Εκτίμηση Παραμέτρων και Σχεδίαση Σταθεροποιητών ΣΗΕ με Εφαρμογή σε ΑΗΣ του Ελληνικού Συστήματος

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την ανάπτυξη μιας συστηματικής μεθοδολογίας για την εκτίμηση παραμέτρων του συστήματος διέγερσης και της γεννήτριας ενός σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και για τη σχεδίαση σταθεροποιητών ΣΗΕ. Η εργασία πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τη Διεύθυνση Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Συστήματος Μεταφοράς (ΔΣΑΣ) του ΔΕΣΜΗΕ και βασίστηκε στα δεδομένα, τις μετρήσεις και τα αποτελέσματα δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν το 2009 σε σταθμούς παραγωγής του Ελληνικού Διασυνδεδεμένου Συστήματος από την εταιρία ABB Switzerland Ltd με σκοπό την επαναρρύθμιση των παραμέτρων των σταθεροποιητών ΣΗΕ. Η εργασία προσεγγίζει το ζήτημα σε θεωρητικό και πρακτικό επίπεδο. Μελετάται η εκτίμηση παραμέτρων για στατό και στρεφόμενο σύστημα διέγερσης UNITROL 5000 και η σχεδίαση σταθεροποιητών ΣΗΕ για τους σταθεροποιητές PSS1A και PSS2B.

Στο πρακτικό μέρος της εργασίας γίνεται ανάλυση της ακολουθίας των διαδικασιών που απαιτούνται για την εκτίμηση παραμέτρων και τη σχεδίαση σταθεροποιητών ΣΗΕ. Κάθε μια από τις διαδοχικές διαδικασίες στοχεύει στην εκτίμηση της τιμής μιας παραμέτρου του συστήματος. Πραγματοποιούνται δύο μελέτες: η πρώτη αφορά τις μονάδες 1 και 2 του ΑΗΣ Καρδιάς και η δεύτερη τις μονάδες 3 και 4 του ΑΗΣ Καρδιάς. Το πραγματικό σύστημα αναπαριστάται μέσω ενός συστήματος γεννήτριας - άπειρου ζυγού. Για τις προσομοιώσεις που πραγματοποιούνται αναπτύχθηκε ένα μοντέλο στο περιβάλλον Simulink της Matlab. Στόχος των μελετών είναι η ανεύρεση κατάλληλων τιμών για διάφορες παραμέτρους του συστήματος, οι οποίες θα βελτιώσουν την αναπαράσταση του συστήματος από το μοντέλο προσομοίωσης και θα ενισχύσουν την απόσβεση των ηλεκτρομηχανικών ταλαντώσεων που εμφανίζονται ανάμεσα στη γεννήτρια και το υπόλοιπο σύστημα. Για την επαλήθευση της δυναμικής συμπεριφοράς του μοντέλου στο Simulink, πραγματοποιούνται συγκρίσεις με αντίστοιχα μοντέλα συστήματος που αναπτύχθηκαν στα προγράμματα Pacdyn CEPEL και PSS/E Siemens.

The target of the thesis is to develop a systematic methodology for parameter estimation of the excitation system and generator of an electric power station and PSS (Power System Stabilizer) design. The thesis is carried out in collaboration with the Direction of the System Planning Department of HTSO and it is based on the data, the measurements and the results of tests that took place in electric power stations of the Hellenic Interconnected Power System in 2009 by ABB Switzerland Ltd, aiming at readjusting the parameters of power system stabilizers. This thesis deals with the problem in a theoretical as well as in a practical way. In the part of parameter estimation, UNITROL 5000 static and AC excitation systems are studied and in the part of PSS design, both PSS1A and PSS2B stabilizers are studied.

In the practical part of the thesis an analysis of the sequence of the procedures needed for the parameter estimation and PSS design is done. Each one of the successive aims at the estimation of the value of one of the system's parameter. Two different studies are done: the first one deals with the units 1 and 2 of the thermal power station Kardia and the second deals with the units 3 and 4 of the thermal power station Kardia. The real system is represented by a generator – infinite bus system. For the simulations made during this study, a model is developed in the Simulink environment of Matlab. The purpose of the studies is to find suitable values for different parameters of the system, in order to get a better representation of the real system by the simulation model and to add damping to electromechanical oscillations that appear between a generator and the rest of the system. For the verification of the dynamic behaviour of the Simulink model, the model is compared to similar models, developed by the Pacdyn CEPEL and PSS/E Siemens software.