
托马斯-菲尔德 (Thomas Field) 是 Entergy 密西西比公司的输电高级工程师,在该公司工作了 15 年。他目前在设计基础组工作,负责管理 OPAL-RT 实时模拟器的使用,并与电力公司的输电保护标准团队密切合作。他还负责监督电力公司与大学研究计划的合作。
您对 IBR 的兴趣从何而来?
当我们开始将 IBR 纳入系统并修改发电机互联标准以适应它们时,我很早就参与其中。很快,由于采用了新型发电设备,电能质量方面出现了一些明显的问题。随后,我们意识到保护方面的其他问题。
随着时间的推移,越来越多的利益相关者开始就保护问题发表文章。例如,Schweitzer 或 IEEE PSRC 发表了关于保护继电器可以看到的振荡视在阻抗的文章,这将破坏传统阻抗型继电器的动态模式特性。我们意识到,在定向元件的极化和接地故障检测中,负序电流不足。
IEEE 2800 标准出台后,为 IBR 的负序要求提供了一些指导。当然,也存在过流元件的问题,即当开启 IBR 并发生系统较强部分被移除的紧急情况时,用于跳闸过流元件的故障电流并不大。
现在,除了继电器功能外,我们的短路程序中设置传统元件的模型也存在问题。
IBR 型号一般会出现哪些问题?
模型中的许多参数都通过黑盒隐藏起来,系统运营商与制造商之间的唯一接口就是最初的互联请求。同时,用户需要更新模型和模型内的设置,需要额外的模型数据,包括稳态数据(如电压控制电流源 (VCCS) 表)和瞬态模型。
对于传统发电机,很容易获得机械和电气模型参数,包括调速器、电力系统稳定器和电压调节器。当这些参数发生变化时,也很容易从业主处获得更新。另一方面,IBR 是一种新技术,其模型种类繁多,不易理解。我们希望这些模型能够帮助我们更好地了解系统并提高其可靠性。
由于目前 IBR 建模的局限性,研究哪类系统行为最具挑战性?
进行保护研究!我们开始研究的另一种类型是与其他设备的相互作用,如 FACTS 设备、其他 IBR、其他电力电子设备或控制设备,其中一种设备的输出会以某种方式影响系统,然后其他设备做出响应。
我们在使用 DER 进行模拟时发现,太阳能 DER 与变电站变压器上的负载分接开关之间会产生棘轮效应,从而导致 DER 和 LTC 以级联方式相互改变输出。
由于缺乏足够的实时运行的 IBR 模型,这些测试尚未针对 IBR 进行。目前,我们正在与 OPAL-RT 合作,从特定供应商处获得真实的制造商模型。例如,对于 SVC,我们使用带有实际控制板的制造商复制品,以确定其在各种条件下的系统性能。现在,我们正在增加 IBR,我们应该进行研究,以了解这些 SVC 与附近的 IBR 之间的相互作用,看看是否会产生类似的相互作用。
制造商的 "黑箱作业 "对您当前的研究时间表构成了哪些挑战?
由于黑盒模型通常是以 PSCAD形式提供的,而我们的互联客户目前向我们提供的信息,我们需要制造商的合作,以方便将其转换为实时仿真 模型。这些研究至关重要,我们必须找到可靠的方法来获取可用的模型。
我们的实时模拟是通过 OPAL-RT 的HYPERSIM 进行的,如果没有制造商尚未提供的额外信息,就无法转换 PSCAD 黑盒模型。
我希望制定相关法规,要求 IBR 所有者与电力公司更紧密地合作,更新模型并响应电力公司的可靠性改进要求,甚至在互联过程之后。
托马斯-菲尔德
Entergy Mississippi 输电高级工程师
您多年来一直关注 IBR,是否看到了一些积极的变化,让您对未来充满希望?
在早期阶段,设备连接到电网时没有制定标准或正式要求来解决它们可能带来的问题。NERC 通过其工作组做出了贡献,IEEE 也通过 IEEE 2800 等工作推进了这项工作,但仍需做出更多改进。预计在即将发布的文件中将进行修订。NERC 继续加强其要求,我们也看到 CIGRE 等组织在不断更新。
通过研究工作,我们也看到了进展,特别是 EPRI,它与短路程序开发人员,特别是 Aspen 和 CAPE 进行了合作,这在他们发表的工作中已经提到。这些项目在不断发展,增加了新的模型,可靠性也在不断提高。
从长远来看,您认为是否有技术创新可以使 IBR 集成变得更容易?
我希望的一项创新是用于线路保护的行波继电器。这些继电器不依赖于短路程序的输出,而只依赖于线路阻抗。我乐观地认为,我们将看到更多的行波继电器投入使用,这将消除等待短路程序和制造商模型的需要,从而提高保护的可靠性。
您认为哪些监管变化会减少获取 IBR 模型信息的障碍?
我们需要一个更好的机制,以便从原始设备制造商或互联所有者那里获得互联的模型和模型支持。我们还需要一个流程,以确保随着建模需求的出现以及制造商模型、固件和硬件的更新,信息能够得到及时沟通。目前,制造商、所有者和公用事业公司之间缺乏沟通机制。
我希望制定相关法规,要求 IBR 所有者与公用事业公司更加紧密地合作,特别是更新模型,并对公用事业公司的可靠性改进要求做出回应,即使在互联过程已经完成之后也是如此。
IBR 所有者也将从与电力公司的合作中受益,因为这将提高他们所连接系统的可靠性。我希望目前正在进行的 IEEE CIGRE 标准化工作能促使 NERC 要求制造商提供可适应各种 EMT仿真 平台的格式模型。