Schutz Hardware-in-the-Loop-Validierung für wechselrichterdominierte Übertragungsnetze auf der Insel Hawaii

Die zunehmende Verbreitung von Wechselrichter-basierten Ressourcen (IBRs) stellt den traditionellen Netzschutz vor komplexe Herausforderungen, insbesondere hinsichtlich des Zusammenspiels zwischen dem Überstromschutz der IBRs und der Gesamtsystemzuverlässigkeit. Dieser Beitrag stellt einen Echtzeitansatz zur Entwicklung und Validierung von Steuerungs- und Schutzfunktionen (C&P) für IBRs und die damit verbundenen Geräte im Übertragungsnetz der Insel Hawaii vor, einem Netz, das sich rasch zu einer von IBRs dominierten Stromerzeugung wandelt. Unser Ziel war es, eine Schutzzuverlässigkeit zu erreichen, die den bestehenden Konzepten entspricht, wobei wir eine Fehlerbeseitigung innerhalb von 5 Zyklen (83 ms) anstrebten, definiert durch Zuverlässigkeit, Sicherheit und schnelle Fehlerbeseitigung. Die Validierung erfolgte in einer Echtzeit-Testumgebung vom Typ „Protection Hardware-in-the-Loop“ (PHIL), die auf einzigartige Weise fortschrittlichen Wechselrichterschutz mit etablierten Systemschutzkonzepten verband. Diese hochentwickelte Umgebung integrierte „ geschäftliche “-Relais von Siemens SiProtec in ein detailliertes Modell des Übertragungsnetzes der Hawaiian Electric Company. Umfassende „ Tests “ deckten symmetrische und asymmetrische Fehler an kritischen Stellen ab. Zu den wichtigsten Errungenschaften zählten die präzise Steuerung von Leistungsschaltern unter Verwendung tatsächlicher Auslöse-/Sperrbefehle über Echtzeit-GOOSE-Nachrichten (Generic Object Oriented Substation Events) sowie die Wiedereinschaltlogik für vorübergehende und dauerhafte Fehler.