Development of a PSS/E tool for simulating multiple high voltage direct current multiterminal links with voltage source converters

Abstract

El tema central del trabajo son los enlaces de Corriente Continua de Alta Tensión (HVDC por sus siglas en inglés) con convertidores de fuente de tensión (VSC). Una tecnología que presenta varias ventajas como una mayor capacidad de transporte para largas distancias, la interconexión asíncrona de áreas, una reducción de costes para transmisiones de larga distancia entre otras.

La tecnología HVDC fue introducida en el mercado en 1954 con el proyecto Gotland y desde entonces ha experimentado mejoras significativas. Por ejemplo, la introducción de nuevos convertidores, pasando de válvulas de arco de mercurio, a tiristores y en la actualidad VSCs. Hasta el punto en el que las redes Multi-Terminal HVDC-VSC no solo son viables, sino que se están convirtiendo en una solución interesante para ciertas transmisiones. Un ejemplo de ello es la interconexión de parques eólicos marinos en el Mar del Norte.

Actualmente, ninguna herramienta de flujo de potencia ofrece capacidades de simulación para redes HVDC-VSC Multi-Terminales. El IIT tiene un modelo capaz de simular un solo enlace Multi-Terminal. Sin embargo, existe un interés industrial por crear un modelo capaz de simular múltiples enlaces de manera simultánea. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es ampliar el modelo del IIT para poder simular varias redes HVDC-VSC Multi-Terminales. Proporcionando así una herramienta capaz tanto de simular flujos de carga estáticos como de simular dinámicamente estas redes.

The topic of the work is High Voltage Direct Current links (HVDC) with voltage source converters (VSC), a technology that presents several advantages such as a higher transmission capacity for long distances, the capability of asynchronous connections, a cost reduction for long distance transmissions amongst others.

HVDC technology was introduced to the market in 1954 with the Gotland project, and has since been improved significantly. For example, with the introduction of new converters, from mercury arc valves, to thyristors and in recent times VSCs. Up to a point where Multi-Terminal HVDC-VSC grids are not only viable, but also are becoming an interesting solution for certain transmissions. One such example is the interconnection of the North Sea's offshore wind farms.

Currently no power flow tool offers simulation capabilities for Multi-Terminal HVDC-VSC grids. IIT has a model capable of simulating a single Multi-Terminal link. Nevertheless, there exists an industrial desire to create a model capable of simulating multiple Multi-Terminal HVDC-VSC grids simultaneously. Therefore, the objective of this work is the expansion of the IIT model to simulate several Multi-Terminal HVDC-VSC grids. Providing a tool capable of both steady-state power flow simulations and the dynamic simulation of these grids.