Analiza prijelazne kutne stabilnosti elektroenergetskog sustava metodom konačnih elemenata

Sažetak

U slučaju numeričke analize sporih elektromehaničkih oscilacija u velikom elektroenergetskom sustavu, Electromagnetic Transients Program (EMTP) nije prikladan alat jer zahtijeva premalu veličinu koraka simulacije što uzrokuje računsku neučinkovitost. Posljedično, kako bi se izbjegla računalna neučinkovitost, takve se studije uvijek rade s takozvanim programima prolazne stabilnosti (TSP). U TSP-u su napravljene neke pretpostavke kako bi se sinkroni generator matematički predstavio klasičnim modelom koji dovodi do manje točnih rezultata. Kombinirana simulacija elektromagnetskih i elektromehaničkih prijelaza uvijek je bila izazovan zadatak. U ovom radu razvijen je napredni računalni pristup za numeričku analizu prijelazne stabilnosti elektroenergetskog sustava. Predloženi numerički algoritam temelji se na postupku tehnike konačnih elemenata (FET). Prema FET terminologiji, svaki veliki element elektroenergetskog sustava (generator, transformator, dalekovod itd.) definiran je kao pojedinačni konačni element (FE) s pripadajućim lokalnim sustavom algebarskih jednadžbi koje se dobivaju u frekvencijskom području. Varijable svakog FE definirane su kao dinamički fazori tijekom cijele simulacije u vremenskoj domeni. Model vremenske domene turbinskog regulatora kao i sustava uzbude također je razvijen i ugrađen u FE model sinkronog generatora. Predloženi numerički algoritam, temeljen na FET reprezentaciji elemenata elektroenergetskog sustava, omogućuje nam da izbjegnemo pretpostavku TSP-a budući da su varijable svakog FE-a definirane kao dinamički fazori tijekom cijele simulacije u vremenskoj domeni. Zbog gore navedenih poboljšanja, simulacija elektromehaničkih prijelaznih pojava je točna kao i EMTP, te nam omogućuje korištenje većih veličina koraka i proučavanje vrlo velikih energetskih sustava. Točnost računalnog programa, temeljenog na prikazanom modelu, ispitana je rješenjima dobivenim poznatim i etabliranim EMTP simulacijskim alatom.

Ivica Jurić-Grgić

Redoviti profesor | Katedra za teorijsku elektrotehniku i inženjersko modeliranje

Istraživač i redoviti profesor na Fakultetu elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu, s područjem istraživanja usmjerenim na numeričko modeliranje elektromagnetskih prijelaznih pojava u elektroenergetskim sustavima i posebnim naglaskom na razvoj naprednih numeričkih metoda za analizu elektromagnetskih tranzijenata u višežičnim prijenosnim vodovima. Njegovo istraživanje uključuje primjenu tehnike konačnih elemenata za analizu prijelazne stabilnosti elektroenergetskih sustava, kao i unapređenje modela za harmonijsku i tranzijentnu analizu uzemljivačkih sustava.