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2013 | Buch

Berechnung von Drehstromnetzen

Berechnung stationärer und nichtstationärer Vorgänge mit Symmetrischen Komponenten und Raumzeigern

verfasst von: Bernd R. Oswald

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Über dieses Buch

Dieses aus langjähriger Vorlesungstätigkeit entstandene Lehr- und Praxisbuch beschreibt die wichtigsten Berechnungsverfahren für Drehstromnetze in moderner systematischer Fassung. Die äußerst vorteilhafte knotenorientierte Darstellung zieht sich dabei wie ein roter Faden durch das Buch. Schwerpunkte bilden das Rechnen mit Symmetrischen Komponenten im Frequenzbereich auf der Grundlage des klassischen Knotenpunktverfahrens und das Rechnen mit Raumzeigerkomponenten im Zeitbereich auf der Grundlage des neuen Erweiterten Knotenpunktverfahrens. Für die Berechnung beliebiger Fehlerzustände (Kurzschlüsse und Unterbrechungen) wird mit dem Fehlermatrizenverfahren ein neues universelles Verfahren vorgestellt, das gleichermaßen auf die Symmetrischen Komponenten und Raumzeigerkomponenten angewendet werden kann. Zahlreiche durchgerechnete Beispiele und MATLAB Programmcodes für die Leistungsflussberechnung und das Fehlermatrizenverfahren ergänzen die Ausführungen.

Die 2. Auflage ist um ein Kapitel zur Netzzustandsidentifikation erweitert. Die Kenntnis des Netzzustandes ist Voraussetzung für eine optimale Betriebsführung und die Beherrschung von Störungen durch Kurzschlüsse und andere Einflüsse. Die Ausführungen zur Berechnung von Kurzschlüssen wurden ergänzt um das Überlagerungsverfahren und die Anwendung des Fehlermatrizenverfahrens beim Gebrauch der Normen IEC und DIN EN 60909-0.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Symmetrische Komponenten und Raumzeiger
Zusammenfassung
In Drehstromnetzen treten Kopplungen zwischen den einzelnen Leiter- und Stranggrößen auf. Ein Beispiel hierfür ist die induktive und kapazitive Verkettung von Leitungsgrößen.
Bernd R. Oswald
2. Betriebsmittelgleichungen in Symmetrischen Komponenten
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die Gleichungen von Freileitungen, Kabel, Transformatoren, Generatoren, Motoren, Lasten, Drosselspulen und Kondensatoren in Symmetrischen Komponenten ausgehend von den Gleichungen für die Drehstromgrößen hergeleitet und Ersatzschaltungen für die Symmetrischen Komponenten angegeben.
Bernd R. Oswald
3. Netzgleichungssysteme in Symmetrischen Komponenten
Zusammenfassung
Im Kapitel 2 wurden die Betriebsmittelgleichungen in Form von Stromgleichungen hergeleitet. Die Orientierung auf Stromgleichungen hat den Vorteil, dass diese ausschließlich auf der Grundlage der Knotenpunktsätze zum Netzgleichungssystem in Form des Knotenspannungs- Gleichungssystems verknüpft werden können.
Bernd R. Oswald
4. Leistungsflussberechnung
Zusammenfassung
Die Leistungsflussberechnung dient zur Berechnung der Spannungen, Ströme und Leistungsflüsse im Netz und an den Einspeise- und Abnahmeknoten, sowie der Netzverluste und des Blindleistungsbedarfs unter stationären Bedingungen.
Bernd R. Oswald
5. Berechnung von Einfach- und Doppelfehlern
Zusammenfassung
Unter Fehlern in Energieversorgungssystemen versteht man Kurzschlüsse, Erdschlüsse und Unterbrechungen. Geöffnete Schaltstrecken stellen ebenfalls Unterbrechungen dar und werden wie eine störungsbedingte Unterbrechung behandelt.
Bernd R. Oswald
6. Fehlermatrizenverfahren
Zusammenfassung
Das Fehlermatrizenverfahren beruht auf der systematischen Nachbildung der Quer- und Längsfehler mit Hilfe von Fehlermatrizen. Für jeden Fehler lässt sich eine charakteristische Fehlermatrix in Form einer 3×3-Inzidenzmatrix angeben.
Bernd R. Oswald
7. Berechnung quasistationärer Vorgänge
Zusammenfassung
Unter quasistationären Vorgängen versteht man Ausgleichsvorgänge bei denen die änderung der Amplituden und Phasenwinkel der Drehstromgrößen so langsam erfolgen, dass man sie noch genügend genau durch Zeiger mit veränderlicher Amplitude und Phasenlage darstellen kann.
Bernd R. Oswald
8. Betriebsmittelgleichungen in Raumzeigerkomponenten
Zusammenfassung
In den folgenden Abschnitten wird eine spezielle Form der Betriebsmittelgleichungen angestrebt, die es ermöglicht, die Verknüpfung der einzelnen Betriebsmittel im Netz ausschließlich mit Hilfe der Knotenpunktsätze vorzunehmen, so wie man es von der Modellierung mit Zeigergrößen gewohnt ist (s. Kapitel 3). Diese als Erweitertes Knotenpunktverfahren (EKPV) bezeichnete Methode wird in Kapitel 9 ausführlich beschrieben.
Bernd R. Oswald
9. Erweitertes Knotenpunktverfahren
Zusammenfassung
Das Erweiterte Knotenpunktverfahren (EKPV) ermöglicht die Formulierung eines Netzgleichungssystems in natürlichen oder modalen Koordinaten (hier in Raumzeigerkoordinaten) ausschließlich auf der Grundlage der Knotenpunktsätze in Analogie zur Aufstellung des Knotenspannungs- Gleichungssystems in Symmetrischen Komponenten im Kapitel 3.
Bernd R. Oswald
10. Fehlermatrizenverfahren in Raumzeigerkomponenten
Zusammenfassung
Das im Kapitel 6 vorgestellte Fehlermatrizenverfahren zur Berechnung beliebiger Einfach- und Mehrfachfehler lässt sich in analoger Weise vorteilhaft auch auf das Algebro-Differentialgleichungssystem des EKPV anwenden.
Bernd R. Oswald
11. Netzzustandsschätzung
Zusammenfassung
Die Netzzustandsschätzung oder State Estimation dient der Bereitstellung eines konsistenten (widerspruchsfreien) Datensatzes zur Beschreibung des stationären Netzzustandes. Ein konsistenter Datensatz ist nichtredundant und in sich schlüssig, er bildet einen Zustandsvektor des Netzes.
Bernd R. Oswald
Backmatter
Metadaten
Titel
Berechnung von Drehstromnetzen
verfasst von
Bernd R. Oswald
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN
978-3-8348-2621-3
Print ISBN
978-3-8348-2620-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2621-3