ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ Σ.Η.Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΝΤΑΛΛΑΓΩΝ ΙΣΧΥΟΣ Ο Μ Α Δ Α :... Ονοματεπώνυμο

Transcript

1 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ Σ.Η.Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΝΤΑΛΛΑΓΩΝ ΙΣΧΥΟΣ Ο Μ Α Δ Α :... Ονοματεπώνυμο Α.Ε.Μ

2 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 Στο Σχήμα 2. φαίνονται 3 διαφορετικές περιοχές (areas) συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, συνδεμένες μεταξύ τους με τις διασυνδετικές γραμμές 3-5 (περιοχή - περιοχή 2), 2-7 (περιοχή - περιοχή 3) και 6-8 (περιοχή 2 - περιοχή 3). Μεταξύ των περιοχών υπάρχει συμφωνία ανταλλαγών ισχύος τέτοια ώστε η περιοχή να πουλάει στην περιοχή 2, 200 MW. Η θέση των μετρητών ηλεκτρικής ισχύος στις διασυνδετικές γραμμές δίνεται στο Σχήμα 2.. Δίνονται: Ισχύς βάσης: S N = 00 MVA Δεδομένα ζυγών: α/α ΖΥΓΟΣ ΟΝΟΜΑ BUS0 BUS20 BUS30 BUS40 BUS50 BUS60 BUS70 BUS80 BUS90 ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΝΕΡΓ.ΙΣΧΥΣ ΦΟΡΤΙΟΥ (MW) ΑΕΡΓ. ΙΣΧΥΣ ΦΟΡΤΙΟΥ (MVAr) Ονομαστική τάση ζυγών: 50 kv Ζυγός : Ζυγός Αναφοράς Μέτρο τάσης στους ζυγούς P-V: U 4 = U 9 = pu Δεδομένα γραμμών: Ολες οι γραμμές είναι όμοιες με: αντίσταση r = 0.02 pu αντίδραση x = 0. pu εγκάρσια αγωγιμότητα: y s = 0 θερμικό όριο: S th = 300 MVA 2

3 ΠΕΡΙΟΧΗ G 0 4 G 4 ΠΕΡΙΟΧΗ P D2 +jq D2 P D3 +jq D3 P D5 +jq D5 P D6 +jq D6 7 8 P D7 +jq D7 P D8 +jq D8 ΠΕΡΙΟΧΗ 3 9 G 9 Σχήμα 2. 3

4 Ζητούνται: 2. Θεωρούμε αρχικά ότι η παραγωγή ενεργού ισχύος των γεννητριών στους ζυγούς 4 και 9 είναι αντίστοιχα: P G4 = L = = 200 MW P G9 = L 3 = 300 MW όπου L 2 (L 3 ) είναι η συνολική ενεργός ισχύς του φορτίου της περιοχής 2 (3). α) Να λυθεί το πρόβλημα της ροής φορτίου χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα PWRFLOW. β) Να συμπληρωθεί ο Πίνακας 2. Πίνακας 2. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΝΤΑΛΛΑΓΕΣ ΖΥΓΟΣ ΕΝΕΡΓ.ΙΣΧΥΣ [MW] ΑΕΡΓ. ΙΣΧΥΣ [MVAr] ΠΕΡΙΟΧΗ ΙΣΧΥΟΣ [MW]

5 2.2 Μεταβάλλουμε κατάλληλα την παραγωγή ενεργού ισχύος στους ζυγούς 4 και 9, ελέγχοντας κάθε φορά τα αποτελέσματα του προγράμματος PWRFLOW, έτσι ώστε οι ανταλλαγές ισχύος μεταξύ των τριών περιοχών να είναι: Pexp : συνολική ισχύς που εξάγει η περιοχή, Pexp = 200 ΜW Pexp 2 : συνολική ισχύς που εξάγει η περιοχή 2, Pexp 2 = -200 ΜW Pexp 3 : συνολική ισχύς που εξάγει η περιοχή 3, Pexp 3 = 0 ΜW Το αρνητικό πρόσημο στην Pexp 2 σημαίνει ότι η περιοχή 2 εισάγει συνολικά 200 MW. Με ακρίβεια ± ΜW στην ικανοποίηση των παραπάνω τιμών ανταλλασσόμενης ισχύος: α) Να συμπληρωθεί ο Πίνακας 2.2. Πίνακας 2.2 Π Α Ρ Α Γ Ω Γ Η ΑΝΤΑΛΛΑΓΕΣ ΖΥΓΟΣ 4 9 ΕΝΕΡΓ. ΙΣΧΥΣ [MW] ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ [MVAr] ΠΕΡΙΟΧΗ 2 3 ΙΣΧΥΟΣ [ΜW] β) Τι παρατηρείτε για τη ροή ενεργού ισχύος στις διασυνδετικές γραμμές μεταξύ των τριών περιοχών; Ρ 35 = Ρ 27 = Ρ 68 = Παρατήρηση: 5

6 γ) Να υπολογιστούν αναλυτικά οι ωμικές απώλειες κάθε περιοχής P loss = P loss 2 = P loss 3 = 2.3 Για να εφαρμοστεί η συμφωνία ανταλλαγής ισχύος μεταξύ των περιοχών και 2, δηλαδή η πώληση 200 MW από την περιοχή στην περιοχή 2, χωρίς να επιβαρύνονται γι' αυτόν τον σκοπό οι γραμμές μεταφοράς της περιοχής 3, τοποθετείται ένας μετασχηματιστής (Μ/Σ) ρύθμισης φάσης στη διασυνδετική γραμμή μεταξύ των περιοχών και 2. Κάνοντας δοκιμές με το πρόγραμμα PWRFLOW και με ακρίβεια ± MW, να υπολογιστούν: α) η κατάλληλη ρύθμιση της στροφής φάσης του Μ/Σ ρύθμισης φάσης στη διασυνδετική γραμμή 3-5, έτσι ώστε η ροή ενεργού ισχύος της να είναι Ρ 35 = 200 MW. Σημειώστε πώς μεταβάλλονται τώρα, οι ροές ενεργού ισχύος στις λοιπές διασυνδετικές γραμμές καθώς και οι ανταλλαγές ισχύος μεταξύ των τριών περιοχών: Ρύθμιση φάσης Μ/Σ στη γραμμή 3-5: φ 35 = Ροή ενεργού ισχύος στις διασυνδετικές γραμμές: Ρ 35 = Ρ 27 = Ρ 68 = Ανταλλαγές ισχύος: Pexp = Pexp 2 = Pexp 3 = β) η ρύθμιση στην παραγωγή ενεργού ισχύος των τριών περιοχών, με δεδομένη τη στροφή φάσης φ 35 που υπολογίστηκε στο ερώτημα 2.3.α), έτσι ώστε να τηρούνται οι συμφωνίες ανταλλαγής ισχύος, δηλαδή: Pexp = 200 MW, Pexp 2 = -200 ΜW, Pexp 3 = 0 ΜW. Διόρθωση παραγωγής ενεργού ισχύος: ΔΡ G4 = ΔΡ G9 = 6

7 Φαινόμενη ισχύς παραγωγής: S G = S G4 = S G9 = Ροή ενεργού ισχύος στις διασυνδετικές γραμμές: Ρ 35 = Ρ 27 = Ρ 68 = Ανταλλαγές ισχύος: Pexp = Pexp 2 = Pexp 3 = γ) Η κατάλληλη ρύθμιση της στροφής φάσης του Μ/Σ ρύθμισης φάσης και της παραγωγής ενεργού ισχύος, γύρω από τις τιμές που υπολογίστηκαν στα ερωτήματα 2.3.α και 2.3.β, έτσι ώστε να τηρείται η συμφωνία ανταλλαγής ισχύος μεταξύ των περιοχών και 2, χωρίς ενδιάμεση μεταφορά ισχύος από την περιοχή 3. Δηλαδή να ισχύει: Pexp = 200 MW, Pexp 2 = -200 ΜW, Pexp 3 = 0 MW και Ρ 35 = 200 MW Ρύθμιση φάσης Μ/Σ στη γραμμή 3-5: φ 35 = Φαινόμενη ισχύς παραγωγής: S G = S G4 = S G9 = Ροή ενεργού ισχύος στις διασυνδετικές γραμμές: Ρ 35 = Ρ 27 = Ρ 68 = Ανταλλαγές ισχύος: Pexp = Pexp 2 = Pexp 3 = 7

8 2.4 Με δεδομένα τα αποτελέσματα του ερωτήματος 2.3.γ: α) Να σημειωθούν οι ροές ισχύος στις γραμμές μεταφοράς. Ροή Ισχύος στις γραμμές μεταφοράς Ενεργός Ισχύς [MW] Αεργος Ισχύς [MVAr] ΠΕΡΙΟΧΗ P 2 = P 2 = Q 2 = Q 2 = P 3 = P 3 = Q 3 = Q 3 = P 23 = P 32 = Q 23 = Q 32 = ΠΕΡΙΟΧΗ 2 P 45 = P 54 = Q 45 = Q 54 = P 46 = P 64 = Q 46 = Q 64 = P 56 = P 65 = Q 56 = Q 65 = ΠΕΡΙΟΧΗ 3 P 78 = P 87 = Q 78 = Q 87 = P 79 = P 97 = Q 79 = Q 97 = P 89 = P 98 = Q 89 = Q 98 = ΔΙΑΣΥΝΔΕΤΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ P 35 = P 53 = Q 35 = Q 53 = P 27 = P 72 = Q 27 = Q 72 = P 68 = P 86 = Q 68 = Q 86 = β) Να υπολογιστούν αναλυτικά οι ωμικές απώλειες κάθε περιοχής: P loss = P 2 loss = P 3 loss = Συνολικές απώλειες: P loss = 8

9 γ) Να υπολογιστεί το ποσό που πρέπει να πληρώνει ημερησίως η περιοχή στην περιοχή 3, αν θέλει να χρησιμοποιεί το δίκτυό της για τη μεταφορά μέρους της προκαθορισμένης ισχύος που πουλάει στην περιοχή 2, στην περίπτωση δηλαδή που δεν υπάρχει Μ/Σ ρύθμισης φάσης στη διασυνδετική γραμμή μεταξύ των περιοχών και 2 (ερώτημα 2.2). Θεωρείστε ότι το φορτίο είναι σταθερό κατά τη διάρκεια του 24ώρου και η συμφωνημένη τιμή για τις επιπλέον απώλειες, που προκαλούνται στην περιοχή 3, είναι 0,03 /KWh. Απάντηση: Το ποσό που πρέπει να πληρώνει η περιοχή στην περιοχή 3 για τη χρησιμοποίηση του δικτύου μεταφοράς της, είναι: C 3 = Λύση: 9