Electromagnetic transients in future power systems

Prosjektet omhandler avansert modellering av kritiske komponenter i elkraftsystemet for bruk i tidssimuleringer av systemets oppførsel under forstyrrelser, f.eks ved bryterkoplinger, feil og lynnedslag. Prosjektet har som mål å kunne beregne hurtige varia sjoner i spenninger og strømmer i nettet ved gitte hendelser for derved å kunne forutsi systemet respons, f.eks. påkjenninger på komponenter og utkoplinger av komponenter og nettdeler. Prosjektet har i særlig grad fokusert på modellering av noen kritiske komponenter: Transformatorer, kabler og brytere, og i noen grad mastejordinger og reaktorer. Prosjektaktiviteten består i stor grad av utvikling av avanserte beregningsmodeller hvor frekvensavhengighet og ulineariteter inngår, samt bruk av modellene i analyser. Prosjektet har også finansiert deltakelse i to CIGRE arbeidsgrupper som omhandler transformators oppførsel i nett. Prosjektet har levert 18 journal artikler (inklusive artikler til review) og et betydelig antall konferansebidrag. Prosjektet samarbeider tett med NTNU og universitetet i Delft, Nederland gjennom PhD studium og post doc, samt universitetet i Toronto. Prosjektet mottar støtte fra Energiverk, nettselskaper og elektrotekninsk industri, i Norge og utlandet, i tillegg til Norges For skningsråd som er største bidragsyter.

The future power system is going to be highly complex: integration of renewables, smart grids, voltage upgrades, more usage of long cables. Its implementation will require extensive computer simulations during its planning an engineering phases. Existing simulation tools have limited accuracy for representing some critical components such as transformers and cables. The project will produce models that are sufficiently accurate and compatible with available circuit simulators, and make use of the models in system simulation studies in order to pinpoint bad configurations. The models will be available for other users. Research tasks: 1. Review of future trends 2. Component modeling a) Transformer modeling -Improve non-linear core representation i ncluding hysteretic model -Develop high frequency modeling capability from measurements -Develop wide-band (universal) transformer model -Develop detailed model for internal overvoltage calculations b) Cable modeling - Verify and further extend applicab ility of magnetic steel armour model c) Circuit breaker modeling -Provide arc model for vacuum breaker d) Instrument transformer modeling 3. Demo simulations - Investigate system overvoltages caused by high-frequency interaction between cables and tra nsformers (switching events and faults) - Investigate winding overvoltages caused by restrikes in vacuum breaker -Phenomena related to energization and faults in power systems with long cables - Other 4. International cooperation - Membership in CIGRE WG C4.307 5. Dissemination of results Deliverables: - Measurement and modeling procedures for transformers, cables, VCBs, instrument transformers - Demo simulation of transient phenomena 1 PhD, 1 post doc, 9 journal papers, reports (One additional pos t doc can be hired if additional funding is attracted).