Βέλτιστη Επιλογική Συνεργασία Ηλεκτρονόμων Υπερέντασης Και Απόστασης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως κύριο αντικείμενο μελέτης την προστασία των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Ο ρόλος της προστασίας ενός ηλεκτρικού συστήματος συνίσταται στο να προλάβει μια βλάβη ή αν για οποιονδήποτε λόγο συμβεί ένα σφάλμα, λόγω βραχυκυκλώματος, να περιορίσει όσο το δυνατόν τις επιπτώσεις του στο υπόλοιπο σύστημα. Αυτό επιτυγχάνεται με τα μέσα προστασίας τα οποία συνίστανται από τους ηλεκτρονόμους (Η/Ν - relays) που ανιχνεύουν την εμφάνιση του σφάλματος (συνήθως από την μεταβολή ορισμένου μεγέθους, π.χ. εντάσεως ή τάσεως κλπ.) και από τους διακόπτες ισχύος (Δ/Ι - Circuit Breakers) που δέχονται εντολές των ηλεκτρονόμων (ονομάζονται και «αυτόματοι διακόπτες»), ή από τις ασφάλειες οι οποίες ταυτόχρονα ανιχνεύουν και διακόπτουν υπερεντάσεις.Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια λεπτομερή ανάλυση για τα χαρακτηριστικά και την λειτουργία δύο τύπων ηλεκτρονόμων προστασίας, τους ηλεκτρονόμους απόστασης και τους ηλεκτρονόμους υπερέντασης.Στο δεύτερο κεφάλαιο υπολογίζονται οι αντιστάσεις που «βλέπει» ένας ηλεκτρονόμος απόστασης, σε μια τυπική γραμμή που τροφοδοτείται από τα δύο άκρα, για διάφορα είδη βραχυκυκλωμάτων ανάλογα με την σύνδεση των μετασχηματιστών τάσεων και εντάσεων που τροφοδοτούν τον ηλεκτρονόμο.Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι συγκριτές φάσης τύπου συνημίτονου. Οι συγκριτές παράγουν τις χαρακτηριστικές λειτουργίας των ηλεκτρονόμων απόστασης και αποτελούν την πιο βασική μονάδα για την λειτουργία τους.Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται η μεταβατική συμπεριφορά του μετασχηματιστή έντασης κατά την διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος. Επίσης παρουσιάζεται ο τρόπος διαστασιολόγησης του μετασχηματιστή έντασης προστασίας για την αποφυγή κορεσμού του πυρήνα του.Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η ανάλυση για την βέλτιστη επιλογική συνεργασία των ηλεκτρονόμων απόστασης και ηλεκτρονόμων υπερέντασης σε ένα «σχήμα» προστασίας του ηλεκτρικού δικτύου που συμμετέχουν και οι δύο προαναφερθέντες τύποι των ηλεκτρονόμων. Επίσης γίνεται μια παρουσίαση της εργαλειοθήκης βελτιστοποίησης της MATLAB και της συνάρτησης fmincon που χρησιμοποιείται για την επίλυση του προβλήματος της επιλογικής συνεργασίας των ηλεκτρονόμων υπερέντασης και απόστασης.Και τέλος στο έκτο κεφάλαιο προσομοιώνονται δύο δίκτυα, ένα των 8 ζυγών και ένα των 39 ζυγών. Παρουσιάζεται μια συστηματική μέθοδος για τον υπολογισμό του βέλτιστου χρόνου της δεύτερης ζώνης των ηλεκτρονόμων απόστασης και τις βέλτιστες ρυθμίσεις των ηλεκτρονόμων υπερέντασης και καταγράφονται τα αποτελέσματα που εξευρέθηκαν από την ανάλυση των δύο αυτών δικτύων.