Επίδραση κατανεμημένων παραγωγών στη λειτουργία συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας

Autor: Παπανικολάου, Κωνσταντίνα
Rok vydání: 2014
Předmět:
Druh dokumentu: Diplomová práce
Popis: Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μελέτη της επίδρασης ενός συστήματος διασύνδεσης ανεμογεννήτριας με το δίκτυο μέσης τάσης, όσον αφορά την έγχυση αρμονικών από την ανεμογεννήτρια προς το δίκτυο. Η μελέτη περιλαμβάνει τη μοντελοποίηση κάθε τμήματος ενός δικτύου μέσης τάσης με πραγματικά στοιχεία που πάρθηκαν από τη ΔΕΗ. Επιπλέον, μοντελοποιείται μια ανεμογεννήτρια τύπου σύγχρονης μόνιμων μαγνητών, καθώς και όλοι οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος που απαιτούνται για τη διασύνδεση αυτής με το δίκτυο μέσης τάσης. Όλα τα επιμέρους μοντέλα διασυνδέονται μεταξύ τους ώστε να αποτελέσουν το συνολικό μοντέλο που περιλαμβάνει το δίκτυο μέσης τάσης με τις γραμμές μεταφοράς, τους μετασχηματιστές, τα φορτία και τους πυκνωτές αντιστάθμισης που διαθέτει και την ανεμογεννήτρια μαζί με τους μετατροπείς συνδεδεμένη σε ένα ζυγό του δικτύου. Από το μοντέλο αυτό εξάγεται το αρμονικό περιεχόμενο τόσο στο ζυγό της ανεμογεννήτριας όσο και σε διπλανούς ζυγούς και συγκρίνεται κάθε φορά με το πρότυπο IEC 61000-3-6 που θέτει τα όρια για την έγχυση αρμονικών στο δίκτυο μέσης τάσης. Αρχικά, γίνεται μια αναφορά στα πλεονεκτήματα της αιολικής ενέργειας έναντι των άλλων συμβατικών μορφών ενέργειας. Επιπλέον, αναφέρονται τα προβλήματα που δημιουργούνται από την παρουσία ανώτερων αρμονικών στο δίκτυο. Έπειτα, πραγματοποιείται θεωρητική ανάλυση κάθε τμήματος του δικτύου μέσης τάσης. Για κάθε τμήμα δημιουργείται, επίσης, ένα μοντέλο στο Matlab/Simulink που βασίζεται σε στοιχεία από τη ΔΕΗ και εξισώσεις που αφορούν το εκάστοτε τμήμα. Στη συνέχεια, αναλύεται και μοντελοποιείται στο Matlab/Simulink και κάθε τμήμα του συστήματος διασύνδεσης της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο μέσης τάσης που περιλαμβάνει την ανεμογεννήτρια τύπου σύγχρονης μόνιμων μαγνητών, ανορθωτική διάταξη, μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή, τριφασικό αντιστροφέα, φίλτρο και μετασχηματιστή. Για κάθε μετατροπέα αναλύεται και μοντελοποιείται και έλεγχος κλειστού βρόχου. Τέλος, τα επιμέρους μοντέλα συγκροτούνται σε ένα συνολικό μοντέλο. Μεταβάλλοντας το συντελεστή φόρτισης των μετασχηματιστών του δικτύου, το συντελεστή ισχύος και το πλήθος των ανεμογεννητριών που συνδέονται στον ίδιο ζυγό, εξάγεται το αρμονικό περιεχόμενο για διάφορους ζυγούς και ελέγχεται αν αυτό συμφωνεί με το πρότυπο IEC 61000-3-6. Επιπλέον, εξετάζεται το αρμονικό περιεχόμενο της τάσης, όταν ο ζυγός διασύνδεσης αλλάζει θέση μέσα στο υπό μελέτη δίκτυο, καθώς και όταν αλλάζει η ταχύτητα του ανέμου.
In the present diploma thesis a study of the effect of a wind turbine system interconnection with medium voltage grid is conducted, in terms of harmonic injection of the turbine to the grid. The study includes the modeling of each part of a medium voltage grid with actual data taken from the Public Power Corporation of Greece. Furthermore, a synchronous wind turbine with permanent magnets is modeled along with all the electronic power converters that are required for the interconnection with the medium voltage grid. All the individual models are connected together to form the overall model, including the medium voltage transmission lines, transformers, loads and their compensation capacitors, along with the wind turbine and the power converters. The wind turbine is connected in a bus of the medium voltage grid. Then, the harmonic content in both the bus of the wind turbine and in other buses of the grid is extracted and compared with the standard IEC 61000-3-6 that sets the limits for harmonic injection in medium voltage grid. Initially, the advantages of use of wind energy are mentioned compared to other conventional forms of energy. Furthermore, the problems caused by the presence of harmonics in the grid are discussed. A theoretical analysis of each section of the medium voltage grid is conducted. For each section, a model in Matlab / Simulink is also created, based on data from the Public Power Corporation of Greece and on equations related to each section. Then, every part of the system connecting the wind turbine to the medium voltage grid is analyzed and modeled in Matlab/Simulink. This system consists of a synchronous wind turbine with permanent magnets, DC-to-DC converter, three-phase inverter, filter and transformer. A closed loop control for each converter is also analyzed and modeled. Finally, the aforementioned models are built up into one single model. By varying the load factor of the grid transformers, the power factor and the number of wind turbines connected to the same bus, the harmonic content of various buses is extracted and checked if it complies with the standard IEC 61000-3-6. Moreover, the harmonic content of the voltage is calculated, when the system of wind turbine changes position in the present medium voltage grid, as well as when the wind speed is changed.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: