Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το σχεδιασμό και την εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος. Έλαβε χώρα στο Εργαστήριο Παραγωγής, Μεταφοράς, Διανομής και Χρησιμοποίησης Ηλεκτρικής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της εργασίας αυτής , είναι η μελέτη του συστήματος που δημιουργήθηκε για να λειτουργεί με 3 διαφορετικούς τρόπους: α) Μονοφασικό Διασυνδεδεμένο στο δίκτυο διανομής, β) Τριφασικό Διασυνδεδεμένο στο δίκτυο διανομής και γ) Μονοφασικό αυτόνομο. Στην εισαγωγή γίνεται μια γενική αναφορά στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και περιγράφεται η κατάσταση στην Ελλάδα και την Ευρώπη σχετικά με αυτές. Εν συνεχεία παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά μεγέθη της ηλιακής ακτινοβολίας , εξηγείται ο τρόπος λειτουργίας των φωτοβολταϊκών και γίνεται αναφορά στις διάφορες τεχνολογίες των φωτοβολταϊκών που έχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα. Συνεχίζοντας, παρατίθενται τα στοιχεία και οι γενικές αρχές δημιουργίας ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Έπειτα ανάλύεται εκτενώς το πρόβλημα της Νησιδοποίησης και μέθοδοι αντιμετώπισής του. Τέλος, παρουσιάζεται η μελέτη, ο τρόπος λειτουργίας και ο εξοπλισμός του συστήματος που εγκαταστάθηκε στο Εργαστήριο. / This thesis deals with the design and installation of a photovoltaic system, and connection with the distribution network. It was held in Generation, Transmission, Distribution and use of electricity Laboratory of the Department of Electrical Engineering and Computer Engineering of the University of Patras . The aim of this work is to study the system set up to work in three different ways: a) Single-phase grid connected distribution, b) Three-phase grid connected distribution and c) Single phase alone. The introduction contains a general reference to the Renewable Energy and describes the situation in Greece and Europe about them. It then presents the features sizes of solar radiation, gives an explanation about the mode of photovoltaic and mentioned in various photovoltaic technologies have been developed to date. Then are presented the data and principles to create a PV system. Afterwards, the problem of islandig and dealing methods are analyzed. Finally, we present the study mode and System equipment installed at the Laboratory.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία θα ασχοληθούμε με την αξιολόγηση της προστασίας σε κατανεμημένη παραγωγή. Γενικά η κατανεμημένη παραγωγή, καλύπτει ένα μεγάλο εύρος νέων και παραδοσιακών τεχνολογιών με μικρές μονάδες εγκατεστημένες κοντά στην κατανάλωση και πιστεύεται ότι θα συμβάλει στην κάλυψη ενός μεγάλου μέρους της ενεργειακής ζήτησης στα επόμενα χρόνια με τη δυναμική της είσοδο στην απελευθερωμένη αγορά ενέργειας. Αρχικά γίνεται μια ανασκόπηση της υφιστάμενης παγκόσμιας ενεργειακής κατάστασης. Αναλύονται οι κυριότερες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται, τα οποία κατά συντριπτική πλειοψηφία βασίζονται στους ορυκτούς πόρους. Αποτυπώνεται αφενός, η συνολική συνεισφορά αυτών στην ενεργειακή ζήτηση, αφετέρου τα παγκόσμια αποθέματα αυτών. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η υφιστάμενη κατάσταση στον ηλεκτρικό τομέα, οι αλλαγές που συνεπάγονται με τη απελευθέρωση της αγοράς ενέργειας, καθώς και το γενικό πλαίσιο και οι ρυθμίσεις που διέπουν τον τομέα της ενέργειας με βάση τα νέα δεδομένα. Γίνεται εισαγωγή και ορισμός της κατανεμημένης παραγωγής και αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά που συνθέτουν την έννοια αυτής καθώς επίσης γίνεται μια παρουσίαση των κυριότερων τεχνολογιών που ολοκληρώνουν τη κατανεμημένη παραγωγή. Στη συνέχεια ασχολούμαστε με το φαινόμενο της νησιδοποίησης. Η αύξηση της παραγωγής ισχύος από διανεμημένους παραγωγούς καθιστά την εμφάνιση του φαινομένου όλο και συχνότερη. Η ανίχνευση και διακοπή του φαινομένου είναι καθοριστικής σημασίας για την ορθή λειτουργία του Δικτύου και την ασφάλεια του προσωπικού που εργάζεται σε αυτό. Εδώ περιγράφουμε μερικές από τις πιο βασικές εφαρμοζόμενες μεθόδους ανίχνευσης και διακοπής του. Ύστερα παρουσιάζουμε τα βασικά χαρακτηριστικά των μέσων προστασίας έναντι υπερεντάσεων. Προχωράμε σε μελέτη των διατάξεων προστασίας ενός παραδείγματος μιας εγκατάστασης φωτοβολταϊκών με σκοπό τη διασφάλιση της σε περίπτωση εμφάνισης σφαλμάτων. Τέλος αναφερόμαστε σε κάποιες νέες προσεγγίσεις και μελλοντικές τάσεις και προοπτικές για τον καθορισμό των τρόπων ενσωμάτωσης ομαλών τεχνολογιών ΚΠ και τη ρύθμιση θεμάτων σχετικά με τη διασύνδεση και τη λειτουργία τους. / In this work we will do a research about the appraisal of the distributed generation .All in all the distributed generation encloses a great range of new and traditional technologies. Some of them are installed close to the consumption and it is believed that the distributed generation will contribute to cover a great part of the energy demand in the next years. In the beginning we refer to the global energy situation. We analyze the most important technologies of distributed generation and the fuels that are used which are based on the mineral resources. These fuels contribute in the energy demand and we also refer to the global store of fuel. We present the situation of the electric section today, the changes and the regulations that happen in this section day by day. What is more, it is given the meaning of the “distributed generation”, we analyze the basic characteristics of it and we present the most important technologies that complete the distributed generation. Furthermore we refer to the problem of islanding. Because of the fact that the power production is increasing lately, the problem is appeared more and more often. We must look for this phenomenon and stop it immediately in order the network work correctly and the persons who work in this part of network be safe. We describe some of the most important methods of “tracking” the islanding and stopping it. Afterwards we present the basic characteristics of the protection arrangement that we must use in case of errors and short circuits. We continue presenting an instance for a photovoltaic system installation and what sort of protection must be used in order this system to work with safe when errors happen. In the end we refer to what must be done in the future so that the technologies of distributed generation be used more and more often and much more efficiently.

Η ενεργειακή κρίση που προκάλεσε η χρήση των υδρογονανθράκων ως κύρια πηγή παραγωγής ενέργειας, η προσπάθεια κάθε κράτους για απεξάρτηση του από τις πετρελαιοπαραγωγικές χώρες αλλά και η ανάγκη για μορφές ενέργειας χωρίς αρνητική επίδραση στο περιβάλλον οδήγησαν στην ανάπτυξη των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Για την εμπορική τους, όμως, εκμετάλλευση ήταν απαραίτητη η επίλυση των τεχνικών προβλημάτων που εμφανίστηκαν, ιδιαίτερα όσο αναφορά τη σύνδεση κατανεμημένων παραγωγών με το υπάρχον ηλεκτρικό δίκτυο. Tο φαινόμενο της νησιδοποίησης (islanding), δηλαδή η μη διακοπή της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος στο διασυνδεδεμένο δίκτυο από το κατανεμημένο παραγωγό όταν αυτός έχει αποσυνδεθεί από το κεντρικό δίκτυο, με κίνδυνο για τους εργαζόμενους και τις εκάστοτε συνδεδεμένες σε αυτόν συσκευές, πρέπει να αντιμετωπίζεται άμεσα. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η θεωρητική σύγκριση των προτεινόμενων τεχνικών ελέγχου νησιδοποίησης, η επιλογή και η προσομοίωση στο ATP-EMTP της καταλληλότερης από αυτές. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύεται η σημερινή κατάσταση όσο αναφορά την παραγωγή ενέργειας από την κάθε ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και τονίζεται η εξέχουσα θέση και η επικράτηση της ηλιακής ενέργειας και των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται το φαινόμενο της νησιδοποίησης και μια σειρά από προτεινόμενες τεχνικές ανίχνευσης και διακοπής της νησιδοποίησης. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι τεχνικές με χρήση άεργου ισχύος και γίνεται θεωρητική ανάλυση της επιλεγμένης RPV μεθόδου. Στο τέταρτο και πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται οι δυνατότητες του ATP-EMTP, η προσομοίωση της μεθόδου και τα αποτελέσματα που προέκυψαν. Τέλος η εργασία ολοκληρώνεται από τα συμπεράσματα μετά την προσομοίωση σχετικά με την επιλογή της συγκεκριμένης μεθόδου και το φαινόμενο της νησιδοποίησης. / The energy crisis caused by the use of oil as a primary source of energy, the effort of each state to detox from oil-producing countries and the need for energy without negative impact on the environment has led to the development of renewable sources of energy. For their commercial exploitation though, it was necessary to solve the technical problems that occurred, particularly about connecting distributed generation with the existing power grid. The phenomenon of islanding (islanding), the electrical supply from distributed generation is not interrupted when it is disconnected from the main-grid, with a risk for employees and equipment connected on this, should be dealt with. The purpose of this work is the theoretical comparison of the proposed islanding control techniques, selection and simulation in ATP-EMTP of the one that is the most appropriate of them. In the first chapter the present status report of energy production from each renewable energy source and highlights the prominence and prevalence of solar energy and photovoltaics are analyzed. During the second chapter the phenomenon of islanding is described and a number of proposed techniques for detecting and preventing islanding. In the third chapter the techniques using reactive power are analyzed and the theoretical analysis of the selected RPV method is presented. In the fourth and fifth chapter the possibilities of ATP-EMTP are described, the simulation method and its results are presented. Finally the work is concluded by the results after the simulation on the selection of this particular method and the phenomenon of islanding.