Modelling and methodology apllied to evaluate multi-infeed performance of HVDC transmission systems.

• Main Author: Felipe Rocha Velloso de Almeida Pedroso
• Other Authors: Silvio Giuseppe Di Santo
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Ângulo de extinção; Compensador síncrono; Falha; Transmissão de energia elétrica; Commutation failure; Extinction angle; HVDC; LCC; Multi-infeed; Statcom; Synchronous condenser
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-27042018-092616/

The Brazilian transmission system covers a large area, with a high concentration of consumer centres in the Southeast region and abundant hydro generation in the North. To connect these regions, some of the transmission lines might reach 2500 km length, creating a challenging situation. In this context, system planners have been defining the use of HVDC systems as the most feasible choice of transmission investment. It is so, recognized that the connections of power plants in the Northern region to the load centres in the Southeast will require a significant number of bipoles and, until the present moment, all the operational and planned HVDC lines are based on the converter technology known as LCC (Line Commutated Converter) and consequently subject to commutation failure. Currently, the Brazilian system has four LCC bipoles, with two other bipoles under construction. Although the Southeast grid is strong, the connection of two additional bipoles is a concern as the interaction between these inverters may cause strong effects on one another, a phenomenon known as multi-infeed interaction. In such a situation, the assessment of the system operation, possible outages and possible mitigation methods are of paramount importance. This document presents a different methodology for the analysis of the multi-infeed system mentioned and focuses on its validation by analysing operation under normal conditions and with the implementation of established mitigation methods. The investigation was carried out with EMT, power flow, short-circuit and electromechanical softwares in a very large AC system composed by 100 buses on EMT and full Brazilian system on the rest. The effects of faults were analysed and the areas containing the buses where a fault leads to multiple commutation failures were identified. === O sistema de brasileiro de transmissão abrange uma área ampla, com uma alta concentração de consumo na região Sudeste e abundante geração hidrelétrica no Norte. Para conectar essas regiões, algumas das linhas de transmissão podem alcançar comprimentos de 2500 km, criando uma situação desafiadora. Neste contexto, os planejadores de sistemas têm definido o uso de sistemas HVDC como a escolha mais viável de investimento em transmissão. É então reconhecido que as conexões de usinas na região Norte aos centros consumidores no Sudeste exigirão um número significativo de bipolos e, até o momento presente, todas as linhas HVDC operacionais e planejadas são baseadas na tecnologia de conversão conhecida como LCC (Line Commutated Converter) e consequentemente sujeito a falha de comutação. Atualmente, o sistema brasileiro tem quatro bipolos LCC, com outros dois bipolos em construção. Embora a rede do Sudeste seja considerada forte, a conexão de dois bipolos adicionais é uma preocupação, pois a interação entre esses inversores pode causar efeitos danosos uns sobre os outros, um fenômeno conhecido como interação multi-infeed. Em tal situação, a avaliação da operação do sistema, possíveis interrupções e possíveis métodos de mitigação são de suma importância. Este documento apresenta uma metodologia diferente para a análise do sistema multi-infeed mencionado e foca em sua validação, analisando a operação em condições normais e com a implementação de métodos de mitigação conhecidos. A investigação foi realizada com softwares EMT, de curto circuito, fluxo de potência e estabilidade eletromecância em um sistema CA muito grande composto por 100 barras em EMT e sistema brasileiro completo no resto. Os efeitos das falhas foram analisados e as áreas que contêm as barras onde uma falha leva a múltiplas falhas de comutação foram identificadas.