Improving Power Line Utilization and Performance With D-FACTS Devices

ABSTRACT

This paper discusses the use of massivelydispersed mass-manufactured communicationsenabled sensor, power-converter and actuator networks to realize a smart, fault tolerant, controllable and asset efficient power grid. A critical unfulfilled need, power flow control on existing lines, is solved using many modules of a Distributed Static Series Compensator (DSSC) device that can be clamped on to existing power lines, and can be operated so as to control the impedance of the conductor – realizing the first in a family of Distributed Flexible AC Transmission System or D-FACTS devices. This approach promises important system-wide enefits including – increased line and system capacity; increased reliability; improved asset utilization; improved operation under contingencies; reduced environmental impact; incremental deployment; and rapid implementation.

INTRODUCTION

As generation and consumption of electricity has grown, investment in the transmission infrastructure has declined. The grid is aging and few new lines are being built, given high cost and permitting delays. The inability to control power flow on the grid results in poor asset utilization and impedes the growth of the energy market. Uncertainties in transmission investment recovery and the high cost of existing power flow control solutions further exacerbate the problem. It is generally agreed that the transmission grid is under stress, and that steps need to be taken quickly to eliminate transmission constraints and bottlenecks and to improve the utilization of existing T&D assets, to ensure the flow of reliable and affordable electricity. These problems are well recognized in the industry. However, the overall factors that govern our ability to act are extremely complex and multidimensional. Key issues include – public policy; a semi-regulated Balkanized utility industry; differing state regulations; gaming of existing regulations; impact of transmission investments that extends beyond the investor’s territory; a centralized and aging technology architecture; substantial legacy infrastructure and potentially stranded assets; conversion of the T&D infrastructure to an ‘energy super- highway’; right of way and environmental issues; foreign oil dependence and sustainability; etc.

چکیده

این مقاله در مورد استفاده از شبکه های حسگر، مبدل های قدرتمند و محرک های ارتباطی که به صورت انبوه توزیع شده تولید می شوند، برای تحقق بخشیدن به یک شبکه برق هوشمند، تحمل پذیر، خطا و کنترل دارایی هوشمند است. یک نیاز بحرانی ناخوشایند، کنترل جریان قدرت در خطوط موجود، با استفاده از بسیاری از ماژول های یک دستگاه Compensator Series Distributed Static Band (DSSC) حل می شود که می توان آن را به خطوط موجود برق متصل کرد و می تواند به منظور کنترل امپدانس هادی – تحقق اولین در یک خانواده از سیستم توزیع شده انعطاف پذیر AC یا D-FACTS دستگاه. این رویکرد وعده داده های مهم سیستم را شامل می شود – افزایش ظرفیت خط و سیستم؛ افزایش قابلیت اطمینان؛ بهبود استفاده از دارایی؛ عملیات بهبود یافته در شرایط احتمالی؛ کاهش اثرات زیست محیطی؛ استقرار افزایشی؛ و اجرای سریع.

مقدمه

با افزایش تولید و مصرف برق، سرمایه گذاری در زیرساخت های انتقال کاهش یافته است. شبکه قدیمی است و چند خط جدید در حال ساخت است، با توجه به هزینه های بالا و اجازه می دهد تاخیر. عدم توانایی کنترل جریان برق در شبکه منجر به استفاده ضعیف دارایی و مانع رشد بازار انرژی می شود. عدم قطعيت در بازپرداخت سرمايه گذاري انتقال و هزينه بالاي راه حل هاي کنترول قدرت موجود، مشکلات را تشديد مي کند. به طور کلی توافق می شود که شبکه انتقال تحت فشار است و باید به سرعت برای از بین بردن محدودیت های انتقال و تنگناها و بهبود استفاده از دارایی های تحقیق و توسعه موجود برای اطمینان از جریان برق قابل اعتماد و قابل اطمینان مورد نیاز باشد. این مشکلات به خوبی در صنعت شناخته شده است. با این حال، عوامل کلی که بر توانایی ما در عمل عمل می کنند بسیار پیچیده و چند بعدی هستند. مسائل کلیدی شامل – سیاست عمومی؛ صنعت نیمه کنترل Balkanized ابزار؛ مقررات متفاوت دولت؛ بازی مقررات موجود؛ تأثیر سرمایه گذاری های انتقال که از قلمرو سرمایه گذار گسترش می یابد؛ معماری فناوری متمرکز و پیری؛ زیرساخت های قابل ملاحظه ای قابل ملاحظه و دارایی بالقوه رنج آور؛ تبدیل زیرساخت های T & D به “Super Highway انرژی”؛ حق راه و مسائل زیست محیطی؛ وابستگی و پایداری خارجی خارجی؛ و غیره.