Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 16.)

Modele obciążenia
Schemat analizowanego układu
Schemat analizowanego układu
J. Wiater

W szesnastej części kursu zostaną zaprezentowane różne modele obciążeń możliwe do wykorzystania w ATP, uwzględniające zjawiska rezonansu. Znajdują one zastosowanie w analizie częstotliwościowej układów. Przedstawiony będzie również praktyczny przykład obliczeń w trybie FREQUENCY SCAN.

Wraz ze wzrostem liczby nieliniowych obciążeń w systemie elektroenergetycznym konieczne jest prowadzenie analiz i obliczeń w dziedzinie częstotliwości. Powodują one znaczne odkształcenie przebiegów napięć i prądów, a przez to znaczny spadek jakości energii elektrycznej. Zdarzają się również przypadki uszkodzeń elementów systemu elektroenergetycznego w wyniku przepływu prądów o wyższych harmonicznych.

W poprzedniej części kursu szczegółowo została opisana metoda analizy układów w dziedzinie częstotliwości (HFS). W tej części uwaga zostanie skupiona na dwóch różnych modelach obciążenia możliwych do zastosowania zarówno przy obliczeniu spadków, strat, rozpływu mocy w sieciach elektroenergetycznych (patrz część piąta kursu), jak i w analizie częstotliwościowej.

model obciążenia

Najprostszą metodą odwzorowania obciążenia w ATP jest zastosowanie elementów RLC (konwencjonalny model) (rys. 1.). Nie uwzględnia on zmian impedancji obciążenia w funkcji częstotliwości. Zakres jego zastosowania ogranicza się do układów analizowanych dla jednej określonej częstotliwości. Parametry modelu definiowane są następująco:

gdzie:
U – napięcie znamionowe pracy obciążenia, w [V],
Pn – znamionowa moc czynna pobierana przez obciążenie, w [W],
Qn – znamionowa moc bierna pobierana przez obciążenie, w [var].

Zastosowanie tego układu z poziomu ATP wymaga od użytkownika wykonania podstawowych obliczeń zgodnie z przytoczonymi zależnościami. W większości przypadków układ ten jest prawidłowy, a wyniki otrzymane z jego wykorzystaniem – miarodajne. Wprowadzając wyniki do ATP nie można zapomnieć o przeliczeniu wartości reaktancji XL na indukcyjność, uwzględniając znamionową częstotliwość pracy odbiornika energii.

Pakiet ATP oferuje użytkownikowi element o nazwie CIGRE LOAD z grupy FREQUENCY COMP, który jest modelem uwzględniającym zmiany parametrów obciążenia w funkcji częstotliwości. Wyróżnia się dwie jego wersje: 1- i 3-fazową. Graficzną reprezentację elementu oraz jego strukturę wewnętrzną pokazano na rysunku 2. Model jest prawidłowy od 5. rzędu harmonicznych oraz może dawać niewłaściwe wyniki poboru mocy biernej dla harmonicznej podstawowej. Nie stanowi to większego problemu, ale użytkownik powinien być świadomy konieczności stosowania odpowiedniej kompensacji, jeśli zaobserwowane zostaną niewłaściwe wyniki. W przypadku wykorzystywania elementu do analizy układów zasilanych napięciem stałym, sieć uzyskuje stabilność po upływie pewnego czasu związanego z nasycaniem się obwodu magnetycznego (indukcyjności), odwzorowując w ten sposób rzeczywiste zjawiska występujące podczas załączania obciążenia.

Zgodnie z wytycznymi CIGRE, parametry elementów reprezentujących model definiuje się następująco [1]:

gdzie:
Vn – napięcie znamionowe pracy obciążenia, w [V]
Pn – znamionowa moc czynna pobierana przez obciążenie, w [W],
Qn – znamionowa moc bierna pobierana przez obciążenie, w [var],
h – numer harmonicznej napięcia, w [-],
A, B, C – parametry definiujące zmiany impedancji obciążenia w funkcji częstotliwości (tab. 1.), w [-],

obliczenia w trybie FREQUENCY SCAN

Pakiet ATP umożliwia użytkownikowi prowadzenie obliczeń w stanie ustalonym dla zdefiniowanego z góry zakresu częstotliwości – tryb FREQUENCY SCAN. Jest on rozwinięciem trybu HFS opisanego wcześniej. Nie można w nim stosować źródeł HFS Source. Poniżej zostanie przedstawiony praktyczny przykład wykorzystania tego trybu wraz z opisywanym elementem CIGRE LOAD, odwzorowującym zmiany obciążenia w dziedzinie częstotliwości. Schemat analizowanego układu przedstawiono na rysunku 3.

Aby wprowadzić ATP w tryb obliczeń FREQUENCY SCAN należy:
krok 1.: upewnić się, czy nie występują w układzie źródła typu HFS Source,
krok 2.: otworzyć zakładkę ATP Settings,
krok 3.: wybrać tryb symulacji FREQUENCY SCAN zaznaczając odpowiednie pole (rys. 4.),
krok 4.: ustawić zakres częstotliwościowy prowadzonych obliczeń, gdzie:
Min – dolny zakres częstotliwości dla prowadzonych obliczeń, w [Hz],
Max – górny zakres częstotliwości dla prowadzonych obliczeń, w [Hz],
df – krok obliczeń na osi częstotliwości (df=0, jeśli przyjmujemy skalę logarytmiczną na osi OX), w [-],
NPD – liczba częstotliwości na dekadę przy analizie częstotliwościowej ze skalą logarytmiczną, w [-],
krok 5.: wybrać rodzaj prezentowanych wyników wyjściowych (patrz poprzednia część kursu).
Parametry układu niezbędne do samodzielnego powtórzenia wyników obliczeń są następujące:
Element AC Type 14: Amplitude=10, f=50, Pha=0, A1=0, Tstart=(-1), Tstop=1000.
Element CIGRE LOAD: A=4, B=0.5, C=0.25, V=10, P=10, Q=0, Output→Current &Voltage.
Parametry obliczeń: min=10, max=10 000, df=0, NPD=100.

Wyniki obliczeń z wykorzystaniem trybu FREQUENCY SCAN przedstawiono na rysunku 5. Interpretując wyniki obliczeń należy mieć na uwadze, iż oś OX reprezentuje częstotliwość (nie należy się sugerować oznaczeniem [s]) z przyjętą jednostką podstawową w postaci dekady – zgodnie z przyjętymi ustawieniami parametrów obliczeń wykorzystano skalę logarytmiczną (parametr df=0). Na wstępie założono, iż zakres prowadzonych obliczeń jest dla częstotliwości od 10 Hz do 10 000 Hz, co odpowiada czterem dekadom, stąd też na rysunku 5. na osi OX maksymalna wartość wynosi 4. Mając to na uwadze, należy odpowiednio zinterpretować oś czasu. W przypadku, gdy parametr df jest różny od zera, na osi częstotliwości jednostką podstawową jest Hz.

podsumowanie

Konieczność zapewnienia właściwej jakości energii elektrycznej wymusza konieczność analizy układów pod kątem zawartości harmonicznych. Podczas analizy i symulacji obwodów w dziedzinie częstotliwości, bardzo ważnym czynnikiem determinującym wyniki obliczeń jest obciążenie oraz zmiany jego impedancji w funkcji częstotliwości. W dostępnej literaturze [1, 2, 3] sugeruje się wykorzystywanie układu CIGRE jako miarodajnego modelu obciążenia wraz z narzuconymi parametrami.

literatura

  1. CIGRE Working Group 36-05 (Disturbing Loads): „Harmonics, characteristics parameters, methods of study, estimates of existing values in the network”. Electra, 77, pp. 33 - 54.
  2. C.I.G.R.E. Publication Electra Vol. 71, 1981.
  3. V. F. Corasaniti, R. Bianchi, F. Viollaz, „Comparison load models in harmonic flows”. CIRED 2001 „Power Quality&EMC”, 18 - 21 June 2001, Amsterdam, The Netherlands, pp. 2.43.
  4. ElectroMagnetic Transients Program (EMTP) Rule Book, http://www.eeug.org 
  5. http://www.elkraft.ntnu.no/atpdraw/
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 11/2008

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Inżynier w lesie - zobacz video! »

Inżynier w lesie Materiały stworzone przez inżynierów dla inżynierów. Testy produktów od kluczowych dostawców (...) chcę zobaczyć »


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Specjalne ramki do specjalnych wnętrz »

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Jak zmniejszyć swój rachunek za energię »

automatyka przemysłowa zmniejsz rachunki za prąd
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Oszczędzaj na rachunkach za prąd w domu lub firmie. Wystarczy Po Prostu Energia (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Potrzebujesz pomocy w wyborze UPS-a? Sprawdź ten przewodnik »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

UPS zasilacze bezpanelowa energia słoneczna
Urządzenia elektroniczne, których używasz do codziennej komunikacji, rozrywki i zapewnienia rodzinie bezpieczeństwa, są narażone na uszkodzenia spowodowane nieoczekiwanymi przerwami w dostawach energii elektrycznej, (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Automatyka przemysłowa - zobacz najlepsze rozwiązania »

Kontenerowa stacja transformatorowa Minibox »

Czujniki i automatyka Rozdzielnice kontenerowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Osprzęt elektroinstalacyjny dla elektryka »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Zobacz jaki osprzęt wybrać i porównaj parametry... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


Liczniki energii elektrycznej - poznaj nowe »

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
7-8/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Obciążalność prądowa ciągła przewodów szynowych wielkoprądowych SN
  • - Instalacje elektryczne w osiedlowych budynkach wielorodzinnych
Zobacz szczegóły

Start programu „Mój Prąd”. Czy przyczyni się do zwiększenia rozwoju OZE w Polsce?

We wrześniu wystartuje nowy rządowy program „Mój Prąd”, dzięki któremu będzie można uzyskać dofinansowanie na domową instalację fotowoltaiczną. Z dotacji będą mogły skorzystać...

MITRA LED

Właściwe oświetlenie drogowo-parkowe pozwala znacznie zredukować koszty eksploatacji, będąc rozwiązaniem zarówno ekonomicznym, estetycznym, jak i ekologicznym. Lena Lighting S.A. oferuje...
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl