INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI zakład układów i sieci elektroenergetycznych
Technologie Informacyjne w Elektroenergetyce
Temat:	Modelowanie układów elektroenergetycznych w programie PSCAD
Nr ćwiczenia:	2
Grupa:	E3-H
Wykonał:

1. Schemat zamodelowanego układu.

2. Opis symulacji i realizacji zadań dodatkowych.

Symulacja zamodelowanego układu trwa 1 sekundę. Podczas tego czasu występuje wymuszenie zwarcia fazy A do ziemi w czasie 0.2 sekundy i trwa ono 0.5 sekundy. W czasie między 0.2 a 0.7 sekundy wyłącznik rozłączy układ trzykrotnie z powodu ustawienia czasu przerw bez napięciowych na 0.2 sekundy. Układ jest zamodelowany w taki sposób, aby wykrywał zwarcie nadmiarowo-prądowe. Porównuje wartość prądu odczytana po wtórnej stronie transformatora przepuszczoną przez mierniki RMS z wartością nastawczą prądu zwarcia ustawiana ręcznie w jednym z panelów kontrolnych. W drugim panelu kontrolnym można ustawić czas przerw bez napięciowych. Na panelu wykresów można odnaleźć takie wartości jak: napięcie chwilowe oraz skuteczne po wtórnej stronie transformatora, chwilowy oraz skuteczny prąd po wtórnej stronie transformatora, prąd zwarcia fazy A.

3. Wykaz zmian wartości parametrów poszczególnych komponentów, dokonanych przy realizacji projektu.

• Zmienione zostało napięcie generatora na 110 kV.

• Częstotliwość układu na 50 Hz oraz częstotliwość używaną przez mierniki RMS.

• Wszystkie mierniki RMS zostały zmienione z analogowych na cyfrowe.

• Transformator został ustawiony na zmianę napięcia z 110/15,8 kV.

• Zmiana oznaczeń: przy wyłączniku z BRK na Wyl, przy mierniku napięcia z Ea na E.

• Zmieniona została rezystancja na 16.36 Ω oraz impedancja na 0.021 H.

• Zamienione zostały czasy nastawcze wymuszenia zwarcia na czas początku zwarcia 0.2 sekundy i czas trwania zwarcia 0.5 sekundy.

• Zmieniono output type w elemencie komparator z Pulse na Level.

• Przyjęte zostały oznaczenia I1, I2, I3 przy transformatorze na uzwojeniach wtórnych.

4. Obliczenia teoretyczne.

Wyliczenie wartości impedancji obciążenia.

Do obliczeń przyjmujemy wartości:

P = 3 + 0, 2 • 3 + 0, 1 • 8 = 4, 4 [MW]

cosφ = 0, 9 + 0, 01 • 3 = 0, 93

U_SN = 15 + 0, 1 • 8 = 15, 8 [kV]

P = U_f • I • cosφ

$$P = \frac{U_{p}}{\sqrt{3}} \bullet I \bullet \cos\varphi$$

$$I = \frac{P \bullet \sqrt{3}}{U_{p} \bullet \cos\varphi}$$

$$Z = \frac{\frac{U_{p}}{\sqrt{3}}}{I}$$

$$Z = \frac{\frac{U_{p}^{2}}{\sqrt{3}} \bullet \cos\varphi}{P \bullet \sqrt{3}}$$

$$Z = \frac{\frac{15800^{2}}{\sqrt{3}} \bullet 0,93}{4400000 \bullet \sqrt{3}} = \ \ 17,59\ \lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack$$

R = Z • cosφ

R = 17, 59 • 0, 93 = 16, 36[Ω]

X = Z • sinφ = Z • sin0, 93

X = 17, 59 • sin2156^′ = 17, 59 • 0, 36 = 6, 47[Ω]

X = ωL

$$L = \frac{X}{2 \bullet \pi \bullet f}$$

$$L = \frac{6,47}{2 \bullet \pi \bullet 50} = 0,021\ \lbrack H\rbrack$$

Obciążeniem dla podanych parametrów linii stanowi szeregowe połączenie cewki o indukcyjności

L = 0,021 [H] oraz rezystora o rezystancji R = 16,36 [Ω].

5. Prezentacja przebiegów wybranego sygnału pomiarowego (wartości chwilowe i skuteczne) dla wybranego rodzaju zwarcia.

Do przedstawienia przebiegów sygnału przedstawię przebiegi:

• napięcia chwilowego dla fazy A oraz napięcia skutecznego dla fazy A

• prądu chwilowego dla fazy A oraz prądu skutecznego dla fazy A

Przebiegi przedstawiają sytuacje przy wymuszeniu zwarcia fazy A do ziemi.

6. Odczytane wartości sygnałów pomiarowych dla trzech określonych chwil czasowych.

X	U	I
[s]	[kV]	[kA]
0.046	6.498	0.371
0.1	9.018	0.511
0.225	2.235	1.242

7. Wnioski.

W zamodelowanym układzie można zaobserwować zwarcie oraz jego przebieg. Po ustawieniu bardzo malej rezystancji zwarcia można zauważyć dwukrotne podwyższenie się prądu przed miejscem zwarcia. Widoczne również jest zanik napięcia chwilowego fazy A oraz wzrost napięcia chwilowego na fazach B i C. Dzięki modelacji student może zaobserwować rożnego rodzaje zwarcia oraz odpowiedzi układu wysokiego napięcia na te zwarcie.

Używając takich programów jak PSCAD studenci maja okazje obserwować przebiegi oraz sytuacje występujące w prawdziwych układach wysokiego napięcia niezbyt często. Dodatkowo zyskują wiedze podstawową o modelacji urządzeń automatyki zabezpieczającej układy wysokiego napięcia.