Metode za ugotavljanje izvorov upadov napetosti UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17, SLOVENIA Boštjan Polajžer bostjan.polajzer@uni-mb.si www.labie.uni-mb.si Metode za ugotavljanje izvorov upadov napetosti Methods forVoltage Sag Source Detection 19. mednarodno posvetovanje KOMUNALNA ENERGETIKA, Maribor, 11. – 13. maj, 2010

Vsebina Uvod Definicije & Standardi Različni kriteriji 4 metode Simulacije & Meritve Ovrednotenje Razvoj Definicije & Standardi 4 metode Matlab/Simulink Labor. & Teren Zaključki Osnovna ideja

Definicija PQ standard EN 50160: 10 do 1000 krat letno (globina < 85%) Večina: trajanje < 1s, globina < 60% V nekaterih območjih pogosti upadi globine: NN: 10 – 50% SV: 10-15% Upadi napetosti so nenadna zmanjšanja napajalne napetosti na vrednost med 90% in 1% dogovorjene napetosti in običajno trajajo med 10ms in 1min.

Ugotavljanje izvorov RAZLIČNI KRITERIJI: Zanesljivost ugotavljanja izvora upadov pri reševanju nesoglasij in morebitnih odškodninskih zahtevkov ! Upadi napetosti so pogosta prehodna motnja: zahtevnejši odjemalci so zelo občutljivi, zaustavitev proizvodnje  gospodarska škoda. RAZLIČNI KRITERIJI: Sprememba energije: upadi nap. nastanejo zaradi dogodkov, ki jih obravnavamo kot ponore energije. Sprememba tokov: upade nap. povzročajo povečanja tokov v neki točki omrežja. Sprememba impedance: med upadom se spremeni izmerjena impedance.

Upstream ali Downstream ? pre-sag energy flow UPSTREAM DOWNSTREAM Metoda: sprememba energije [Parsons et al, 2000] > 0 pre-sag sag < 0 pre-sag sag Zahteva MERITEV TRENUTNIH vrednosti !

Upstream ali Downstream ? pre-sag energy flow UPSTREAM DOWNSTREAM Metoda: U-I karakteristika [Li et al, 2003] pre-sag slope > 0 sag pre-sag slope < 0 sag Aproksimacija točk z linearno funkcijo ! Temelji na FAZORJIH! Rezultati so podani za VSAKO FAZO POSEBEJ!

Upstream ali Downstream ? pre-sag energy flow UPSTREAM DOWNSTREAM Method: delovna komp.toka [Hamzah et al, 2004] pre-sag first peak < 0 sag pre-sag first peak > 0 sag Temelji na FAZORJIH! Rezultati so podani za VSAKO FAZO POSEBEJ!

Upstream aliDownstream ? pre-sag energy flow UPSTREAM DOWNSTREAM Metoda: sprememba impedance [Tayj. et al, 2005] Adaptivno podatkovno okno  LSQ ! Uporabljena je IMPEDANCA POZITIVNEGA ZAPOREDJA!

Razmislek (ZNANA DEJSTVA) Upadi napetosti  prehodni dogodki Nesimetrični upadi napetosti Naprave za spremljanje kakovosti električne energije Računanje fazorjev je vprašljivo! Vsaka faza se “obnaša” drugače! Efektivne vrednosti, harmonski spekter, simetrične komponente, faktor moči,... UPORABA VEKTORSKIH PROSTOROV [Polajžer. et al, 2008]  meritev trenutnih vrednosti?!?

Numerične Simulacije Dogodki: TESTNO OMREŽJE  MATLAB/SIMULINK Dogodki: OKVARE na mestih T1 - T4 (3PKS, 2PKS, 2PZS, ZS), zagon/obremenitev MOTORJEV Merilna mesta : MM1 - MM4 (vzorčenje 10 kHz) Bremena/mali Generatorji : (RL, AM, AG, SM, SG, bremena s konst. močjo in kombinacije) Skupno št. simulacij: 174 ! SIM. UPADI 48 primerov NESIM. UPADI 126 primerov UPADI zaradi ZS 84 primerov Upadi globine > 15% in trajanja 100 ms.

Laboratorijsko preizkušanje EKSPERIMENTALNI SISTEM Dogodki: OKVARE na mestih T1-T4 (3PKS, 2PKS, 2PZS, ZS), Obremenitev MOTORJA Število preizkusov: 23 ! Aktivno breme (AG)  12 Mala elektrarna (AG)  11 Dodatna oprema: diferenčna sonda Chauvin Arnoux DP 25 (3 kosi), tokovni pretvornik LEMY05 (3 kosi), digitalni sistem za zajemanje podatkov dSpace 1103 PPC (10 kHz), releji za proženje okvare, dodatni upori za omejitev toka, enosmerni motor (breme za AM, oz. pogon za AG)…

Posnetki iz terena SKUPNO 16 PRIMEROV! 400kV  5 x ZS 220kV  1 x ZS Preizkušanje na terenu (Elektro Celje) POSNETKI UPADOV NAPETOSTI NA TERENU SO BILI ZAJETI V SLOVENSKEM EES: 400kV  5 x ZS 220kV  1 x ZS 110kV  3 x ZS, 1 x 2PKS, 1 x 3PKS 20kV  2 x ZS, 2 x 2PKS, 1 x 3PKS SKUPNO 16 PRIMEROV!

Primer – posnetek iz terena  2PKS      R=-3.6 

Ovrednotenje metod ΔR + (pozitivno zap.) Metoda simetrični upadi nesimetrični upadi zemeljski stiki skupno w (povprečne vr.)   ?? w (pozitivno zap.) U-I (fazorji)  U-I (pozitivno zap.) Idelovni (fazorji) Idelovni (pozitivno zap.) ΔR + (pozitivno zap.) Legenda:  visoka uspešnost (> 95%),  sprejemljiva uspešnost (70%  95%), ?? vprašljiva uspešnost (50%  70%),  nezadostna uspešnost (< 50%).

Zaključki Ugotavljanje izvorov upadov napetosti: Pregled obstoječih metod Uporaba simetričnih komponent Ovrednotenje  ŠTEVILNE NUMERUČNE SIMULACIJE, LABORATORIJSKI PREIZKUSI IN POSNETKI IZ TERENA: Obstoječe metode temeljijo na fazorjih Predlagane metode temeljijo na pozitivnem zaporedju  NISO UPORABNE ZA NESIMETRIČNE UPADE  ZELO UČINKOVITE TUDI PRI NESIMETRIČNIH UPADIH

Vprašanja ?

Vector Space Approach Instantaneous Vectors Orthonormal basis: To each phase one basis vector is assigned:

Vector Space Approach Inner Product ,  Norm  vector’s length: Instantaneous power:

Vector Space Approach Orthogonal Decomposition of Currents  Instantaneous active current vector: Instantaneous equivalent conductivity:  ORIENTATION

 Vector Space Approach   Clarke’s (0) Components New orthonormal basis: Orthogonal Clarke’s transformation: Instantaneous power:   