Dinamika i regulacija elektroenergetskog sustava

Opis predmeta

Regulacijske značajke energetskih procesa u sustavima za proizvodnju i prijenos električne energije. Regulacija frekvencije i djelatne snage u elektroenergetskom sustavu. Struktura sustava za potrebe primarne, sekundarne i tercijarne regulacije frekvencije u elektroenergetskom sustavu. Slom frekvencije i podfrekvencijsko rasterećenje elektroenergetskog sustava. Regulacija napona i jalove snage u elektroenergetskom sustavu. Uređaji za regulaciju napona i jalove snage. Strukture sustava za potrebe primarne, sekundarne i tercijarne regulacije napona u elektroenergetskom sustavu. Slom napona i podnaponsko rasterećenje elektroenergetskog sustava. Dinamičke značajke električnih strojeva, mreže, potrošača i interkonekcija. Ponašanje agregata uslijed poremećaja. Kutna stabilnost. Stabilnost pri malim poremećajima i prijelazna stabilnost. Naponska stabilnost elektroenergetskog sustava. Dugotrajna stabilnost elektroenergetskog sustava. Primjena komunikacijsko-informacijskih tehnologija u elektroenergetskom sustavu (WAMS, FACTS,...). Napredne prijenosne elektroenergetske mreže.

Opće kompetencije

Razumijevanje funkcioniranja ravnoteže između proizvodnje i potrošnje električne energije. Razumijevanje veze između frekvencije i djelatne snage te napona i jalove snage. Sposobnost određivanja najvažnijih parametara koji određuju dinamičko vladanje elektroenergetskog sustava.

Ishodi učenja

  1. objasniti funkcioniranje ravnoteže između proizvodnje i potrošnje električne energije u EES-u, s obzirom na djelatnu i jalovu snagu
  2. nabrojati i objasniti vrste regulacija koje postoje u EES-u
  3. razlikovati rad EES-a u interkonekciji s drugim EES-ima od otočnog rada pojedinog EES-a
  4. objasniti vezu između frekvencije i djelatne snage te napona i jalove snage, te nabrojati uređaje za kompenzaciju jalove snage kao i opisati načine njihovog djelovanja
  5. opisati proces sloma frekvencije u EES-u i način djelovanja sustava za podfrekvencijsko rasterećenje EES-a
  6. opisati proces sloma napona u EES-u i način djelovanja sustava za podnaponsko rasterećenje EES-a
  7. nabrojati i objasniti vrste stabilnosti u EES-u
  8. identificirati najvažnije parametre koji određuju dinamičko vladanje EES-a te opisati na koji način pojedini parametar utječe na dinamiku EES-a

Oblici nastave

Predavanja

Tjedno 3 sata.

Provjere znanja

Kontinuirano: jedan međuispit, završni ispit (sastoji se od pisanog i usmenog dijela) i tri kratke provjere tijekom semestra. Klasični ispit: sastoji se pisanog i usmenog dijela. Bodovi ostvareni na kratkim provjerama znanja računaju se za konačnu ocjenu.

Auditorne vježbe

Tjedno 1 sat. Rješavanje numeričkih zadataka.

Laboratorijske vježbe

Dvije laboratorijske vježbe u Laboratoriju za električne postrojenja: 1. Statičke karakteristike hidroelektrane i termoelektrane 2. Stabilnost agregata.

Konzultacije

Pomoć pri izradi seminara.

Ostalo

Srtučna posjeta.

Seminari

Seminar.

Stručni posjeti

Posjet i predavanje u Nacionalnom dispečerskom centru.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 4 % 0 % 4 %
Kratke provjere znanja 0 % 9 % 0 % 9 %
Seminar/Projekt 0 % 10 % 0 % 10 %
Prisutnost 0 % 2 % 0 % 2 %
Međuispit: Pismeni 50 % 30 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 50 % 30 %
Završni ispit: Usmeni 15 %
Ispit: Pismeni 50 % 50 %
Ispit: Usmeni 25 %
Napomena / komentar

Dva boda za stručni posjet. Na klasičnom ispitu priznaju se bodovi ostavreni na Laboratorijskim vježbama, Kratkim provjerama znanja i Seminaru.

Tjedni plan nastave

  1. Regulacijske značajke energetskih procesa u sustavima za proizvodnju i prijenos električne energije. Regulacija u elektranama. Povezanost između djelatne snage i frekvencije te jalove snage i napona.
  2. Samoregulacija turbine. Regulacija frekvencije i djelatne snage u elektroenergetskom sustavu. Statičnost. Regulacijska energija proizvodnje i potrošnje. Neosjetljivost regulatora. Snaga potrebna za regulaciju frekvencije.
  3. Strukture sustava za potrebe primarne, sekundarne i tercijarne regulacije frekvencije u elektroenergetskom sustavu. Primarni regulatori agregata. Regulacijske elektrane. Automatska sekundarna regulacija. Tercirarna regulacija osoblja koje vodi sustav.
  4. Slom frekvencije i podfrekvencijsko rasterećenje. Najznačajniji parametri koji utječu na brzinu promjene frekvencije. Utjecaj rada pri sniženoj frekvenciji na turboagregate. Kategorizacija potrošača. Vrste frekvencijskih releja.
  5. Regulacija napona i jalove snage u elektroenergetskom sustavu. Napon kao lokalna značajka sustava. Jalova snaga. Elementi elektroenergetskog sustava kao potrošači jalove snage. Najznačajniji potrošači jalove snage u sustavu.
  6. Uređaji za regulaciju napona i jalove snage. Kondenzatorske baterije. Prigušnice. Generatori. Sinkroni kompenzatori. Statički uređaji temeljeni na energetskoj elektronici (SVC, STATCOM, FACTS, UPFC).
  7. Strukture sustava za potrebe primarne, sekundarne i tercijarne regulacije napona u elektroenergetskom sustavu. Primarni regulatori. Pilot čvorišta. Regulacijske zone. Automatska sekundarna regulacija napona i jalove snage. Koordinirana automatska sekundarna regulacija. Tercijarna regulacija.
  8. Dinamička raspodjela proizvodnje na agregate u elektranama (grupni regulatori djelatne i jalove snage). Višeagregatne elektrane. Dinamičke značajke agregata.
  9. Dinamičke značajke električnih strojeva, mreže, potrošača i interkonekcijskih mreža. Konstanta tromosti. Ukupna mehanička konstanta. Značajke potrošača. Rad u interkonekciji.
  10. Vladanje agregata u elektranama tijekom poremećenih stanja. Utjecaj poremećaja u sustavu na turbine, generatore, pomoćne sustave.
  11. Kutna stabilnost. Stacionarno stanje. Kriterij jednakih površina. Jednadžba njihanja.
  12. Stabilnost pri malim poremećajima i prijelazna stabilnost. Djelovanje na uzbudu agregata. Kriterij kritičnog vremena.
  13. Naponska stabilnost i slom napona u elektroenergetskom sustavu. P-V krivulje. Točka bifurkacije. Statičke metode (prediktori, korektori)i dinamičke metode.
  14. Dugotrajna i srednjoročna stabilnost elektroenergetskog sustava. Međupodručne oscilacije.
  15. Inteligentni sustavi upravljanja u elektroenergetskom sustavu (WAMS). Napredne prijenosne mreže.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Elektroenergetika (profil)
Teorijski predmeti profila (1. semestar)

Literatura

S. Tešnjak, I. Kuzle (2009.), (f-P) i (U-Q) regulacije u EES-u i Dinamika EES-a, Zavodska skripta, FER-ZVNE
J. Machowski, J.W. Bialek, J.R. Bumby (2008.), Power System Dynamics: Stability and Control, John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, UK
P. Kundur (1994.), Power System Stability and Control, McGraw-Hill, USA
E. Mariani, S.S. Murthy (1997.), Control of Modern Integrated Power Systems, Springer-Verlag, London, UK
K.R. Padiyar (2004.), Power System Dynamics: Stability and Control, Anshan Limited, Tunbridge Wells, UK

Auditorne vježbe

Laboratorijske vježbe