220kv sssc device for power flow control esp-lider burdalo... · 220kv sssc device for power flow...

220kV SSSC Device for Power Flow Control ESP-LIDER

Unai Búrdalo García,

R&D and EU Projects Department, Red Eléctrica de España

06th November 2014

06th November 2014 / 220kV SSSC Device for Power Flow Control. 2 de 26

INDEX 1.  INTRODUCTION

q  Red Eléctrica de España q  Spanish power grid system q  Renewable sources integration

2.  CASE STUDY: SSSC IN TORRES DE SEGRE (REE) q Grid scenario q  Power flow control q  SSSC description q  Control system

3.  RESULTS

4.  MAIN FINDINGS


MISSION AND FUNCTIONS

◆  Red Eléctrica is the sole transmission agent and operator of the Spanish electricity system.

◆  Operate the system and ensure continuity of the supply.

◆  Design, build, maintain and own the transmission grid.

First TSO in the world


EVOLUTION OF PENINSULAR TRANSMISSION FACILITIES

2009 2010 2011 2012 2013

km of 400 kV circuit 18,019 18,792 19,671 20,109 20,641

Increase per year 4% 5% 2% 3%

km of < 220 kV circuit 16,806 17,291 17,893 18,315 18,559


Total km of the transmission grid 34,825 36,084 37,564 38,423 39,200



RECORD HIGH INSTANTANEOUS POWER ON THE SPANISH PENINSULA December 17th, 2007

45,450 MW


ELECTRICITY SYSTEM ON THE SPANISH PENINSULA Installed power as of December 2013 (102,308 MW)

Coverage of annual power demand in 2013

(1) Includes pure pumped power.

(2) Includes non-renewable thermal and fuel-gas.

(3) Does not include pumped storage generation.

Hydroelectric (1)

19%

Nuclear 8%

Coal 11%

Combined cycle 25%

Cogeneration and other non-

renewable 8%

Wind 22%

Solar thermoelectric

2%

Solar photovoltaic

4%

Renewable thermal

1%

Hydroelectric (3) 14%

Nuclear 21%

Coal 15%

Combined cycle 10%

Cogeneration and other non-

renewable (2) 12%

Wind 21%


2%

Solar photovoltaic

3% Renewable thermal

2%


Coverage of the peak

demand (3:49 p.m. on 6/02/13)

78% of Renewable Sources

HISTORICAL WIND POWER RECORDS ON THE SPANISH PENINSULA

Wind Power Generation

Wednesday 18/04/12

Thursday 19/04/12

Monday 24/09/12

Wednesday 16/01/13

Wednesday 06/02/13

Wednesday 25/12/13

Power (MW) 16,636

(4.41 p.m.)

17,056

(3.49 p.m.)

Hourly power (MWh) 16,455

(h18)

16,918

(h16)

Daily power (MWh) 334,850 345,011

Demand coverage 61,06%

(1.37 a.m.)

64,25%

(3.03 a.m.) 68,49% 2.56 h

(1) Includes pumping

Hydroelectric (1)

11%

Nuclear 15%

Coal 3%

Combined cycle 4%

Other renewable sources

14%

Wind 44%


3%

Solar photovoltaic

6%


GRID SCENARIO

◆  The problem: v Some lines are overloaded v High variability and dispersion of renewable generation

■ Implications: v Un-meshing the grid - Topologycal manioubres of the lines v Conventional generation redispatching v Curtailments of renewable generation

■ Actual solutions: v Construct new facilities v Repowering actual facilities

■ But there exists some limitations… v Administration and goverment regulations v Social oposition v Enviromental conditions


ESP-LIDER PROJECT:


GRID SCENARIO

◆  Electric path Mequinenza-Juneda. Torres de Segre ES


GRID SCENARIO


POWER FLOW CONTROL


SSSC DESCRIPTION


SSSC DESCRIPTION

MAGNETIC COUPLING

SERIES COUPLING TRANSFORMER

RT

DC/2

DC/2

+

0

-‐

VSC PROTECTIONBYPASS

SECONDARY BYPASS

VSC SWITCHES

Inverters

GROUNDINGSWITCHES

GROUNDINGSWITCHES

SE BUS

CROWBAR

LINE

SECTIONALIZING

VSC

ADDITIONALREACTOR

XEXT

Primary Bypass

“B”

sssc

“C1” “C2”ILINE

Inductors

Power Converter

Control System

Transformer

Enclosures

The SSSC consists of:


SSSC DESCRIPTION - MAIN DATA

FACTS

§  Pre engineered building

§  Chiller, Air Conditioning and Fire Extinction

§  Electrical engineering

§  Static and Dynamic Power Flow simulations

and SSSC modeling

§  2 x MV500, total rated 47,8 MVAR (2 * 3 phase

3L NPC converter with press-pack water cooled

IGCTs)

§  Intermediate magnetic components

§  Thyristor and breaker by-pass

§  MV electrical cabinets with sectionalizers,

grounding and breakers.

§  Automation of the facility, and integration with

substation systems.

§  SCADA system


VSC DESCRIPTION

q IGCT press-pack (ABB semiconductor and driver)

q 3L-NPC with water cooling (de-ionized water) designed and manufactured by Ingeteam.

q Integrated in metallic structure and cabinet.


VSC DESCRIPTION

I1 - 0 +

VBUS

V10

V20

IPT1

V30

V40

IPT2

I2

I3

I4

I12 ≈ I1 + I2 ZSBT1

ZSBT2 I34 ≈ I3 + I4

VVSC

v34

V12 IVSC

q Four medium voltage three-phase 3L-NPC converters based on IGCT (3300 V,

1650 A).

q The converters are serialized and parallelized by using magnetic elements.

06th November 2014 / 220kV SSSC Device for Power Flow Control. 19 de 26 Ingeteam

Confidential

RMS

S* ó SLIM*

LIMITADOR DE PENDIENTE

S’REE

Cálculo de S

Vabc(t)

Iabc(t)

Regulador Limitado

PI

|ILÍNEA| Cálculo de XCOMP

XCOMP_MAX

XCOMP_MIN

XCOMP

SLÍNEA

XCOMP*

Consigna REE: S*, SLIM* ó XCOMP*

XCOMP

q Regulation mode (S*): The power flow of the line is regulated.

q Limitation mode (SLIM*): The power flow of the line is limited.

q Impedance mode (XCOM*): The imposed impedance is regulated.

q Maximum impedance mode (XCOM_MAX*): The maximum impedance is imposed.

CONTROL MODE OF THE SSSC:


RESULTS


SSSC SCADA


MAIN FINDINGS

The results provided by this device can be summarized in the

following characteristics:

•  Control of power flows in steady state and contingency state.

•  Continuous control of the power flow.

•  Control strategies based on real-time measurements and set points from

dispatching center.

Muchas gracias

[email protected]


El presente documento ha sido elaborado por Red Eléctrica Corporación, S.A. con el exclusivo propósito que en el mismo se expone. No puede, en ningún caso, ser interpretado como una oferta de venta, canje o adquisición, ni como una invitación a formular ningún tipo de oferta, y en concreto, de compra sobre valores emitidos por Red Eléctrica Corporación, S.A.

Su contenido tiene un carácter meramente informativo y provisional, y las manifestaciones que en él se contienen responden a intenciones, expectativas y previsiones de Red Eléctrica Corporación, S.A. o de su dirección. Dicho contenido no ha sido necesariamente contrastado con terceros independientes y queda, en todo caso, sujeto a negociación, cambios y modificaciones.

A este respecto, ni Red Eléctrica Corporación, S.A. ni ninguno de sus administradores, directivos, empleados, consultores o asesores de la misma o de sociedades pertenecientes a su grupo (todos ellos denominados en su conjunto «los Representantes») será responsable de la exactitud, corrección o integridad de la información o manifestaciones incluidas en el presente documento , sin que, en ningún caso, pueda extraerse de su contenido ningún tipo declaración o garantía explícita ni implícita por parte de Red Eléctrica Corporación, S.A. o los Representantes. Asimismo, ni Red Eléctrica Corporación, S.A. ni ninguno de los Representantes será responsable en forma alguna (incluyendo negligencia) por ningún daño o perjuicio que pueda derivarse del uso del presente documento o de cualquier información contenida en el mismo.

Asimismo, Red Eléctrica Corporación, S.A. no asume ningún compromiso de publicar las posibles modificaciones o revisiones de la información, datos o manifestaciones contenidos en este documento, en el caso que se produzcan cambios de estrategia o de intenciones, u ocurrieren hechos o acontecimientos no previstos que pudiesen afectarles.

Esta declaración deberá tenerse en cuenta por todas aquellas personas o entidades a las que el presente documento se dirige, así como por aquéllas que consideren que han de adoptar decisiones o emitir o difundir opiniones relativas a valores emitidos por Red Eléctrica Corporación, S.A. y, especialmente, por los analistas que lo manejen, todo ello sin perjuicio de la posibilidad de consulta de la documentación e información pública comunicada o registrada en la Comisión Nacional del Mercado de Valores de España, consulta que Red Eléctrica Corporación, S.A. recomienda.

220kv sssc device for power flow control esp-lider burdalo... · 220kv sssc device for power flow...

Documents