Regulacja systemu elektroenergetycznego w.2023

Regulacja systemu elektroenergetycznego w.2023

rok wydania: 2023, wydanie trzecie zmienione i uzupełnione
ISBN: 978-83-8156-550-9
ilość stron: 436
format: B5

Opis

W monografii omówiono poszczególne kryteria oceny niezawodności systemu elektroenergetycznego wykorzystywane w analizach statycznych i dynamicznych wykonywanych do celów planowania w różnych horyzontach czasowych (krótko-, średnio- i długookresowych). Opracowanie jest adresowane do studentów i doktorantów kierunków związanych z elektrotechniką i elektroenergetyką, a także specjalistów zajmujących się sieciami elektroenergetycznymi najwyższych i wysokich napięć oraz osób, które chcą poszerzyć lub uporządkować swoją wiedzę dotyczącą planowania rozwoju systemu elektroenergetycznego.

Prezentowane, trzecie wydanie, zostało uaktualnione i rozszerzone o (stustronicową) część dotyczącą odnawialnych źródeł energii.

Spis treści

Skróty / 9

1. Wiadomości ogólne / 13
1.1. Regulacja i sterowanie / 13
1.2. Struktura systemu elektroenergetycznego / 17
1.3. Równania sieci elektroenergetycznej / 19
1.4. Klasyfikacja stanów nieustalonych / 25
1.5. Regulacja napięcia / 27
1.6. Regulacja mocy czynnej i częstotliwości / 30
1.7. Pytania kontrolne i zadania / 33

2. Generatory synchroniczne i ich regulacja / 35
2.1. Wiadomości ogólne / 35
2.1.1. Generator synchroniczny jako obiekt regulacji / 35
2.1.2. Zespoły generator–transformator / 38
2.2. Charakterystyki generatora synchronicznego w stanie ustalonym / 42
2.2.1. Schematy zastępcze i wykresy fazorowe / 42
2.2.2. Moc czynna i bierna bloku generator–transformator / 54
2.2.3. Dopuszczalny obszar pracy zespołu wytwórczego / 56
2.2.4. Wpływ regulacji przekładni transformatora / 62
2.2.5. Charakterystyka U(Q) i jej kształtowanie / 66
2.3. Źródła wzbudzenia generatorów synchronicznych / 74
2.3.1. Rodzaje wzbudnic / 74
2.3.2. Odwzbudzanie generatora / 84
2.4. Regulatory generatorów synchronicznych / 90
2.4.1. Schemat funkcjonalny regulacji / 91
2.4.2. Jakość regulacji i aktualne wymagania / 94
2.4.3. Cyfrowe regulatory generatorów synchronicznych / 98
2.5. Modele dynamiczne / 104
2.5.1. Równanie ruchu wirnika / 105
2.5.2. Przykłady modeli dynamicznych generatora synchronicznego / 107
2.5.3. Modele układu wzbudzenia i regulacji / 112
2.6. Pytania kontrolne / 119

3. Odnawialne źródła energii / 121
3.1. Wstęp / 121
3.2. Magazyny energii elektrycznej / 122
3.2.1. Magazyny elektryczne / 124
3.2.2. Magazyny cieplne / 127
3.2.3. Magazyny mechaniczne / 128
3.2.4. Magazyny chemiczne / 133
3.2.5. Magazyny elektrochemiczne / 137
3.3. Elektrownie wiatrowe / 145
3.3.1. Zmienność wiatru a obciążenie systemu / 145
3.3.2. Turbiny wiatrowe / 146
3.3.3. Moc pozyskiwana z wiatru / 150
3.3.4. Przykładowe parametry / 153
3.4. Prądnice elektrowni wiatrowych dużych mocy / 154
3.4.1. Prądnice asynchroniczne dwustronnie zasilane / 155
3.4.2. Prądnice synchroniczne / 162
3.4.3. Obszary dopuszczalnych stanów pracy / 167
3.5. Farmy wiatrowe / 168
3.5.1. Sposoby przyłączania FW do sieci / 169
3.5.2. Wymagania operatorów sieci / 172
3.5.3. Sterowanie centralne FW i sterowanie nadrzędne / 177
3.6. Elektrownie fotowoltaiczne / 182
3.6.1. Ogniwa fotowoltaiczne / 183
3.6.2. Moduły i panele PV / 187
3.6.3. Rozwój technologii wytwarzania modułów i paneli / 189
3.6.4. Charakterystyki i dane znamionowe / 192
3.6.5. Metody ustalania punktu mocy maksymalnej / 194
3.6.6. Falowniki i regulatory fotowoltaiczne / 197
3.6.7. Rodzaje instalacji ze względu na współpracę z SEE / 202
3.6.8. Fotowoltaika w Polsce / 212
3.7. Modele matematyczne / 212
3.7.1. Elektrownie wiatrowe / 213
3.7.2. Elektrownie solarne / 221
3.8. Pytania kontrolne i zadania / 221

4. Regulacja transformatorów / 223
4.1. Transformator jako obiekt regulacji / 223
4.2. Uzwojenia regulacyjne / 224
4.3. Przełączniki zaczepów / 228
4.4. Zadania regulatorów transformatorów / 232
4.4.1. Regulacja transformatorów WN/SN / 233
4.4.2. Regulacja transformatorów WN/WN / 242
4.4.3. Regulacja transformatorów blokowych / 244
4.5. Przykład regulatora cyfrowego / 246
4.6. Modele matematyczne / 254
4.6.1. Transformatory dwuuzwojeniowe / 254
4.6.2. Eliminowanie idealnej przekładni – schematy rezonansowe / 265
4.6.3. Transformatory i autotransformatory trójuzwojeniowe / 270
4.6.4. Schemat blokowy modelu regulacji przekładni / 292
4.7. Pytania i zadania / 293

5. Kompensacja mocy biernej i regulacja napięcia / 295
5.1. Kondensatory i baterie kondensatorów / 296
5.2. Kompensacja mocy biernej a regulacja napięcia / 304
5.3. Regulatory baterii kondensatorów / 305
5.4. Bocznikowe urządzenia FACTS / 308
5.4.1. Kompensatory SVC / 310
5.4.2. Kompensator STATCOM / 313
5.5. Kompensacja bocznikowa w sieciach WN / 315
5.5.1. Linie przesyłowe jako źródła i odbiory mocy biernej / 315
5.5.2. Urządzenia do kompensacji w sieciach WN / 321
5.5.3. Algorytmy regulacji / 324
5.6. Regulacja grupowa / 324
5.6.1. Automatyczna regulacja stacji transformatorowych / 326
5.6.2. Automatyczna regulacja stacji elektrownianych / 328
5.7. Modele matematyczne / 333
5.8. Pytania kontrolne i zadania / 334

6. Regulacja przepływów w sieciach przesyłowych / 336
6.1. Ogólnie o regulacji przepływów / 336
6.2. Regulacja za pomocą przesuwników fazowych / 337
6.2.1. Napięcia dodawcze / 337
6.2.2. Przesuwniki fazowe asymetryczne i symetryczne / 339
6.2.3. Ilustracja wpływu regulacji kąta przesunięcia fazowego / 347
6.3. Zmiana reaktancji linii przesyłowych / 348
6.3.1. Kompensacja reaktancji baterią kondensatorów szeregowych / 349
6.3.2. Zwiększenie reaktancji dławikami szeregowymi / 350
6.3.3. Kompensacja reaktancji linii źródłem napięcia / 352
6.4. Szeregowe urządzenie FACTS / 353
6.4.1. Urządzenie TCPAR / 354
6.4.2. Regulowany kompensator szeregowy SSC / 355
6.4.3. Regulowany kompensator szeregowy CSC / 356
6.4.4. Regulowany kompensator szeregowy SSSC / 356
6.4.5. Uniwersalne urządzenie UPFC / 357
6.5. Urządzenia PLG / 359
6.6. Modele matematyczne / 361
6.7. Pytania kontrolne i zadania / 363

7. Regulacja częstotliwości i mocy wymiany / 365
7.1. Regulacja pierwotna / 365
7.1.1. Charakterystyki odbiorów / 365
7.1.2. Charakterystyki zespołu wytwórczego / 367
7.1.3. Charakterystyka systemu elektroenergetycznego / 375
7.1.4. Punkt pracy systemu elektroenergetycznego / 378
7.1.5. Zmiana punktu pracy w wyniku zmiany obciążenia / 380
7.2. Regulacja wtórna / 383
7.2.1. Regulacja częstotliwości / 383
7.2.2. Regulacja mocy wymiany i zasada nieinterwencji / 386
7.3. Regulacja trójna / 391
7.4. Organizacja regulacji i stawiane jej wymagania / 392
7.5. Zmiany częstotliwości po zaburzeniu bilansu mocy / 400
7.5.1. Opis stanów nieustalonych / 400
7.5.2. Wpływ energii kinetycznej / 404
7.5.3. Wpływ OZE i wirtualna inercja / 406
7.5.4. Rola magazynów energii w poprawie elastyczności SEE / 408
7.6. Działania obronne / 414
7.7. Modele matematyczne / 416
7.7.1. Turbina parowa z przegrzewem międzystopniowym / 416
7.7.2. Turbina wodna / 420
7.7.3. Turbiny gazowe / 424
7.7.4. Uproszczony model regulacji częstotliwości i mocy wymiany / 426
7.8. Pytania kontrolne i zadania / 431
Literatura / 432