Dimensjonering av batteri for reduksjon av effekttopper i banestrømforsyningen

Abstract

Formålet med denne oppgaven er å utføre analyse av målinger, modellere, simuleringer med tilhørende analyse på banestrømforsyningen for å redusere effekttopper. Dette blir kalt for peak shaving. Det skal undersøkes om et batterianlegg kan ta seg av de høye kortvarige effekttoppene som oppstår, spesielt i situasjoner hvor flere tog akselerere samtidig.. Bane NOR sto for strømmålinger fra Leivoll omformerstasjon på Sørlandsbanen.

For å undersøke hvordan et batterianlegg vil kunne bidra, ble det brukt flere metoder. Effektbehovet ble først kartlagt gjennom en matematisk modell ved hjelp av Microsoft Excel til å finne en fornuftig dimensjonering av batteri kapasitet. Det var Bane NOR selv som ønsket en slik modell, som også kan bli brukt som mal til flere målinger senere.

På bakgrunn av dimensjonert batterikapasitet, ble det satt opp en simuleringsmodell i programmet DlgSILENT Power factory. Ved hjelp av simuleringsmodellen, ble det konstruert ulike caser. Case 1,med konstante laster. Case 2, laster i tidsserie fra målingene på Leivoll. Case 3, testing av batterier med forskjellige ladeeffekter. Case 4, uten overliggende nett på en av omformerstasjonene. Gjennom de ulike casene ble simuleringsmodellen kjørt med og uten batteri, slik at bidraget fra batterianlegget kom frem.

Ut ifra excel og simulerings resultater, kan det vises at et batterianlegg kan være en god løsning til å redusere effekttopper med tilstrekkelig batterikapasitet og riktige batteri parametere som er tilpasset til driftssituasjoner.

The purpose of this dissertation is to analyze the given measured current values in a convertor station to dimensionalize battery capacity. Battery dimensionalizing will take into consideration, the frequent occurring power peak in the convertor station and how a battery installation would contribute in reduction of the power peaks, this phenomenon is also known as peak shaving.

The first method that is used in this dissertation is to examine and analyze the load over the convertor station in Excel. As Excel was the recommended method for this thesis, several mathematical functions, graphical illustration and formulas in excel were utilized to obtain a satisfactory value for battery capacity.

Furthermore, a simulation program Power factory is used to simulate a model of train network line, convertor stations and battery. The purpose of this simulation is an attempt to utilize the battery capacity that was obtained from the excel analysen in a simulation to observe a realistic picture of battery influence in a train network.

After obtaining results of the simulations from several case scenarios, it became evident that a battery installation would be a wise decision for peak shaving in a convertor station to achieve desired power offloading. However, it is primitive to consider an adequate size for battery capacity and other important battery parameters like discharging power, in order to achieve desired results based on different scenarios. Such battery installation would compensate for power peak occurrence and also maintain current and voltage value in the network within desired limits.