EH3250 Kraftsystemautomation 6,0 hp

Power System Automation

De förändringar som påverkar kraftsystemet på grund av införandet av förnybar produktion vid lägre spänningsnivåer, elfordon och aktiva konsumenter ställer nya krav på automatisering och skydd av kraftnät. Denna utveckling är särskilt dramatisk på distributionssystemsnivå, där tidigare liten eller ingen automatisering fanns. De nya systemen som installeras kräver en mycket högre grad av flexibilitet och självständighet för att uppfylla dagens krav. Datorkommunikation blir en kritisk komponent av tillförlitliga automations- och skyddsfunktioner som kräver studier av ICT tillförlitlighet att bedöma traditionella kraftsystemtillförlitlighetsaspekter.

  • Utbildningsnivå

    Forskarnivå
  • Huvudområde

  • Betygsskala

    P, F

Det finns inget planerat kurstillfälle.

Lärandemål

Efter avslutad kurs ska deltagarna kunna:

·         Analysera de nya kraven inför överförings- och distributionsnäten med fokus på automation och skyddsfunktioner.

·         Design automatiseringsfunktioner för distributionsnät, inklusive till exempel förregling, kopplingsscheman och skydd.

·         Skapa stationsautomation systemarkitekturer med hjälp av Substation Configuration Språk.

·         Gränssnitt automationsenheter med realtid simulatorer för att utvärdera skyddsinställningar mot typiska effekt systemfel (över ström, tre fasfel, transformator internt fel)

  • Analysera cyber hot mot transformator automationssystem och utformning lämplig upptäckt och skyddsmekanismer.

Kursens huvudsakliga innehåll

Kursen består av föreläsningar, stationsautomation systemet (SAS) konstruktionsuppgift och kommunikationssystem utformning och utvärdering. Dessutom kommer deltagarna att utföra ett enskilt projekt i ett område inom kursens område.

Kursupplägg

Föreläsningar

Kursen har 8 föreläsningar, som omfattar följande ämnen:

L1

Substation Engineering & Protection system design

Lars Nordström

L2

Substation Automation System Architetures

Lars Nordström

L3

Substation Communication Systems

Lars Nordström

L4

Substation Configuration Language

Lars Nordström

L5

Cybersecurity for Substation systems

Mathias Ekstedt

L6

IEC 61850 developments

Karl-Heinz Schwarz

L7

Functional block programming and IEC 61850 station development

Lars Nordström

L8

Substation architecture reliability analysis using PRMs

Lars Nordström

Som förberedelse kommer deltagarna att bli ombedd att läsa relevanta delar av kurslitteraturen, kommer information om exakta innehållet ges under kursens gång.

SAS-Uppgift

Deltagarna kommer att utforma ett stationsautomationssystem med hjälp av både mjukvara för arkitektur och design och hårdvara, som måste vara driftskompatibla för att utföra de nödvändiga automatiseringsfunktioner. Eleverna delas in i grupper, och potentiella funktioner för att genomföra är: Interlocking, Automated Sken övergången, och brytare underhåll växling.

Kommunikations systemdesign

Studenterna kommer att analysera kommunkation behov och föreslå ett kommunikationssystem, inklusive säkerhetsmekanismer, för stationsautomationssystem. Systemet ska genomföras som modeller i OPNET kommunikationssystemet simulator, och systemets prestanda under olika feltillstånd ska evalauted.

Individuellt projekt

Deltagarna har till uppgift att utforma ett forskningsprojekt i områden med anknytning till kursens ämnen föreslagna områden är:

1. Semantiska modeller för data tittar upp och identifiering i transformatorstationer system

2. Performance bedömning av data krypteringstekniker i transformator kommunikation

3. Cyberintrångsdetektering för transformatorstationer.

4. Funktionell kartläggning av logiska nod gränssnitt

Arbetet skall omfatta definition av en forsknignsprojekt i området, inkluderande en litteraturstudie av liknande arbeten inom området.

Behörighet

Antagen till forskarutbildningsprogram vid KTH.

Litteratur

Följande kurslitteratur är obligatorisk och därutöver kommer relevanta dokument från IEC standarder att användas.

[1]    Substation Automation Handbook. Dr. Klaus-Peter Brand, Volker Lohmann, Dr. Wolfgang Wimmer, NettedAutomation.

[2]    Electric Power Substation Engineering. John D McDonald (ed), ISBN:978-0849373831

[3]    IEC 61850-7 Browsable models.pdf Karl-Heinz Schwarz.

[4]    Modelling and Object Oriented Implementation of IEC 61850: The New International Standard on Substation Communications and Automation, C Ozansoy, ISBN:978-3838358482

Utrustningskrav

Inga.

Examination

  • EXA1 - Examination, 6,0, betygsskala: P, F

Krav för slutbetyg

Slutföra alla tre kursmoment med godkänt resultat.

Ges av

EECS/Elkraftteknik

Examinator

Lars Nordström <larsno@kth.se>

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2017.
Examinationsinformation gäller från och med VT2019.