Doctorandus/a PhD student

Naam: Willem Leterme

Partners

KU Leuven

Promotor / Supervisor

Prof. dr. ir. Dirk Van Hertem

Samenvatting van het onderzoek / Summary of Research

De vervanging van conventionele elektriciteitscentrales, bijvoorbeeld steenkool- of kerncentrales, door hernieuwbare energiebronnen, zoals windenergie en fotovoltaïsche energie, vergt een nieuwe benadering naar het ontwerp en de uitbating van het elektriciteitssysteem. In vergelijking met conventionele centrales, hebben hernieuwbare energiebronnen een grotere geografische spreiding en is, door de afhankelijkheid van de weersomstandigheden, de productie van vermogen variabel en beperkt stuurbaar. Bijgevolg leidt de massale integratie van hernieuwbare energiebronnen in het elektriciteitssysteem tot grotere en minder voorspelbare vermogensstromen in het hoogspanningsnet vergeleken met de huidige situatie. Om deze vermogensstromen op te vangen, zijn er binnen de komende jaren grootschalige netversterkingen nodig.

Voor het transport van grote vermogens over grote afstanden, is gelijkstroomtechnologie op basis van Voltage Source Converter (VSC HVDC), eerder dan de alom gebruikte wisselstroomtechnologie, de meest geschikte kandidaat vanuit technologisch oogpunt. De netversterkingen nodig voor de integratie van massale hoeveelheden hernieuwbare energiebronnen kunnen gerealiseerd worden met grootschalige vermaasde gelijkstroomnetten op basis van VSC HVDC.

In een gelijkstroomnet is de beveiliging tegen kortsluitingen (fouten) aan de gelijkstroomzijde essentieel voor een veilige en betrouwbare uitbating. De belangrijkste taak van beveiliging is, naast het garanderen van veiligheid van de gebruikers, het garanderen van een continue uitbating van het systeem, bijvoorbeeld door het vermijden van schade aan de componenten. Gezien fouten in de slechtste scenario’s snel leiden tot overstromen die de gevoelige vermogen-elektronische componenten in het gelijkstroomnet kunnen beschadigen, dient de beveiliging fouten af te schakelen in typisch enkele milliseconden. Vergeleken met de beveiliging van het bestaande wisselstroomnet moet de beveiliging in een gelijkstroomnet tien tot honderd keer sneller werken.

Dit werk voorziet in de concepten die nodig zijn voor het ontwikkelen van communicatieloze beveiligingsalgoritmes voor gelijkstroomnetbeveiliging. Deze algoritmes worden gebruikt binnen de netbeveiliging om fouten te detecteren en de lijn waarop de fout zich bevindt, te identificeren. Het werk geeft een gedetailleerd overzicht van de fenomenen die optreden bij fouten aan de gelijkstroomzijde en classificeert de methodes beschikbaar om deze fouten af te schakelen. Gebaseerd op fundamentele theorie en gereduceerde modellen, worden richtlijnen voor foutdetectie voorgesteld en snelle algoritmes ontwikkeld voor het identificeren van de lijn waarop de fout zich bevindt. Daarnaast worden algoritmes ontwikkeld om een back-up te voorzien ingeval van falen van de beveiliging zelf. De algoritmes zijn afgestemd op het gebruik in gelijkstroomnetten die gebruik maken van de meest recente technologie. Ze zijn echter niet beperkt voor het gebruik in specifieke systemen, gezien de toepasbaarheid van de algoritmes voor netten met verschillende groottes of parameters, in tegenstelling tot de bestaande literatuur, uitgebreid werd onderzocht.

Volledige tekst van het doctoraat / full text

Examencommissie / Board of examiners

Prof. dr. ir. Dirk Van Hertem (promotor) 
Prof. dr. ir. Patrick Wollants (voorzitter/chairman) 
Prof. dr. Jef Beerten (secretaris/secretary) 
Prof. dr. ir. Ronnie Belmans 
Prof. dr. ir. Johan Suykens 
Prof. dr. Mike Barnes , University of Manchester 
Prof. dr. Bertrand Raison , Université Grenoble Alpes, ENSE3 Site AMPERE