Kompensacja zaburzeń JEE Statcom i DVR Szkolenie Tauron Dystrybucja Kraków AGH 2018

Podobne dokumenty
Sposoby poprawy jakości dostawy energii elektrycznej

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów. Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ - PROCES ŁĄCZENIA BATERII KONDENSATORÓW

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów

PL B1. UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE, Olsztyn, PL BUP 26/15. ANDRZEJ LANGE, Szczytno, PL

Elektronika przemysłowa

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów. Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki

Współczesne układy kompensacji mocy biernej Jaworzno marzec 2010 r.

REGULATORY MOCY BIERNEJ DLA SYMETRYCZNYCH I ASYMETRYCZNYCH OBCIĄŻEŃ

Od autora Spis wybranych oznaczeñ i symboli... 15

OCENA WPŁYWU PRACY FARMY WIATROWEJ NA PARAMETRY JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów

OCENA JAKOŚCI DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej

ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH NA PODSTAWIE WYBRANEGO PRZYPADKU

Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.

Procedury przyłączeniowe obowiązujące w PGE Dystrybucja S.A. związane z przyłączaniem rozproszonych źródeł energii elektrycznej

ANALIZA WARUNKÓW ZASILANIA (JEE) WYBRANE PRZYPADKI

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAPADY NAPIĘCIA

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

Katalog sygnałów pomiarowych. Obowiązuje od 10 marca 2015 roku

Maszyny i urządzenia elektryczne. Tematyka zajęć

PLAN PREZENTACJI. 2 z 30

WYBRANE ZAGADNIENIA Z ZAKRESU WYBORU RODZAJU URZĄDZEŃ DO KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ NA BAZIE KONDENSATORÓW ENERGETYCZNYCH.

Wykorzystanie farm wiatrowych do operatywnej regulacji parametrów stanów pracy sieci dystrybucyjnej 110 kv

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

PSPower.pl. PSPower MULTIFAL (Basic ; PV)

CZĘŚĆ DRUGA Obliczanie rozpływu prądów, spadków napięć, strat napięcia, współczynnika mocy

Koncepcja interfejsu energoelektronicznego dla mikroinstalacji prosumenckiej

Kompensacja mocy biernej w stacjach rozdzielczych WN/SN

XXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna

Analiza wpływu źródeł PV i akumulatorów na zdolności integracyjne sieci nn dr inż. Krzysztof Bodzek

ANALIZA PRACY SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI W WARUNKACH ZAPADU NAPIĘCIA

Poprawa jakości energii i niezawodności. zasilania

REGULACJA I STABILNOŚĆ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Jakość dostawy energii elektrycznej w badaniach i dydaktyce

Układy energoelektroniczne na osłonach kontrolnych rynku horyzontalno- wertykalnego

Baterie kondensatorów

PN-EN :2012

Przekształtniki energoelektroniczne wielkich mocy do zastosowań w energetyce

PL B1. Sposób i układ tłumienia oscylacji filtra wejściowego w napędach z przekształtnikami impulsowymi lub falownikami napięcia

POMIARY I ANALIZA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz

Wykaz symboli, oznaczeń i skrótów

Kompensacja mocy biernej podstawowe informacje

Układy energoelektroniczne w elektroenergetyce: sieci rozdzielcze (ang. Custom Power) oraz sieci przesyłowe (ang. FACTS)

Bezpieczeństwo energetyczne nie tylko w makroskali

ALGORYTMY OBLICZENIOWE - wykorzystanie danych pomiarowych z liczników bilansujących na stacjach SN/nn

Zdjęcia Elektrowni w Skawinie wykonał Marek Sanok

POMIARY ZABURZEŃ PRZEWODZONYCH W SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ PRZYKŁADY ANALIZY

ANALIZA JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

1. Wiadomości ogólne 1

Jakość energii elektrycznej The quality of electricity. Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

Współpraca rozproszonych źródeł energii z sieciami elektroenergetycznymi. dr inż. Marek Adamowicz Katedra Automatyki Napędu Elektrycznego

Efektywność środków ograniczających oddziaływanie napędów przekształtnikowych na sieć zasilającą

Podzespoły i układy scalone mocy część II

Składam serdeczne podziękowania Panu profesorowi Zbigniewowi Hanzelce za pomoc merytoryczną konieczną do powstania niniejszej pracy.

ZAŁĄCZNIK A DO WNIOSKU

POMIARY WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii

Eliminacja wpływu napędów dużych mocy na sieć zasilającą

B O O K E R I N F O 1

ZŁA JAKOŚĆ DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAGROŻENIEM DLA POPRAWNEJ PRACY ODBIORNIKÓW PRZEMYSŁOWYCH

Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe OLMEX S.A. Wójtowo, ul. Modrzewiowa Barczewo

Układ sterowania filtrem aktywnym i dynamicznym stabilizatorem napięcia. Katedra Automatyki i Robotyki, AGH, Kraków,

6.2. Obliczenia zwarciowe: impedancja zwarciowa systemu elektroenergetycznego: " 3 1,1 15,75 3 8,5

Przegląd topologii i strategii sterowania układów do poprawy jakości energii elektrycznej UPQC

GTS Transformujemy Waszą przyszłość

Jakość energii w smart metering

Kompensacja mocy biernej indukcyjnej oraz pojemnościowej na farmach wiatrowych

Przemienniki częstotliwości i ich wpływ na jakość energii elektrycznej w przedsiębiorstwie wod.-kan.

ANALIZA PRACY FARMY WIATROWEJ W KONTEKŚCIE PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Ćwiczenie 1 i 2 Regulacja napięcia w elektroenergetycznej sieci rozdzielczej za pomocą kompensacji równoległej i szeregowej

Wybrane zagadnienia pracy rozproszonych źródeł energii w SEE (J. Paska)

Jakość energii elektrycznej The quality of electricity

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

SVC SYSTEMY KOMPENSACJI NADĄśNEJ ŚREDNICH I WYSOKICH NAPIĘĆ

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ - ZMIANA WARTOŚCI SKUTECZNEJ NAPIĘCIA

NOWOCZESNA KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ I WYŻSZYCH HARMONICZNYCH Z WYKORZYSTANIEM KOMPENSATORÓW DYNAMICZNYCH STATCOM I EFA

Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

Mikroinstalacje w sieci dystrybucyjnej - przyłączenie i współpraca z siecią

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

BADANIA MOCY W MODELU ELEKTROWNI WIATROWEJ Z GENERATOREM ASYNCHRONICZNYM DWUSTRONNIE ZASILANYM

BADANIA GENERATORA INDUKCYJNEGO W PRACY AUTONOMICZNEJ Z KONDENSATORAMI WYZNACZANIE SPRAWNOŚCI

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

Jakość energii Seminarium nt. Jakośd energii elektrycznej Obowiązki dostawcy i odbiorcy energii elektrycznej

ANALIZA ZMIANY PARAMETRÓW TURBIN FARMY WIATROWEJ PRZYŁĄCZANEJ DO SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

UKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII. Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o.

Kompensacja mocy biernej maszyny wyciągowej

Protect 4.33 o mocy 160 kva kva

Współpraca mikroźródeł z siecią elektroenergetyczną OSD

AC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik

f r = s*f s Rys. 1 Schemat układu maszyny dwustronnie zasilanej R S T P r Generator MDZ Transformator dopasowujący Przekształtnik wirnikowy

Pytania egzaminacyjne dla Kierunku Elektrotechnika. studia II stopnia stacjonarne i niestacjonarne

Tematy prac dyplomowych dla studentów studiów I. stopnia stacjonarnych kierunku. Elektrotechnika. Dr inż. Marek Wancerz elektrycznej

SVC SYSTEMY KOMPENSACJI

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EEL s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

ZASILACZE BEZPRZERWOWE

Transkrypt:

Kompensacja zaburzeń JEE Statcom i DVR Szkolenie Tauron Dystrybucja Kraków AGH 2018 dr inż. Krzysztof Piątek kpiatek@agh.edu.pl

Dynamiczny stabilizator napięcia

Najczęściej występujące zaburzenia Środowisko przemysłowe 1. Zapady napięcia 2. Przerwy w zasilaniu 3. Wartość napięcia 4. Odkształcenie napięcia 5. Przepięcia 6. Asymetria 7. Wahania napięcia 8. Zmiany częstotliwości Środowisko komunalne 1. Wartość napięcia 2. Zapady napięcia 3. Wahania napięcia 4. Przerwy w zasilaniu 5. Przepięcia 6. Odkształcenie napięcia 7. Asymetria 8. Zmiany częstotliwości 3

Zapady napięcia a przerwy Podstawowa różnica ciągłość zasilania W trakcie zapadu bądź wzrostu napięcia obwód zasilania jest ciągły Podczas przerwy obwód zasilania jest przerwany definicja rozróżnia zapad od przerwy na podstawie pomiaru zmierzone napięcie <0.1U N oznacza tak naprawdę brak zasilania Stacja SN/nn Linia 1 Przerwa Linia 2 Zapad napięcia 4

Przykłady Napięcie rms (20 ms) 5

Zasada działania stabilizatora szeregowego stabilizator 6

Szeregowy stabilizator napięcia podstawowa funkcjonalność Kompensacja zapadów i wzrostów napięcia kompensacja dynamiczna brak możliwości kompensacji przerw Stabilizacja napięcia kompensacja statyczna, kompensacja wahań, symetryzacja, podniesienie lub obniżenie napięcia. Wraz z filtrem pasywnym LC blokowanie przepływu harmonicznych filtracja aktywna, hybrydowa Z dodatkowymi układami można rozszerzyć o funkcjonalność UPS zapewnienie zasilania podczas przerw. 7

Szeregowy stabilizator napięcia budowa ogólna Zasilanie Transformatory dodawcze Odbiorniki Zasilanie strony DC Filtry częstotliwości łączeniowej Falownik wyjściowy Wytwarzanie napięcia dodawczego Wspólna strona DC 8

Typy układów DVR Dodawanie napięcia poprzez transformator dodawczy bez transformatora Układ DVR musi dostarczać energię do odbiornika uczestniczy w wymianie energii miedzy siecią a odbiornikiem Ze względu na sposób zasilania podczas kompensacji można układy podzielić na: SES (stored energy supply) energia pobierana jest z baterii kondensatorów kompensacja dorywcza LES (line energy supply) energia pobierana jest z sieci kompensacja ciągła 9

Typy układów DVR SES, ze zmiennym napięciem DC Odb. 10

Typy układów DVR SES, ze stabilizowanym napięciem DC Odb. 11

Typy układów DVR LES, zasilanie od strony sieci (US) Odb. 12

Typy układów DVR LES, zasilanie od strony odbiornika (DS) Odb. 13

Kilka problemów praktycznych Dobór transformatora dodawczego problem nasycania się rdzenia w stanach dynamicznych, gabaryty układy beztransformatorowe, ale problem separacji faz specjalne zabezpieczenia ograniczające szybkość kompensacji Dynamika układu zakończenie zapadu może skutkować impulsowym podniesieniem napięcia odbiornika ograniczenie możliwości kompensacji Wymiana mocy między siecią a odbiornikiem wymiarowane obu falowników Działanie podczas stanów awaryjnych interakcja z zabezpieczeniami sieciowymi zwarcie po stronie odbiornika zwarcie i przerwa po stronie sieci problem wykrywania, reagowania i powrotu do pracy 14

Przykłady zastosowań praktycznych Demonstrator DVR wynik projektu międzynarodowego KIC ProInterface Układ platformowy Dawson Creek, Kanada Maszyna papiernicza Caledonian Paper Mill, Irvine, Szkocja 15

KIC Prointerface demonstrator laboratoryjny Projekt międzynarodowy KIC AGH, Elsta Elektronika, Tauron Dystrybucja jako partnerzy Wytworzenie interfejsów energoelektronicznych dla prosumentów APF filtr aktywny DVR dynamiczny stabilizator napięcia UPQC planowany, prace wstrzymano Dynamiczny stabilizator napięcia kompensacja zapadów i wzrostów kompensacja wahań, asymetrii i spadków napięcia zasilanie z sieci (LES, US) prądem sinusoidalnym 16

KIC Prointerface demonstrator laboratoryjny Zasilanie Transformatory dodawcze Odbiorniki Filtry częstotliwości łączeniowej Filtry częstotliwości łączeniowej Prostownik o sinusoidalnym prądzie wejściowym (falownik) Wspólna strona DC Falownik wyjściowy 3 falowniki 1-faz. 17

KIC Prointerface Demonstrator DVR Falowniki napięcia Elementy filtrów (kondensatory, cewki) Transformatory dodawcze

KIC Prointerface demonstrator laboratoryjny 19

KIC Prointerface demonstrator laboratoryjny Kompensacja trójfazowego zapadu napięcia (symetrycznego) Napięcie zasilania Napięcie odbiornika 20

KIC Prointerface demonstrator laboratoryjny Kompensacja trójfazowego zapadu napięcia (symetrycznego) Napięcie zasilania i odbiornika Napięcie dodawcze 21

Układ platformowy DVR Projekt demonstracyjny: sieć zasilająca wyższą uczelnię w Dawson Creek, Kanada moc odbiorników: 500 kva napięcie sieci: 15-34.5 [kv] kompensacja: wzrostów: do 110% U N zapadów: do 50% U N szybkość reakcji: 1/8 cykla ( <2 [ms] ) układ typu LES 22

Zakład papierniczy Caledonian Paper Mill Zapady napięcia Linia zasilająca: 132 kv Poziom napięcia: 11 kv Średnio 40 zapadów/rok Głębokość: <50% Czas trwania: do 0.3 s Najczęstszy powód: uszkodzenia linii przez wiatr Wrażliwy odbiornik to maszyna papiernicza 23

Zakład papierniczy Caledonian Paper Mill Układ DVR Wydzielona linia zasilająca: moc 8 MVA Układ DVR: 2 moduły po 2 MVA moc całkowita: 4 MVA Max napięcie dodawcze: 3156 V co stanowi 48% napięcia zasilania Max energia baterii: 800 kj 24

Statyczny kompensator STATCOM

Kompensator Statcom Statyczny kompensator synchroniczny ang. static synchronous compensator, STATCOM lub static synchronous condenser, STATCON Urządzenie energoelektroniczne służące do wytwarzania mocy biernej (indukcyjnej lub pojemnościowej) w dziedzinie podstawowej harmonicznej. Podstawowe zastosowanie: kompensacja mocy biernej odbiorników szybkozmiennych, stabilizator napięcia w sieciach elektroenergetycznych, dynamiczne źródło mocy biernej w systemie (podczas zwarć w liniach przesyłowych). 26

Kompensator Statcom Budowa Sieć U O Odbiornik Dławik X k Transformator Filtr częstotliwości łączeniowej U P U k Falownik napięcia 27

Kompensator Statcom Duże możliwości kompensacji nadążnej sterowane źródło prądu biernego, moc bierna proporcjonalna do napięcia sieci Bardzo duża dynamika wynikająca z zastosowania elementów w pełni sterowanych umożliwia kompensację odbiorników szybkozmiennych przy zastosowaniu do źródeł odnawialnych może poprawiać warunki pracy podczas np. zapadów napięcia Możliwość rozszerzenia funkcjonalności (poprzez sterowanie falownikiem) filtracja wyższych harmonicznych prądu symetryzacja odbiornika 28

Kompensator Statcom Schemat zastępczy X s I k U O X k U z U P Zasilanie Reaktancja sieci Kompensator Statcom Odbiornik 29

Kompensator Statcom Wykres wskazowy I k I k U k U P U O U P U k U O U O I k = 0 U k = 0 U P U P > U O Charakter pojemnościowy U P = U O Stan jałowy U P < U O Charakter indukcyjny 30

Przykład aplikacji kompensacja mocy biernej Kompensacja wahań napięcia pieca łukowego Układ wyłączony Układ załączony 31

Przykład aplikacji stabilizacja systemu elektroenergetycznego Cerro Navia, Chile Przeznaczenie: stabilizacja systemu przesyłowego, zwiększenie możliwości przesyłowych systemu Moc układu: 65 MVar ind., 140 MVar poj. Przyłączenie: linia 220 kv Zadania systemu: regulacja napięcia w sieci 220 kv dynamiczna moc bierna podczas zwarć i stanów łączeniowych zwiększenie możliwości przesyłowych sieci ABB, FACTS for grid voltage stabilization and increased power transmission capability in Chile, http://new.abb.com/facts/references/reference_cerro_navia 32

Przykład aplikacji poprawa warunków pracy farmy wiatrowej Wymagania operatora systemu (warunki przyłączeniowe) utrzymanie generacji przy zadanych warunkach napięciowych regulacja współczynnika mocy Oddziaływanie farmy wolne zmiany i wahania napięcia kompensacja dynamiczna wynikająca ze zmienności mocy np. w wyniku zmian prędkości wiatru Ograniczone możliwości wytwarzania mocy biernej przez same źródła dla farmy wiatrowej wynika z chwilowej prędkości wiatru i ograniczeń konstrukcyjnych konieczność instalowania dodatkowych urządzeń kompensacyjnych Moc bierna kablowych linii łączących farmę z systemem kompensacja mocy pojemnościowej kabla podczas postoju kompensacja mocy biernej podczas pracy (charakter indukcyjny i pojemnościowy) 33

Przykład aplikacji poprawa warunków pracy farmy wiatrowej Prace badawcze w ramach projektu NCBiR: Badania nad opracowaniem wytycznych, technik i technologii dla systemów kompensacji mocy biernej, inteligentnego monitoringu wewnętrznych sieci elektroenergetycznych oraz ogniw fotowoltaicznych dedykowanych obiektom hybrydowym opartym wyłącznie o źródła odnawialne Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013 Priorytet 1 - Badania i rozwój nowoczesnych technologii, Poddziałanie 1.3.1 - Projekty Rozwojowe 34

Przykład aplikacji poprawa warunków pracy farmy wiatrowej Moc znamionowa Napięcie zasilania Częstotliwość Częstotliwość łączeniowa PWM Prąd znamionowy Prąd szczytowy Tętnienia prądu Czas reakcji Temperatura pracy Chłodzenie 300 kvar 3 x 400 V 50 Hz 5 khz 450 A 1000 A < 0.5 A 63 s 5 C to 40 C powietrzne wymuszone 35

Kabel SN 2.6 km Przykład aplikacji poprawa warunków pracy farmy wiatrowej Rozdzielnia główna FW Podstacja pomocnicza STATCOM GPZ Stacja Sierpc GPZ S=250 MVA 15 kv Linia kablowa SN XRUHAKXS, 3x1x240 mm 2 15kV, długość ok. 6.6 km Krótkie połączenie kablem SN Kabel SN, 30 m Wieża 1 Rozdzielnia pomocnicza FW Turbina wiatrowa: Nordex N90 Typ DFIG 2500 kw ograniczenie do 2000 kw Kabel SN, 450 m Wieża 2 Kabel SN, 421 m Wieża 3 36

TAN Q [kvar] Przykład aplikacji poprawa warunków pracy farmy wiatrowej Przebieg tangensa mocy i mocy biernej 0,2 150 0,1 100 0 14:42 14:47 14:52 14:57 15:02 15:07 50-0,1-0,2 0-50 Linia FW Stacja GPZ Sierpc GPZ -0,3-100 -0,4-0,5 Linia FW Stacja GPZ Sieprc GPZ -150-200 14:41 14:46 14:51 14:56 15:01 15:06 37

P [kw] Q [kvar] Przykład aplikacji poprawa warunków pracy farmy wiatrowej Przebieg czynnej i wykres mocy P-Q 14:42 14:47 14:52 14:57 15:02 15:07-300 150 Linia FW -400 GPZ Sierpc Stacja GPZ 100 50-500 Q = -0,1375 P - 2417 0-600 -50-700 Q = -0,0144 P - 145794-100 -800 Linia FW Stacja GPZ Sierpc GPZ -150-900 -1 000-800 -600-400 -200 0 P [kw] -200 38

Dziękuję za uwagę dr inż. Krzysztof Piątek Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział Elektrotechniki Automatyki Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii kpiatek@agh.edu.pl 39