Μεταπτυχιακό Μάθημα Tαχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα

Μεταπτυχιακό Μάθημα Tαχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα 4η ενότητα : 1

Επίλυση μόνιμης κατάστασης (ΗΜΚ) Επίλυση μεταβατικής κατάστασης 4η ενότητα : 2

Επίλυση Ηλεκτρικών Δικτύων 1. νόμοι τάσεων Kirchhoff (ΝΤΚ) 2. νόμοι ρευμάτων Kirchhoff (ΝΡΚ) 3. περιγραφικές εξισώσεις v-i Σύστημα ολοκληρωτικο-διαφορικών εξισώσεων Αριθμητική επίλυση (τελικά αλγεβρικές εξισώσεις) 4η ενότητα : 3

Επίλυση Ηλεκτρικών Δικτύων Σύστημα ολοκληρωτικο-διαφορικών εξισώσεων Αριθμητική επίλυση (τελικά αλγεβρικές εξισώσεις) d dt x = A. x + y = C.x + D.u B. u d dt ( A 1 x ) = A 2. x + y = C ( x ) + D. u B. u 4η ενότητα : 4

Γραφική αναπαράσταση ηλεκτρικού δικτύου Αρχείο σε κώδικα (text μορφή) γλώσσας του προγράμματος ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Εσωτερική κατάστρωση εξισώσεων (ΝΤΚ,ΝΡΚ...) - Επίλυση εξισώσεων Αποθήκευση αποτελεσμάτων Γραφικές παραστάσεις Μετεπεξεργασία (μαθηματικές συναρτήσεις πχ.ανάλυση Fourier) σε ειδικά γραφικά πακέτα Αποτελέσματα σε μορφή text για επεξεργασία με οποιοδήποτε άλλο υπολογιστικό πακέτο πχ. MATLAB, MS_EXCEL κοκ 4η ενότητα : 5

EMTP/ATP (ElectroMagnetic Transients Program) EMTDC (ElectroMagnetic Transients Program for DC Networks) MATLAB/Simulink/PSB (Power System Blockset) EUROSTAG 4η ενότητα : 6

Computer program CYME Ses Neplan Synergee Transmission2000 Cape Powerworld EDSA PSMS RTDS Pti Visual PES Hypersim DSA SKM Digsilent Website www.cyme.com www.sestech.com www.neplan.ch www.advanticastoner.com www.cai-engr.com www.electrocon.com www.powerworld.com www.edsa.com www.etap.com www.rtds.com www.pti-us.com www.visualpes.com www.transenergie.com www.powertechlabs.com www.skm.com www.digsilent.de 4η ενότητα : 7

MATLAB/Simulink Simulink/PSB 4η ενότητα : 8

MATLAB/Simulink Simulink/PSB

MATLAB/Simulink Simulink/PSB 4η ενότητα : 10

MATLAB/Simulink Simulink/PSB

μετασχηματιστής MATLAB/Simulink Simulink/PSB 4η ενότητα : 12

4η ενότητα : 13 Μεταπτυχιακό Μάθημα: Ταχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα Σύνθετες αντιστάσεις MATLAB/Simulink Simulink/PSB

Πηγές MATLAB/Simulink Simulink/PSB 4η ενότητα : 14

4η ενότητα : 15 Μεταπτυχιακό Μάθημα: Ταχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα μετρητικά MATLAB/Simulink Simulink/PSB

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα 1 Pm A B 1 2 1 2 A B a b 1.0 Vf C m_pu_st 3 Distributed Parameters Cable 3 C Tm c m_si ir_abc Synchronous Machine Asynchronous Machine SI Units1 m is_abc wm Is Wm Te Propeller Torque ASM Measurement Demux1 Tem 100*abs(u)^2 TL 4η ενότητα : 16

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Tmotor (p.u.) Tpropeller (p.u.) 0,2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95 1 w (p.u.) 4η ενότητα : 17

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Current Torque 2000 5 x 104 1500 4 3 1000 2 current (A) 500 0 torque (Nm) 1 0-500 -1-2 -1000-3 -1500 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 time (s) -4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 time (s) 4η ενότητα : 18

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (SPWM) R S 1 2 1 2 A B a b T 3 3 C c Power Converter Distributed Parameters Cable Tm m_si Asynchronous Machine SI Units1 ir_abc is_abc m wm Wm Te ASM Measurement Tem f(u) Propeller Torque TL 4η ενότητα : 19

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (SPWM) 6000 4000 2000 0-2000 -4000-6000 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 4η ενότητα : 20

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (SPWM)/FFT 1 0.8 Harmonic Value (p.u.) 0.6 0.4 0.2 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Frequency (Hz) 4η ενότητα : 21

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (SPWM)/Εκκίνηση 2 0 0 0 Μεταπτυχιακό Μάθημα: Ταχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα dc offset 1 0 0 0 0-1 0 0 0-2 0 0 0-3 0 0 0-4 0 0 0-5 0 0 0-6 0 0 0 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 1. 2 1. 4 1. 6 4η ενότητα : 22

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (κυκλομετατροπέας) τάση Μεταπτυχιακό Μάθημα: Ταχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα 8000 distortion 6000 4000 2000 0-2 0 0 0-4 0 0 0-6 0 0 0-8 0 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 4η ενότητα : 23

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (κυκλομετατροπέας) τάση (FFT) 1 0.8 distortion Voltage(p.u.) 0.6 0.4 0.2 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 f (H ) 4η ενότητα : 24

MATLAB/Simulink Simulink/PSB Ασύγχρονος 3φ- κινητήρας που κινεί έλικα Οδήγηση με ηλεκτρονικά ισχύος (κυκλομετατροπέας) ρεύμα εκκίνησης 2000 1000 0 current (A) -1000-2000 -3000 0 0,06 0,12 0,18 0,24 0,31 0,37 0,43 0,49 0,55 0,61 0,67 0,73 0,79 0,85 0,92 0,98-4000 -5000-6000 time(s) 4η ενότητα : 25

MATLAB/Simulink Simulink/PSB 1φ- Βραχυκύκλωμα κοντά σε γεννήτρια 3kV καλώδιο ναυτικού τύπου R= 0.1 Ω/km L= 0,4 mh/km C= 0,4 μf/km 1 1.0 Pm Vf A B C m_pu_st 1 1 2 2 3 3 Distributed Param eters Cable 1 11 2 1 1 3 22 2 2 control 33 Circuit Breaker 3 3 Distributed Parameters Cable1 A A B B C C 3- Phase Parallel RLC Synchronous Machine CB Control Fault timing 1 2 c Fault 4η ενότητα : 26

MATLAB/Simulink Simulink/PSB 1φ- Βραχυκύκλωμα κοντά σε γεννήτρια Ρεύμα διακόπτη 80 60 40 20 0-20 T fault = 0.08-0.25ms T open = 0.12 ms T reclose = 0.28 ms -40-60 -80-100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 4η ενότητα : 27

2 0 0 0 MATLAB/Simulink Simulink/PSB 1φ- Βραχυκύκλωμα κοντά σε γεννήτρια Τάση διακόπτη Μεταπτυχιακό Μάθημα: Ταχέα Η/Μ Μεταβατικά Φαινόμενα T fault = 0.08-0.25ms T open = 0.12 ms T reclose = 0.28 ms 1 0 0 0 0-1 0 0 0-2 0 0 0-3 0 0 0 TRV -4 0 0 0-5 0 0 0 30000 20000 10000 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 0. 2 0. 2 5 0. 3 0. 3 5 Voltage (V) 0-10000 -20000-30000 -40000-50000 time (s) 4η ενότητα : 28

MATLAB/Simulink Simulink/PSB 1φ- Βραχυκύκλωμα κοντά σε γεννήτρια Τάση διακόπτη (Μεταβατική Τάση αποκατάστασης TRV) T fault = 0.08-0.25ms T open = 0.12 ms T reclose = 0.28 ms TRV Voltage (V) 30000 20000 10000 0-10000 -20000-30000 -40000-50000 time (s) dv/dt ~ 9 kv/μs 4η ενότητα : 29

PSCAD/EMTDC

4η ενότητα : 32 PSCAD/EMTDC

PSCAD/EMTDC

PSCAD/EMTDC 4η ενότητα : 34

PSCAD/EMTDC Μονοφασικό βραχυκύκλωμα πλησίον κινητήρα M 4η ενότητα : 42

PSCAD/EMTDC Μονοφασικό βραχυκύκλωμα πλησίον κινητήρα 3 Phase RMS 0.006 0.006 0.006 0.006 W S TL I M A EmA B C EmC A B C 0.006 0.0045 1.2e-005 0.006 0.006 0.0045 1.2e-005 0.0045 1.2e-005 0.006 0.006 0.0045 1.2e-005 0.006 0.006 0.0045 1.2e-005 IAVA1 IB 0.0045 1.2e-005 0.006 ICVC1 BRK_P AVA2 B CVC2 AA BB CC RL RL RL IF 0.001 3 Phase RMS FAULT 0.001 0.001 4η ενότητα : 43

PSCAD/EMTDC Μονοφασικό βραχυκύκλωμα πλησίον κινητήρα 0.250 Advanced Graph Frame Motor Terminal Voltage(RMS, kv) 0.200 0.150 y 0.100 0.050 0.000 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00... 4η ενότητα : 44

PSCAD/EMTDC Μονοφασικό βραχυκύκλωμα πλησίον κινητήρα 2.50 Advanced Graph Frame Phase "C" Current (ka) y -250 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00... 4η ενότητα : 45

PSCAD/EMTDC Μονοφασικό βραχυκύκλωμα πλησίον κινητήρα y Advanced Graph Frame Faulty phase Voltage across Circuit Breaker terminals (kv) 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00-0.10-0.20-0.30-040 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60... 4η ενότητα : 46

PSCAD/EMTDC Διακόπτης Συνεχούς Ρεύματος σε Υψηλή Τάση Mains AC/DC Distribution Cable Load CB 4η ενότητα : 47

PSCAD/EMTDC Διακόπτης Συνεχούς Ρεύματος σε Υψηλή Τάση 4η ενότητα : 48

PSCAD/EMTDC Διακόπτης Συνεχούς Ρεύματος σε Υψηλή Τάση Ibr_m BRK_M FP1 R=0 2 Ea1.0 10.0 0.0001 G 1.0 0.1 Ec Iload 4η ενότητα : 49

PSCAD/EMTDC Διακόπτης Συνεχούς Ρεύματος σε Υψηλή Τάση y 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 Load Current (A) Advanced Graph Frame 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50... 4η ενότητα : 50

PSCAD/EMTDC Διακόπτης Συνεχούς Ρεύματος σε Υψηλή Τάση 2.00 1.50 1.00 Advanced Graph Frame Voltage across Circuit Breaker Terminals (kv) y 0.50 0.00-0.50-1.00-1.50-2.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50... y 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 Advanced Graph Frame Voltage across Circuit Breaker Terminals (kv) 0.0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50... 4η ενότητα : 51

PSCAD/EMTDC Παλμικά φορτία Pulsed Load R M R p 4η ενότητα : 52

PSCAD/EMTDC Παλμικά φορτία Ea 7.0e-005 0.02 D 1000.0 FP1 Ia 2 RRL 0.09 0.09 G 0.001 4η ενότητα : 53

PSCAD/EMTDC Παλμικά φορτία Ea 7.0e-005 0.02 D 1000.0 FP1 Ia 2 RRL 0.09 0.09 G 0.001 4η ενότητα : 54

Παλμικά φορτία 6.0 5.0 4.0 3.0 PSCAD/EMTDC Pulsed Load Current (MA) Advanced Graph Frame y 2.0 y 1.0 0.0-1.0-10.0-12.5 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300... Advanced Graph Frame 10.0 7.5 5.0 2.5 0.0-2.5-5.0-7.5 System Voltage (kv) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300... 4η ενότητα : δικτύων 55

PSCAD/EMTDC Μονοφασικό βραχυκύκλωμα πλησίον κινητήρα 2.50 Advanced Graph Frame Phase "C" Current (ka) y -250 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00... 4η ενότητα : 56