Kursplan för Skydd och övervakning av elkraftssystemet

Kursplan fastställd 2022-02-01 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnPower system protection and monitoring
  • KurskodEEK202
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPEPO
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeElektroteknik
  • InstitutionELEKTROTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 21122
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0119 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp
  • 25 Okt 2022 fm J
  • 04 Jan 2023 fm J
  • 25 Aug 2023 fm J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

ENM066 Avancerad kraftssystemsanalys eller motsvarande.
Utöver denna kurs ska studenten uppfylla de kursspecifika förkunskapskraven till MPEPO i Antagningsordningen.

Syfte

Syftet med kursen är att förse studenterna med kunskap om skydds- och övervakningssystemen i elkraftssystemet. Den första delen av kursen behandlar felströmsanalyser, symmetriska komponenter och tekniker för jordning av elkraftssystemet, reläskyddets olika delar, skydd av distributions- och transmissionsnät samt skydd av generatorer, samlingsskenor och transformatorer. Den första delen fokuserar på tekniker för att utforma och applicera inställningar för reläskydd. Den andra delen av kursen behandlar mättekniker i elkraftssystemet, SCADA/EMS systemets uppbyggnad och dess funktioner i kontrollrummet, tekniker för tillståndsestimering av elkraftssystemet och hur det kan användas vid driften av elkraftssystemet, samt tekniken systemövervakning med hjälp av fasvektormätande enheter (PMUer). Kursen kommer att diskutera utmaningar med förnyelsebar elproduktion utifrån kraftsystemets skyddssystem samt hur dessa utmaningar kan mötas/avhjälpas. Studenterna kommer att lära sig dels genom en föreläsningsserie men även genom ett datorbaserat simuleringsprojekt samt laborationer.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

i) Med avseende på kunskap
  • Beräkna felströmmar för enklare nät vid balanserade fel (användning av Theveninsteorem) och obalanserade fel genom (användning av symmetriska komponenter). 
  • Föreslå lämpliga jordningsmetoder för olika nivåer inom elkraftsystemet samt utvärdera dess effekt vid beräkningar på felströmmar.
  • Utvärdera påverkan av diverse mättnadseffekter för reläskyddskomponenter (t.ex. mättransformatorer) och dess påverkan på mätnoggrannhet samt reläfunktionalitet.
  • Föreslå skyddsprinciper (t.ex. för riktade eller oriktade överströmsskydd) för diverse distributionsnätkonfigurationer, samt kunna utföra och bestämma lämpliga reläskyddsinställningar och koordination. 
  • Föreslå skyddsprinciper för transmissionsnät (t.ex. distansskydd), samt utföra och bestämma lämpliga reläskyddsinställningar och koordinering under olika förhållanden (där t.ex. parallella ledningar, hög felresistans etc. tas i beaktande).
  • Föreslå skyddsprinciper för generatorer, samlingsskenor och transformatorer samt utföra och bestämma lämpliga reläskyddsinställningar.
  • För SCADA/EMS, beskriva huvudfunktionerna vid drift av elkraftsystem, dess allmänna funktion samt utföra beräkningar av tillståndsberäkningar i ett elkraftsystem baserat på mätningar.  
ii) Med avseende på utvecklad förmåga
  • Simulera elkraftsystemet och utföra balanserade och obalanserade felströmsanalyser och analysera resultaten för diverse olika systemkonfigurationer med hjälp av relevant mjukvara utvecklad för studier av skyddssystem i elkraftssystemet (t.ex. CAPE).
  • Utföra studier för reläskyddsinställningar och koordinering med hjälp av relevant mjukvara utvecklad för studier av skyddssystem i elkraftssystemet (t.ex. CAPE).
  • Samarbeta med andra studenter i projekt och laborationer.

Innehåll

Kursen innehåller följande delar:

Del 1: elkraftssystemets skyddssystem och jordningstekniker
  1. Balanserade fel 
  2. Symmetriska komponenter och obalanserade fel.
  3. Jordningstekniker och dess påverkan på felströmmar.
  4. Reläskyddets delar: spänningstransformatorer, strömtransformatorer och dess noggrannhet.
  5. Skyddssystem i distributionsnät (t.ex. överströmsskydd).
  6. Skyddssystem i transmissionsnät (t.ex. distansskydd).
  7. Skyddssystem för generatorer, samlingsskenor och transformatorer.
Del 2: övervakning av elkraftssystemet
  1. Mättekniker i elkraftssystemet.
  2. SCADA/EMS systemets uppbyggnad och dess funktioner.
  3. Tillståndsestimering av elkraftssystemet.
  4. Systemövervakning med hjälp av fasvektormätande enheter (PMUer)

Organisation

Kursen består av 20 schemalagda föreläsningar (20x2 timmar), 14 räkneövningar (14x2 timmar), 1 laborationer (1x2 timmar) samt 7 konsultationstillfällen för simuleringsprojekt (7x2 timmar).

Litteratur

Föreläsningsanteckningar kommer att publiceras på kurshemsidan. Föreläsningarna baseras främst på följande böcker:

[1] H. Saadat, "Power System Analysis", Third Edition, Mc Graw Hill, 2011.
[2] P. Anderson, "Analysis of Faulted Power Systems", Wiley-IEEE Press, 1995.
[3] S. H. Horowitz and A. G. Phadke, "Power System Relaying", 4th Edition, Wiley, 2018.
[4] A.J. Wood and B.F. Wollenberg, G. B. Sheble, "Power Generation, Operation, and Control", John Wiley & Sons, 3rd Ed., 2013.
[5] A. G. Phadke and J. S. Thorp, "Synchronized Phasor Measurements and Their Applications", Springer, 2017.

Examination inklusive obligatoriska moment

Examinationen av kursen består av en traditionell skriftlig tentamen, projekt rapporter samt laborationsrapporter. Studenter behöver godkänt på både tentamen och laborations- och projektrapporter för att klara kursen. Slutbetyget baseras enbart på tentamen som betygsätts med betyg 5, 4, 3, U. 

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.