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Title
Investigation of various solutions for improved voltage quality in weak distribution networks / von David Fellner
Additional Titles
Untersuchung verschiedener Maßnahmen zur Verbesserung der Spannungsqualität in schwachen Verteilnetzen
AuthorFellner, David
Thesis advisorGawlik, Wolfgang
PublishedWien, 2019
Description62 Seiten
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019
Annotation
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprueft
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Spannungsqualität / Verteilnetze
Keywords (EN)Voltage quality / distribution networks
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-121215 Persistent Identifier (URN)
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Investigation of various solutions for improved voltage quality in weak distribution networks [2.71 mb]
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Abstract (German)

Spannungsinstabilität und geringe Kurzschlusskapazität sind ein Hauptproblem für Energieversorgungsunternehmen, beim Betrieb von schwachen, meist ländlichen Verteilungsnetzen. Problematisch sind insbesondere Spannungseinbrüche, die durch das Anlaufen von Induktionsmotoren verursacht werden, welche häufig in ländlichen Netzen vorkommen. In dieser Arbeit werden verschiedene Lösungen untersucht, um die Spannungsstabilität und die Kurzschlussfähigkeit solcher Verteilnetze zu verbessern. Dazu werden elektrische Maschinen in das Netz eingefügt und deren Auswirkungen analysiert. Zunächst wird ein realistisches Netz mit den tatsächlichen Daten eines Versorgungsunternehmens modelliert und zwei Induktionsmaschinenmodelle implementiert. Neben der Induktionsmaschine wird eine elektrisch angeregte Synchronmaschine, eine PMSM und ein zusätzliches der Maschinen verbundenes Schwungrad als Lösungen untersucht. Typische Parameter werden hierbei für alle Teile des Modells verwendet. Dann werden ein Anlauf einer Induktionsmaschine und eine Kurzschlusssimulation durchgeführt und die Ergebnisse diskutiert. Die Schlussfolgerung ist, dass die Induktionsmaschine einschließlich einer Schwungradlösung, das beste Verhalten in einem erhöhten Lastszenario sowie in einem Fehlerfall zeigt. Es bietet Spannungsunterstützung sowohl am Transformatorbus als auch bei lokaler Last für eine begrenzte Zeit und insbesondere für den transienten Zeitrahmen. Nachteilig sind nur die großen Kurzschlussströme, die die Induktionsmaschine inklusive Schwungrad im Fehlerzustand einspeist. Alle Simulationen und Modellierungen werden in MATLAB R Simulink R Simscape R durchgeführt.

Abstract (English)

Voltage instability and low short circuit capacity are a main issue for utilities when operating weak, mostly rural, distribution grids. Especially voltage dips caused by start-ups of induction motors, which are frequently found in rural grids, are problematic. This thesis is investigating several solutions to improve voltage stability and the short circuit capacity of distribution networks like these. In order to do so electric machines are added to the grid and their impact is analysed. First a realistic grid is modelled using actual data provided by a utility and two induction machine models are implemented. In addition to the induction machine an electrically excited synchronous machine, a PMSM and an additional flywheel linked to the machines are examined as solutions as well. Typical parameters are chosen for all parts of the model. Finally, a start-up of an induction machine and a short circuit simulation is conducted, and the results are discussed. The conclusion drawn is the induction machine including a flywheel solution showing the best performance in an increased load scenario, as well as in a fault case. It provides voltage support both at the transformer bus and at a local load for a limited time and especially for the transient time frame. Only the big short circuit currents fed into the fault by the induction machine including the flywheel pose a disadvantage regarding protection schemes. All simulations and modelling is done in MATLAB R Simulink R Simscape R.

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