ELEC3213/ELEC6222– Coursework 2024/25

Discussed on: 07 February 2025

Due Date: 16 May 2025, 18:00

Submission Format: Electronic Only (including zip file for any additional data you wish to submit) on Blackboard (I will create a submission link closer to the due date).

This assignment comprises 50% of the assessment for ELEC3213/ELEC6222.   You should note that you may need to acquire new knowledge (in addition to the material presented in the lectures) to complete the work successfully; many of the lectures include recommendations for further reading. As a guide, you could expect to spend around 40 hours on the completion of this assignment, not inclusive of additional reading recommended in the lectures.

Objectives:

The objectives of this assignment are as follows:

1.    To determine an appropriate network design for a given scenario, informed by industrial and regulatory requirements.

2.    To complete the sizing of components so that the network is able to operate within limits, including under outage cases.

3.    To design a protection scheme, which ensures that faults within the network can be dealt with while keeping customer interruptions to a sensible minimum.

4.    To evaluate your own design, and identify lessons learned which you could apply to future similar work.

Report Requirements:

You should submit a report that meets the following requirements:

•    Addresses all of the Outputs listed in the technical description which follows

•    Is  no  longer  than  12  pages,  inclusive  of  the  reference  list.    The  minimum  font  size  is  11 (Calibri), with standard margins (2.54cm).

•    Where diagrams are included, they are properly referenced in the main text and are clearly readable at 100% (printed) size.

•    Contains a short appendix listing any additional electronic files, drawings or other resources which you have submitted electronically (all supporting files should be submitted as a .zip file as per the instructions on the blackboard for this assignment).

•    The  report is an individual assessment; you should clearly acknowledge all sources of help. You are welcome to discuss your ideas with others in the cohort, but you must ensure that the work submitted is your own.

Software Selection:

There  are  a  number  of  software  choices  available  to  allow  you  to  conduct  load  flow  and  fault analysis, including one (PowerWorld) which is freely available to install on your personal computers. However, if you  have experience  using another tool, you can choose that instead (please discuss with the module leader first).

Part 1 – Network Design

The first part of your assignment involves the review of network design options.   The conceptual overview of the system that you are considering is shown in  Figure  1.   You  should note that this diagram  is  not  intended  to  represent  the  full  electrical  layout,  but  instead  gives  options  for  the connectivity that would  be  available.   Circuit  breakers  are  not  shown  and  should  be  inserted  as appropriate.   You do not need to use all lines; you should seek to provide evidence for the routes chosen.

Figure 1    Overview Diagram of Network

Important Points to Consider:

1)   What is the required level of redundancy for this type of network?

2)    How will the network perform under outage cases?   How might this influence the selection of the layout?

3)   Where do you need to locate switching points in order to facilitate the isolation of specific components (this links to point number 1 above).

4)   The  indicative  diagram  represents  a  whole  bus  substation  with  one  node;  this  does  not mean that you are restricted to using a single bus system. Also note that for power world, you  don t   need  to   represent   each   bus   in  a  detailed   manner,  and  just  a  single-bus representation is sufficient for each bus. But in your report, you are expected to describe the type/configuration of each bus.

5)   The more circuits you add, the higher the redundancy, but the more complex the protection becomes.

6)   You  should  consult  the  spreadsheet  ELEC3213_ELEC6222_Student_details.xlsx,  hosted  on blackboard, to verify the line lengths applicable for your specific case.   This document will also detail the system  loadings that you are designing to (note that these differ  between students).

Outputs:

•    A short discussion of the possible design options, which describes clearly the advantages and disadvantages of the options available to you.

•    A  clear statement of your  recommended design, including a system diagram.   This should show all buses, transformers, switching points, feeder circuits, loads.   You do  not need to consider the details of anything below B5, B7, B9, B11.

•    You should provide clear reasons for your choices.

Part 2 – Component Sizing

Having determined the appropriate  layout for the  network, you should select appropriate size of lines and transformers to meet your requirements.   Consideration should be given to power flows under  normal  conditions,  and  also  the  worst-case   contingency  scenarios  that  you   expect  the network to endure.

To assist you with selecting appropriate components, documents containing suitable asset data are provided  on  the  course   resources   page;  note  that  you  would   have  also  covered   many  of  the calculation   methods   needed  to  calculate   parameters  yourself.     You   should  also  consult  the spreadsheet  ELEC3213_ELEC6222_Student_details.xlsx,  hosted  on  the  course  resources  page,  to verify the line lengths applicable for your specific case.

Outputs:

•    Discussion of approach taken to determine the size of the components.

•    Powerflow  results to show that your  network  meets requirements under both normal and contingency scenarios.

Part 3 – Protection Scheme

Upon completion of Part 1 and Part 2, you should now have a design for your network which has been  checked  using  your  power  flow  model.     The  next  step  in  the  design  is  to  determine  an appropriate protection scheme.  In doing this, you should consider the following factors:

1)    How  will your  protection  system  be  influenced  by  the  redundancy  requirements  of  your network?

2)    How many switching operations will you need to undertake to clear a fault?

3)   What are the appropriate protective devices to use in the different parts of the network?

4)   Which devices should be coordinated together?

5)   Will the coordination be affected by an outage on the system?

6)    How will you ensure that system components can be safely disconnected and isolated for maintenance?

Outputs:

•    A clear protection strategy for your network, describing the behaviour you would expect to see for certain types of faults.

•    The type of protective device used at each location should be identified.  You do not have to identify specific manufacturers, or commercially available devices, but you should indicate the required ratings.

•    Three specific examples of how the protection will respond to a fault.

Part 4 – Evaluation & Lessons Learned

As you progress through this coursework, you will find that you learn from the experience of trying to achieve certain objectives;  perhaps you will decide to take one option,  but then subsequently discover that  another  choice was  better.    In  the final  part  of the  coursework, you  are  asked to evaluate your design.

Outputs:

•    Discussion of challenges faced in developing the design, and lessons learned as a result.

•    Evaluation  of  the  design that you  have  produced,  including  recommendations for further work that could be done to improve on it if additional information was available to you.