Intelligent Electric Energy Systems

General

• Code: ΠΛΥ05063
• Semester: 5th
• Study Level: Undergraduate
• Course type: Special Background
• Teaching and exams language: Greek
• The course is offered to Erasmus students
• Teaching Methods (Hours/Week): Lectures (2) / Practice Exercises (1)
• ECTS Units: 5
• Course homepage: https://elearning.cm.ihu.gr/course/view.php?id=760
• Instructors: Bakirtzis Emmanouil
• Class Schedule:
  • Mon 15:00 - 18:00: Θ (302)

Course Contents

• Επανάληψη εισαγωγικών εννοιών κυκλωμάτων ημιτονοειδούς τάσεως, τάση, ρεύμα αντίσταση, επαγωγή, χωρητικότης, 1ος και 2ος κανόνας του Κίρκωφ, νόμος του Ωμ, τύπος ισχύος, πραγματική ισχύς, άεργος ισχύς, φαινομένη ισχύς, συντελεστής ισχύος, επαγωγή και χωρητικότης σε μεταβατική και μόνιμη κατάσταση λειτουργίας, επαγωγική και χωρητική εμπέδηση σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας.
• Τριφασικά Συστήματα, Βασικά υπολογιστικά στοιχεία τριφασικών συστημάτων, διανύσματα τάσης και ρεύματος – υπολογισμός ισχύος, ενεργή και άεργη ισχύς, ασύμμετρα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, ανάλυση σε συμμετρικές συνιστώσες.
• Θεμελιώδεις έννοιες των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Οι έννοιες της πραγματικής, άεργου ισχύος και μιγαδικής ισχύος. Δομή των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Ικανότητα μεταφοράς. Λειτουργικά χαρακτηριστικά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Ανάλυση και μοντέλα των βασικών συνιστωσών των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Σύστημα perunit (pu). Συμμετρικά συστήματα, ισοδύναμα κυκλώματα γεννητριών και κινητήρων, ισοδύναμα κυκλώματα φορτίων, ισοδύναμα κυκλώματα μετασχηματιστών, ισοδύναμα κυκλώματα γραμμών μεταφοράς.
• Συστήματα διανομής, εξοπλισμός ΣΗΕ, εναέριες γραμμές, επαγωγή εναερίων γραμμών, χωρητικότης εναερίων γραμμών, γραμμές μικρού μήκους, γραμμές μεσαίου μήκους, γραμμές μεγάλου μήκους, παράσταση εναερίων γραμμών υπό μορφή κατανεμημένων στοιχείων, ηλεκτρικό ισοδύναμο εναερίων γραμμών υπό μορφή κατανεμημένων στοιχείων σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας, εξαγωγή από το ηλεκτρικό ισοδύναμο των εναερίων γραμμών των μαθηματικών τύπων της τάσεως, ρεύματος σε κάθε σημείο της γραμμής και χρονική στιγμή σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας, κυματική ερμηνεία τάσεως και ρεύματος, χαρακτηριστική αντίσταση γραμμής, συντελεστής μεταδόσεως, συντελεστής απόσβεσης, συντελεστής φάσεως, μήκος κύματος γραμμής, συντελεστής ανακλάσεως τάσεως και ρεύματος, ταχύτης μεταδόσεως κύματος, χρόνος οδεύσεως κύματος κ.λπ.
• Ειδικές περιπτώσεις γραμμών (γραμμή χωρίς απώλειες, γραμμή χωρίς παραμόρφωση, κανονική γραμμή), εκθετική μορφή των εξισώσεων γραμμής, υπερβολική μορφή των εξισώσεων γραμμής, τυπικοί τερματισμοί γραμμών (ανοικτή γραμμή, φαινόμενο Ferranti, βραχυκυκλωμένη γραμμή, γραμμή με τερματική αντίσταση ίση με τη χαρακτηριστική), υπολογισμοί φαινομένων αντιστάσεων εισόδου και εξόδου γραμμής, σχέση μεταξύ τους, ισοδύναμα κυκλώματα π και τ μιας γραμμής, εφαρμογές.
• Εισαγωγή στα ανηγμένα μεγέθη, μελέτη και υπολογισμοί σε γραμμές με τη μέθοδο των ανηγμένων μεγεθών, στατικότης εναερίων γραμμών, υπολογισμός καμπύλης και βέλους αγωγών, προσεγγιστικοί τύποι καμπύλης και βέλους αγωγών, επίδραση ανέμου και πάγου, ανάρτηση αγωγών σε κεκλιμένο έδαφος, υπολογισμοί, εφαρμογές.
• Γεννήτριες, μετασχηματιστές υποβιβασμού – ανύψωσης, υπολογισμοί και εξισώσεις, ενσωμάτωση στα δίκτυα και επίδραση στις εξισώσεις κατάστασης και τα ισοδύναμα μοντέλα.
• Βραχυκυκλώματα μονοφασικά, διφασικά τριφασικά, μεταξύ γραμμών και μεταξύ γραμμών και γης, μεταβατική κατάσταση συστημάτων ηλεκτρικής κατάστασης. Εξισώσεις, ισοδύναμα κυκλώματα, υπολογισμοί και ανάλυση σε μεταβατική κατάσταση.
• Ατμοηλεκτρικοί σταθμοί, Αεριοστροβιλικοί σταθμοί – Ντηζελοηλεκτρικοί σταθμοί, Υδροηλεκτρικοί Σταθμοί, Ηλεκτρικά Μεγέθη Σταθμών Παραγωγής.
• Γεννήτριες – Παραλληλισμός γεννητριών με το δίκτυο.
• Οικονομική λειτουργία Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, το κόστος της παραγωγής και της διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Προβλήματα Βελτιστοποίησης Σ.Η.Ε. (Πρόβλημα Δέσμευσης Μονάδων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας, Πρόβλημα Οικονομικής Κατανομής Φορτίου, κλπ). Ευφυείς τεχνικές βέλτιστης σχεδίασης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας.

Educational Goals

The course aims at introducing students to the design and operation principles of Electric Energy Systems, from the stage of power production to the stage of the final power consumption. The course studies the principles and problems of electric power production, power transmission and distribution down to power consumption by single consumers, so as to give the student the necessary knowledge about all these phases in terms from a technical, financial but also social perspective. It focuses on modelling and analysis of electric energy systems: single-phase and three-phase circuits, real and reactive power, per-unit systems, electromechanical energy conversion, construction, modelling and characteristics of transformers, DC, induction and synchronous machines, electric energy transmission and distribution, modelling of transmission lines, system analysis, control of voltage, power and frequency. The course also aims at introducing students to the potentials of Computational Intelligence techniques in optimally solving problems derived from all stages of power production, distribution and consumption, for the optimal overall system performance.

General Skills

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
• Λήψη Αποφάσεων.
• Αυτόνομη και Ομαδική εργασία.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Teaching Methods

• Θεωρητική διδασκαλία – ανάπτυξη της ύλης στον πίνακα και με την χρήση βιντεο-προτζέκτορα, και εικονικών εργαστηρίων.

Use of ICT means

• Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος.

Teaching Organization

Students Evaluation

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 100% από τον βαθμό του θεωρητικού μέρους του μαθήματος. Ο βαθμός του θεωρητικού μέρους
διαμορφώνεται από γραπτή τελική εξέταση, που μπορεί να περιλαμβάνει:

• Ανάπτυξη θεωρητικών θεμάτων.
• Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής.
• Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν.
• Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.
• Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.

Recommended Bibliography

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία μέσω Ευδόξου:

1. Συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, Τόμος Α, Λαμπρίδης Δημήτρης, Ντοκόπουλος Πέτρος, Παπαγιάννης Γρηγόρης, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΖΗΤΗ, 2006.
2. Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Ν. Βοβός – Γ. Γιαννακόπουλος, Πελαγία Ζήτη & ΣΙΑ ΟΕ, 2008, Θεσ/νίκη «Οικονομική Λειτουργία Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας», Μπακιρτζής Αν., εκδόσεις Ζήτη, 2001.

Συμπληρωματική προτεινόμενη βιβλιογραφία:

1. Weedy Β.: Μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, εκδότης Γκιούρδας Μ. , Αθήνα 2004.
2. Β. Νταφοπουλος. 2012. Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας Ι, Σημειώσεις 2012.
3. Ανάλυση Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, Ν. Βοβός – Γ. Γιαννακόπουλος, Πελαγία Ζήτη & ΣΙΑ ΟΕ, 2008, Θεσ/νίκη.
4. Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Μαλατέστας Παντελής, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Τζιόλα, 2016.
5. Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Λάμπρος Οικονόμου, Δήμητρα Καρβουνιάρη, Άννα Μαλάμου, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Τζιόλα, 2013.
6. Έλεγχος και Ευστάθεια Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, N. Bοβός, Γ. Γιαννακόπουλος, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΖΗΤΗ, 2017.
7. Εισαγωγή Συστήματα στα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Βουρνάς Κωνσταντίνος, Κονταξής Γ., ΕΚΔΟΣΕΙΣ Σ.ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ & ΣΙΑ Ο.Ε., 2010.
8. Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας Έλεγχος και Ευστάθεια Συστήματος, Βουρνάς Κωνσταντίνος, Παπαδιάς Β., Ντελκής Κ., ΕΚΔΟΣΕΙΣ Σ.ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ & ΣΙΑ Ο.Ε., 2010.
9. Ανάλυση Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, J. J. Grainger, W. D. Stevenson, Jr., ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ ΧΡΥΣΟΣΤΟΜΟΥ ΦΟΥΝΤΑΣ, 2015.
10. J.D. Glover, T.J. Overbye, and M.S. Sama, Power Systems Analysis and Design, Cengage Learning, 6th Edition, 2017.