System protection of island power systems under large shares of RES

Abstract

La creciente penetración de las fuentes de energía renovables afecta a la estabilidad y, en particular, a la estabilidad de frecuencia de los sistemas eléctricos insulares como el de las Islas Canarias. La protección del sistema conlleva, como último recurso, a deslastrar carga por subfrecuencia (UFLS). El objetivo de este proyecto es encontrar el ajuste adecuado de los parámetros del esquema UFLS basado en el margen de estabilidad y comparar su rendimiento con el sistema UFLS convencional. El nuevo modelo se implanta en el sistema de potencia de La Palma para evaluar su efectividad ante pérdidas de generación. Los resultados de este estudio demuestran que la implantación del margen de estabilidad de frecuencia en el esquema UFLS contribuye a mejorar significativamente la eficiencia de los relés de subfrecuencia. Se logra retrasar el deslastre para RoCoF moderados y reducir la carga deslastrada, al mismo tiempo que se preserva la estabilidad de la frecuencia. Asimismo, se presenta un análisis de la sensibilidad del nuevo esquema UFLS, donde se examina el efecto de adoptar un enfoque más conservador, el impacto de la participación de las FER en la generación y la respuesta en frecuencia ante pérdidas consecutivas de grupos generadores.

Increasing penetration of RES affects stability and, in particular, frequency stability of island power systems like the Canary Islands. System protection involves underfrequency load shedding (UFLS) as a last resort tool. The objective of this project is to find the appropriate tuning of parameters of a novel UFLS scheme based on the frequency stability margin and compare its performance with the conventional UFLS scheme. The innovative model is implemented in the La Palma power system to evaluate its effectiveness in the event of a generator outage. The results of this study demonstrate that the introduction of the frequency stability margin in the UFLS scheme contributes to a significant improvement in the underfrequency relays efficiency. The load shedding is delayed for moderate RoCoF values, and the amount of disconnected load is reduced, while the frequency stability is preserved. Furthermore, a sensitivity analysis of the novel UFLS scheme is presented, where the effect of adopting a more conservative approach, the impact of RES share in the generation mix and the frequency response to consecutive generator tripping, are studied.