Detail předmětu
Transient Phenomena
FEKT-MPA-PRJAk. rok: 2023/2024
Metody řešení matematického modelu přechodného děje. Elektromagnetické přechodné děje. Stanovení charakteristických hodnot zkratových proudů nesouměrných poruch.
Elektromechanické přechodné děje. Statická a dynamická stabilita synchronního stroje jednoduchého přenosu.
Jazyk výuky
angličtina
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Výhodou je absolvování předmětu Distribuce elektrické energie nebo Výroba a distribuce elektrické energie.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Za aktivity během semestru lze získat až 40 bodů (hodnocení testů a samostatných projektů).
Za závěrečnou zkoušku lze získat až 60 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Za závěrečnou zkoušku lze získat až 60 bodů.
Konkrétní bodové hodnocení jednotlivých aktivit a požadavky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Učební cíle
Seznámit studující s přechodnými jevy v elektrizační soustavě.
Studující jsou schopni analyzovat elektromagnetické a elektromechanické přechodné děje v elektrizační soustavě. Dokáží vypočítat charakteristické hodnoty zkratového proudu při souměrných i nesouměrných zkratech. Podle výpočetních kritérií umí posoudit statickou a dynamickou stabilitu v jednoduché soustavě.
Studující jsou schopni analyzovat elektromagnetické a elektromechanické přechodné děje v elektrizační soustavě. Dokáží vypočítat charakteristické hodnoty zkratového proudu při souměrných i nesouměrných zkratech. Podle výpočetních kritérií umí posoudit statickou a dynamickou stabilitu v jednoduché soustavě.
Základní literatura
Eremia, M., Shahidehpor, M., Handbook of Electrical Power System Dynamics: Modeling, Stability, and Control, 2013, ISBN: 978-1-118-49717-3 (EN)
Kasikci I., Short Circuits in Power Systems: A Practical Guide to IEC 60909, Second edition, 2018 (EN)
Machowski J.,Bialek J.W.,Bumby J.R., Power system dynamics: stability and control,Wiley, 2008 (EN)
Kasikci I., Short Circuits in Power Systems: A Practical Guide to IEC 60909, Second edition, 2018 (EN)
Machowski J.,Bialek J.W.,Bumby J.R., Power system dynamics: stability and control,Wiley, 2008 (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1) Úvod. Přechodné děje v elektrizační soustavě (ES). Definice, rozdělení, způsoby řešení. Matematický model (M.M.) elektromagnetického a elektromechanického přechodné děje. Metody a předpoklady jejich řešení.
2) Řešení M.M. elektromagnetického přechodné děje. Rovnice časové závislosti zkratového proudu a jeho složky.
3) Řešení M.M. elektromechanického přechodné děje. Pohybová rovnice rotoru synchronního stroje (s.s.) - křivka kyvu. Výkonová rovnice s.s. Rovnice chodu sítě. Jednoduchý přenos.
4) Schéma ES a parametry prvků z hlediska řešení přechodných dějů. Řešení nesouměrných dějů v soustavě souměrných impedancí. Složková schémata prvků ES. Místní nesymetrie a její vliv na složková schémata.
5) Nesouměrné zkratové poruchy. Jednopólový (1p), dvojpólový (2p) a dvojpólový zemní (2p.z) zkrat v ES. Náhradní složková schémata. Fázory složkových proudů a fázory zkratových proudů.
6) Porovnání hodnot počátečního rázového zkratového proudu jednotlivých druhů zkratu. Výpočet příspěvků zkratového proudu od jednotlivých zdrojů ("separace elektráren").
7) Příklad výpočtu nesouměrného zkratu.
8) Stabilita chodu ES. Základní pojmy. Volba základního obvodu a stanovení vlastních a přenosových impedancí. Přípojnice nekonečného výkonu (PNV). Určení koncových napětí na začátku a na konci jednoduchého přenosu.
9) Statická stabilita (S.S.) jednoduchého přenosu. Definice. Předpoklady výpočtu. Linearizace rovnice přechodného děje a její řešení metodou malých kyvů. Zjištění podmínek stability. Kritéria pro zachování S.S. (synchronizační výkon s.s., úhel přenosu a činitel rezervy). Vlivy na stabilitu (vzduchová mezera s.s., regulace buzení a rezistance prvků ES).
10) Příklad výpočtu S.S.
11) Dynamická stabilita (D.S.) jednoduchého přenosu. Definice. Předpoklady výpočtu. Rovnice kyvu a její řešení metodou postupných intervalů ("krok za krokem"). Pravidlo ploch (zrychlující a zpožďující plocha, limitní a kritický úhel, záloha stability). Numerická metoda Runge - Kutta.
12) Dynamická stabilita při odepnutí paralelního vedení nebo transformátoru, výskytu zkratu, úspěšném a neúspěšném opětném zapnutí (OZ). Vlivy na stabilitu (vzduchová mezera s.s., mechanická časová konstanta, rezistance prvků ES, druh zkratu, regulace buzení, regulace otáček, tlumení, ztráty výkonu).
13) Příklad výpočtu D.S.
2) Řešení M.M. elektromagnetického přechodné děje. Rovnice časové závislosti zkratového proudu a jeho složky.
3) Řešení M.M. elektromechanického přechodné děje. Pohybová rovnice rotoru synchronního stroje (s.s.) - křivka kyvu. Výkonová rovnice s.s. Rovnice chodu sítě. Jednoduchý přenos.
4) Schéma ES a parametry prvků z hlediska řešení přechodných dějů. Řešení nesouměrných dějů v soustavě souměrných impedancí. Složková schémata prvků ES. Místní nesymetrie a její vliv na složková schémata.
5) Nesouměrné zkratové poruchy. Jednopólový (1p), dvojpólový (2p) a dvojpólový zemní (2p.z) zkrat v ES. Náhradní složková schémata. Fázory složkových proudů a fázory zkratových proudů.
6) Porovnání hodnot počátečního rázového zkratového proudu jednotlivých druhů zkratu. Výpočet příspěvků zkratového proudu od jednotlivých zdrojů ("separace elektráren").
7) Příklad výpočtu nesouměrného zkratu.
8) Stabilita chodu ES. Základní pojmy. Volba základního obvodu a stanovení vlastních a přenosových impedancí. Přípojnice nekonečného výkonu (PNV). Určení koncových napětí na začátku a na konci jednoduchého přenosu.
9) Statická stabilita (S.S.) jednoduchého přenosu. Definice. Předpoklady výpočtu. Linearizace rovnice přechodného děje a její řešení metodou malých kyvů. Zjištění podmínek stability. Kritéria pro zachování S.S. (synchronizační výkon s.s., úhel přenosu a činitel rezervy). Vlivy na stabilitu (vzduchová mezera s.s., regulace buzení a rezistance prvků ES).
10) Příklad výpočtu S.S.
11) Dynamická stabilita (D.S.) jednoduchého přenosu. Definice. Předpoklady výpočtu. Rovnice kyvu a její řešení metodou postupných intervalů ("krok za krokem"). Pravidlo ploch (zrychlující a zpožďující plocha, limitní a kritický úhel, záloha stability). Numerická metoda Runge - Kutta.
12) Dynamická stabilita při odepnutí paralelního vedení nebo transformátoru, výskytu zkratu, úspěšném a neúspěšném opětném zapnutí (OZ). Vlivy na stabilitu (vzduchová mezera s.s., mechanická časová konstanta, rezistance prvků ES, druh zkratu, regulace buzení, regulace otáček, tlumení, ztráty výkonu).
13) Příklad výpočtu D.S.
Cvičení odborného základu
27 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1) Výpočet parametrů: Parametry ve skutečných jednotkách a poměrných jednotkách. Náhradní schéma prvků soustavy (synchronní stroj, transformátor, elektrická vedení, tlumivky, tvrdá síť); vlastní impedance uzlů a vzájemná impedance mezi uzly
2) Charakteristické hodnoty a vyšetření časového průběhu zkratového proudu. Metoda jednotkového proudu.
3) Nesouměrné zkraty. Náhradní schémata složkových soustav. Jednofázový zkrat.
4) Nesouměrné zkraty. Dvoufázový zkrat. Dvoufázový zemní zkrat.
5 TEST č.1. Zkraty
6) Statická stabilita. Výpočet zátěžového úhlu, maximální přenášený výkon, koeficient výkonové rezervy, posouzení statické stability v soustavě generátor - tvrdá síť s uvažováním meziodběru.
7) Statická stabilita. Sestrojení vnější charakteristiky pro konstantní svorkové napětí alternátoru. Vliv činného odporu na posouzení stability
8) Dynamická stabilita. Posouzení stability metodou ploch, při vypnutí vedení a 3f. zkratu. (a 2 p.z. zkratu)
9) Dynamická stabilita. Vypočet křivky kyvu.
10) Dynamická stabilita. Průběh dynamického přechodného jevu - metoda postupních intervalů, Metoda Runge-Kutta
11) TEST č.2. Statická a dynamická stabilita
2) Charakteristické hodnoty a vyšetření časového průběhu zkratového proudu. Metoda jednotkového proudu.
3) Nesouměrné zkraty. Náhradní schémata složkových soustav. Jednofázový zkrat.
4) Nesouměrné zkraty. Dvoufázový zkrat. Dvoufázový zemní zkrat.
5 TEST č.1. Zkraty
6) Statická stabilita. Výpočet zátěžového úhlu, maximální přenášený výkon, koeficient výkonové rezervy, posouzení statické stability v soustavě generátor - tvrdá síť s uvažováním meziodběru.
7) Statická stabilita. Sestrojení vnější charakteristiky pro konstantní svorkové napětí alternátoru. Vliv činného odporu na posouzení stability
8) Dynamická stabilita. Posouzení stability metodou ploch, při vypnutí vedení a 3f. zkratu. (a 2 p.z. zkratu)
9) Dynamická stabilita. Vypočet křivky kyvu.
10) Dynamická stabilita. Průběh dynamického přechodného jevu - metoda postupních intervalů, Metoda Runge-Kutta
11) TEST č.2. Statická a dynamická stabilita
Cvičení na počítači
12 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1) PC cvičení. Výpočet zkratových proudů
2) PC cvičení. Dynamická stabilita - Posouzení dynamické stability jednoduché ES v programu MODES - Ing. Karel Máslo, CSc. ČEPS
2) PC cvičení. Dynamická stabilita - Posouzení dynamické stability jednoduché ES v programu MODES - Ing. Karel Máslo, CSc. ČEPS