Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9695
Title: Ανάλυση και έλεγχος σε σφάλματα σε δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας
Other Titles: Power system faults analysis and control
Authors: Βασιλά, Γεωργία
Keywords: Συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας
Ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις
Keywords (translated): Electrical energy systems (EES)
Electromagnetic oscillations
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την ανάλυση διαταραχών και των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων που έπονται και εμφανίζονται στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας ενώ εξετάζεται η βελτίωση απόσβεσης των ταλαντώσεων μέσω ελεγκτών και σταθεροποιητών. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ) και αναφορά στις βασικές έννοιες αυτών. Ακολουθεί αναφορά στην δομή των ΣΗΕ και ανάλυση των επιμέρους αυτών συστημάτων, όπως το σύστημα παραγωγής, το σύστημα μεταφοράς, το σύστημα διανομής και το φορτίο. Σύντομη περιγραφή των μέτρων προστασίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν καθώς και της σπουδαιότητας του μέτρου επιλογικότητας δίνεται στο τέλος του κεφαλαίου, ενώ δεν παραλείπεται και ο σχολιασμός της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από χτες έως σήμερα. Στο δεύτερο κεφάλαιο έχουμε εισαγωγή στα σφάλματα/διαταραχές που εμφανίζονται στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και την επίδραση αυτών στην ποιότητα ισχύος. Γενική θεώρηση επί των βραχυκυκλωμάτων βάση του διεθνούς προτύπου IEC 60909 καταγράφεται, ενώ γίνεται επίσης σύντομη ανασκόπηση επί των διαταραχών βάση των συνεπειών στις κυματομορφές τάσεως. Τα βραχυκυκλώματα αναλύονται βάση της θέσης που υφίστανται, του χρόνου απόσβεσης τους αλλά και της φύσης τους. Στην ανάλυση συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας είναι αναγκαία η ύπαρξη μοντέλων, γεγονός που καλύπτεται από το τρίτο κεφάλαιο, οπού δίνεται το μοντέλο γραμμών μεταφοράς ανάλογα με το μήκος των γραμμών, το μοντέλο του μετασχηματιστή και το μοντέλο φορτίου. Καθώς οι σύγχρονες γεννήτριες αποτελούν το σημαντικότερο από τα στοιχεία που δομούν τα ΣΗΕ το τέταρτο κεφάλαιο αφιερώνεται αποκλειστικά σε αυτές. Το κεφάλαιο αυτό αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα κεφάλαια της εργασίας αυτής όπου καταγράφεται η θεωρία των σύγχρονων γεννητριών ως προς την δομή και την αρχή λειτουργίας τους ενώ δίνονται και βασικές έννοιες αυτών, όπως η ταχύτητα περιστροφής και η παραγόμενη τάση. Όπως στο προηγούμενος έτσι και σε αυτό το κεφάλαιο εξάγεται το ισοδύναμο μοντέλο του εν λόγω εξοπλισμού με επιπλέον ανάλυση των εξισώσεων που το περιγράφουν. Η αναγκαιότητα απλοποίησης των μελετών οδηγεί στην ανάλυση των εξισώσεων μέσω του μετασχηματισμού Park και εν συνεχεία μοντελοποίηση σύγχρονης γεννήτριας 4ης τάξης, μοντέλο που θα χρησιμοποιηθεί και στην προσομοίωση που θα υλοποιηθεί. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται η μεταβατική ευστάθεια με σαφή διαχωρισμό των κατηγοριών που την δομούν. Βασικές έννοιες της μεταβατικής ευστάθειας καταγράφονται, ενώ μελετώνται οι ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις που προκαλούνται μετά την εμφάνιση διαταραχής στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Δίνεται η εξίσωση ταλάντωσης μέσω των αναγκαίων παραδοχών, ενώ στο τέλος του κεφαλαίου σχολιάζεται η ηλεκτρομαγνητική ροπή με ιδιαίτερη μνεία στην ροπή απόσβεσης. Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφονται τα βασικά συστήματα ελέγχου που χρησιμοποιούνται για την ρύθμιση και έλεγχο μιας σύγχρονης γεννήτριας, με σκοπό τον έλεγχο των μεταβατικών καταστάσεων στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και εν προκειμένω της διατήρησης της ευστάθειας αυτών, μέσω βελτίωσης της απόσβεσης των ηλεκτρομηχανικών ταλαντώσεων. Στο τελευταίο κεφάλαιο, γίνεται η προσομοίωση συστήματος σύγχρονης γεννήτριας σε άπειρο ζυγό υπό συνθήκες διαταραχής και η εξαγωγή των αποκρίσεων βασικών παραμέτρων του συστήματος με την ύπαρξη ή μη αυτόματου ρυθμιστή τάσης (AVR) καθώς και ύπαρξη ή μη σταθεροποιητή ισχύος συστήματος.
Abstract (translated): This thesis deals with disturbances and electromagnetic oscillations analysis that downstream and appears in electrical power systems while oscillations damping improvement is examined via controllers and stabilizers. The first chapter is introduction to electrical energy systems (EES) and to their essential concepts. A reference to the structure of the EES and analysis of its individual systems, such as the production system, the transmission system, distribution system and load follow. Brief description of the protective measures that may be used as also the importance of the selectivity measure is described, while is not ommited the commentary of the electricity market from yesterday to today. In the second chapter errors / disturbances are introduced that occur in power systems and their impact on power quality. General concept for short circuits based on international IEC 60909 standards is recorded, and also a brief review on the basis of disturbance effects on voltage waveforms. The shorts circuits are analyzed based on the position they first appear, their payback time and their nature. In order to analyze electric power systems, electrical models are necessary which are described on third chapter, where the transmission line model is given depending on the length of the lines, the transformer model and load model. As synchronous generator is the most important of the elements that structure the EES the fourth chapter is devoted exclusively to it. This chapter is one of the most important chapters of this thesis as synchronous generators structure and operating principle are given and basic concepts such as the rotational speed and the output voltage are described. The equivalent model of the synchronous generator is imported whit extra analysis of the equations that describes it. The need for simplification of the studies leads to the resolution of equations via Park Transformation and then modeling synchronous generator 4th order model that also is to be used in the simulation to be carried out. The fifth chapter analyzes the transient stability with clear separation of the classes that construct it. Basic concepts of the transitional stability are recorded, while the electromagnetic oscillations caused after the occurrence of disturbance in the power system are studied. Given the oscillation equation through the necessary assumptions and at the end of the chapter the electromagnetic torque with particular reference to the damping torque is described. The sixth chapter describes the basic control systems for the regulation and control of a synchronous generator, with the purpose of controlling transients situations in power systems and in case of maintaining such stability by improving damping of electromechanical oscillations. In the last chapter, synchronous generator system connected to infinite even under disturbance is simulated while the systems’ basic parameters responses are exported on the existence or not of automatic voltage regulator (AVR) as also whether or not stabilizer system power.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.