|
|
|||||||||||||||||
Opinto-opas 2010-2011
SVT-3411 Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö, 6 op
|
Vastuuhenkilö
Anna Kulmala, Ontrei Raipala, Sami Repo
Opetus
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä | Toteutuskerrat | Luentoajat ja -paikat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritettu tentti ja harjoitustyöt.
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija tunnistaa sähkövoimajärjestelmän säätöön liittyvät periaatteet ja osaa soveltaa säädettäviä komponentteja järjestelmän käytön parantamiseksi. Hän osaa myös arvioida ja ratkaista järjestelmän säätö- ja stabiilisuusongelmia yksinkertaisella järjestelmämallilla ja tulkita saamiaan tuloksia. Harjoitustyöt suoritettuaan opiskelija osaa simuloida PSCAD-ohjelmaa hyväksikäyttäen yksinkertaisia sähkövoimajärjestelmiä itsenäisesti, arvioida simulointitulostensa oikeellisuutta teoriaan nähden, tulkita simulointituloksia sähkövoimajärjestelmän toiminnan kannalta ja dokumentoida simulointituloksensa ja havaintonsa asianmukaisella tavalla.
Sisältö
| Sisältö | Ydinaines | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | JÄNNITTEEN SÄÄTÖ - Johdon ja kuorman loistehon rinnakkais- ja sarjakompensointi - Käämikytkimen toimintaperiaate - Generaattorin automaattinen jännitteensäätäjä - Sähkövoimajärjestelmän jännitteen säädön periaatteet - Jännitteen säädön toteutus Suomessa (paikallissäätö ja aluesäätö) | JÄNNITTEEN SÄÄTÖ - Keskitetty ja hajautettu säätö - Loistehon kaskadisäätö | JÄNNITTEEN SÄÄTÖ - SVC:n mallintaminen - Käämikytkimen mallintaminen |
| 2. | TUOTANNON OPTIMOINTI JA TEHONSÄÄTÖ - Sähkön pörssihinnan vaihtelu - Tuotantotavat ja niiden tuotantokustannukset - Economic dispatch (lisäkustannukset, optimointialgoritmi, Lagrangen menetelmä) - Tuotantoyksiköiden ajojärjestys ongelma - Generaattori-turbiini -järjestelmä - Säätövoima - Taajuuden ensisijainen säätö - Automaattinen tehonsäätöjärjestelmä - Alueiden välinen tehonsäätö - Tehon/taajuudensäädön toteutus Suomessa | TUOTANNON OPTIMOINTI JA TEHONSÄÄTÖ - Kuorman analysointi ja ennustaminen - Ajojärjestys ongelman ratkaiseminen - Tuotannon optimointi sähkömarkkinoilla - Säätötekniikan soveltaminen tehonsäädön analysoinnissa - Taajuuden integroiva säätö | TUOTANNON OPTIMOINTI JA TEHONSÄÄTÖ - Vesi- ja lauhdevoiman koordinointi - Turbiinimallit ja turbiinien säätökyky |
| 3. | KÄYTTÖ - Kantaverkko-, siirto- ja järjestelmäpalvelut - Siirtokapasiteetin ja pullonkaulojen hallinta - Käytönvalvonnan periaatteet - Häiriönhallinnan periaatteet - Reservit - Yleiskuva liittymisehdoista (kuluttajat ja tuotanto) - Relesuojauksen tavoitteet - Suojausalue, pää- ja varasuojaus - Siirtojohdon distanssisuojaus | KÄYTTÖ - Käyttövarmuuskriteerit - SCADA ja energianhallintajärjestelmä - Käyttötilan luokittelu - Käytönvalvonnan työkalut ja käyttövarmuuden hallinta - Tasehallinta ja säätösähkömarkkinat - Distanssirele - Differentiaalirele - Heilahtelusalparele - Alueverkon T-haaran suojausongelmat - Jakelujohdon käänteisaikaylivirtasuojaus | KÄYTTÖ - Käyttövarmuuden laskenta - Kontingenssianalyysi - Liittymisehtojen yksityiskohdat - Siirtojohdon suojaus Suomessa - Generaattorisuojaus - Muuntajasuojaus - Johdonvarsiaseman suojaus |
| 4. | STABIILISUUS - Stabiilisuusluokitus - Heilahteluyhtälö - Pysyvän tilan stabiilisuus - Transienttistabiilisuus - Pinta-alakriteerio - Jännitestabiilisuuden ero transienttistabiilisuuteen verrattuna - Jännitteen romahdusmekanismi jatkuvuustilassa - Jännitestabiilisuuden analysointi PU- ja UQ-kuvaajilla - Yksinkertaisen järjestelmän perusmallintaminen ja analysointi - Loistehon ja säätölaitteiden merkitys jännitestabiilisuudelle | STABIILISUUS - Monikonejärjestelmän analysointi - Transienttistabiilisuuteen vaikuttavat tekijät - Dynaaminen stabiilisuus - Jännitestabiilisuuden parantaminen - Mallinnuserot jännite- ja transienttistabiilisuuden välillä - Kuorman mallintaminen | STABIILISUUS - Heilahteluyhtälön numeerinen ratkaiseminen |
| 5. | HVDC ja FACTS - Tasasähkön käyttö sähkönsiirrossa ja -jakelussa - Tasasähköjärjestelmän rakenne - Tasasähkölinkin säätöperiaate | HVDC ja FACTS - Suuntaajasiltojen toiminta - Tehoelektroniikan muita sovelluskohteita ja mahdollisuuksia sähköjärjestelmässä | HVDC ja FACTS |
| 6. | TAHTIKONEEN MALLINTAMINEN - Tahtikoneen perusrakenne - Staattorin ja roottorin peruspiirit ja -yhtälöt - Parkin muunnos - Nopeus- ja muuntajajännite - Jatkuvuustilan ekvivalenttipiiri - Muutostilanteen analysointi - Klassinen malli ja sen perusoletukset | TAHTIKONEEN MALLINTAMINEN - Jatkuvuustilan yhtälöiden johtaminen - Muutostilanteen tahtikonemallin yksinkertaistamisen syyt | TAHTIKONEEN MALLINTAMINEN - Itse- ja keskinäisinduktanssien määrittäminen - PU-muunnos - Yksinkertaistettujen muutostilanteen tahtikonemallien johtaminen |
Opintojakson arvostelu
Tentti (60 %) ja harjoitustyöt (40 %).
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Painos,saatavuus... | Tenttimateriaali | Kieli |
| Kirja | Modern Power System Analysis | Kothari & Nagrath | Tata McGraw-Hill Publishing Company Ltd, 3.painos, 2003 | Englanti | |||
| Luentokalvot | Sähkövoimajärjestelmän säätö ja käyttö | Sami Repo | kurssin kotisivu | Suomi | |||
| Muu kirjallisuus | Jännitestabiilisuus | Sami Repo | kurssin kotisivu | Suomi | |||
| Muu verkkomateriaali | HVDC Transmission | Dennis Woodford | Englanti | ||||
| Muu verkkomateriaali | Network protection & automation guide | Areva | kurssin kotisivu | Englanti | |||
| Muu verkkomateriaali | Voimalaitosten järjestelmätekniset vaatimukset | Fingrid Oyj | Suomi | ||||
| Opintomoniste | Tahtikoneen mallintaminen | Sami Repo | kurssin kotisivu | Suomi |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| SVT-3400 Sähköverkkojen mallintaminen ja analyysi | Suositeltava |
Esitietoketju (Vaatii kirjautumisen POPiin)
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
|
|
|
Tarkempia tietoja toteutuskerroittain
| Toteutus | Kuvaus | Opetusmuodot | Toteutustapa |
| Luennot Harjoitukset Harjoitustyöt |
Lähiopetus: 25 % Etäopetus: 0 % Itseopiskelu: 75 % |