Ροή Ισχύος: 2 η Εργασία στο μάθημα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας I Θεόφιλος Παπαδόπουλος, Επίκουρος Καθηγητής Εργαστήριο Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών, ΔΠΘ Ξάνθη 2017 1
Περιεχόμενα 1. Δημιουργία εξεταζόμενου δικτύου... 3 2. Ανάλυση ροής φορτίου του δικτύου IEEE 14 Bus... 4 2.1 Πρότυπο δίκτυο Μελέτη Περίπτωσης #1... 4 2.2 Μελέτη Περίπτωσης #2... 5 2.3 Μελέτη Περίπτωσης #3... 6 2.4 Μελέτη Περίπτωσης #4... 7 2.5 Μελέτη Περίπτωσης #5... 9 3. Συγκριτική ανάλυση αποτελεσμάτων... 10 4. Παράρτημα... 11 2
1. Δημιουργία εξεταζόμενου δικτύου Δημιουργήστε στο λογισμικό MATPOWER το πρότυπο δίκτυο μεταφοράς της IEEE για 14 κόμβους, το οποίο φαίνεται στο Σχήμα 1. Το λογισμικό MATPOWER είναι ελεύθερο και μπορείτε να κατεβάσετε την τελευταία έκδοση (6.0) από τη διεύθυνση: http://www.pserc.cornell.edu/matpower/ Για τη δημιουργία του προτεινόμενου δικτύου μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το ήδη υπάρχον πρότυπο αρχείο case14.m που διαθέτει το πρόγραμμα και να το τροποποιήσετε αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που δίνονται στο Παράρτημα. Σχήμα 1: Δίκτυο Μεταφοράς IEEE Bus-14 3
2. Ανάλυση ροής φορτίου του δικτύου IEEE 14 Bus 2.1 Πρότυπο δίκτυο Μελέτη Περίπτωσης #1 Για το πρότυπο δίκτυο πραγματοποιήστε την ανάλυση ροής φορτίου με το λογισμικό MATPOWER. Με τα αποτελέσματα που θα προκύψουν συμπληρώστε τον Πίνακα 1. Πίνακας 1: Αποτελέσματα ροής φορτίου δικτύου ΙΕΕΕ Bus-14 Περίπτωση #1 Ζυγός Παραγωγή Φορτίο V (volt) Γωνία (deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4
2.2 Μελέτη Περίπτωσης #2 Εισάγεται στο ζυγό 12 μια μονάδα παραγωγής, η οποία να παράγει P=1,1 MW και Q=0,6 MVAr. Συμπληρώστε τον Πίνακα 2 με τα αποτελέσματα. Πίνακας 2: Αποτελέσματα ροής φορτίου Περίπτωση #2 Ζυγός Παραγωγή Φορτίο V (volt) Γωνία (deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ερώτηση 1.1: Πως μεταβάλλεται η ισχύς του slack bus; Ερώτηση 1.2: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 12; 5
Ερώτηση 1.3: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 6; 2.3 Μελέτη Περίπτωσης #3 Εισάγεται στον κόμβο 12 μια μονάδα παραγωγής, η οποία να παράγει P=7 MW και Q=0,6 MVAr. Συμπληρώστε τον Πίνακα 3 με τα αποτελέσματα. Πίνακας 3: Αποτελέσματα ροής φορτίου Περίπτωση #3 Ζυγός Παραγωγή Φορτίο V (volt) Γωνία (deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ερώτηση 2.1: Πως μεταβάλλεται η ισχύς του slack bus; 6
Ερώτηση 2.2: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 12; Ερώτηση 2.3: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 6; 2.4 Μελέτη Περίπτωσης #4 Εισάγεται στον κόμβο 12 μια μονάδα παραγωγής, η οποία να παράγει P=1.1 MW και Q=2 MVAr. Συμπληρώστε τον Πίνακα 4 με τα αποτελέσματα. Πίνακας 4: Αποτελέσματα ροής φορτίου Περίπτωση #4 Ζυγός Παραγωγή Φορτίο V (volt) Γωνία (deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7
Ερώτηση 3.1: Πως μεταβάλλεται η ισχύς του slack bus; Ερώτηση 3.2: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 12; Ερώτηση 3.3: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 6; 8
2.5 Μελέτη Περίπτωσης #5 Εισάγεται στον κόμβο 12 μια μονάδα παραγωγής, η οποία να παράγει P=7 MW και Q=2 MVAr. Συμπληρώστε τον πίνακα 5 με τα αποτελέσματα. Πίνακας 5: Αποτελέσματα ροής φορτίου Περίπτωση #5 Ζυγός Παραγωγή Φορτίο V (volt) Γωνία (deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ερώτηση 4.1: Πως μεταβάλλεται η ισχύς του slack bus; Ερώτηση 4.2: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 12; 9
Ερώτηση 4.3: Πως μεταβάλλεται η τάση και η ισχύς του ζυγού No. 6; 3. Συγκριτική ανάλυση αποτελεσμάτων Σε ένα γράφημα απεικονίστε το προφίλ τάσης του δικτύου για τις διάφορες εξεταζόμενες περιπτώσεις. Ο οριζόντιος άξονα του γραφήματος θα είναι ο αριθμός των κόμβων του δικτύου σε αύξοντα αριθμό, δηλ. 1, 2, 14. Στον κατακόρυφο άξονα θα είναι το μέτρο τάσης για τις διάφορες περιπτώσεις. 10
4. Παράρτημα Πίνακας Α: Δεδομένα Γραμμών 11
Πίνακας Β: Δεδομένα ζυγών - κόμβων Ζυγός Μέτρο (pu) Γωνία (degree) Φορτίο Ενεργός ισχύς Άεργος ισχύς (MW) (MVAr) Παραγωγή Ενεργός ισχύς Άεργος ισχύς (MW) (MVAr) 1 1.060 0 0 0 114.17-16.9 2 1.045 0 21.7 12.7 40 42.4 3 1.010 0 94.2 19.1 0 23.4 4 1.000 0 47.8-3.9 0 0 5 1.000 0 7.6 1.6 0 0 6 1.070 0 11.2 7.5 0 12.2 7 1.000 0 0 0 0 0 8 1.090 0 0 0 0 17.4 9 1.000 0 29.5 16.6 0 0 10 1.000 0 9 5.8 0 0 11 1.000 0 3.5 1.8 0 0 12 1.000 0 6.1 1.6 0 0 13 1.000 0 13.8 5.8 0 0 14 1.000 0 14.9 5 0 0 Σημειώσεις: Για τους μετασχηματιστές του Σχήματος 1, θεωρήστε ότι ο λόγος μετασχηματισμού είναι 1:1 (αυτομετασχηματιστές) και παρουσιάζουν μηδενική επαγωγική αντίδραση. Οι γεννήτριες στους ζυγούς 3, 6 και 8 λειτουργούν ως στρεφόμενοι πυκνωτές. 12