Un nuovo metodo per la soppressione della ferrorisonanza in un IEEE 33

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3381 (2023) Citare questo articolo

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Sebbene l’integrazione di una generazione distribuita (DG) in un sistema di distribuzione (DS) presenti diversi vantaggi, potrebbe essere accompagnata da alcuni problemi, come la ferrorisonanza. Pertanto, le indagini sulla ferrorisonanza in un DS integrato con multi-DG sono state identificate come una lacuna nella ricerca. A tal fine, questo articolo presenta un nuovo metodo per mitigare la ferrorisonanza nelle reti di distribuzione, dopo di che è stata studiata la ferrorisonanza in un bus radiale DS IEEE-33 integrato con multi-DG. Qui viene introdotto il limitatore di shunt RLC come metodo per mitigare la ferrorisonanza, incluso un approccio progettuale per adattarne le dimensioni al sistema. Le indagini hanno rivelato che questo shunt si basava sul rilevatore di sequenza negativa per collegarlo al sistema durante la ferrorisonanza. Infine, l'efficacia e la superiorità del metodo proposto sono state dimostrate confrontando i suoi risultati con quelli ottenuti utilizzando altri metodi di mitigazione della ferrorisonanza esistenti utilizzati in letteratura.

Con i crescenti timori globali sull’esaurimento dei combustibili fossili, comprese le conseguenze ambientali del loro utilizzo, l’adozione della generazione distribuita (DG) è stata presentata come la soluzione ideale1. In particolare, la diffusione del DG ha apportato numerosi vantaggi al sistema elettrico, all’ambiente e ai consumatori2,3. Inoltre, il costo delle perdite nella rete elettrica fa lievitare le bollette dei consumatori. Di conseguenza, i DG sono considerati un vantaggio significativo per i consumatori in termini di riduzione dei costi riducendo le perdite del sistema elettrico4,5. Inoltre, le DG rinnovabili contribuiscono alla mitigazione del problema del riscaldamento globale e dei gas serra, oltre a ridurre le emissioni6,7. Si prevede pertanto che entro il 2050 l'energia nominale generata da fonti energetiche rinnovabili rappresenterà la metà dell'energia elettrica mondiale8. Inoltre, le DG hanno sostenuto l’espansione del mercato energetico e gli investimenti nelle reti elettriche9, che rappresentano un’ottima soluzione alla congestione delle linee di trasporto10. Vengono inoltre utilizzati per ridurre le perdite di potenza del sistema, migliorare la qualità dell'energia e aumentare l'affidabilità del sistema11,12. Tuttavia, i vantaggi differiscono a seconda del tipo di DG. Inoltre, sebbene i DG presentino numerosi vantaggi, sono sorti alcuni problemi a causa del loro utilizzo. Di conseguenza, vengono profusi sforzi considerevoli per indagare e risolvere la maggior parte dei problemi. Attualmente sono state identificate quattro tipologie di DG. Il primo tipo inietta solo potenza attiva, il secondo tipo inietta sia potenza attiva che reattiva, il terzo tipo inietta solo potenza reattiva e il quarto tipo inietta potenza reale a meno che non consumi potenza reattiva13. Pertanto, grazie ai vantaggi di questo sistema, sono stati condotti numerosi studi sugli effetti delle DG su una rete per dimostrare i loro sforzi.

Tra questi studi, il Rif.1 ha descritto un metodo di controllo per migliorare la stabilità della sincronizzazione dei DG basati su inverter in una rete in condizioni di guasto. Il loro modello era basato sulla determinazione della deflessione massima della frequenza fissa. Tuttavia, il Rif.14 ha introdotto il ruolo di integrazione dei DG di tipo eolico nella sezione di trasmissione per ridurre il costo della generazione di elettricità e le emissioni di CO2. Hanno inoltre dimostrato il costo dell’investimento nell’energia eolica, compreso il suo ruolo nel miglioramento del mercato elettrico. Al contrario, mentre il Rif.15 discuteva i metodi per integrare i DG con i veicoli elettrici in un sistema di distribuzione (DS) per migliorare i parametri delle prestazioni del sistema, il Rif.16 ha ideato un approccio metodologico per determinare l’equilibrio di potenza ottimale tra stazioni centralizzate e DG. Inoltre, Rif.17 ha presentato un algoritmo per intensificare un sistema di protezione basato su relè di protezione a distanza in condizioni di guasto in reti ad anello con un'elevata penetrazione di DG. In un altro studio, mentre il Rif.7 spiegava l'uso di uno stabilizzatore del convertitore a matrice per controllare il flusso di potenza bidirezionale causato dai DG, il Rif.18 utilizzava i DG per migliorare il profilo di tensione del DS. Rif.19 ha presentato anche un progetto di filtro di tipo C per mitigare le armoniche causate dai DG rinnovabili, mentre Rif.19,20 ha presentato il contributo dei DG basati su inverter per supportare la risposta dinamica di un sistema e le risposte di recupero di frequenza nei possibili tempo più breve. Quindi, il Rif.8 ha presentato l'implementazione dei DG rigenerativi in ​​DS, comprese le procedure per controllarli in condizioni di bassa tensione; Il Rif.22 ha presentato miglioramenti nella tensione e nella frequenza del DS integrato con i DG basati su inverter regolando l'impedenza delle linee del sistema, e il Rif.23 ha discusso l'uso di sistemi di accumulo dell'energia a batteria, insieme ai DG basati su inverter, per migliorare i transitori stabilità del sistema.