Uppsats för avläggande av filosofie kandidatexamen iKulturvård, Bebyggelseantikvariskt program15 hpInstitutionen för kulturvårdGöteborgs universitet2015:23.

The purpose of this master thesis is to implement and validate a Power System Stabilizer (PSS) to a generator at Trängslet Hydropower station in Dalarna, Sweden. Problems with local rotor oscillations can occur at the Hydropower station when power is transferred on a new power line (130 kV) from Northern to Southern part of Dalarna. To ensure good operation properties on this power line Fortum Generation AB and Fortum Distribution AB wants to activate a PSS on a generator.There have been investigations in which situations and what equipment that contributes to rotor oscillations. When this is known the PSS is tuned to damp these oscillations by choosing a good set of parameters. The most important parameters for good performance are to choose amount of gain and phase compensation.

Vertical Hydropower units has a rotating mass of up to 1000 tons. For the generator and turbine to work well the rotating system is required to be centered in relation to the surrounding structure. This is achieved by means of radial bearings. The dynamic characteristics of these bearings have a strong impact on the overall rotational dynamics of the total system and thus influence the vibrations in the unit. At Vattenfall Research & Development in Älvkarleby ongoing research is taking place on how the bearing parameters should be represented in the rotor dynamic calculations.

The effects of the deregulation of the electricity market 1996 in Sweden on short-term Hydropower regulation are unknown. This report investigates patterns in subdaily regulation in the Ångerman River Basin during the period 1993-2011. Differences in subdaily flows and zero flow events between the periods 1993-1995 and 1996-2011 were studied by analyzing hourly data from 8 regulated and 8 unregulated locations with four subdaily flow variation indices. No correlations between the market deregulation and the regulation intensity in the Ångerman River basin were detected. The number of days natural ranges of variability were exceeded and the magnitude of subdaily variation were significantly higher at regulated locations.

The effects of the deregulation of the electricity market 1996 in Sweden on short-term Hydropower regulation are unknown. This report investigates patterns in subdaily regulation in the Ångerman River Basin during the period 1993-2011. Differences in subdaily flows and zero flow events between the periods 1993-1995 and 1996-2011 were studied by analyzing hourly data from 8 regulated and 8 unregulated locations with four subdaily flow variation indices. No correlations between the market deregulation and the regulation intensity in the Ångerman River basin were detected. The number of days natural ranges of variability were exceeded and the magnitude of subdaily variation were significantly higher at regulated locations.

A large number of rivers in northern Sweden have Hydropower developments that cause negative effects on both up- and downstream migrations of anadromous species like Atlantic salmon. So far, most attention has focused on the hindrances of adult fish during their upstream spawning migration. However, since turbines in power stations cause losses on downstream passing fish, the focus on negative effects on smolts has increased. The aim of this study was to compare three different causes of losses of salmon smolts passing downstream through a power station area in the flow-controlled River Åbyälven in northern Sweden.A total of 61 wild salmon smolts were caught and radio-tagged in the River Åbyälven during their downstream migration in June 2009. The salmon smolts were released at three locations, 1.1 km upstream from the power station, in the turbine intake and in the upper part of a fishway, acting both for up- and downstream fish passage.

The power system modelled in this thesis work has been developed for simulationwhen e.g. the production in some part of the power system is changed. The powersystem has been modelled according to the swing mass of the system, the frequencydependency of the load and the turbine governor. The model determines the systemfrequency, the period of regulation and the power exchange between the differentsubsystems in the Nordic synchronized system.In this model the system frequency is assumed to be the same in all different parts ofthe power system and the voltage conditions in the power system are neglected. Forthat reason power swings does not occur between different subsystems in the powersystem, which usually occur as a result of the swinging connection between thetransmissions line.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.