Ανάλυση, Έλεγχος και Ευστάθεια Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Σκοπός του βιβλίου είναι να διερευνήσει τη λειτουργία των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) υπό την επίδραση διαταραχών. Καλύπτει την ύλη των μαθημάτων «Ανάλυση ΣΗΕ ΙΙ» και «Έλεγχος και Ευστάθεια ΣΗΕ», που διδάσκονται στους φοιτητές του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Η λειτουργία των ΣΗΕ στη μόνιμη κατάσταση είναι αντικείμενο άλλου μαθήματος.
Η έννοια του συστήματος προσδιορίζει τον τρόπο ανάπτυξης των θεμάτων με έμφαση στην ποιοτική και φυσική κατανόηση των προβλημάτων και των λύσεών τους, ώστε να γίνουν κατανοητά τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των ΣΗΕ. Το βιβλίο καλύπτει κλασσικά και σύγχρονα θέματα που συναντώνται στη μελέτη και εξάσκηση της επιστήμης του ηλεκτρολόγου μηχανικού, γι’ αυτό είναι χρήσιμο για νέους αλλά και έμπειρους ηλεκτρολόγους μηχανικούς.
Ιδιαίτερη προσπάθεια κατεβλήθη να παρουσιασθούν για πρώτη φορά σε προπτυχιακό επίπεδο τα σύγχρονα θέματα ελέγχου της πραγματικής και της αέργου ισχύος με τη χρήση μετατροπέων, που χρησιμοποιούν διακοπτικά στοιχεία στερεάς κατάστασης. Η αξιοποίηση αυτών των μετατροπέων οδήγησε στην τάση για ανάπτυξη των «Αποδοτικότερων Δικτύων Μεταφοράς» και των «Ευέλικτων Συστημάτων Διανομής». Αν και η έμφαση του βιβλίου είναι στην κατανόηση και ανάλυση των βασικών προβλημάτων στα ΣΗΕ, επειδή το μέγεθος των ΣΗΕ απαιτεί για την επίλυση των πραγματικών προβλημάτων τους ευρεία χρήση Ηλεκτρονικού Υπολογιστή (Η/Υ), απαραίτητο συμπλήρωμα στην ανάπτυξη των θεμάτων είναι η περιγραφή της μεθοδολογίας ανάλυσης των ΣΗΕ με Η/Υ. Με ιδιαίτερη προσοχή επελέγησαν τ’ αριθμητικά Παραδείγματα, που αποτελούν απαραίτητο συμπλήρωμα στην κατανόηση των θεμάτων που αναπτύσσονται. Προς την κατεύθυνση αυτή συμβάλλει σημαντικά και η επίλυση των Προβλημάτων (υπάρχουν οι απαντήσεις τους) που συνοδεύουν τα κεφάλαια.
Η ύλη του βιβλίου περιλαμβάνει δέκα κεφάλαια.

• Στο εισαγωγικό κεφάλαιο 1 παρέχονται γενικές γνώσεις που σχετίζονται με την παραγωγή, μεταφορά και διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας, πιθανούς τρόπους αποθήκευσης της, τα ηλεκτρικά φορτία και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
• Τα κυματικά φαινόμενα στα ΣΗΕ και η ανάλυση συμμετρικών και ασύμμετρων βραχυκυκλωμάτων με τη βοήθεια των συμμετρικών συνιστωσών εξετάζονται στα κεφάλαια 2, 3 και 4.
• Τα συστήματα ελέγχου πραγματικής ισχύος-συχνότητας και αέργου ισχύος-τάσης εξετάζονται στα κεφάλαια 5 και 6 αντίστοιχα. Για την ανάλυση και σχεδίασή τους αξιοποιήθηκαν κλασσικές αλλά και σύγχρονες μεθοδολογίες ελέγχου. Η χρήση μετατροπέων με διακοπτικά στοιχεία στερεάς κατάστασης για τον έλεγχο της ροής πραγματικής και αέργου ισχύος περιγράφεται σ’ αυτά τα κεφάλαια.
• Το κεφάλαιο 7 ασχολείται με τη μεταβατική ευστάθεια των ΣΗΕ. Το κριτήριο των ίσων εμβαδών χρησιμοποιείται για τη διασαφήνιση της έννοιας της μεταβατικής ευστάθειας, ενώ αναπτύσσεται ο αλγόριθμος επίλυσης της μεταβατικής ευστάθειας μεγάλων ΣΗΕ.
• Η διαδικασία με την οποία αποκτούμε την καλύτερη εκτίμηση των μεταβλητών κατάστασης των ΣΗΕ, χρησιμοποιώντας μετρήσεις που γνωρίζουμε ότι έχουν λάθη και είναι πλεονασματικές, γνωστή ως εκτίμηση κατάστασης αναπτύσσεται στο κεφάλαιο 8.
• Η έννοια των Αποδοτικότερων Δικτύων Μεταφοράς και των Ευέλικτων Συστημάτων Διανομής καθώς και οι συσκευές με τις οποίες επιτυγχάνεται η δημιουργία τους περιγράφονται στο κεφάλαιο 9.
• Τα ποικίλα τεχνοοικονομικά προβλήματα από την απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, οι θετικές και αρνητικές επιπτώσεις και οι παράγοντες που θα τις διαμορφώσουν, σύμφωνα με τις διεθνείς εμπειρίες, παρουσιάζονται σύντομα στο κεφάλαιο 10.

Περιέχει:

1. Γενική περιγραφή των ΣΗΕ
2. Κυματικά φαινόμενα και ανάλυση συμμετρικών βραχυκυκλωμάτων
3. Συμμετρικές συνιστώσες και ακολουθιακά δίκτυα
4. Ασύμμετρα βραχυκυκλώματα
5. Έλεγχος πραγματικής ισχύος – συχνότητας
6. Έλεγχος αέργου ισχύος – τάσης
7. Μεταβατική ευστάθεια συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας
8. Εκτίμηση κατάστασης
9. Αποδοτικότερα δίκτυα μεταφοράς και ευέλικτα συστήματα διανομής
10. Απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας: Διεθνείς εμπειρίες