Simulering av transienta förlopp vid kopplingar i Trafikverkets kraftsystem för banmatning
Syftet med examensarbetet är att skapa en fördjupad förståelse kring transienta fenomen som uppträder i delar av Trafikverkets kraftsystem vid t.ex. omkopplingar eller andra händelser.
Bakgrund
Trafikverket arbetar med elkraft inom ett flertal områden. Mest känt är att vi har ett avancerat kraftsystem för att försörja elektriska tåg samt järnvägens kringutrustning. Det är ett av Sveriges största kraftnät och den sammanlagda effekten är ca 2 000 MVA.
Tågen på järnvägen matas i Sverige via ett 1-fas system med en frekvens på 16,7 Hz. Lasterna (tågen) i detta system är i ständig rörelse med varierat effektuttag. Hos Trafikverket finns omformarstationer för att omvandla elenergi med en frekvens på 50 Hz till 16,7 Hz. Detta sker både med avancerade omriktare med den senaste halvledartekniken samt med roterande omformare bestående av synkronmotorer och synkrongeneratorer. Energin förs ut till fordonen via ett nät av kontaktledningar, matarledningar, kopplingscentraler och transformatorstationer. Kontaktledningarna står i förbindelse med en strömavtagare på fordonet som via elmotorer driver tågen.
I kraftsystemet finns flera brytare och frånskiljare som används för att kunna ansluta eller koppla från olika delar av nätet. Vid omkopplingar, i förloppet mellan en driftsituation till en annan, kan transienta spänningar och strömmar uppstå. För att kunna studera sådana transienta förlopp används snabba mätsystem och simuleringsmodeller med kapacitet att hantera med korta tidssteg.
Trafikverket har med hjälp av ABB Corporate Research genomfört mätningar i delar av Trafikverkets kraftsystem för att studera transienta strömmar och spänningar vid omkopplingar i delar av 15 kV (16 Hz) systemet. Både strömmar och spänningar har registrerats och analyserats.
Nästa steg i arbetet, som detta examensarbete syftar till, är att utveckla en simuleringsmodell som representerar den del av nätet där mätningar genomförts samt genomföra analyser. Detta med syfte att fördjupa förståelsen kring de uppmätta fenomen som uppstår samt se hur förändringar i nätets uppbyggnad påverkar de transienta förloppen.
Syfte
Syftet med examensarbetet är att skapa en fördjupad förståelse kring transienta fenomen som uppträder i delar av Trafikverkets kraftsystem vid t.ex. omkopplingar eller andra händelser. Främst där det finns kablar och/eller elektriska maskiner med stor kapacitans eller induktans.
Genomförande
Examensarbetet innehåller följande arbetsmoment:
- Informationsinhämtning kring Trafikverket kraftsystem för att skapa en förståelse om dess uppbyggnad och funktion.
- Framtagning av en simuleringsmodell (i t.ex. PSCAD) som representerar den del av kraftsystemet där genomförda mätningar har genomförts.
- Analysera och förklara de fenomen som uppträder i kraftsystemet vid mätning och simulering.
- Analysera hur olika förändringar i modellen påverkar simuleringsresultaten, t.ex:
- Placering av filter samt val av filterparametrar för att minska transienter.
- Val av olika kabeltyper samt längder på kablar.
- Dokumentera och sammanställa genomföra arbete i en rapport skriven på engelska.
Krav
- Student på masternivå med kunskap inom elkraftsystem.
- Analytisk och strukturerad
- God kommunikationsförmåga på engelska, både muntlig och skriftlig.
Utöver kraven är det meriterande om du har:
- Erfarenhet av simulering av transienta förlopp i elkraftsystem.
- Kunskap i mjukvaran PSCAD
- God kommunikationsförmåga på svenska, både muntlig och skriftlig.
Övrigt
- Examensarbetet sker i ett nära samarbete mellan Trafikverket och ABB. Handledning och simuleringar kommer att genomföras hos ABB Corporate Research i Västerås.
- Examensarbetet avser 30 hp.
Ansökan
Ansökningar för examensarbetet hanteras av ABB via den annons som du hittar här: