Stability limits for optimal power flow related to congestion management

Målet for denne masteroppgaven er å utføre dynamiske simuleringer på en enkel modell med fire samleskinner samt en forenklet modell av det nordiske kraftsystemet (N44) for å bestemme overføringsgrensene for utvalgte linjer. Overføringsgrensene vil bli brukt når den optimale lastflyten blir simulert for å undersøke hvordan begrensningene påvirker driftskostnadene. For N44-modellen ble den optimale lastflyten simulert etter et utfall for å undersøke den optimale bruken av resever og hvordan driftskostnader endres for forskjellige overføringsgrenser. En stor del av de viktigste tjenestene i dagens samfunn er avhengig av strøm, noe som gjør kraftsystemet til en viktig infrastruktur. Overbelastning, og andre utfordringer, blir mer vanlig når kraftsystemet blir oppgradert med fornybar energi og digitale løsninger. Når strømbehovet i tillegg øker raskere enn kraftsystemet blir oppgradert, er det avgjørende å utnytte kraftsystemet optimalt. Stabilitetsgrensene til overføringslinjene er ikke vanlig å bruke når overføringsgrense bestemmes. I denne oppgaven blir stabilitet undersøkt gjennom dynamiske simuleringer, med fokus på spenningsstabilitet og vinkelstabilitet, for å bestemme stabilitetsgrensene til utvalgte linjer. Modellene som ble analysert i denne oppgaven var en enkel modell med to generatorer og to laster, og N44-modellen av det nordiske kraftsystemet. De dynamiske simuleringene fokuserte på et utfall av en spesifikk linje i begge modellene. For den enkle modellen var fokuset på en av linjene som forbinder en generator og en last. For N44-modellen var fokuset på en av linjene som forbinder Øst-Norge med Sverige. Den dynamiske analysen inkluderte spenningsstabilitetsanalyse og vinkelstabilitetsanalyse, og ble utført for forskjellige driftstilstander for begge modellene. Den optimale lastflyten ble utført i MATPOWER i MATLAB. Simuleringene ble utført på ekvivalente modeller for å analysere hvordan verdien til objektivfunksjonen, og den optimale bruken av reserver etter et utfall, ble påvirket av overføringsgrensene. Resultatene viste at spenningsstabiliteten var den begrensende faktoren, og at overføringsgrensene ikke påvirket OPF-løsningen for den enkle modellen. For N44-modellen var vinkelstabiliteten den begrensende faktoren. Videre ble det foreslått noen verdier for overføringsgrensen, der en overføringsgrense på maks. 2200 MW skulle sikre akseptable forhold. Det ble også oppdaget at overføringsgrensen spiller en viktig rolle i OPF-løsningen for N44-modellen, ettersom driftskostnadene økte med redusert overføringsgrense. Grensen på 2200 MW tilsvarer en økning i driftskostnadene på 25 000 $/hr. I videre arbeid vil det være interessant å utføre en mer omfattende analyse av N44-modellen, inkludert utfall på flere linjer. Det er også av interesse å integrere pålitelighetsanalyse med OPF for å finne et optimum mellom drifts- og avbruddskostnader