Influence of FACTS devices on voltage stability of power systems and wheeling transactions: = Einfluss von FACTS-Anlagen auf die Spannungsstabilität von Verbundnetzen und Transite
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | English German |
| Veröffentlicht: |
2001
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Erlangen-Nürnberg, Univ., Diss., 2001. - Enth. Zsfassung in dt. Sprache |
| Beschreibung: | XXII, 218 S. Ill., graph. Darst., Kt. |
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OF
CONTENTS
TABLE
OF
CONTENTS
TITLE
.
I
TITLE
PAGE
.
V
AUTHORISATION
.
VI
TITELSEITE
.VII
GENEHMIGUNG
.
VIII
SUMMARY
.
IX
ZUSAMMENFASSUNG
.
X
PREFACE
.
XI
VORWORT
.
XII
ACKNOWLEDGEMENTS
.
XIII
DANKSAGUNGEN
.
XIV
TABLE
OF
CONTENTS
.
XV
INHALTSVERZEICHNIS
.
XIX
1.
INTRODUCTION
.
1
2.
EINLEITUNG
.
5
3.
ON
MARKET
STRUCTURES
OF
THE
ELECTRICITY
INDUSTRY
.
9
3.1.
INTRODUCTION
.
9
3.2.
STRUCTURE
UNDER
REGULATION
AND
MONOPOLY
.
9
3.3.
STRUCTURAL
CHANGES
IN
THE
ELECTRICITY
INDUSTRY
.
9
3.4.
STRUCTURE
UNDER
DEREGULATION
AND
COMPETITION
.
10
3.5.
DEVELOPMENTS
WITHIN
THE
EUROPEAN
UNION
ELECTRICITY
INDUSTRY
.
12
3.6.
CONCLUSION
.
14
4.
BASIC
SYSTEM
MODELLING
AND
COSTING
FOR
STEADY
STATE
ANALYSIS
.
15
4.1.
INTRODUCTION
.
15
4.2.
SYMMETRICAL
PER
UNIT
ANALYSIS
.
15
4.3.
GENERATION
UNITS
.
17
4.3.1.
COSTING
COAL
FIRED
GENERATION
UNITS
.
18
4.3.2.
COSTING
NUCLEAR
POWERED
GENERATION
UNITS
.
20
4.3.3.
COSTING
HYDRO
POWERED
GENERATION
UNITS
.
21
4.4.
PASSIVE
LOADS
.
21
4.5.
TRANSMISSION
LINES
.
22
4.6.
SIMPLIFIED
ACTIVE
AND
REACTIVE
POWER
TRANSMISSION
.
23
4.7.
CONCLUSION
.
26
5.
POWER
FLOW
CONTROL
ON
TRANSMISSION
LINES.
.
27
5.1.
INTRODUCTION
.
27
5.2.
PQ
DIAGRAMS
OF
THE
TRANSMISSION
LINE
.
28
5.3.
PQ
DIAGRAMS
OF
THE
REGULATING
TRANSFORMER
.
29
5.4.
PQ
DIAGRAMS
OF
THE
SVC
.
33
5.5.
PQ
DIAGRAMS
OF
THE
TCSSC,
TCSC,
TCSSR
AND
TCSR
.
35
5.6.
PQ
DIAGRAMS
OF
THE
THYRISTOR
CONTROLLED
REGULATING
TRANSFORMER
.
37
5.7.
PQ
DIAGRAMS
OF
THE
UPFC
.
39
5.8.
CONCLUSION
.
43
TABLE
OF
CONTENTS
6.
ECONOMIC
DISPATCH
AND
UNIT
COMMITMENT.
_
.
-
.
-
.
44
6.1.
INTRODUCTION
.
44
6.2.
ECONOMIC
DISPATCH
.
44
6.3.
UNIT
COMMITMENT
.
49
6.3.1.
THERMAL
UNIT
COMMITMENT
.
50
6.3.1.1.
LAGRANGE
RELAXATION
.
52
6.3.1.2.
THERMAL
UNIT
COMMITMENT
ALGORITHM
.
56
6.3.2.
PUMPED
STORAGE
HYDRO
UNIT
COMMITMENT
.
59
6.3.2.1.
COMPOSITE
COST
CURVE
FOR
THERMAL
GENERATION
UNITS
.
59
6.3.2.2.
PUMPED
STORAGE
HYDRO
UNIT COMMITMENT
ALGORITHM
.
61
6.4.
CASE
STUDIES
.
63
6.4.1.
20-GENERATION
UNIT
SYSTEM
.
63
6.4.2.
3
9-BUS
POWER
SYSTEM
.
67
6.5.
CONCLUSION
.
72
7.
POWER
FLOW
SOLUTION
WITH
FACTS
DEVICES
.
73
7.1.
INTRODUCTION
.
73
7.2.
BUS
ADMITTANCE
MATRIX
.
73
7.3.
POWER
FLOW
EQUATIONS
.
74
7.4.
NEWTON
ALGORITHM
.
76
7.5.
NEWTON-RAPHSON
ALGORITHM
.
77
7.6.
CLASSIFICATION
OF
BUSES
.
80
7.7.
SOLUTION
OF
THE
POWER
FLOW
EQUATIONS
.
81
7.8.
INCORPORATION
OF
FACTS
DEVICES
.
82
7.9.
CASE
STUDIES
.
83
7.9.1.
14-BUS
POWER
SYSTEM
.
83
7.9.2.
39-BUS
POWER
SYSTEM
.
84
7.10.
CONTINUATION
METHODS
.
85
7.10.1.
GLOBAL
PARAMETERISATION
.
87
7.10.2.
LOCAL
PARAMETERISATION
.
87
7.10.3.
PREDICTOR
STEP
.
87
7.10.4.
CORRECTOR
STEP
.
91
7.11.
CONTINUATION
POWER
FLOW
.
91
7.11.1.
INITIALISATION
.
91
7.11.2.
CALCULATION
OF
THE
TANGENTIAL
VECTOR
.
92
7.11.3.
PREDICTOR
STEP
.
93
7.11.4.
CORRECTOR
STEP
.
93
7.12.
CONCLUSION
.
94
8.
VOLTAGE
STABILITY
ANALYSIS
OF
POWER
SYSTEMS
----------------
.
-
.
95
8.1.
INTRODUCTION
.
95
8.2.
TIME
FRAMES
.
96
8.3.
BUS
VOLTAGES
AND
DETERMINANT
OF
THE
JACOBIAN
MATRIX
.
97
8.4.
SENSITIVITIES
.
97
8.5.
PV
AND
QV
CURVES
.
98
8.5.1.
SIMPLIFIED
TRANSMISSION
WITH
RESISTIVE
LOAD
.
98
8.5.2.
SIMPLIFIED
TRANSMISSION
WITH
REACTIVE
LOAD
.
100
XVI
TABLE
OF
CONTENTS
8.5.3.
SIMPLIFIED
TRANSMISSION
WITH
MIXED
LOAD
.
102
8.6.
MODAL
ANALYSIS
.
105
8.6.1.
REDUCED
JACOBIAN
MATRIX
.
106
8.6.2.
BUS
PARTICIPATION
FACTORS
.
108
8.6.3.
BRANCH
PARTICIPATION
FACTORS
.
109
8.6.4.
MODAL
SENSITIVITIES
.
110
8.7.
SINGULAR
VALUE
ANALYSIS
.
ILL
8.8.
TANGENT VECTOR
INDEX
AND
ANGLE
STABILITY
INDEX
.
112
8.9.
CASE
STUDY:
14-BUS
POWER
SYSTEM
.
113
8.9.1.
ORIGINAL
POWER
SYSTEM
.
113
8.9.2.
COMPARISON
OF
INDICATORS
.
118
8.9.3.
IMPROVED
POWER
SYSTEM
WITH
MINIMISATION
.
119
8.9.4.
IMPROVING
THE
POWER
SYSTEM
WITH
FACTS
DEVICES
.
119
8.10.
CONCLUSION
.
121
9.
OPTIMAL
POWER
FLOW
WITH
FACTS
DEVICES.
.
123
9.1.
INTRODUCTION
.
123
9.2.
OPTIMAL
POWER
FLOW
WITH
FACTS
DEVICES
.
123
9.3.
SIZING
AND
COSTING
OF
TRANSMISSION
LINES
AND
FACTS
DEVICES
.
125
9.4.
WHEELING
AND
AIDING
IT
WITH
FACTS
DEVICES
.
128
9.5.
OBJECTIVE
FUNCTIONS
.
128
9.5.1.
LOSS
FUNCTIONS
.
128
9.5.2.
STABILITY
FUNCTIONS
.
129
9.5.3.
COST
FUNCTIONS
.
129
9.6.
PLACEMENT
OF
FACTS
DEVICES
.
129
9.7.
CASE
STUDIES
.
130
9.7.1.
14-BUS
POWER
SYSTEM
.
130
9.7.2.
1
8-BUS
POWER
SYSTEM
.
132
9.8.
CONCLUSION
.
135
10.
AIDING
WHEELING
TRANSACTIONS
AND
VOLTAGE
STABILITY
WITH
FACTS
DEVICES
.
137
10.1.
INTRODUCTION
.
137
10.2.
COST
COMPONENTS
IN
ELECTRICAL
POWER
SYSTEMS
.
137
10.3.
CAPITAL
COST
METHODS
.
138
10.3.1.
POSTAGE
STAMP
METHOD
.
138
10.3.2.
CONTRACT
PATH
METHOD
.
138
10.3.3.
MW
MILE
METHOD
.
138
10.3.4.
MWM
CAPACITY
METHOD
.
139
10.3.5.
USAGE
METHOD
.
140
10.3.6.
DOMINANT
FLOW
METHOD
.
140
10.3.7.
BOUNDARY
FLOW
METHOD
.
141
10.4.
CASE
STUDY:
2-BUS
POWER
SYSTEM
.
141
10.5.
OPERATING
COST
METHODS
.
144
10.5.1.
SHORT
RUN
MARGINAL
COST
METHOD
.
144
10.5.2.
SHORT
RUN
INCREMENTAL
COST
METHOD
.
144
XVII
TABLE
OF
CONTENTS
10.5.3.
LONG
RUN
MARGINAL
COST
METHOD
.
144
10.5.4.
LONG
RUN
INCREMENTAL
COST
METHOD
.
144
10.6.
CASE
STUDIES
.
144
10.6.1.
2-BUS
POWER
SYSTEM
.
144
10.6.2.
18-BUS
POWER
SYSTEM
.
150
10.6.3.
39-BUS
POWER
SYSTEM
.
152
10.7.
CHOICE
OF
ACCOUNTING
METHOD
.
157
10.8.
CONCLUSION
.
157
11.
CONCLUSIONS
.
158
12.
APPENDIX
A:
20-GENERATION
UNIT
SYSTEM
.
160
13.
APPENDIX
B:
14-BUS
POWER
SYSTEM
.163
14.
APPENDIX
C:
18-BUS
POWER
SYSTEM.
_
.
_
.
_
.
_
_
168
15.
APPENDIX
D:
39-BUS
POWER
SYSTEM
.174
16.
APPENDIX
E:
SINGULAR
VALUE
DECOMPOSITION
.
_
.
_
184
17.
APPENDIX
F:
LAGRANGE
OPTIMISATION
.186
18.
APPENDIX
G:
SEQUENTIAL
QUADRATIC
PROGRAMMING.
_
191
19.
REFERENCES
.
197
20.
LIST
OF
FIGURES
.
204
21.
LIST
OF
TABLES
.
207
22.
NOTATION,
SYMBOLS,
INDICES
AND
ABBREVIATIONS
.
_
.
_
.
208
CURRICULUM
VITAE
.
217
LEBENSLAUF.
.
218
XVIII
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
TITEL
.
I
TITLE
PAGE
.
V
AUTHORISATION
.VI
UTELSEITE
.VII
GENEHMIGUNG
.
VIII
SUMMARY
.
IX
ZUSAMMENFASSUNG
.
X
PREFACE
.
XI
VORWORT
.
XII
ACKNOWLEDGEMENTS
.
XIII
DANKSAGUNGEN
.
XIV
TABLE
OF
CONTENTS
.XV
INHALTSVERZEICHNIS
.
XIX
1.
INTRODUCTION
.
1
2.
EINLEITUNG
_
.
_
.
_
S
3.
FIBER
MARKTSTRUKTUREN
DER
ELEKTRIZITATSINDUSTRIE
.
9
3.1.
EINLEITUNG
.
9
3.2.
MONOPOLSTRUKTUREN
UND
REGULIERUNG
.
9
3.3.
STRUKTURELLE
VERTODERUNGEN
IN
DER
ELEKTRIZITATSINDUSTRIE
.
9
3.4.
DEREGULIERUNG
UND
WETTBEWERBSSTRUKTUREN
.
10
3.5.
ENTWICKEHING
DER
ELEKTRIZITATSINDUSTRIE
INNERHALB
DER
EUROPAISCHE
UNION.
12
3.6.
ZUSAMMENFASSUNG
.
14
4.
GRUNDLAGEN,
SYSTEMMODELLIERUNG,
KOSTEN
UND
STATIONSRE
ANALYSE
.
15
4.1.
EINLEITUNG
.
15
4.2.
SYMMETRISCHE
PRO
EINHEIT
ANALYSE
.
15
4.3.
KRAFTWERKE
.
17
4.3.1.
KOSTEN
VON
KOHLEKRAFTWERKEN
.
18
4.3.2.
KOSTEN
VON
KEMKRAFTWERKEN
.
20
4.3.3.
KOSTEN
VON
WASSERKRAFTWERKEN
.
21
4.4.
PASSIVE
LASTEN
.
21
4.5.
UBERTRAGUNGSLEITUNGEN
.
22
4.6.
VEREINFACHTE WIRK-
UND
BLINDLEISTUNGSUBERTRAGUNG
.
23
4.7.
ZUSAMMENFASSUNG
.
26
5.
LEISTUNGSFLUSSREGELUNG
AUF
CBERTRAGUNGSLEITUNGEN
.
27
5.1.
EINLEITUNG
.
27
5.2.
PQ
DIAGRAMME
DER
UBERTRAGUNGSLEITUNG
.
28
5.3.
PQ
DIAGRAMME
DES
REGELTRANSFORMATORS
.
29
5.4.
PQ
DIAGRAMME
DES
SVC
.
33
5.5.
PQ
DIAGRAMME
DES
TCSSC,
TCSC,
TCSSR
UND
TCSR
.
35
5.6.
PQ
DIAGRAMME
DES
THYRISTORGEREGELTEN
REGELTRANSFORMATORS
.
37
5.7.
PQ
DIAGRAMME
DES
UPFC
.
39
5.8.
ZUSAMMENFASSUNG
.
43
XIX
INHALTSVERZEICHNIS
6.
OPTIMALE
LASTAUFTEILUNG
UND
KRAFTWERKSAUSWAHL
.
44
6.1.
EINLEITUNG
.
44
6.2.
OPTIMALE
LASTAUFTEILUNG
.
44
6.3.
KRAFTWERKSAUSWAHL
.
49
6.3.1.
THERMISCHE
KRAFTWERKSAUSWAHL
.
50
6.3.1.1.
LAGRANGE
RELAXATION
.
52
6.3.1.2.
THERMISCHER
KRAFTWERKSAUSWAHLALGORITHMUS
.
56
6.3.2.
PUMPSPEICHER
KRAFTWERKSAUSWAHL
.
59
6.3.2.1.
ZUSAMMENGESETZTE
KOSTENKURVE
THERMISCHER
KRAFTWERKE
.
59
6.3.2.2.
PUMPSPEICHER
KRAFTWERKSAUSWAHLALGORITHMUS
.
61
6.4.
FALLSTUDIEN
.
63
6.4.1.
20-KRAFTWERKESYSTEM
.
63
6.4.2.
39-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
67
6.5.
ZUSAMMENFASSUNG
.
72
7.
LEISTUNGSFLUSSLBSUNG
MIT
FACTS-ANLAGEN
.
_
.
73
7.1.
EINLEITUNG
.
73
7.2.
KNOTENADMITTANZMATRIX
.
73
7.3.
LEISTUNGSFLUSSGLEICHUNGEN
.
74
7.4.
NEWTON-ALGORITHMUS
.
76
7.5.
NEWTON-RAPHSON-ALGORITHMUS
.
77
7.6.
KLASSIFIZIERUNG
DER
KNOTEN
.
80
7.7.
LOSUNG
DER
LEISTUNGSFLUSSGLEICHUNGEN
.
81
7.8.
EINBEZIEHUNG
VON
FACTS-ANLAGEN
.
82
7.9.
FALLSTUDIEN
.
83
7.9.1.
14-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
83
7.9.2.
39-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
84
7.10.
FORTSETZUNGSMETHODEN
.
85
7.10.1.
GLOBALE
PARAMETRISIERUNG
.
87
7.10.2.
LOKALE
PARAMETRISIERUNG
.
87
7.10.3.
PRADIKTORSCHRITT
.
87
7.10.4.
KORREKTORSCHRITT
.
91
7.11.
LEISTUNGSFLUSS
MIT
FORTSETZUNGSMETHODEN
.
91
7.11.1.
INITIALISIERUNG
.
91
7.11.2.
BERECHNUNG
DES
TANGENTENVEKTORS
.
92
7.11.3.
PRADIKTORSCHRITT
.
93
7.11.4.
KORREKTORSCHRITT
.
93
7.12.
ZUSAMMENFASSUNG
.
94
8.
SPANNUNGSSTABILITATSANALYSE
VON
VERBUNDNETZEN
_
95
8.1.
EINLEITUNG
.
95
8.2.
ZEITRAHMEN
.
96
8.3.
KNOTENSPANNUNGEN
UND
DETERMINANTE
DER
JAKOBIMATRIX
.
97
8.4.
SENSITIVITATEN
.
97
8.5.
PV
UND
QV-VERLAUFE
.
98
8.5.1.
VEREINFACHTE
UBERTRAGUNG
MIT
OHMSCHER
LAST
.
98
8.5.2.
VEREINFACHTE
UBERTRAGUNG
MIT
INDUKTIVER
LAST
.
100
XX
INHALTSVERZEICHNIS
8.5.3.
VEREINFACHTE
UBERTRAGUNG
MIT
OHMSCH-INDUKTIVER
LAST
.
102
8.6.
MODALANALYSE
.
105
8.6.1.
REDUZIERTE
JAKOBIMATRIX
.
106
8.6.2.
KNOTENSENSITIVITATEN
.
108
8.6.3.
ZWEIGSENSITIVITATEN
.
109
8.6.4.
MODALSENSITIVITATEN
.
110
8.7.
SINGULARWERTANALYSE
.
ILL
8.8.
TANGENTEN
VEKTOR
INDEX
UND
WINKEL
STABILITATS
INDEX
.
112
8.9.
FALLSTUDIE:
14-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
113
8.9.1.
AUSGANGSZUSTAND
.
113
8.9.2.
INDIKATOREN
VERGLEICH
.
118
8.9.3.
VERBESSERTES VERBUNDNETZ
MIT
Q
LAS
,
-MINIMIERUNG
.
119
8.9.4.
VERBESSERUNG
DES
VERBUNDNETZES
MIT
FACTS-ANLAGEN
.
119
8.10.
ZUSAMMENFASSUNG
.
121
9.
OPTIMALER
LEISTUNGSFLUSS
MIT
FACTS-ANLAGEN
.
-
.
------
123
9.1.
EINLEITUNG
.
123
9.2.
OPTIMALER
LEISTUNGSFLUSS
MIT
FACTS-ANLAGEN
.
123
9.3.
DIMENSIONIERUNG
UND
KOSTEN
VON
LEITUNGEN
UND
FACTS-ANLAGEN
.
125
9.4.
DURCHLEITUNG
MIT
HILFE
VON
FACTS-ANLAGEN
.
128
9.5.
ZIELFUNKTIONEN
.
128
9.5.1.
VERLUSTFUNKTIONEN
.
128
9.5.2.
STABILITATSFUNKTIONEN
.
129
9.5.3.
KOSTENFIINKTIONEN
.
129
9.6.
EINBAUORTE
VON
FACTS-ANLAGEN
.
129
9.7.
FALLSTUDIEN
.
130
9.7.1.
14-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
130
9.7.2.
1
8-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
132
9.8.
ZUSAMMENFASSUNG
.
135
10.
DURCHLEITUNGEN
UND
SPANNUNGSSTABILITST
MIT
FACTS-ANLAGEN
_
137
10.1.
EINLEITUNG
.
137
10.2.
KOSTENKOMPONENTEN
IN
VERBUNDNETZEN
.
137
10.3.
KAPITALKOSTENMETHODEN
.
138
10.3.1.
BRIEFINARKENMETHODE
.
138
10.3.2.
KONTRAKTPFADMETHODE
.
138
10.3.3.
MW-MEILEN-METHODE
.
138
10.3.4.
MW-MEILEN-KAPAZITATSMETHODE-METHODE
.
139
10.3.5.
VERBRAUCHSMETHODE
.
140
10.3.6.
HAUPTFLUSSMETHODE
.
140
10.3.7.
GRENZFLUSSMETHODE
.
141
10.4.
FALLSTUDIE:
2-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
141
10.5.
BETRIEBSKOSTENMETHODEN
.
144
10.5.1.
KURZFRISTIGE
GRENZKOSTENMETHODE
.
144
10.5.2.
KURZFRISTIGE
ZUWACHSKOSTENMETHODE
.
144
10.5.3.
LANGFLISTIGE
GRENZKOSTENMETHODE
.
144
XXI
INHALTSVERZEICHNIS
10.5.4.
LANGFRISTIGE
ZUWACHSKOSTENMETHODE
.
144
10.6.
FALLSTUDIEN
.
144
10.6.1.
2-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
144
10.6.2.
18-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
150
10.6.3.
39-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
152
10.7.
WAHL
DER
ABRECHNUNGSMETHODE
.
157
10.8.
ZUSAMMENFASSUNG
.
157
11.
ZUSAMMENFASSUNG
.158
12.
ANHANG
A:
20-KRAFTWERKESYSTEM.
_
.
_
160
13.
ANHANG
B:
14-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
163
14.
ANHANG
C:
18-KNOTEN-VERBUNDNETZ.
.
168
15.
ANHANG
D:
39-KNOTEN-VERBUNDNETZ
.
_
.
-
.
_
_
.
174
16.
ANHANG
E:
SINGUIARWERTZERLEGUNG.
184
17.
ANHANG
F:
LAGRANGEOPTIMIERUNG
.
186
18.
ANHANG
G:
SEQUENTIELIE
QUADRATISCHE
PROGRAMMIERUNG.
_
_
.
191
19.
LITERATURVERZEICHNIS
.197
20.
ABBILDUNGSVERZEICHNIS.
_
.
204
21.
TABELLENVERZEICHNIS
.
207
22.
NOTATION,
SYMBOLE,
IODIZES
UND
ABKTTRZUNGEN
_
.
_
.
208
CURRICULUM
VITAE
.
217
LEBENSLAUF
.
218
XXII |
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