Skapande av dynamiskt modellnät för analys av lasters beteenden vid nätstörningar

Sammanfattning: Detta examensarbete är utfört på uppdrag av Vattenfall Eldistribution AB i Trollhättan. Syftet med arbetet är att effektivisera modellering av kraftnät inför simuleringar, i simuleringsverktyget PSS/E, av lasters beteenden vid en nätstörning. Effektivisering erhålles med hjälp av programmering i språket Python och genom att vissa antaganden om nätet tillåts göra. Idén till detta arbete uppstod ur ett specifikt fall, där Vattenfall fick i uppdrag att utreda varför spänningen nära en industri var fortsatt låg efter att en kortslutning som inträffat i transmissionsnätet innan industrin hade kopplats bort. Utredningen krävde att störningsförloppet simulerades i PSS/E, för att kunna ge en bild av vad som inträffat. För att simulering ska vara möjligt och för att den ska vara representativ krävs att nätet och dess komponenter modelleras på ett lämpligt sätt. Svenska kraftnät har data för sådana modeller, men denna är svåråtkomlig på grund av sekretess. Denna sekretess medförde att modelleringsarbetet blev omfattande. Tidigare simuleringar har därför utgått från att vissa delar av nätet kan modelleras med förenklade modeller och typiska värden, schablonvärden, på flera storheter. Utifrån denna hypotes har även detta examensarbete utgått i framtagandet av programkod. Orsaken till de låga spänningsnivåerna efter störningar har visat sig vara motorer, närmare bestämt en stor mängd asynkronmaskiner, som drar hög ström vid återacceleration då spänningen i nätet börjat återvända efter en störning. Den höga, framförallt reaktiva, strömmen orsakar stora spänningsfall i ledningar och framför allt transformatorer vilket leder till att fler motorer drar en hög ström vilket ytterligare sänker spänningsnivån. Programkoden, eller scriptet, som är framtaget i detta arbete låter användaren snabbt bygga upp ett modellnät för att genomföra simuleringar av det dynamiska beteendet hos laster, främst asynkronmaskiner. Snabbheten i modelleringsarbetet kommer utav att generatorer antas befinna sig så långt bort i nätet att de inte kommer känna några större påkänningar. De kan således modelleras med typiska schablonvärden. Genom ett grafiskt gränssnitt får användaren sedan välja laster att modellera. För varje last anges sedan procentuell fördelning av olika typer av belastning för just den belastningspunkten. Slutligen modelleras reläskydd för redovisning av strömmar. Scriptet har testats genom jämförelser mot ett referensnät från Vattenfall. Jämförelserna visar en liten avvikelse mellan scriptet och referensen. Detta kan bero på att scriptet använder schablonvärden och modellerar färre komponenter än vad som finns i referensnätet.