Control de sistemas de Transmisión Multiterminal de Alto Voltaje basado en variables locales

Abstract

Para permitir el flujo de energ´ia entre varios sistemas HVDC, mejorando suconfiabilidad, flexibilidad y reserva compartida, es posible interconectarlos generando un sistema multiterminal HVDC. Adicionalmente utilizando sistemas multiterminal es posible implementar una capa de control centralizado sobre todas las estaciones con el fin de mejorar la capacidad de respuesta del sistema y la seguridad en la potencia transferida, adem´as detodas las ventajas que se tienen al interconectar un sistema de este tipo.Sin embargo, el control de sistemas HVDC multiterminal plantea una serie de desaf´ios como: lograr que cada estaci´on de HVDC opere lo m´as independientemente posible, evitar lacomunicaci´on entre estaciones, lograr el balance de flujo de potencia, entre otros. Es debido a esto que el foco de investigaci´on m´as importante que se tiene al trabajar con sistemas MTDC es el control de estos. El presente trabajo tiene lugar en dicho foco, el control de sistemas MTDC, en donde existen varias alternativas propuestas en la literatura.Este documento muestra el desarrollo de un m´etodo de control para sistemas MTDC, al cual se le denomina control Coordinado. Con el objetivo de validar el control propuesto, se realiza una comparaci´on entre el control Droop y el control Coordinado, en base a simulaciones. Adem´as, con el fin de reducir oscilaciones en potencia, se realiza una modificaci´on al control propuesto dando origen al control CoordinadoMejorado. Finalmente,se muestran resultados experimentales obtenidos al utilizar el m´etodo propuesto en un sistema MTDC con tres estaciones implementado en laboratorio y una comparaci´on de resultados experimentales entre el control Coordinado y su versi´on mejorada.El control Coordinado y su versi´on mejorada permiten simplificar el control desistemas multiterminal HVDC ya que al estar basado en variables locales no necesitan de comunicaci´on entre las estaciones, no tiene errores en estado estacionario, permiten protegera la estaci´on contra sobrevoltajes y sobrecorrientes debido a que se trabaja sobre un ´area de seguridad, y la adici´on de nuevas estaciones HVDC al sistema se realiza de forma sencilla y sin la necesidad de modificar los controladores de las dem´as estaciones.

TO allow the energy flow between severals HVDC systems, improving their reliability, flexibility and shared reservation, it is possible to interconnect them generating a multiterminal HVDC system. Additionally using multiterminal systems it is possible to implement a centralized control layer over all stations in order to improve the response capacity of the system and the safety in the transfer of power, besides to all the advantages generated by interconnecting a system of this type.However, the control of multiterminal HVDC systems present a series of challenges such as: achieve an independent operation of each station, avoid the communication betweenHVDC stations, achieve the power flow balance, others. It is because of this that the most important research focus that exists when working with MTDC systems is the control of them. This work take place in this approach, the control of MTDC systems, where there are several alternatives proposed in the literature.This document shows the development of a control method for MTDC systems, which is called Coordinated Control. In order to validate the proposed method, a comparison is madebetween the Droop control and Coordinated control based on simulations. Also, in order to reduce the power oscillations, a modification to the proposed method is made generating an improved coordinated control. Finally, experimental results obtained by using the proposedmethod in a 3 stations MTDC system implemented in the laboratory are shown, and an experimental comparison between Coordinated control and its improve version is also shown.The Coordinated control and its improve version allow to simplify the control ofmultiterminal HVDC systems, since they are based on local variables they don’t need communication between the HVDC stations, they don’t have steady state deviations, theyallow to protect the station against overvoltages and overcurrent due to that each HVDC station works on a safety area, and the addition of new HVDC stations to the multiterminal system is done in a simple way and without need to modify the controllers of the other stations.