Course code FYS377

FYS377 Digitale elektriske kraftsystemer

Emnet kan ha endringer på grunn av koronarestriksjoner. Se Canvas og StudentWeb for info.

English course information

Søk etter andre emner

Viser emneinfo for studieåret 2021 - 2022.

Emneansvarlige: Ruth Heidi Samuelsen Nygård
Medvirkende: Benjamin Schäfer
Studiepoeng: 10
Ansvarlig fakultet: Fakultet for realfag og teknologi
Frekvens: Årlig
Undervises på språk: NO
(NO=norsk, EN=Engelsk)
Undervises i periode:
Emnet starter i høstparallellen og har undervisning og vurdering i høstparallellen.
Første gang: Studieår 2014-2015
Fortrinnsrett: M-MF, M-IØ, M-MPP
Emnets innhold:
Våre elektriske kraftsystemer står foran store omstillinger. For eksempel skal de bli karbonfrie og gjennomgå en omstilling til digitalisering. En utfordring er at større andeler av elektrisiteten vil bli generert i distribuerte fornybare, uregulerbare, ofte lokale anlegg med ulik ytelse i store antall. Samtidig skal systemet kunne håndtere tunge kilder og sluk for elektrisk effekt og energi ved at det bygges HVDC kabler til utlandet og at kjernekraften fases ut i Sverige. Velfungerende elektrisk effekt- og energioverføring vil bli en viktig nøkkel til overgangen til fornybarsamfunnet for sikker utveksling av elektrisk energi og effekt av høy kvalitet. Kurset vil gi dypere innsikt og forståelse av våre komplekse kraftsystemer. Kurset vil også gi innblikk i hvordan IKT og Data Sciences brukes for å planlegge, overvåke, drifte og vedlikeholde morgendagens kraftsystem. Kurset belyser hvordan moderne IKT teknologi kan anvendes i eksisterende kraftsystemer som nå gjennomgår store endringer når det gjelder både produksjon, overføring og bruk av elektrisk energi og effekt. 
Læringsutbytte:

Få grunnleggende forståelse av det fremtidige digitale europeiske elektriske kraftsystem:

  • Introduksjon til elektriske kraftnett og kraftsystemer, krav til kraftsystemene.
  • Last fra systemperspektiv. Forbruk og effekttariffer, lastprofiler og varighetskurver.
  • Kraftsystemets infrastruktur - Luftledninger, Kabler, stasjoner etc, Anleggsforvaltning, sanntidsovervåking og risikoanalyser.
  • Grunnleggende transformatorteori. Ekvivalentkretser for reelle transformatorer og per-unit system.
  • Modellering av transmisjonslinjer. Toport-nettverk og ABCD-parametere. Tilnærminger for korte og medium linjer. Differensialligninger for lange transmisjonslinjer.
  • Lastflytanalyse. Pythonbaserte løsninger av lineære algebraiske ligninger (Gausseliminiasjon, Jacobi og Gauss-Seidel) og iterative løsninger av ikke-lineære algebraiske ligninger med Newton-Raphson. 
  • Bruk av Power World for simulering av større kraftsystem.
  • Politiske rammeverk for dagens kraftsystem, grunner til endringer, mer fornybar energi, endringer i produksjon og forbruk (for eksempel el-biler).
  • Nett planlegging - N-1 kriteriet, probabilistiske metoder. Norges kraftsystem i Europeisk perspektiv.
  • Drift av og markedsløsninger for elektriske kraftsystem, PMU (Power Management Unit), sanntidskontroll.
  • Utfordringer og trender i dagens kraftsystem, kraftsystem balanse, frekvenskvalitet, stabilitetsanalyse, effektreserve i roterende masser.
Læringsaktiviteter:

Forelesning 13 uker med 2 x 2 timer per uke. Regneøvinger 13 uker med 1 x 2 timer per uke. 

1 - 2 utflukter til for eksempel transformatorstasjon og driftssentral for energiforsyning.

Læringsstøtte:
Canvas
Pensum:
Notater fra forelesninger, artikler og kapitler fra lærebøker. Litteratur vil bli annonsert ved studiestart.
Forutsatte forkunnskaper:
FYS101, FYS102,  FYS230, MATH111, MATH112, MATH113, 
Anbefalte forkunnskaper:

FYS103, FYS235  Elektronikk eller tilsvarende

MATH270, MATH280

Obligatorisk aktivitet:
Obligatoriske innleveringsoppgaver. Regler for godkjenning av obligatorisk aktivitet kunngjøres ved kursstart.
Vurderingsordning:
3,5 timer skriftlig slutteksamen.
Sensor:
Ekstern sensor deltar sammen med intern sensor ved utformingen av eksamensoppgavene og sensorveiledningen. Ekstern sensor kontrollerer intern sensors vurdering av et tilfeldig utvalg kandidater som en kalibrering med visse mellomrom i henhold til instituttets retningslinjer for sensur.
Normert arbeidsmengde:
250 timer
Opptakskrav:
Realfag
Undervisningstid:

Forelesning: 13 uker. 4 timer per uke = 52 timer

Øvingstimer: 13 uker. 2 timer per uke = 26 timer 

Hjelpemidler ved skriftlig eksamen(er): C1 Alle typer kalkulatorer, spesifiserte andre hjelpemidler
Eksamensdetaljer: Skriftlig eksamen: A - E / Ikke bestått