Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Dr. Farkas Csaba (egyetemi adjunktus), Dr. Vokony István (egyetemi docens)

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

1. hét

Az európai villamosenergia-rendszer, villamosenergia-rendszerek együttműködése. Európai rendszerek, szervezetek. Az európai rendszerek és a magyar VER fő jellemzői. Átviteli és elosztó hálózat Magyarországon, határkeresztező távvezetékek.

Villamosenergia-rendszer üzemi követelményei. Villamosenergia-szolgáltatás. Folyamatok, működések. Minőség, minőségbiztosítás. Rendszerbiztonság, stabilitás (n-1 elv, szinkronstabilitás, frekvenciastabilitás, feszültség-stabilitás).

Rendszerállapotok, átmenetek. Üzemállapot kategóriák, átmenetek. (normál, veszélyeztetett, veszélyes, üzemszünet, visszatérítés) Az üzemzavarok kiterjedésének megakadályozása.

2. hét

Szinkrongenerátor villamos üzeme állandósult állapotban. A szinkrongenerátor kialakítása. Jelleggörbék, paraméterek, modellek. A generátor kapocsteljesítménye. Terhelési szög. Generátormodell d-q komponensekkel. Teljesítmények d-q komponensekkel. Az Up-Xd modell. Szinkronozás, lekapcsolás a hálózatról. Kompenzátor üzem. Generátoros üzem. A generátor tartós terhelhetősége (határértékek állandósult üzemben, P-Q terhelhetőségi diagram). A generátor hálózati üzeme (szigetüzem, hálózati szinkron üzem). Kapocsfeszültség-meddőteljesítmény üzemállapotok (Ug-Qg szabályozása, A gerjesztésszabályozás hatása).

3. hét

Turbina-generátor egység elektromechanikai lengései. Generátor általános d-q modell (Szubtranziens mélységű d-q modell. Generátor villamos paraméterek. Tranziens modell: 3F kapocszárlat és lekapcsolása) Generátor E‘-X‘ modell (Áramköri modell és fazorábra). Hálózatredukciós eljárás. Villamos és mechanikai egyenletek (A generátor hálózatba táplált teljesítménye. Lengési egyenlet). Munkapontra linearizált lengési egyenlet (Lengési egyenlet kis változásokra. Karakterisztikus egyenlet. A sajátlengés frekvenciája). Elektromechanikai lengési frekvenciák.

Szinkrongenerátor üzemének stabilitása. A stabilitás-instabilitás értelmezése. A szinkronstabilitás és vizsgálatának kategóriái. A lengési egyenlet megoldása, tranziens lengés. Tranziens stabilitás, az egyenlő területek módszere.

4.hét

Többgépes rendszer elektromechanikai lengései. Az elektromechanikai lengések kialakulása. A lengéseket befolyásoló hatások. Villamos szögek és forgórész szöghelyzetek: a szöghelyzetek értelmezése, mérése. Követő koordinátarendszer. Tömegközéppont, lengésközpont.

A fogyasztói terhelések feszültség- és frekvenciafüggése. A függés fizikai háttere. A leképezés elve, összefüggései. Jellemző paraméterek. Statikus és dinamikus modell. Példa U és f függésre.

Teljesítmény-egyensúly, P-f szabályozás. Szinkron frekvencia. A hatásos teljesítmény és a frekvencia kapcsolatának energetikája szinkrongenerátoros rendszerben (statikus és dinamikus egyensúly, rendszerfrekvencia hálózati csomópont frekvenciája). A P-f szabályozás rendszere (szabályozási szintek és feladatok, fogalmi meghatározások, a szabályozások időbelisége). Szabályozási blokkok a kontinentális európai rendszerben.

5. hét

Primer és szekunder szabályozás. Primer szabályozás - statikus egyensúly, terhelésfelvétel a P-f karakterisztika szerint. A turbinaszabályozó P-f karakterisztikája. Primer és szekunder szabályozás egygépes rendszerben. Primer szabályozás többgépes rendszerben. A szinkron rendszer statikus dP-df karakterisztikája. Erőmű blokk és P-f szabályozásának funkcionális sémái.

Frekvenciafüggő fogyasztói korlátozás (FTK) Az FTK elvi működése (Frekvencialépcsős, időlépcsős FTK) Az optimális FTK rendszer kialakításának alapkérdései. Az ENTSO-E ajánlása frekvencialépcsős FTK-ra.

Szekunder és tercier szabályozás együttműködő rendszerekben. Szekunder szabályozás többgépes rendszerben. Jellemző erőmű-terhelések, generátor terhelési szintek. Csereteljesítmény-frekvencia szabályozás (A felelősségi elv. Területi szabályozási hiba. A szabályozási igény grafikus ábrázolása. Szabályozási hurkok. Gyakorlati szabályozás ACE alapján. A szükséges termelés elosztása a gépegységek között). Szabályozások együttműködése, új eljárások.

6. hét

Lengéscsillapítás. Stabilitásmentés. Lengéscsillapítás: Lengésképek, Csillapító teljesítmény. A PSS hatásmechanizmusa. PSS kialakítások. Stabilitásmentés: A stabilitásmentés elve, módszerei.

Reszinkronizáció. Aszinkron rendszerek összekapcsolása. Frekvencia regisztrátum reszinkronizációról. Az összekapcsolási folyamat elvi háttere. Alapfolyamatok szimulációja elvi modellen. A reszinkronizáció sikerességének feltételei. ENTSO-E ajánlások reszinkronizációhoz.

Automatikus szinkronozó és szinkronellenőrző készülék (ASZK). Az ASZK feladata. Biztonságos bekapcsolás. ASZK üzemmódok a frekvencia-eltérés szerint. Jellemző beállítási értékek.

7. hét

Európai együttműködések a villamosenergia-rendszer irányításában. Szabályozói keretek. TSC. Hálózati üzembiztonságra irányuló együttműködések: CGM, OPC, CCC, CSA. Rendszeregyensúlyra irányuló együttműködések: STA, IGCC, MARI/TERRE/PICASSO. TYNDP.

8. hét

Az AC teljesítmény-átvitel korlátai. Feszültség stabilitás, szinkron stabilitás. Az átvivő képesség növelése. Határkeresztező átviteli kapacitások. A feszültség stabilitás-instabilitás dinamikája (szimulációk).

VER meddőteljesítmény-egyensúlya. Meddőteljesítmény-egyensúly rendszerszinten. Egy rendszertag egyensúlya és ennek összetevői:120 kV/KÖF transzformátorállomások, 120-220-400 kV-os átviteli és elosztóhálózat (távvezetékek, NAF/NAF transzformátorok, söntfojtók), meddőteljesítmény export-import, erőművek és erőművi generátorok. A rendszerterhelés hatása.

Az átviteli hálózat U-Q szabályozása. Az átviteli hálózat U-Q szabályozása: alapelvek, eszközök, szabályozási szintek. FACTS eszközök működési elve.

9-10. hét

Modellezési feladatok és számítási módszerek a villamosenergia-rendszerben. Állapotbecslés: algoritmusok, számítási példa. WAMS. Állandósult állapotbeli számítások: optimális load-flow (példa). Zárlatszámítás. Tranziens stabilitás számítása (példa).

11-12. hét

Az inercia jelentősége a villamosenergia-rendszerben, inverteres csatlakozású termelőegységek szabályozástechnikája. Az inercia szerepe, ROCOF, termelőegységeknél rendelkezésre álló inercia. Grid-forming, grid-feeding, grid-supporting inverterek. A dq-koordinátarendszer. Grid-feeding invertereket leíró rendszeregyenletek, PLL, szabályozási egyenletek.

12. hét

Átviteli hálózat üzemvitele. A rendszerirányító alapfeladatai. Számítógépes támogatás: SCADA és EMS rendszerek (modulok, kommunikációs protokollok, felépítés. EMS funkciók).

13. hét

Villamos elosztó hálózatok, nagyvárosi villamosenergia-ellátás. Hálózati topológiák, kábeles és szabadvezetékes hálózatok. Bontási lehetőségek (TMOK, ETM). Budapest ellátási sajátosságai. Megbízhatóság, redundancia. Kiesési mutatók (SAIDI, SAIFI). Garantált szolgáltatások. Közvilágítás.

14. hét

Elosztóhálózat üzemvitele. Irányítástechnikai eszközök. Megfigyelhetőség, állapotbecslés elosztóhálózaton. Kisfeszültségű üzemirányítás.

Elosztóhálózati üzemvitelt támogató megoldások: GIS, munkairányítási megoldások, naplózási funkciók, beruházástámogatás, kiszolgáló egységek támogatása

Otthoni feldolgozásra kijelölt anyagrészek

·        Grid-forming és grid-supporting inverterek szabályozástechnikája, rendszerleíró egyenletek.

·        Inverteres egységek droop szabályozása, részvétel a frekvencia-, ill. feszültségszabályozásban.

·        Szinkronverter: rendszerleíró egyenletek.

·        Kisjelű stabilitásvizsgálati módszerek, modális analízis.

·        Különleges üzemi állapotok kezelése: szigetüzem, black-start, havária kezelés. 

A tantárgyhoz nem tartozik laboratórium.

Szorgalmi időszakban: 1 db zárthelyi sikeres megírása (min. 40%)

Vizsgaidőszakban: Írásbeli vizsga, opcionális szóbeli javítási lehetőséggel. 

A tárgy Teams csatornáján elérhető írásos jegyzet

Dr. Geszti P. Ottó – Villamosenergia-rendszerek II. kötet. Tankönyvkiadó, 1984.

Prabha Kundur – Power System Stability and Control, McGraw-Hill, 1994, ISBN 0-07-0359858-X

Yazdani, R. Iravani – Voltage-Sourced Controllers in Power Systems, John Wiley&Sons, 2010, ISBN 9780470551561 

Jan Machowski, Janusz W. Bialek, James R. Bumby – Power System Dynamics, Stability and Control, John Wiley&Sons, 2008, ISBN 978-0-470-72558-0

Dr. Farkas Csaba, adjunktus, VET

Dr. Vokony István, docens, VET

Faludi Andor, nyug. adjunktus, VET