The development of the real life model of the five node power system

• Autorzy: Szczepanik J. , Rozegnał B.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.090.3922

Warianty tytułu

PL

Struktura i analiza pracy pięciowęzłowego systemu elektroenergetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the process of the development of the real life laboratory model of the five node power system of closed loop structure. The model was built using ‘power’ scaling and taking into consideration the parameters of the 400 kV lines built in the Polish National Power system. After the three-year development of the model, the parameters of the elements of this model were gained or obtained using classic identification procedures. During this part of the research, some differences between the parameter values given by the manufacturers and those obtained through identification procedures were reported and analyzed. The Matlab/Simulink model of the laboratory setup was then built to emulate the system behavior during dynamic states. The comparison of the currents, voltages and generator speeds proved to be simple tasks since the shape of the short-circuit current waveforms, for example, depends not only on parameter values but also on the time of the fault occurrence with respect to system voltages. Thus, the time responses of the laboratory and Simulink models were compared to evaluate time constants of the post fault processes.

PL

W niniejszym artykule opisano proces budowy laboratoryjnego pięciowęzłowego modelu systemu elektroenergetycznego o zamkniętej strukturze. Model wybudowany został z użyciem skalowania „mocowego”, gdzie parametry poszczególnych urządzeń (linii) odpowiadają polskiemu systemowi 400 kV. Po zaprojektowaniu oraz wybudowaniu systemu, co trwało trzy lata, parametry elektryczne i mechaniczne modelu systemu zostały albo uzyskane od producentów elementów, albo zidentyfikowane za pomocą klasycznych procedur. W trakcie tej części badań zaobserwowano znaczące różnice pomiędzy identyfikowanymi parametrami oraz parametrami otrzymanymi od producentów, pomimo zastosowania różnych metod identyfikacyjnych. Następnym krokiem było stworzenie modelu systemu laboratoryjnego w programie Matlab/Simulink w celu emulacji dynamiki rzeczywistego systemu. Porównanie parametrów zwarciowych okazało się trudnym przedsięwzięciem, gdyż odpowiedź systemu zależy nie tylko od wartości jego parametrów, ale także od momentu wystąpienia zakłócenia w stosunku do przebiegu napięcia. Tak więc porównanie dotyczyło głównie czasów zaniku procesów pozakłóceniowych, co pozwoliło na oszacowanie i porównanie stałych czasowych układu laboratoryjnego oraz modelu komputerowego.

Słowa kluczowe

EN

close loop power system; short circuits in transmission line; models of HV transmission line; power system dynamics

PL

system elektroenergetyczny; zwarcie w linii elektroenergetycznej; modele linii NN; dynamika systemu; stabilność systemu

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 2-E
• Strony: 83--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., wz., wykr., il.

Twórcy

autor

Szczepanik J.

• Institute of Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

autor

Rozegnał B.

• Institute of Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Potamianakis E.G., Vournas C.D., Modeling and Simulation of Small Hybrid Power Systems, IEEE PowerTech Conference, 2003.
• [2] Andersson G., Modelling and Analysis of Electric Power Systems, ETH Zurich, 2009.
• [3] Cokkinides G.J., Mohagheghi S., A laboratory setup of a power system scaled model for testing and validation of EMS applications, PowerTech, 2009 IEEE Bucharest.
• [4] Gomez-Exposito A., Conejo A.J., Canizares C., Electric Energy Systems: Analysis and Operation, CRC Press, 2009.
• [5] Handke A., Mitkowski E., Stiller J., Sieci elektroenergetyczne, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1978.
• [6] Dynamic Models for Steam and Hydro Turbines in Power System Studies, IEEE Trans. Power Appar. Syst., Nov./Dec. 1973, 1904-1915.
• [7] Heffron W.G., Phillips P.A., Effect of modern aplidyne voltage regulator on under-excited operation of large turbine generators, Trans. Am. Inst. Electr. Eng., Part 3, 71, 1952, 692-697.
• [8] Mak F.K., Design of nonlinear generator exciters using differential geometric control theories, Decision and Control, Proceedings of the 31st IEEE Conference, 1992.
• [9] Mentor I, User guide.
• [10] Miller P., Wancerz M., Wpływ sposobu wyznaczania parametrów linii 110 kV na dokładność obliczeń sieciowych, Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 90, Nr 4/2014.
• [11] Kacejko P., Machowski J., Zwarcia w systemach elektroenergetycznych, wyd. 2, WNT, Warszawa 2009.
• [12] Plamitzer A., Maszyny elektryczne, WNT, Warszawa 1982.
• [13] Parise G., Massimiano M., Halpin, M., Short circuit analysis on a simple power system network: the “characteristic” currents metod, System Theory Proceedings of the Twenty-Seventh Southeastern Symposium on, ISSN 0094-2898, 1995, 30-34.
• [14] Miller P., Wancerz M., Problematyka wyznaczania i ewidencji parametrów linii WN z wykorzystaniem baz danych, Poznan University of Technology Academic Journals, 74 (2013), ISSN 1897-0737, 2013.
• [15] Matlab-Simulink, Documentation and library, Matlab R13a, 2013.
• [16] Latek W., Badanie maszyn elektrycznych w przemyśle, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1979.
• [17] Norma PN-78 E-04252.
• [18] Norma PN-E-06704.
• [19] Szymanski Z., Analysis of the stability an electro energetic grid with great load converter power supply system, Compatibility in Power Electronics, CPE, 2007, 1-8.
• [20] Andersson G., Dynamics and Control of Electric Power Systems, Lecture 227-0528-00, ITET ETH EEH – Power Systems Laboratory, ETH Zurich, February 2012.
• [21] Kundur P., Power System Stability and Control, McGraw-Hill Inc., New York 1994.
• [22] Bergen A.R., Vittal V., Power System Analysis, 2 ed., Prentice Hall, 2000.