JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAPADY NAPIĘCIA Zbigniew HANZELKA Wykład nr 10
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia INVERTOR Sieć zasilająca Prostownik U dc Schemat ideowy regulowanego napędu VSI
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia 1 M E T O D A Ręczny lub automatyczny ponowny rozruch napędu po określonym czasie zwłoki podczas którego prędkość silnika maleje do zera. 2 M E T O D A Szybkie zahamowanie napędu i konwencjonalny ponowny rozruch. 3 M E T O D A Automatyczny rozruch silnika po upływie określonego czasu (zależnego od stałej czasowej wirnika, typowo kilkaset ms).
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia 4 M E T O D A Synchronizacja napięciowa inwertora. 5 M E T O D A Modyfikacja sterowania z wykorzystaniem energii konetycznej wirujących mas. 6 M E T O D A Redukcja prędkości/momentu obciążenia.
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia 7 M E T O D A Przewymiarowanie napięciowe przekształtników. 8 M E T O D A Zwiększenie pojemności kondensatorów w obwodzie DC.
Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia CI-ML-VSI Zasilane SN Elementarny moduł transformator
9 M E T O D A Poprawa warunków zasilania układu regulacji UPS M Control system (PLL) M
10 M E T O D A Przeksz. główny Rezystor Wspólne szyny dc Układ gromadzący energię
11 M E T O D A Stabilizator
11 M E T O D A
11 M E T O D A
11 M E T O D A Dodatkowy zbiornik energii
11 M E T O D A Dodatkowy zbiornik energii
11 M E T O D A Koło zamachowe
11 M E T O D A S Układ zasilający Cewka nadprzewodząca
11 M E T O D A Aktywny przekształtnik wejściowy
POMIAR ZAPADÓW NAPIĘCIA
POMIAR ZAPADÓW NAPIĘCIA Etap 1 uzyskanie próbek napięcia w efekcie próbkowania z określoną częstotliwością (co najmniej 80 próbek w okresie, typowo 128 lub 256) Etap 2 obliczanie charakterystyki zdarzenia jako funkcji czasu (IEC 61000-4-30 - U rms(1/2) )
N u U N i ms rms 1 2 200 15 15 1 2 200 3 i ms rms s rms U U 200 200 1 2 3 min 10 i s rms rms U U 12 12 1 2 min 10 2 i rms h rms U U N u U N i rms 1 2 2) (1/
napięcie czas - 1-2 - 3
POMIAR ZAPADÓW NAPIĘCIA Etap 3 wyznaczanie indeksów pojedynczego zaburzenia na podstawie jego charakterystyki częstotliwościowej np: (i) czas trwania; (ii) napięcie resztkowe lub amplituda zapadu Etap 4 wyznaczanie indeksu dla rozważanego punktu systemu na podstawie indeksów pojedynczych zdarzeń w zadanym okresie czasu Etap 5 wyznaczanie indeksów systemowych na podstawie indeksów punktowych.
System Average RMS (Variation) Frequency Index Voltage (SARFI X ) 0.5 cycle-1 min. SARFI X N N T i X = 90, 80, 70, 50, 10 % System Momentary RMS (Variation) Frequency Index Voltage (SMARFI X ) 30 okresów-3 s System Temporary Average RMS (Variation) Frequency Index Voltage (STARFI X ) 3-60 s
POMIAR ZAPADÓW NAPIĘCIA NRS-048-2:2003 IEEE P1564 draft5 Południowa Afryka
Wskaźniki oparte na energii Energia zapadu napięcia T nom VS dt U t U E 0 2 ) ( 1 T U U E nom VS 2 1 ( C ) VS B VS A VS VS E E E E n i i E VS SEI 1
Indeksy oparte na zmianach napięcia Strata napięcia L U 1U( t) dt S=(1-R)T Wskaźnik odniesiony do charakterystyki referencyjnej S e 1U 1 U ( d ref ) U: wartość resztkowa napięcia podczas zapadu o czasie trwania d, U ref (d): wartość zapadu na charakterystyce referencyjnej dla czasu trwania zaburzenia d
POMIAR ZAPADÓW NAPIĘCIA Indeks ostrości zapadu odniesiony do charakterystyki referencyjnej (linia ciągła) dla zaburzeń o różnym czasie trwania i różnym napięciu resztkowym
KONTRAKT
KONTRAKT WANDA SYSTEM PRZESYŁOWY LUBOCZA BEN 5000 Qwave SKAW. SYSTEM ROZDZIELCZY 220 kv 3x160 MVA 110 kv LUBOCZA odbiorcy przemysłowi i komunalni, WANDA - odbiorcy przemysłowi, SKAWINA w pobliżu elektrociepłowni
Decyzja 1: Wybór wielkości opisujących zapad wartość progowa U = 0 czas trwania zapadu napięcie resztkowe
Decyzja 2: Agregacja fazowa?
Voltage Agregacja fazowa Dip duration Time
Agregacja fazowa 120 100 voltage [%] 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 duration of the dip time [s]
Decyzja 3: Sposób raportowania wyników pomiaru: Czas trwania Napięcie resztkowe u [%] 90 > u 85 85 > u 70 70 > u 40 40 > u 10 10 > u 0 10-20 ms 20-100 ms 100-500 ms 500 ms- 1 s 1-3 s 3-20 s 20-60 s 60-180 s UWAGA 1: Wyniki pomiarów w pierwszej kolumnie i pierwszym wierszu są odpowiednio zwiększone przez przepięcia i zmiany obciążenia.
Zapady napięcia bez agregacji (WANDA) Zapady [%] 10-100ms 100-500ms 500 m s- 1s 1-3s 3-20s 20-1min 10-15 1/3/0 0/0/0 0/0/0 0/0/0 0/0/0 0/0/0 15-30 1/0/4 2/3/3 1/1/1 0/0/0 0/0/0 0/0/0 30-60 0/1/3 0/0/1 0/0/1 0/0/0 0/0/0 0/0/0 60-90 1/1/1 0/0/0 0/0/0 0/0/0 0/0/0 0/0/0 90-100 1/2/3 0/0/0 0/0/0 0/0/2 2/1/3 0/1/0 Liczba zarejestrowanych zapadów: 44
Agregacja fazowa (WANDA) Zapady [%] 10-100ms 100-500ms 500ms - 1s 1-3s 3-20s 20s - 1min 10-15 3 0 0 0 0 0 15-30 5 5 1 0 0 0 30-60 4 1 1 0 0 0 60-90 3 0 0 0 0 0 90-100 6 0 0 2 6 1 Liczba zarejestrowanych zapadów: 38
Decyzja 4: Pomiar wartości skutecznej napięcia Norma PN EN 61000-4-30 N u U N i ms rms 1 2 200 15 15 1 2 200 3 i ms rms s rms U U 200 200 1 2 3 min 10 i s rms rms U U 12 12 1 2 min 10 2 i rms h rms U U N u U N i rms 1 2 2) (1/
Decyzja 5: Napięcie referencyjne przyjmowane dla celów pomiarowych napięcie znamionowe napięcie deklarowane lub ruchoma średnia.
Wartość skuteczna napięcia 1 2 3 4 ruchoma średnia 10 ms Czas
wartość napięcia referencyjnego GPZ WANDA Napięcie referencyjne 90 % 80 % 70 % 60 % U N = 110 kv 44 35 24 21 U N = 120 kv 44 * 41 30 21 U N = U X kv 44 * 40 29 21 LUBOCZA U N = 110 kv 74 59 45 42 U N = 120 kv 74 * 67 54 42 U N = U X kv SKAWINA U N = 110 kv 19 6 0 0 U N = 120 kv 19 * 17 4 0 U N = U X kv 19 * 12 4 0 * - niepełna liczba zapadów, U X napięcie przed zapadem
Decyzja 6: Wartość napięcia progowego stała wartość napięcia progowego zmienna wartość napięcia progowego (kilka napięć progowych)
Decyzja 6: zapad 1 zapad 3 wartość skuteczna napięcia zapad 2 czas
Decyzja 6: wartość progowa detekcji zaburzeń (90, 70 %)
number of dips Zależność liczby zapadów od przyjętej wartości progowej 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Skawina Wanda Lubocza Substations 90% 80% 70% 60%
Histereza pomiarowa wartość progowa 2 wartość progowa 1 histereza czas trwania zapadu
Decyzja 7: Rozróżnienie pomiędzy zapadem i krótką przerwą w zasilaniu Krótka przerwa w zasilaniu Nagłe zmniejszenie się napięcia we wszystkich fazach sieci elektrycznej poniżej wartości progowej, zakończone powrotem napięcia do wartości równej lub bliskiej wartości początkowej.
Decyzja 8: Pomiar zapadów: 1-fazowe 3-fazowe napięcia fazowe napięcia międzyfazowe
1 Decyzja 8: 1 3 2 3 2
Decyzja 9: Czas pomiaru ½ roku, 1 rok Decyzja 10: Agregacja czasowa
AUTOMATYKA SAMOCZYNNEGO POWTÓRNEGO ZAŁĄCZANIA (SPZ)
Agregacja czasowa
Agregacja czasowa Zapad 1 Zapad 2 1. min (3 min.) czas
Agregacja 1-minutowa (WANDA) Zapady [%] 10-100m s 100-500ms 500ms - 1s 1-3s 3-20s 20s - 1min 10-15 4 0 0 0 0 0 15-30 2 2 2 2 0 0 30-60 1 0 0 1 0 1 60-90 1 0 0 0 0 0 90-100 0 1 0 0 4 4 Liczba zarejestrowanych zapadów: 25
Agregacja 3-minutowa (WANDA) Zapady [%] 10-100ms 100-500ms 500m s - 1s 1-3s 3-20s 20s - 1min 10-15 4 0 0 0 0 0 15-30 2 2 2 2 0 0 30-60 1 0 0 1 0 1 60-90 0 0 0 0 0 0 90-100 0 0 0 0 3 4 Liczba zarejestrowanych zapadów: 23
Zależność liczby zapadów od przyjętej metody agregacji SKAWINA 19/13/15/15/11 LUBOCZA 74/71/44/43/41 WANDA 44/38/25/24/16
Decyzja 10: Kryteria wyboru punktów pomiarowych i ich indywidualne charakterystyki Liczba i lokalizacja przyrządów pomiarowych Rodzaj sprzętu pomiarowego Prezentacja danych w V lub jednostkach względnych lub w ujęciu statystycznym Prezentacja wartości max., średnich, percentyli lub innych indeksów statystycznych
Decyzja 11: Pomiar tylko napięcia czy także prądu? napięcie prąd
Decyzja 11: Pomiar tylko napięcia czy także prądu? prąd napięcie
Decyzja 12: Agregacja lokalizacyjna
DZIĘKUJE ZA UWAGĘ... Zbigniew Hanzelka Akademia Górniczo-Hutnicza 30-059 Kraków, Al.. Mickiewicza 30 Tel.: 12 617 28 78, 12 617 28 01 E-mail: hanzel@agh.edu.pl