FYS377 Digitale elektriske kraftsystemer

Studiepoeng:10

Ansvarlig fakultet:Fakultet for realfag og teknologi

Emneansvarlig:Ruth Heidi Samuelsen Nygård

Campus / nettbasert:Undervises campus Ås

Undervisningens språk:Norsk

Frekvens:Årlig

Forventet arbeidsmengde:250 timer

Undervisnings- og vurderingsperiode:Emnet starter i høstparallellen og har undervisning og vurdering i høstparallellen.

Om dette emnet

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.

Dette lærer du

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.
  • 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.

  • Canvas
  • Notater fra forelesninger, artikler og kapitler fra lærebøker. Litteratur vil bli annonsert ved studiestart.
  • FYS101, FYS102, FYS230, MATH111, MATH112, MATH113,
  • 3,5 timer skriftlig slutteksamen.
  • 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.
  • Obligatoriske innleveringsoppgaver. Regler for godkjenning av obligatorisk aktivitet kunngjøres ved kursstart.
  • Forelesning: 13 uker. 4 timer per uke = 52 timer

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

  • Bokstavkarakterer
  • Realfag