Βελτιωμένη Μοντελοποίηση Εξαρτώμενη Από Τη Συχνότητα Της Μεταβατικής Συμπεριφοράς Γραμμών Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Η παρούσα διατριβή έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη ενός μοντέλου προσομοίωσης πολυφασικών γραμμών μεταφοράς με παραμέτρους πλήρως εξαρτώμενες από τη συχνότητα, το οποίο βασίζεται στη γενικευμένη μέθοδο κόμβων και μπορεί να επιλυθεί είτε στο πεδίο της συχνότητας είτε στο πεδίο του χρόνου. Αρχικά, παρουσιάζεται η θεωρία του ιδιομετασχηματισμού που αποτελεί τη βάση για την αμοιβαία απόζευξη των τηλεγραφικών εξισώσεων και την περαιτέρω επίλυση τους. Στο πλαίσιο αυτό προτείνεται μια νέα μέθοδος υπολογισμού των κυματικών χαρακτηριστικών των γραμμών μεταφοράς ως ομαλών συναρτήσεων της συχνότητας. Η προτεινόμενη μέθοδος παρουσιάζει υψηλή υπολογιστική ακρίβεια και είναι εφαρμόσιμη σε όλους τους τύπους γραμμών μεταφοράς, ενώ χαρακτηρίζεται από αυξημένη αριθμητική ευστάθεια και χαμηλό υπολογιστικό κόστος. Στη συνέχεια, εξετάζονται οι φυσικές συχνότητες των γραμμών μεταφοράς και η διέγερσή τους κατά την εκδήλωση ενός μεταβατικού φαινομένου ή υπό συνθήκες υψίσυχνης μόνιμης κατάστασης λειτουργίας. Προτείνεται μια νέα μέθοδος για τον προσδιορισμό τους, η οποία είναι γενικευμένη και μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε τύπο πολυφασικής γραμμής μεταφοράς, λαμβάνοντας υπόψη την εξάρτηση των κυματικών χαρακτηριστικών από τη συχνότητα καθώς και από όλες τις άλλες παραμέτρους που τις επηρεάζουν. Με βάση τη γενικευμένη μέθοδο κόμβων και τις παραπάνω τεχνικές αναπτύσσεται μια νέα μέθοδος προσδιορισμού του πίνακα σύνθετων αγωγιμοτήτων κόμβων στο πεδίο της συχνότητας, η οποία στηρίζεται σε ένα περιορισμένο πλήθος δειγμάτων στη συχνότητα. Η νέα μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε τύπο γραμμής μεταφοράς, ενώ είναι ιδιαίτερα αποδοτική στην προσομοίωση μεταβατικών φαινομένων όπου η επίδραση της γης υπολογίζεται μέσω σύνθετων αλγορίθμων που έχουν προταθεί στη διεθνή βιβλιογραφία. Τέλος, η προτεινόμενη μέθοδος ενσωματώνεται σε τεχνικές προσομοίωσης μεταβατικών φαινομένων που επιλύονται τόσο στο πεδίο της συχνότητας όσο και στο πεδίο του χρόνου. Η επαλήθευση του νέου μοντέλου πραγματοποιείται με τη χρήση αναλυτικών προσομοιώσεων καθώς και πειραματικών μετρήσεων για διάφορες περιπτώσεις εναέριων, υπόγειων και επίγειων γραμμών μεταφοράς.