7 1400
4012 -4022 1 0.004 0.035 0 0.525 1400
4012 -4071 1 0.005 0.05 0 0.75 1400
4021 -4032 1 0.004 0.04 0 0.6 1400
4021 -4042 1 0.01 0.06 0 1.5 1400
4022 -4031 2 0.004 0.04 0 0.6 1400
4031 -4032 1 0.001 0.01 0 0.15 1400
4031 -4041 2 0.006 0.04 0 1.2 1400
4032 -4042 1 0.01 0.04 0 1 1400
4032 -4044 1 0.006 0.05 0 1.2 1400
4041 -4044 1 0.003 0.03 0 0.45 1400
4041 -4061 1 0.006 0.045 0 0.65 1400
4042 -4043 1 0.002 0.015 0 0.25 1400
4042 -4044 1 0.002 0.02 0 0.3 1400
4043 -4044 1 0.001 0.01 0 0.15 1400
4043 -4046 1 0.001 0.01 0 0.15 1400
4043 -4047 1 0.002 0.02 0 0.3 1400
4044 -4045 2 0.002 0.02 0 0.3 1400

Nodul i – k Nr. circ R [u.r.] X [u.r.] G [u.r.] B [u.r.] S [MVA]
4045 -4051 2 0.004 0.04 0 0.6 1400
4045 -4062 1 0.011 0.08 0 1.2 1400
4046 -4047 1 0.001 0.015 0 0.25 1400
4061 -4062 1 0.002 0.02 0 0.6 1400
4062 -4063 2 0.003 0.03 0 0.45 1400
4071 -4072 2 0.003 0.03 0 1.5 1400

Dintre cele 32 de noduri ale retelei, 19 au tensiunea nominala de 400 [kV], 2 functioneaza
la tensiunea de 220 [kV], iar restul de 11 sunt noduri cu tensiunea nominala de 130 [kV]. In tabelul
2 sunt prezentate tensiunile nodale complexe, respectiv modulul s i argumentul acestora.

Tabelul 2: Tensiunile nodale si argumentele acestora.
Numele nodului Un [kV] U [u.r] Teta [rad]
1011 130 1.096 0.014
1012 130 1 0.082
1013 130 1 0.167
1014 130 1 0.226
1021 130 1 0.212
1022 130 1 -0.196
1041 130 0.977 -1.315
1042 130 1 -1.059
1043 130 1 -1.219
1044 130 0.985 -1.064
1045 130 1.012 -1.139
2031 220 0.945 -0.491
2032 220 1 -0.234
4011 400 1.01 0
4012 400 1 0.039
4021 400 1 -0.487
4022 400 1.024 -0.228
4031 400 1 -0.543
4032 400 1.006 -0.638
4041 400 1.001 -0.818
4042 400 1 -0.878
4043 400 0.983 -0.991
4044 400 0.989 -1.004
4045 400 1.006 -1.091
4046 400 0.978 -1.003

Numele nodului Un [kV] U [u.r] Teta [rad]
4047 400 1 -0.913
4051 400 1 -1.131
4061 400 0.986 -0.886
4062 400 1 -0.815
4063 400 1 -0.744
4071 400 1 0.051
4072 400 1 0.072

In tabelul de mai jos sunt prezentate circulatiile de putere activa si reactiva pe liniile
electrice ale sistemului, cat si pierderile de putere activ a si reactiv a. Se poate observa ca pierderile
active sunt mult mai mici, in raport cu cele reactive, c are depasesc valoarea de 2 [u.r] pe unele
linii.

Tabelul 3: Circulatia de puteri pe liniile retelei.
Nodul i – k P [u.r.] Q [u.r.] ∆P [u.r.] ∆Q [u.r.]
1011 -1013 1.119 -1.017 0.007 -1.353
1012 -1014 -0.686 -1.424 0.001 -2.986
1013 -1014 -4.648 1.836 0.025 -0.003
1013 -1014 8.016 0.409 0.388 2.065
1021 -1022 -0.252 -0.723 0 -1.497
1041 -1043 2.165 -1.511 0.069 0.471
1041 -1045 -1.165 0.194 0.01 0.06
1042 -1044 1.576 -0.139 0.035 0.207
1042 -1045 1.174 -0.134 0.01 0.06
1043 -1044 2 0.095 0.12 0.772
1043 -1044 2 0.095 0.12 0.772
2031 -2032 3.754 -0.838 0.057 -0.641
4011 -4012 -2.655 0.115 0.095 0.698
4011 -4021 -2.655 0.115 0.095 0.698
4011 -4022 -7.787 0.84 0.251 1.279
4011 -4071 -7.787 0.84 0.251 1.279
4012 -4022 6.782 -1.301 0.276 -0.562
4012 -4071 6.782 -1.301 0.276 -0.562
4021 -4032 -9.33 1.828 0.09 0.597
4021 -4042 5.82 -1.6 0.338 -0.659
4022 -4031 -5.482 0.941 0.338 -0.659

Nodul i – k P [u.r.] Q [u.r.] ∆P [u.r.] ∆Q [u.r.]
4031 -4032 -6.506 0.739 0.276 -0.562
4032 -4042 -6.164 0.169 0.078 0.188
4032 -4044 -1.123 0.551 0.002 -0.274
4041 -4044 -7.394 0.061 0.113 0.358
4041 -4061 1.124 -0.825 0.002 -0.274
4042 -4032 -3.861 -0.584 0.031 -0.28
4042 -4043 -1.129 -0.523 0.001 -0.274
4042 -4044 -5.871 -1.021 0.037 0.061
4043 -4042 -1.483 -0.706 0.014 -1.182
4043 -4044 -3.517 -0.784 0.026 -0.929
4043 -4046 1.586 0.192 0.026 0.142
4043 -4047 1.586 0.192 0.026 0.142
4044 -4045 -1.44 0.004 0.033 0.236
4045 -4051 1.873 -0.274 0.037 0.279
4045 -4051 1.873 -0.274 0.037 0.279
4045 -4062 0.022 0.019 0 -0.058
4046 -4043 0.022 0.019 0 -0.058
4046 -4047 0.256 -0.103 0.004 -0.04
4061 -4062 1.004 -0.536 0.004 -1.167
4062 -4063 3.892 0.304 0.031 -0.28
4071 -4072 3.425 -1.268 0.129 -1.476

Pierderile totale de putere pe liniile sistemulu i sunt: ∆P = 3.759 [u.r]; ∆Q = -5.133 [u.r.];

Tabelul 4 prezi nta puteril e activa si reactiva in toate nodurile retelei, exprimate in unitati
relative.

Tabelul 4: Puterile nodale .
Numele nodului P [u.r] Q [u.r]
1011 2 0.8
1012 3 1
1013 1 0.4
1022 2.8 0.95
1041 6 2
1042 3.3 0.71

Numele nodului P [u.r] Q [u.r]
1043 2.3 1
1044 8 3
1045 7 2.5
2031 1 0.3
2032 2 0.5
4041 5.4 1.6
4042 4 1.494
4043 9 3.032
4046 7 2.5
4047 1 0.5
4051 8 3.024
4061 5 1.49
4062 3 1
4063 5.9 3
4071 3 1
4072 20 5

Sistemul electroenergetic contine 6 grupuri transformatoare cu ploturi fixe, deci aceste
echipamente nu pot participa la reglajul tensiunii. Dintre aceste 8 masini electrice , functioneaza in
paralel cele de 1000 [MVA] , astfel ca reteaua contine 8 transformatoare. Pentru modelarea
echipamente lor, singurul parametru ce nu este neglijat este react anta, celelalte marimi rezi stenta,
conductanta respectiv susceptanta avand valori nule. Pierderile de putere activa sunt de asemenea
zero. Infasurarea de intalta tensiune este conectata la 400 [kV], iar cea cu tensiunea mai mica este
conectata la 220 sau 1 30 [kV].
Aceste instalatii de forta sunt de mare putere, avand trei valori ale puterii aparente de 875,
1000 si 1250 [MVA]. Aceste transformatoare au fost alese astfel incat sa poata suporta tranzitele
mari de putere pe liniile de 400 [kV].
In tabelul ur mator sunt prezentate datele nominale ale tutoror transofrmatoarelor in unitati
relative si puterea aparenta in [MVA].

Tabelul 5.1: Datele nominale ale transformatoarelor
Nodul i – k R [u.r.] X [u.r.] G [u.r.] B [u.r.] ∆P [u.r.] ∆Q [u.r.] S [MVA]
4011 -1011 0 0.008 0 0 0 0.183 1250
4012 -1012 0 0.008 0 0 0 2.064 1250
4022 -1022 0 0.012 0 0 0 0.273 875
4031 -2031 0 0.012 0 0 0 0.23 875
4044 -1044 0 0.01 0 0 0 0.353 1000

Nodul i – k R [u.r.] X [u.r.] G [u.r.] B [u.r.] ∆P [u.r.] ∆Q [u.r.] S [MVA]
4044-1044 0 0.01 0 0 0 0.353 1000
4045 -1045 0 0.01 0 0 0 0.235 1000
4045 -1045 0 0.01 0 0 0 0.235 1000

Tabelul 5.2 contine date despre nodurile intre care sunt conectate transformat oarele :
tensiunile nodale si puterile activa si reactiva cu care sunt incarcate echipamentele , exprimate in
unitati relative.

Tabelul 5.2: Tensiunile nodurilor transformatoarelor si puetrile tranzitate
Nodul i Nodul k Ui [u.r .] Uk [u.r .] P [u.r.] Q [u.r.]
4011 1011 1.01 1.096 -2.19 4.946
4012 1012 1 1 -6.081 16.932
4022 1022 1.024 1 -2.959 -3.882
4031 2031 1 0.945 -4.31 0.76
4044 1044 0.989 0.985 5.851 0.531
4044 1044 0.989 0.985 5.851 0.531
4045 1045 1.006 1.012 4.846 -0.527
4045 1045 1.006 1.012 4.846 -0.527