Publicaties over modellering
Rapporten over het onderzoek voor elektro-technische updates en functionaliteit met betrekking tot modellering kunt u hier in pdf vinden.
Categorieën
Algemeen
Gaussian-Mixture Typegenerator in Gaia LV Network Design
Individuele aangeslotenen in laagspanningsnetten vertonen in het elektriciteitsverbruik een zeker groepsgedrag, maar gedragen zich momentaan gezien als onafhankelijke individuen. Gaia geeft elke aansluiting op een bepaald moment in de tijd een kans mee op een bepaalde belasting. Dit in de vorm van een, of meerdere, normaalverdeling(en). In dit rapport wordt de methode voor parametrering van de GM-belastingtypes met behulp van meetdata toegelicht.
Aansluitingenconversie van Gaia LV Network design 7.x naar 8.4
Gaia LV Network design gebruikt vanaf versie 8.0 het GM-belastingmodel om de belasting te representeren. Dit GM-belastingmodel is flexibel en gericht op de huidige en komende veranderingen in de LS-distributienetten. De modellering is meer uitgebreid en daarom moeten oude netwerkbestanden worden geconverteerd. Dit document beschrijft hoe oude Gaia 7.x netwerkbestanden in Gaia 8 worden ingelezen.
Strand-Axelsson
De Strand-Axelsson methode is bedoeld voor het berekenen van de te verwachten maximale belasting van componenten, zoals de transformator.
De gelijktijdigheid van de afzonderlijke belastingen kan met de methode van Strand-Axelsson worden gemodelleerd. Deze methode beschrijft de verlaging van de gelijktijdigheid door de toename van het aantal belastingen.
Bedrijfsaarde
De bedrijfsaarde heeft betrekking op de veiligheid. Het is mogelijk om met Gaia de bedrijfsaarde van een net te berekenen. Dit rapport licht de methode toe.
Mogelijkheden met macro’s
De macro’s in Vision bieden de mogelijkheid om automatisch repeterende bewerkingen op een netmodel uit te voeren. Zo kunnen diverse tijdrovende studies via de krachtige macrotaal geautomatiseerd worden. De resultaten kunnen als tekst of in een spreadsheet gerapporteerd worden. Aan de hand van een viertal voorbeelden wordt het gebruik van de macro’s toegelicht.
De inhoud van dit rapport is gepresenteerd op de Vision gebruikersdag op 15 december 2004.
Foutplaatslocalisatie
Dit artikel beschrijft de methode voor het automatisch detecteren van de foutplaats bij een kortsluiting in een radiaal bedreven middenspanningsnet. De methode wordt voor het eerst toegepast in een distributienet van NUON. De uitgangspunten van de methode worden kort toegelicht en specifieke aandacht gaat uit naar de modellering van het expertsysteem. Het artikel is samen met NUON gepresenteerd tijdens Cired 2003 in Barcelona en is gepubliceerd in de proceedings. Toegevoegd is de tekst van de presentatie, waar enkele aanvullende opmerkingen zijn opgenomen over de nauwkeurigheid van de methode aan de hand van metingen in het betreffende middenspanningsnet. Beide publicaties zijn geschreven in het Engels.
Low-Voltage distribution network design – Safety and cost optimization
Dit document beschrijft de technische en economische factoren die tot de verwezenlijking van het computerprogramma Gaia leidden, waarmee wezenlijke besparingen in investeringen kunnen worden gerealiseerd. Naast de spanningskwaliteit speelt de veiligheid van de klant een belangrijke rol in het netontwerp en in de functionaliteit van het programma. Het document beschrijft de praktische bruikbaarheid van het programma en hoe het zelfs tot specificaties van een nieuwe generatie van snelle zekeringen leidde.
Safety, a very important factor in Cost Optimal LV Distribution Network Design
Dit artikel beschrijft de modelvorming die is toegepast in het programma Gaia. Het beschrijft waarom voor een specifiek aardingssysteem wordt gekozen. De uitgangspunten van de optimalisatiemethode en de veiligheidsaarding worden kort toegelicht en specifieke aandacht gaat uit naar de modellering van de laagspanningskabels. Het artikel is samen met NUON gepresenteerd tijdens Cired 2001 in Amsterdam en is gepubliceerd in de proceedings. Toegevoegd is de tekst van de presentatie, waar enkele aanvullende opmerkingen zijn opgenomen over de validatie van de modellen en de implementatie in de praktijk van NUON. Beide publicaties zijn geschreven in het Engels.
Berekening van de aanrakingsveiligheid in Gaia
Er zijn twee manieren om installaties van klanten te beveiligen. De oudst bekende manier is aarding via het TT-stelsel, waar de veiligheidsaarde van de klant op een lokaal punt wordt geaard. Een andere methode is aarding via het TN-stelsel, waar het elektriciteitsnet de aarde via de aansluitkabel aanbiedt. In verhouding met het TT-stelsel is het TN-stelsel een complex systeem. Er moet veel meer berekend worden. Dit document gaat kort in op de achterliggende norm over de veiligheidsaarding en de modellering in Gaia.
Rekenen op aarde
Aardingsveiligheid in laagspanningsnetten is een belangrijk onderwerp in Nederland. Alternatieven worden onderzocht. Die alternatieven zijn echter rekenintensief. Er is een computerprogramma ontwikkeld, Gaia genaamd, waarmee de belangrijkste analyses kunnen worden uitgevoerd. Gaia is afgestemd op de dagelijkse praktijk van de netwerkplanners en zal uitgroeien tot een integraal planningspakket voor laagspanningsnetwerken. Dit document gaat kort in op de achterliggende norm over de veiligheidsaarding en de modellering in Gaia.
Modeling of distribution system power electronics
Dit document beschrijft een aantal vermogenselektronische componenten en geeft aanwijzingen voor implementatie in netwerkberekeningen (in engels).
Kabels
Fase-aardfouten in asymmetrische kabelsystemen: modellering en analyse
Gaia LV Network Design maakt gebruik van de gehele impedantiematrix, waarbij alle geleiders met inbegrip van de mutuele koppelingen meegenomen worden. In dit rapport wordt de totstandkoming van deze impedantiematrix toegelicht en worden de resultaten van eenfase-aardsluitingen in Gaia voor verschillende casussen met handberekeningen gevalideerd.
Belastbaarheid van kabels
Naast de bekende norm IEC 287 voor kabelbelastbaarheid bestaat de norm IEC 853 voor de dynamische kabelbelastbaarheid. In het geval van een dagelijks wisselende belasting zal de kabel niet de maximale temperatuur hebben bereikt. Met die wetenschap is het mogelijk om de kabel tijdelijk meer dan nominaal te belasten. Phase to Phase werkt aan een gebruiksvriendelijk computerprogramma om de stationaire en de dynamische belastbaarheid van kabels te kunnen berekenen. Dit rapport beschrijft de methode.
Geleiderweerstand en stroombelastbaarheid kabels
Dit document geeft een overzicht van de geleiderweerstand en de maximale stroombelastbaarheid van kabels die in de kabeldatabase van Vision zijn verwerkt. Het document geeft de uitgangspunten en de bronnen weer.
Invloedgeleidertemperatuur
De laagspanningskabels, die standaard in de kabeldatabase van Gaia worden meegeleverd, hebben een geleiderweerstand die overeenkomt met een geleidertemperatuur van 30 graden. Het is namelijk niet reëel om met de weerstand te werken die overeenkomt met de maximum geleidertemperatuur van 55 graden. Wat is de invloed van de geleidertemperatuur op de resultaten?
Conclusie uit de beschouwing is dat altijd rekening gehouden moet worden met de nauwkeurigheid, die bepaald wordt door externe invloeden. Zo kunnen de berekende spanningen vaak wel één, soms twee Volt hoger of lager uitkomen.
Homopolaire impedanties kabels
Voor het uitvoeren van asymmetrische kortsluitberekeningen maakt Vision gebruik van de methode van symmetrische componenten. De symmetrische componentenmethode is een rekenmethode om in een symmetrisch driefasensysteem met behulp van een transformatie gemakkelijker asymmetrische belastingen en verstoringen te berekenen. Met de transformatie gaat een gekoppeld driefasen systeem over in drie onafhankelijke éénfase systemen.
Voor het berekenen van asymmetrische verschijnselen zijn homopolaire gegevens van onder meer kabels en transformatoren noodzakelijk. Bij kabels zijn deze homopolaire gegevens afhankelijk van de ligging in de grond. Ook de nabijheid van bijvoorbeeld stalen buizen of tramrails heeft invloed op de homopolaire impedantie. Dit is de reden dat in de bij Vision meegeleverde componentendatabase voor kabels deze gegevens ontbreken.
Dit rapport gaat in op de factoren die van invloed zijn op de homopolaire impedantie. Ook wordt kort ingegaan op de fenomenen Retourpad en Aarde.
Transformatoren
Invloed overzetverhouding op gedrag transformatoren
Nominale transformatorspanningen kunnen afwijken van de nominale knooppuntspanningen waar de betreffende wikkelingen op zijn aangesloten. Afwijkende nominale spanningen hebben in ieder geval invloed op de loadflow resultaten, maar ook op de resultaten van de kortsluitberekeningen. Een en ander wordt in het document toegelicht aan de hand van voorbeelden.
De werking van de nulpuntstransformator
De nulpunttransformator, ook wel aardingstransformator genoemd, bestaat uit een zigzag gewikkeld stelsel windingen op een driebenig juk. Dit document gaat in op de bouw, de werking en de modellering in Gaia en Vision.
Driewikkelingstransformator
Bij de driewikkelingstransformator was het tot versie 4.3 alleen nog mogelijk aan alle combinaties van ster- en driehoekwikkelingen te rekenen. Aangezien er ook belangstelling was voor de transformator met zigzag wikkelingen, zijn die vanaf versie 4.3.1 in het model ingebouwd. Zo is het vanaf nu mogelijk om te rekenen aan alle mogelijke combinaties met Y(D), D en Z(N) wikkelingen. Een korte inleiding tot de toepassing van deze transformatortypen in Vision is beschikbaar.
Speciale transformatoren
Speciale transformatoren zijn componenten die een andere modellering vereisen dan normale tweewikkel en driewikkeltransformatoren. Er bestaat namelijk een grote verscheidenheid aan regeltransformatoren, zowel wat spanningsniveaus betreft als de opbouw. Onder speciale transformatoren verstaan we onder andere de spaartransformatoren, de spaarboostertransformatoren, de spaartransformatoren met ingebouwde nulpuntstransformator, de laagspanningsregelaars met continue regeling en de laagspanningsregelaars met roterende regeling.
In Vision en Gaia is een aantal van deze transformatoren geprogrammeerd. Zij hebben gemeen dat sommige parameters zoals de kortsluitspanning en het kortsluitvermogen sterk van de trapstand afhankelijk kunnen zijn. Dit document beschrijft enkele bijzonderheden ten aanzien van de modellering en de toepassing in Vision en Gaia.
Stroomcompensatie bij transformatorregelingen
Stroomcompensatie is bedoeld om het spanningsverlies over een verbinding te compenseren in de spannings-regeling van een voedingstransformator. Het komt nogal eens voor dat de invloed van de stroomcompensatie in de transformatorregeling niet goed wordt begrepen. Dit document gaat kort in op de keuze van de compensatie-impedantie en de invloed van diverse belastingen en opwekkers.
Machines
Bekrachtigingssystemen en spanningsregeling van generatoren
De basisfunctie van een bekrachtigingssysteem is het leveren van een geregelde dc-stroom aan de veldwikkelingen van de synchrone generator. Door deze stroom te variëren, varieert het magneetveld van de rotor en daarmee de in de stator-wikkelingen geïnduceerde spanning. Dit rapport geeft een gedetailleerde beschrijving van de 20 in Vision beschikbare bekrachtigingsmodellen en een algemene beschrijving van de functie hiervan. In het laatste hoofdstuk wordt een voorbeeld uitgewerkt van een dynamische studie in een industrieel netwerk (in Engels).
Turbine- en vermogensregeling van generatoren
Naast de bekrachtiging van de veldwikkelingen wordt het gedrag van een synchrone generator beïnvloed door het aandrijvende werktuig en zijn regeling. Met name voor de analyse van transiënte stabiliteit, waar het gaat over de bestudering van de consequenties van grote evenwichtsverstoringen, is het van belang dat het gedrag van de turbine en vermogensregeling correct gemodelleerd is. Dit rapport beschrijft de algemene werking van de turbine- en vermogensregeling en de geeft een gedetailleerde beschrijving van de in Vision beschikbare modellen (in Engels).
Modellering windturbines met Vision
Een windturbine moet in Vision worden gemodelleerd met een asynchrone of synchrone generator en een of meer condensatoren. Daar komen in veel gevallen nog een transformator, interne kabelsystemen en een beveiliging bij. In het geval dat vermogenselektronica is toegepast wordt ook een (negatieve) belasting gebruikt. Bij het modelleren moet men ermee rekening houden dat het model van de windturbine zowel bij loadflow als bij kortsluitingen de werkelijkheid goed benadert. Een en ander wordt in het document toegelicht aan de hand van voorbeelden.
Model van de asynchrone machine
De asynchrone machine wordt gemodelleerd met een zodanige combinatie van impedanties en vermogensinjectie, dat het gedrag in loadflow- en kortsluitberekeningen een voldoende nauwkeurig resultaat oplevert. Veel computerprogramma’s modelleren de asynchrone machine als een gegeven onveranderlijke belasting. Voor de implementatie in Vision is gekozen voor een model dat nauwkeuriger omgaat met de afhankelijkheid van mechanisch vermogen en actuele netspanning. Dit document beschrijft de modellering en de implementatie in Vision.
Netmodel
Mutuele koppelingen
De mutuele koppeling is een maat voor de elektromagnetische koppeling van parallel lopende bovengrondse lijnen. Door deze koppeling treedt een onderlinge beïnvloeding op. Deze beïnvloeding is met name merkbaar indien beide circuits ongelijke asymmetrische stromen voeren, zoals bij faseaardfouten in één van de parallelle circuits. Dit rapport geeft nader inzicht in de modellering en de invloed.
De netimpedantie nader bekeken
De netimpedantie is soms een bron van verwarring. In een aantal gevallen wordt een handberekening gemaakt om iets dat vreemd lijkt te controleren. In de meeste gevallen kloppen de berekeningen en leiden de handberekeningen tot een groter inzicht. Zo ook in het geval van de netimpedantie. Dit rapport geeft nader inzicht in de definitie en de berekening ervan.
Netvoeding en de factor Ik”3/Ik”1
De factor Ik”3/Ik”1 van de netvoeding geeft de verhouding aan van de driefasenkortsluitstroom en de éénfasekortsluitstroom. Deze factor blijft een bron van vragen. Dit artikel beschrijft de achtergrond van deze factor en geeft informatie voor het afleiden van de waarde ervan.
Spanningsafhankelijkheid belastingen
De belasting is afhankelijk van de spanning in het net. Aangezien de spanning in HS- en MS-netten niet constant is, verdient dit punt nadere aandacht. De spanningsafhankelijkheid is in Vision gemodelleerd met het belastingsgedrag.
Methode symmetrische componenten
Asymmetrische berekeningen, zoals éénfase kortsluitingen, worden in Vision berekend met behulp van de methode van de symmetrische componenten. In het kort splitst de methode een compleet net op in drie onafhankelijke eenfasige netwerken: normale, inverse en homopolaire systeem geheten. Belangrijk uitgangspunt bij de methode is dat het net symmetrisch is.
Transformatoren
Invloed overzetverhouding op gedrag transformatoren
Nominale transformatorspanningen kunnen afwijken van de nominale knooppuntspanningen waar de betreffende wikkelingen op zijn aangesloten. Afwijkende nominale spanningen hebben in ieder geval invloed op de loadflow resultaten, maar ook op de resultaten van de kortsluitberekeningen. Een en ander wordt in het document toegelicht aan de hand van voorbeelden.
De werking van de nulpuntstransformator
De nulpunttransformator, ook wel aardingstransformator genoemd, bestaat uit een zigzag gewikkeld stelsel windingen op een driebenig juk. Dit document gaat in op de bouw, de werking en de modellering in Gaia en Vision.
Driewikkelingstransformator
Bij de driewikkelingstransformator was het tot versie 4.3 alleen nog mogelijk aan alle combinaties van ster- en driehoekwikkelingen te rekenen. Aangezien er ook belangstelling was voor de transformator met zigzag wikkelingen, zijn die vanaf versie 4.3.1 in het model ingebouwd. Zo is het vanaf nu mogelijk om te rekenen aan alle mogelijke combinaties met Y(D), D en Z(N) wikkelingen. Een korte inleiding tot de toepassing van deze transformatortypen in Vision is beschikbaar.
Speciale transformatoren
Speciale transformatoren zijn componenten die een andere modellering vereisen dan normale tweewikkel en driewikkeltransformatoren. Er bestaat namelijk een grote verscheidenheid aan regeltransformatoren, zowel wat spanningsniveaus betreft als de opbouw. Onder speciale transformatoren verstaan we onder andere de spaartransformatoren, de spaarboostertransformatoren, de spaartransformatoren met ingebouwde nulpuntstransformator, de laagspanningsregelaars met continue regeling en de laagspanningsregelaars met roterende regeling.
In Vision en Gaia is een aantal van deze transformatoren geprogrammeerd. Zij hebben gemeen dat sommige parameters zoals de kortsluitspanning en het kortsluitvermogen sterk van de trapstand afhankelijk kunnen zijn. Dit document beschrijft enkele bijzonderheden ten aanzien van de modellering en de toepassing in Vision en Gaia.
Stroomcompensatie bij transformatorregelingen
Stroomcompensatie is bedoeld om het spanningsverlies over een verbinding te compenseren in de spannings-regeling van een voedingstransformator. Het komt nogal eens voor dat de invloed van de stroomcompensatie in de transformatorregeling niet goed wordt begrepen. Dit document gaat kort in op de keuze van de compensatie-impedantie en de invloed van diverse belastingen en opwekkers.