Browsing by Author "Holmgren, Mikko"

Now showing 1 - 2 of 2

The challenges of converter-connected production for distance relay protection
(2024-12-31) Härkönen, Juulia
School of Electrical Engineering | Master's thesis
This thesis investigates the impact of the converter-connected production to the distance relay protection. The study was conducted as a literature review and a simulations. Simulations were conducted using a strong grid behind the power plant connecting point to the grid. Total of three power plant models were used in the simulations: synchronous generator, wind turbine Type 3 and wind turbine Type 4. The goal of this thesis was better to understand the fault characteristics of the wind turbines compared to synchronous generation, and examine how the converter-connected production impacts the distance relay fault determination. This thesis evaluated how fault ride through mode affected the fault characteristics of the converter-connected production. Thirdly, this thesis formed a general understanding of the distance relay direction determination techniques for the five most used distance relays in the Finnish Power Transmission System. The generation capacity from the power plants models affected to the fault current magnitude during the simulated faults. The fault current magnitudes were lower at 20% active power generation capacity in the phase-to-ground fault simulation results for wind power plants compared to the 100% active power generation capacity simulation results. However, the fault current magnitudes at 20% active power generation capacity were larger in some simulation cases of phase-to-phase fault compared to the simulation results of the 100% active power generation capacity. Activating the FRT mode had no effect on the simulation results, and only in the phase-to-ground fault simulations did the wind turbine type 3 simulation cases not activate the FRT mode. The reactive power priority for wind turbine type 4 had no significant effect on the simulation results. The grounding of the high voltage side connecting transformer had a greater impact on the phase-to-ground simulation results because in a phase-to-ground fault with 100% active power generation capacity, the magnitude of the current in the healthy phase was greater than the magnitude of the fault current in the faulted phase in the converter-connected production. The challenges of converter-connected production for distance relay protection are the fluctuating power generation capacity from the converter-connected production.
Tuulivoiman tarvitsemat säätöresurssit ja niiden tekniset toteuttamismahdollisuudet Suomessa
(2008) Holmgren, Mikko
Faculty of Electronics, Communications and Automation | Master's thesis
Tässä työssä tarkastellaan tuulivoiman tarvitsemia tehonsäätöresursseja sekä tuulivoiman tuotantomuutoksia eri aikatasoissa. Työssä esitellään erilaisten tuotanto- ja kuormaresurssien teknisiä säätöominaisuuksia, ja niiden perusteella arvioidaan Suomen säätöresurssien määrää. Lisäksi analysoidaan Suomen säätösähkömarkkinoita. Vesivoiman ja kaasuturbiinien tehonsäätönopeudet ovat vähintään 40 % laitoksen nimellistehosta minuutissa. Hiili- ja turvelauhteella päästään polttoainetehoa säätämällä 5 ja 3 % tehonsäätönopeuksiin minuutissa edellä mainitussa järjestyksessä. Yhdistetyn lämmön ja sähkön tuotannon (CHP) tehonsäätöominaisuuksista ei voida sanoa mitään yleispätevää arvoa. Ydinvoiman painevesireaktoreilla pystytään 1-3 % tai jopa 5-10 % tehonsäätönopeuksiin minuutissa. Näiden lukujen ja Suomen voimalaitoskapasiteetin perusteella Suomen teoreettisen säätökapasiteetin arvioidaan olevan 2100-2200 MW. Vuosien 2005-2007 aikana Suomen noin 100 MW:n tuulivoimakapasiteetin mitatut tunnin keskiarvotehojen vaihtelut kahden peräkkäisen tunnin välillä ovat suurimmillaan olleet 16 % asennetusta kapasiteetista. Vaihteluiden keskihajonta on vastaavasti ollut 2,7 %. Työssä käytetyn laajamittaisen tuulivoimaskenaarion (2000 MW) suurin tuotantovaihtelu on vastaavasti noin 20 % ja keskihajonta 3,4 %. Työssä tutkitaan Suomen säätösähkömarkkinoiden säätötarjousten ja aktivoidun säädön ajallista vaihtelua. Lisäksi tarkastelun kohteena on Suomen säätösähkömarkkinoiden hinnan ajallinen vaihtelu. Viime vuosien aikana säätösähkön hinnassa esiintyvien hintapiikkien määrä on lisääntynyt. Tämä kertoo osaltaan säätösähkön käytön kasvusta tai vastaavasti säätötarjouksien vähentymisestä. Tuulivoiman lisääntymisellä järjestelmässä ei todennäköisesti ole vaikutusta häiriöreservien määrään, mikäli kapasiteetti (2000 MW) on maantieteellisesti hajautunut. Vaikutuksista taajuusohjatun käyttöreservin määrään ei voida nykyisten mittaustietojen valossa vielä antaa tarkkoja vastauksia. Järjestelmän hitaan reservin toimintakunnosta ja säilymisestä verkossa tulee huolehtia. Suomen säätösähkömarkkinoiden riittävyyteen tuulivoiman tuotantomuutoksilla on selvä vaikutus. Energiavarmojen lauhde- ja CHP-tuotannon hyödyntämismahdollisuuksia säätöresursseina tulisikin kehittää vesivoiman energiariippuvuuden takia.