TY - THES A1 - Samborsky, Michael T1 - Conceptual aspects of future High Voltage Direct Current (HVDC) electrical power transmission networks T1 - Konzeptionelle Aspekte für ein kommendes Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsnetz (HGÜ) N2 - A continually growing demand for reliable energy supply makes existing power systems more heavily loaded and evokes engineers and experts to look for feasible immediate solutions in power energy transmission. One of these solutions might be a bulk power transmission network at extra high voltages based on direct current. Currently, high voltage direct current (HV DC) transmission has been only realized in point-to-point systems and back-to-back arrangements. Thus, the next logical step in this development would be an HV DC network. In principle, it might have certain advantages over a conventional high voltage AC system, as it could be less closely meshed covering larger areas and transmit higher electric power with lower losses. However, no well-grounded investigations concerning possible layout and operation of an HV DC network are publicly available. Experience from the HV DC lines does not allow to make substantial conclusions regarding the requirements for an HV DC network. Therefore, some basic questions on the operation of an HV DC network need to be answered mainly from systems simulations. N2 - Die ständig wachsende Nachfrage nach zuverlässiger Energieversorgung verursacht eine höhere Belastung vorhandener Energiesysteme und veranlasst Ingenieure und Experten, nach machbaren Lösungen in Energieübertragungssystemen zu suchen. Eine dieser Lösungen könnte ein leistungsstarkes Übertragungsnetz bei hohen Spannungen auf der Basis von Gleichstrom sein. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) werden bislang nur als Punkt-zu-Punkt-Systeme und als Kurzkupplungen ausgeführt. Prinzipiell würde jedoch ein HGÜ Netz wesentliche Vorteile gegenüber einem Hochspannungs-Drehstromnetz bieten, da es weiträumiger gespannt und für die Übertragung höherer elektrischer Leistungen geeignet sein könnte. Grundlegende Untersuchungen für die Gestaltung und den Betrieb eines HGÜ-Netzes liegen jedoch nicht vor. Erfahrungen aus dem Betrieb der HGÜ-Leitungsverbindungen ermöglichen keine wesentlichen Schlüsse auf die Erfordernisse eines Gleichspannungsnetzes. Daher sind im Rahmen einer Netzsimulation im HGÜ-Netzbetrieb voraussichtlich auftretende Fragestellungen zu klären. KW - HVDC KW - Power transmission KW - Transient process KW - Energy system KW - High voltage KW - HGÜ KW - Energieübertragung KW - Übergangsprozess KW - Energiesystem KW - Hochspannung KW - Elektrisches Energiesystem KW - Hochspannungsgleichstromübertragung Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43658 ER - TY - THES A1 - Shevchenko, Iaroslav T1 - Ein Beitrag zum Online-Monitoring von Teilentladungen in Betriebsmitteln des Höchstspannungsnetzes T1 - A contribution to the online monitoring of partial discharges in high-voltage grid components N2 - Mit der zunehmenden Nutzung von Hochspannungs-Stromkabeln, insbesondere durch das Aufkommen langer HVDC(HGÜ)-Leitungen, entsteht die Notwendigkeit, ihren Zustand sensibel zu überwachen, etwa durch die Verfolgung der Entstehung und Entwicklung von Teilentladungen. Diese Studie zeigt, dass bestehende Lösungen schlecht auf den Fall von HVDC-Leitungen zugeschnitten sind und dass ein neues, ausgeklügelteres Überwachungssystem eine Vielzahl von unterschiedlichen Problemen angehen muss. Zunächst wird ein Überblick über die Aufgabe und die Hauptfunktionsblöcke des Überwachungssystems gegeben. Anschließend werden ausgewählte Blöcke in den folgenden Kapiteln detailliert untersucht. Der erste dieser Blöcke, ein Hochfrequenz-Stromtransformator, ist dafür verantwortlich, das Signal in der Stromleitung zu erfassen und an die Elektronik weiterzuleiten. Diese Komponente erhält eine ausführliche Behandlung: allgemeine Designüberlegungen, Berechnung der Streuinduktivität, Betrieb in Anwesenheit eines Leistungsstroms, Resonanzverhalten, ausgewogenes Design. Besonderes Augenmerk wird auf die Anwendung der Finite-Elemente-Analyse (FEA) in Bezug auf den Hochfrequenz-Stromtransformator (HFCT) gelegt. Die vorgestellten Techniken können jedoch auch auf andere magnetische Geräte angewendet werden. Der letzte Abschnitt des Kapitels präsentiert verschiedene Entwicklungsstufen, experimentelle Aufbauten, Prototypmodelle und das endgültige Gerät, das in Serienproduktion gegangen ist. Der nächste Block befasst sich mit dem Problem der Signalextraktion aus dem Rauschen. Es wird eine Literaturanalyse durchgeführt, die sich auf die Rauschunterdrückung in Teilentladungsdaten bezieht, und die Anwendung des Signalabtrennungsansatzes basierend auf der linearen prädiktiven Codierung wird gezeigt. Im Abschnitt über die Lokalisierung werden Beispiele für Probleme vorgestellt, die bei der Entwicklung eines Algorithmus zur Lokalisierung von Teilentladungen aufgetreten sind. In dem Kapitel, das den Labortests gewidmet ist, werden verschiedene Hilfsexperimente zusammengefasst, die während der Entwicklung des Systems durchgeführt wurden. Einige davon sind: TDR-basierte Leitungscharakterisierung, Schätzung der Überwachungsempfindlichkeit, Messung der Kabeldämpfung und der Reflexionskoeffizienten der Zubehörteile. Im abschließenden Kapitel - den Feldtests - wird die Installation des Systems auf einer 110-kV-Leitung und die gemessene Übertragungsfunktion vorgestellt. N2 - Increasing utilization of HV power cable lines, and particularly the advent of long HVDC underground links, results in the need to sensitively monitor their condition, such as by tracking the emergence and development of partial discharges. This study demonstrates that existing solutions are poorly suited to the case of HVDC lines, and that a new, more sophisticated monitoring system needs to address a wide array of diverse problems. First of all, the overview of the task and main functional blocks of the monitoring system is given. Following this, selected blocks are subject to detailed examination in subsequent chapters. The first of these blocks, a high-frequency current transformer (HFCT), is responsible for capturing the signal in the power line and transferring it to the electronics. This component receives in-depth coverage: general design considerations, computation of leakage inductance, operation in presence of a power current, resonant behavior, balanced design. Particular attention is given to the application of Finite Element Analysis (FEA) in relation to the HFCT, however, the demonstrated techniques can also be applied to other magnetic devices. Last section of the chapter presents various stages of development, experimental setups, prototypes, and the final device which has been put into series production. The next block addresses extraction of signals from noise. A literature analysis is conducted concerning noise suppression in partial discharge recordings, and the application of the signal separation approach based on Linear Predictive Coding is shown. In the section on localization, examples illustrating problems encountered during the development of a partial discharge localization algorithm are presented. In the chapter devoted to laboratory tests, various auxiliary experiments conducted during the system's development are compiled, where some of them are: Time Domain Reflectometry (TDR) TDR-based line characterization, estimation of monitoring sensitivity, measurement of the cable attenuation and reflection coefficients of the accessories. In the final chapter – field tests – the installation of the system on a 110 kV line and the measured transfer function are demonstrated. KW - High-frequency current transformer KW - Partial discharge KW - High voltage direct current KW - Underground cable KW - Finite element analysis KW - Stromwandler KW - Teilentladungen KW - Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung KW - Erdkabel KW - Finite-Elemente-Methode KW - Erdkabel KW - Hochspannungskabel KW - Hochspannungsgleichstromübertragung KW - Stromwandler KW - Finite-Elemente-Methode KW - Teilentladung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66294 ER - TY - THES A1 - Bonkarev, Maxim T1 - Concept analysis for High-Voltage Direct-Current circuit breakers for application in a network of HVDC transmission T1 - Konzeptanalyse für Hochspannungsgleichstrom-Übertragungsschalter für die Anwendung in einem HGÜ Übertragungsnetz N2 - For several decades HVDC technology was used primarily for point-to-point bulk power transmission. Although multiterminal HVDC systems are very few in number, it is expected that multiple HVDC links may be interconnected into HVDC transmission grid. Since every meshed grid requires reliable protection solution, an HVDC circuit breaker must be developed and introduced. This thesis focuses on the performance evaluation of different HVDC circuit breaker concepts. The performance evaluation study is carried out by means of numerical simulations. The obtained quantitative results describe capabilities and limitations of different HVDC circuit breaker concepts as well as the reaction of HVDC network on switching operations. Different converter protection measures and in particular application of fault current limiter were considered, too. Based on the research findings, a number of recommendations for HVDC circuit breaker development are given and suggestions for further research activities are presented. N2 - Seit mehreren Jahrzehnten wurde die HGÜ-Technologie hauptsächlich für die Punkt-zu-Punkt Übertragung der großen Strommengen verwendet. Obwohl multiterminale HGÜ-Systeme nicht zahlreich vertreten sind, wird erwartet, dass mehrere HGÜ-Leitungen in HGÜ-Netz verbunden werden können. Da jedes vermaschte Stromnetz zuverlässige Schutzlösung erfordert, muss ein HGÜ-Leistungsschalter entwickelt und eingesetzt werden. Diese Doktorarbeit konzentriert sich auf die Leistungsbewertung der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte. Die Leistungsbewertungsstudie wird durch numerische Simulationen durchgeführt. Die erhaltenen quantitativen Ergebnisse beschreiben Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte sowie die Gegenwirkung des HGÜ-Netzwerkes auf Schaltvorgänge. Verschiedene Umrichter-Schutzmaßnahmen und insbesondere Anwendung der Strombegrenzer wurden auch untersucht. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse werden eine Reihe von Empfehlungen für die Entwicklung des HGÜ-Leistungsschalters gegeben und Anregungen für weitere Forschungsaktivitäten vorgestellt. KW - Multi-terminal HVDC KW - HVDC circuit breaker KW - Fault protection methods KW - Network response KW - Simulation-based performance evaluation KW - Multiterminale HGÜ KW - HGÜ-Leistungsschalter KW - Fehlerschutzmethoden KW - Netzwerkreaktion KW - Simulationsbasierte Leistungsbewertung KW - Hochspannungsgleichstromübertragung KW - Vermaschtes Netz KW - Netzschutz KW - Leistungsschalter KW - Fehlererkennung Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35459 ER -