Methods for Monitoring Electromechanical Oscillations in Power Systems

Sähkömekaanista heilahtelua esiintyy sähkövoimajärjestelmissä jatkuvasti. Joissain voimajärjestelmissä sähkömekaanisen heilahtelun vaimennus rajoittaa verkon siirtokapasiteettia ja pahimmissa tapauksissa vaimenematon heilahtelu voi aiheuttaa laajoja sähkökatkoja. Mm. näistä syistä johtuen on tärkeää valvoa sähkömekaanista heilahtelua sähkönsiirtoverkoissa. Heilahtelua voidaan valvoa hyödyntäen osoitinmittalaitteita (phasor measurement unit, PMU). Useista PMU:ista koostuvien laajan alueen valvontajärjestelmien (wide area monitoring systems, WAMS) kehittymisen myötä sähkömekaanisten heilahtelumoodien valvonnassa ja identifioinnissa voidaan hyödyntää useita synkronoituja mittauksia. Tässä väitöskirjassa esitetään neljä uutta monimuuttujamenetelmää, jotka on tarkoitettu sähkömekaanisten heilahtelumoodien identifiointiin ja jatkuvaan valvontaan. Esitettävät menetelmät hyödyntävät WAMS-mittauksia useasta eri paikasta sähköverkossa ja käyttävät moodien identifiointiin verkossa esiintyvää jatkuvaa heilahtelua, jonka herätteenä toimivat mm. kuormien muutokset. Väitöskirjassa analysoidaan esitettyjen menetelmien toimintaa, ominaisuuksia ja rajoitteita sekä simuloidun että mitatun datan perusteella. Väitöskirjassa myös esitellään apumenetelmiä, joita voidaan käyttää hyödyksi moodien identifiointimenetelmien tulosten tulkinnassa ja visualisoimisessa. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että esitetyt moodien identifiointimenetelmät soveltuvat sähkömekaanisen heilahtelun valvontaan. Tulosten perusteella väitöskirjassa suositellaan lisäksi moodien identifiointitulosten tulkintaa helpottavien apumenetelmien, kuten spektrianalyysimenetelmien, hyödyntämistä sähkömekaanisen heilahtelun valvonnassa. Kantaverkkoyhtiöt voivat käyttää väitöskirjassa esitettyjä menetelmiä WAMS-järjestelmissään ja tätä kautta saada tarkempaa tietoa sähkömekaanisen heilahtelun esiintymisestä ja ominaisuuksista voimajärjestelmässä. Tarkempaa tietoa voidaan mm. käyttää voimajärjestelmän käyttövarmuuden analysoimisessa ja kehittämisessä.