27-11-2019

KU Leuven/EnergyVille heeft recent tests van het Mitsubishi Electric HVDC-beveiligingsrelais succesvol afgerond. Hiermee zijn belangrijke stappen gezet voor de bescherming van toekomstige HVDC-energiesystemen. Tijdens de tests werd de relais, een nieuwe technologie om HVDC-energiesystemen van de toekomst te beschermen, blootgesteld aan realistische omstandigheden die de toekomstige werking nabootsen. Voorlopige resultaten tonen aan dat het HVDC-relais perfect in staat is om de ontworpen functies uit te voeren op een betrouwbare en veilige manier. De tests vonden plaats in het kader van het EU PROMOTioN-project, waarin HVDC-beveiligingssystemen voor netten op zee worden ontwikkeld en getest.


Beveiliging van hoogspanningsgelijkstroomnetten

Om grote hoeveelheden hernieuwbare energie te integreren in het netwerk is een fundamentele upgrade nodig, met beduidend hogere capaciteit. De meest efficiënte manier om deze extra capaciteit te bieden, is door het gebruik van DC-hoogspanningsnetwerken (HVDC). Bescherming van dergelijke netwerken vereist nieuwe apparatuur en algoritmes om fouten op een snelle en selectieve manier te identificeren, zodat schade aan apparatuur of langdurige onderbrekingen worden vermeden. Het HVDC-relais is een hardware-toepassing dat op basis van algoritmes fouten detecteert en identificeert. Het levert daarbij essentiële signalen aan andere beveiligingsapparatuur.

Industriële HVDC-relais zijn nog in ontwikkeling en dus nog niet commercieel beschikbaar. Met deze tests zijn nu belangrijke stappen gezet in de industrialisatie van de DC-relais. De geteste relais gebruikt beveiligingsalgoritmen ontworpen door KU Leuven/EnergyVille en geavanceerde hardware van Mitsubishi Electric. De relais is getest met behulp van vereenvoudigde maar representatieve testcircuits, methodes en procedures om de betrouwbare werking van het algoritme in combinatie met werkende industriële hardware te valideren. Er is nu bevestigd dat het HVDC-relais in staat is om de beveiligingsfuncties te leveren zoals verwacht, met een looptijd die aanzienlijk korter was dan die van wisselstroomrelais en daarmee in lijn ligt met de huidige verwachtingen van toekomstige HVDC-systeemvereisten. Ook de back-upbescherming werd met succes gevalideerd.

“Deze succesvolle test toont aan dat een belangrijk element van de toekomstige HVDC-supergrids geïndustrialiseerd is en bijna klaar is voor real-world toepassingen”, legt Dirk Van Hertem, professor aan KU Leuven/EnergyVille uit. “Dit soort onafhankelijke testen verhoogt niet alleen het vertrouwen in beveiligingsalgoritmen en -technologie, maar helpt ook de discussie over harmonisatie vooruit - een belangrijke factor voor installaties met meerdere leveranciers. We zijn er trots op dat onze lopende samenwerking met Mitsubishi Electric heeft kunnen voortbouwen op ons HVDC-beveiligingsonderzoek om de technologische gereedheid van DC-technologie te verhogen en samen te werken aan een industriële oplossing die klaar is voor gebruik in een echt systeem. ”

“De tests van KU Leuven/EnergyVille vormen een nieuwe mijlpaal in de ontwikkeling van ons DC-relais. De hardware bleek in staat om te presteren zoals ontworpen en om fouten te detecteren. De volgende stap is het evalueren van de apparatuur op systeemniveau (testen worden uitgevoerd binnen WP9 van Promotion) zodat we komen tot een standaardisatie wat betreft beveiligingsapparatuur voor substations voor toekomstige HVDC-systemen met meerdere terminals."

EnergyVille KU LeuvenMitsubishi Electric HVDC Line Protection Relay for Power Systems of the Future

PROMOTioN project

De tests zijn uitgevoerd als onderdeel van het Europese “Horizon 2020 research and innovation programme”, contract 691714: PROMOTION . Dit internationale project heeft als doel de technische, regelgevende, financiële en juridische uitdagingen aan te pakken voor de implementatie van HVDC-transmissienetwerken. Het PROMOTION-project zorgt voor een vergroot vertrouwen in toekomstige HVDC-netwerken. Een kernonderdeel hiervoor is dat we kunnen aantonen dat nieuwe HVDC-beveiligingsmethoden geschikt zijn voor toekomstige elektriciteitssystemen. Binnen PROMOTION leidt het team van KU Leuven/EnergyVille het onderzoek naar HVDC netbeveiliging.

Referenties

W. Leterme, J. Beerten and D. Van Hertem, "Nonunit Protection of HVDC Grids With Inductive DC Cable Termination," in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 31, no. 2, pp. 820-828, April 2016.

W. Leterme, S. Pirooz Azad, and D. Van Hertem, ‘Fast Breaker Failure Backup Protection for HVDC Grids,’ in Proc. IPST 2015, Cavtat, Croatia, 2015.

G. Chaffey, I. Jahn, R. Loenders, W. Leterme, M. Wang, F. Dejene, S. Norrga and D. Van Hertem, ‘Functional Real Time Testing of HVDC IEDs,’ in Proc. CIGRÉ B4 Colloquium 2019, Johannesburg, South Africa, 2019.

Logo's Mitsubishi Relay Testings
Dirk van hertem

Contact

Dirk van Hertem

Professor Electrical Engineering at EnergyVille/KU Leuven
Kris Baert

Contact

Kris Baert

Business Developer Solar and Electrical Energy Networks at EnergyVille/KU Leuven