1 / 32

Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete električne energije

Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete električne energije. I straživački seminar Pristupnik: M r. sc. Vedad Bečirović Elektrotehnički fakultet u Sarajevu Mentor: P rof. dr. sc. Ivica Pavić Rujan, 2012. Sadržaj. Uvod

tovah
Download Presentation

Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete električne energije

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete električne energije Istraživački seminar Pristupnik: Mr. sc. Vedad Bečirović Elektrotehnički fakultet u Sarajevu Mentor: Prof. dr. sc. Ivica Pavić Rujan, 2012.

  2. Sadržaj • Uvod • Kratak osvrt na analizu kvalitete električne energije (KEE) • Definicije • Parametri od interesa za analizu KEE • Uvjeti za razvoj modela nadzemne linije • Proračun parametara prijenosne nadzemne linije • Frekvencijska ovisnost parametara vodova (R, L, C) • Primjer proračuna 110kV nadzemne linije u analizi KEE • Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE • Model voda u programskom paketu Matlab za analize KEE • Funkcija za proračun parametara vodova u MATLAB - *.m file • Razvoj modela • Zaključak i buduća istraživanja

  3. Uvod (1/1) • Modeliranje i analiza elektroenergetskog sustava (EES) u svrhu ocjene kvalitete električne energije (KEE) • Razvoj matematskih modela (zamjenskih shema) i algoritama za analize EES • Odabir uvjeta za razvoj • Verifikacija (usporedba) sa mjerenjima u realnom EES • EN 50160 se već primjenjuje za 110kV nadzemne vodove • Ova istraživanja su posvećena odabiru modela nadzemnog voda i razvoju istog u svrhu ocjene KEE

  4. Kratak osvrt na analizu kvalitete električne energije (1/2) Međunarodna važeća definicija kvalitete električne energije prema IEC 61000-4-30 je: „Obilježje električne energije u određenoj točki elektroenergetskog sustava promatrano u usporedbi s referentnim tehničkim parametrima.“ EES mjerenje ocjena obrada • Senzori naponski i strujni • IEC 6100-4-15 flikeri • IEC 6100-4-7 harmonici • IEC 6100-4-30 procedure • ostali parametri prema IEC • IEEE 1159 • Trendovi • Događaji • Baza podataka • Prijenos podataka • EN50160 • IEEE 519

  5. Kratak osvrt na analizu kvalitete električne energije (2/2) Parametri od interesa za analizu KEE i klasifikacija pojava prema frekvencijskom opsegu

  6. Uvjeti za razvoj modela nadzemne linije (1/1) • Nesimetrija => - sustav faznih vrijednosti; - sustav simetričnih komponenti (0, d, i) • Model treba da zadovoljava valni oblik napona koji je od interesa za KEE => frekvencijskiopseg DC – 10kHz • Uvjeti prema normama i standardima za mjerenje i analizu KEE (IEC 61000-4-15, IEC 61000-4-7, IEC 61000-4-30, EN50160, IEEE519) • Frekvencijski opseg mjerne opreme za monitoring KEE (DC – 10kHz) • Implementacija modela u daljim analizama • vremenski domen (vrijeme trajanja simulacije je znatno dulje od simulacijskoginteresnog vremena) • frekventni domen

  7. Proračun parametara prijenosne nadzemne linije (1/1) • Ulazni podaci: • geometrija (raspored vodiča na stupu, • visina stupa, širina stupa) • provjes • vodiči u snopu (1, 2, 3, 4, 6) • specifični otpor tla (10 – 10000 Ωm) • frekvencija • temperatura • prisustvo gromomobranskih užadi • Rezultat proračuna: • kvadratna matrica reda broja vodiča • matrica serijskih impedansi(Ω/km) • matrica otočnih kapaciteta (nF/km) • specijalan slučaj – predhodno navedene • matrice prevedene u sustav simetrični komponenti (Rd, Xd, Cd, R0, X0, C0) 220kV nadzemna prijenosna linija sa dva vodiča u snopu

  8. Frekvencijska ovisnost parametara vodova (R, L, C) (1/2) Utjecaj zemlje na parametre nadzemnog voda u sustavu simetrični komponenti • dozemni kapacitet C(f)=const. • Rd i Ld konstantno do cca. 10kHz Za simetrična opterećenja VNV utjecaj zemlje može se smatrati frekventno neovisnim do 10kHz 500kV visokonaponski vod sa vodičima u snopu

  9. Frekvencijska ovisnost parametara vodova (R, L, C) (2/2) Utjecaj skin efekta na parametre nadzemnog voda • Veoma izražen u frekvencijskom opsegu od interesa • Znatno izražen kod vodiča većeg poprečnog presjeka • Zanemarenja ovog fenomena dovode do značajnih pogrešaka

  10. Primjer proračuna 110kV nadzemnog voda u analizi KEE (1/3) • naponski nivo 110kV • duljina voda 100km • industrijska frekvencija 50Hz i frekvencija od interesa DC – 10kHz • specifični otpor tla 100Ωm

  11. Primjer proračuna 110kV nadzemnog voda u analizi KEE (2/3) Frekvencijski ovisni parametri u sustavu simetrični komponenti direktne sheme

  12. Primjer proračuna 110kV nadzemnog voda u analizi KEE (3/3) Frekvencijski ovisni parametri u sustavu simetrični komponenti nulte sheme

  13. Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE (1/5) • Biblioteke lines.clf i RLC branches.clf: • konstantni parametri - CP i PI model • frekvencijski ovisni parametri - FD, FDQ, FD-PI, WB model Opseg od interesa DC do 10kHz

  14. Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE (2/5) • Rezultat: • G1 - konstantni parametri trofaznog modela CP i PI => ne • G2 i G3 - frekvencijski ovisan trofazni model FD, FD-PI i WB => FD-PI ok G1 G2 G3

  15. Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE (3/5) • Primjer: • 110kV VNV • VNV u PH i JKS na kraju VNV • Na početku VNV PQ metar • Analiza faze A na „_BUS_01” • Trajanje simulacije 1s => df=1Hz • Prolazni JKS od 220ms do 420ms

  16. Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE (4/5) Rezultati u vremenskom domenu

  17. Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE (5/5) • Rezultati u frekventnom domenu • Rezolucija 1Hz • Uočljiva znatna neslaganja na višim frekvencijama • CP i FD jednaki do 450Hz (deveti harmonik)

  18. Model voda u programskom paketu Matlab za analize KEE (1/3) • MATLAB/SIMULINK/SimPowerSystems • Distributed Parameters Line (EMTP model VNV) • Three-Phase PI Section Line (Trofazni PI elemenat) • PI element (korisnik bira broj PI elemenata u serijskoj vezi – 30PI)

  19. Model voda u programskom paketu Matlab za analize KEE (2/3) • MATLAB/SIMULINK/SimPowerSystems • Distributed Parameters Line (EMTP model VNV) • Three-Phase PI Section Line (Trofazni PI elemenat) • PI element (korisnik bira broj PI elemenata u serijskoj vezi – 30PI)

  20. Model voda u programskom paketu Matlab za analize KEE (3/3) • MATLAB/SIMULINK/SimPowerSystems • Distributed Parameters Line (EMTP model VNV) • Three-Phase PI Section Line (Trofazni PI elemenat) • PI element (korisnik bira broj PI elemenata u serijskoj vezi – 30PI)

  21. Funkcija za proračun parametara vodova u MATLAB - *.m file (1/3) • Utjecaj zemlje • Skin efekat • Rezultat proračuna je u sustavu faznih vrijednosti i simetričnih komponenti

  22. Funkcija za proračun parametara vodova u MATLAB - *.m file (2/3) • Rezultat u sustavu faznih vrijednosti: • matrica serijskih impedansi (Ω/km) • matrica dozemnih kapaciteta (nF/km)

  23. Funkcija za proračun parametara vodova u MATLAB - *.m file (3/3) • Rezultat u sustavu simetričnih komponenti: • parametri po direktnoj shemi Zd(Ω/km) i Cd (nF/km) • parametri po nultoj shemi Z0(Ω/km) i C0(nF/km)

  24. Razvoj modela (1/6) • Ideja: • Više PI elemenata u kaskadnoj (serijskoj) vezi • Razvoj za frekvencijski i vremenski domen • Model razviti za sustav simetričnih komponenti • Pitanja: • Kako odrediti broj PI elemenata? • Kako odrediti broj serijskih elemenata RL? • Kako odrediti parametre PI elemenata? • Verifikacija modela ...

  25. Razvoj modela (2/6) RLC proračun u frekvencijskom opsegu DC-10kHz fint=10kHz Formiranje PI elementa - R(f), L(f) i C=cons. Određivanje prirodne frekvencije fpri=fmin Određivanje broja PI elmenata

  26. Razvoj modela (3/6) • 31 PI direktna shema • 35 PI nulta shema • parametri R i L su funkcije frekvence, parametar C je konstantan • model primjenjiv u frevencijskom domenu Np = 6 Np = 7 lv – duljina voda Rp(f), Lp(f), Cp - proračun

  27. Razvoj modela (4/6) • broj ekstrema (max) odgovara broju paralelnih grana • 31 PI element u seriskoj vezi • Np – broj paralelnih grana • R’m, L’m – poznate vrijednosti dobivene proračunom parametara vodova za fm • Rk, Lk – nepoznate vrijednosti Uvjet za vremensku domenu: • Postupci za rješavanje: • Jacobijev postupak, • Gauss-Seidelov postupak, • Newton-Raphsonov postupak.

  28. Razvoj modela (5/6)

  29. Razvoj modela (6/6) Realizacija direktne zamjenske sheme u Simulink/SimPowerSystems ... 31 PI element

  30. Zaključak (1/2) • Proračun parametara nadzemnog voda • Utjecaj zemlje • Skin efekat • Geometrija • Parametri okoliša (specifični otpor tla, temperatura, ...) • EMTP-RV i analiza KEE • Proračun parametara vodova • FD-PI model Unbalanced (odgovara vremenskom i frekvencijskom domenu) • Matlab/Simulink/SimPowerSystems • Distributed Parameters Line samo za određene analize

  31. Zaključak (2/2) Model nadzemne linije u sustavu simetričnih komponenti

  32. Buduća istraživanja (1/1) • Razvoj zamjenske sheme u sistemu faznih vrijednosti • Istraživanje mogućnosti pojednostavljenja razvijenog modela s ciljem očuvanja frekventnog odziva • Implementacija modela na konkretnom primjeru

More Related