Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete elektri ne energije
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 32

Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete električne energije PowerPoint PPT Presentation


  • 63 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

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

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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Modeliranje nadzemnih prijenosnih linija u analizi kvalitete elektri ne energije

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.


Sadr aj

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


Uvod 1 1

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


Kratak osvrt na analizu kvalitete elektri ne energije 1 2

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


Kratak osvrt na analizu kvalitete elektri ne energije 2 2

Kratak osvrt na analizu kvalitete električne energije (2/2)

Parametri od interesa za analizu KEE i klasifikacija pojava prema

frekvencijskom opsegu


Uvjeti za razvoj modela nadzemne linije 1 1

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


Prora un parametara prijenosne nadzemne linije 1 1

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


Frekvencijska ovisnost parametara vodova r l c 1 2

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


Frekvencijska ovisnost parametara vodova r l c 2 2

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


Primjer prora una 110kv nadzemnog voda u analizi kee 1 3

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


Primjer prora una 110kv nadzemnog voda u analizi kee 2 3

Primjer proračuna 110kV nadzemnog voda u analizi KEE (2/3)

Frekvencijski ovisni parametri u sustavu simetrični komponenti direktne sheme


Primjer prora una 110kv nadzemnog voda u analizi kee 3 3

Primjer proračuna 110kV nadzemnog voda u analizi KEE (3/3)

Frekvencijski ovisni parametri u sustavu simetrični komponenti nulte sheme


Model voda u programskom paketu emtp rv za analize kee 1 5

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


Model voda u programskom paketu emtp rv za analize kee 2 5

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


Model voda u programskom paketu emtp rv za analize kee 3 5

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


Model voda u programskom paketu emtp rv za analize kee 4 5

Model voda u programskom paketu EMTP-RV za analize KEE (4/5)

Rezultati u vremenskom domenu


Model voda u programskom paketu emtp rv za analize kee 5 5

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)


Model voda u programskom paketu matlab za analize kee 1 3

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)


Model voda u programskom paketu matlab za analize kee 2 3

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)


Model voda u programskom paketu matlab za analize kee 3 3

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)


Funkcija za prora un parametara vodova u matlab m file 1 3

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


Funkcija za prora un parametara vodova u matlab m file 2 3

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)


Funkcija za prora un parametara vodova u matlab m file 3 3

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)


Razvoj modela 1 6

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 ...


Razvoj modela 2 6

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


Razvoj modela 3 6

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


Razvoj modela 4 6

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.


Razvoj modela 5 6

Razvoj modela (5/6)


Razvoj modela 6 6

Razvoj modela (6/6)

Realizacija direktne zamjenske sheme u Simulink/SimPowerSystems ...

31 PI element


Zaklju ak 1 2

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


Zaklju ak 2 2

Zaključak (2/2)

Model nadzemne linije u sustavu simetričnih komponenti


Budu a istra ivanja 1 1

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


  • Login