Μελέτη και εξομοίωση μικροδικτύων Σ.Ρ. σε πλοία
Study and simulation of D.C. microgrids on ships
Διπλωματική εργασία
Συγγραφέας
Εφραιμίδης, Κωνσταντίνος
Ημερομηνία
2021-07-22Επιβλέπων
Psomopoulos, ConstantinosΛέξεις-κλειδιά
Μικροδίκτυα ; Μικροδίκτυα συνεχούς ρεύματος ; Πλοία ; Προστατευτικές συσκευές ; Μικροδίκτυα πλοίωνΠερίληψη
Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη προστασίας των Συνεχούς Ρεύματος μικροδικτύων σε πλοία. Αρχικά γίνεται μία γενική προσπάθεια κατανόησης της έννοιας των μικροδικτύων, των τύπων που υπάρχουν, των εφαρμογών στις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν, τα μέρη τους, καθώς και των επιπέδων τάσης που υπάρχουν στα πλοία. Επίσης, αναφέρονται τα πλεονεκτήματα της χρήσης των μικροδικτύων Συνεχούς Ρεύματος, τις προκλήσεις που συναντάμε σε αυτά αλλά και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα χρήσης μικροδικτύων Εναλλασσόμενου Ρεύματος. Επιπροσθέτως, αναφέρονται οι μέθοδοι με τις οποίες μπορεί να ελεγχθεί ένα μικροδίκτυο Συνεχούς Ρεύματος, των ειδών που υπάρχουν και του τρόπου με τον οποίο επιλέγεται η κατάλληλη μέθοδος αρχιτεκτονικής. Στη συνέχεια, εξηγούνται οι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας στο πλοίο καθώς και το πώς γίνεται η προστασία σε αυτό από ενδεχόμενα σφάλματα, το σχέδιο προστασίας που πρέπει να επιλέξουμε, οι συσκευές προστασίας που υπάρχουν και ποιες είναι αυτές που πρέπει να επιλεχτούν. Εν συνεχεία, αναφέρονται τα υπάρχοντα συστήματα προστασίας σε ένα μικροδίκτυο, οι γειώσεις που μπορούν να εφαρμοστούν αλλά και το πώς θα γίνει η προστασία του μικροδικτύου είτε όταν είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο είτε όταν βρίσκεται σε κατάσταση αυτόνομης λειτουργίας. Τέλος, εξηγείται το κύκλωμα της προσομοίωσης που πραγματοποιήθηκε στο πρόγραμμα Matlab / Simulink και αναλύονται κάποια από τα κύρια εξαρτήματα της προσομοίωσης. Το τελικό στάδιο της διπλωματικής εργασίας, είναι η εξαγωγή των μετρήσεων και των κυματομορφών σε περίπτωση κανονικής λειτουργίας του συστήματος και σε περίπτωση σφάλματος σε διάφορα σημεία του κυκλώματος, είτε στη πλευρά του Συνεχούς Ρεύματος, είτε στη πλευρά του Εναλλασσόμενου Ρεύματος, είτε και στις δύο πλευρές ταυτόχρονα, αλλά και των συμπερασμάτων που προκύπτουν από τις μετρήσεις και τις κυματομορφές όταν οι μονάδες προστασίας ενεργούν.
Περίληψη
The goal of this diploma thesis is the protection of the Direct Current microgrids in ships. Initially, we try to gain an understanding of the meaning of microgrids, the different types that exist, on which applications they can be used, their different parts and, also, the voltage levels that exist on ships. Moreover, the advantages of the use of Direct Current microgrids, the challenges we meet, but, also, the benefits and drawbacks of the use of Alternative Current microgrids are mentioned. Furthermore, herewith, we can find all methods that can be used in order to compose a Direct Current microgrid, the different types and the way we choose the appropriate architectural method. In this text reports are presented on the ways used in order to transfer energy from the sources to the loads of the ship. Next, there are explanations on the energy storage system of the ship and how this can be protected in case of eventual fault, the protection plan that we have to choose, the protection devices that exist and which are the ones that should be selected. Continuing, there are reports on the existing mircrogrid protection systems, the groundings that can be applied and the way that the microgrid can be protected either net connected or in independent function mode. Finally, the simulation circuit that took place in the Matlab / Simulink program is explained, and certain basic simulation components are analyzed. The final part of the diploma thesis regards the printing of the measurements and the wave shapes in both normal and fault conditions either on Direct Current side, or on Alternate Current side, or on both sides simultaneously, and, last but not least, the conclusions that arise.