Badania eksploatacyjne i diagnostyka

Prezentacja na temat: "Badania eksploatacyjne i diagnostyka"— Zapis prezentacji:

1 ZAKŁAD POMIAROWO - BADAWCZY ENERGETYKI „ENERGOPOMIAR-ELEKTRYKA” Sp. z o.o

2 Badania eksploatacyjne i diagnostyka
w elektroenergetyce i przemyśle Konferencja Naukowo-techniczna Gliwice, kwiecień 2013 Rozwiązania smart-grids dla wspomagania pracy układów elektroenergetycznych Grzegorz Grzegorzyca ZPBE Energopomiar-Elektryka

3 Wprowadzenie Wprowadzanie zaawansowanych technicznie rozwiązań jest możliwe dzięki: gruntownej wiedzy specjalistów, bardzo precyzyjnej analizie potrzeb, przedstawieniu dobrych koncepcji i modeli, obserwacji tendencji światowych w zakresie najnowszych technik pomiarowych i informatyki przemysłowej, dużej konsekwencji działania.

4 Ewolucja rozwiązań na przestrzeni lat rozwiązania komputerowych systemów pomiarowych opracowywanych w ZPBE Energopomiar-Elektryka ulegały ewolucji technicznej, aktualne możliwości techniczne pozwalają na budowanie aplikacji klasy smart grids posiadających nowe własności funkcjonalne niemożliwe do osiągnięcia za pomocą starszych technologii.

5 System elektroenergetyczny
aktualnie sieci elektroenergetyczne eksploatowane w Polsce jak i w innych krajach są przestarzałe i mało wydajne, w przeszłości SEE był projektowany i budowany przy założeniu, że generacja energii elektrycznej będzie odbywała się w dużych elektrowniach systemowych, a sieć będzie pełniła rolę jednokierunkowej dostawy energii do jej użytkowników.

6 Smart grids istniejące ograniczenia, powstające nowe wymagania funkcjonalne oraz rosnące oczekiwania w zakresie optymalizacji pracy układów powodują konieczność przeprojektowania obecnych rozwiązań sieci elektroenergetycznych, rozwiązania w zakresie sieci inteligentnych mogą wspierać optymalny kosztowo oraz uwzględniający aspekty bezpieczeństwa działania model systemu elektroenergetycznego przeznaczonego do pracy dla warunków normalnych i awaryjnych, bez wykorzystania rozwiązań sieci inteligentnych system jest mniej elastyczny, mało stabilny i zbyt podatny na zakłócenia w funkcjonowaniu w tym również na zakłócenia związane z groźnymi awariami systemowymi np. typu BlackOut.

7 Nowe oczekiwania elementy sieci inteligentnej pozwolą uwzględniać dynamiczną zmienność zapotrzebowania na energię elektryczną, umożliwiając między innymi właściwe wykorzystanie możliwości magazynowania nadmiaru wytworzonej energii, automatyczna detekcja stanów zakłóceniowych w SEE, przewidywanie możliwości wystąpienia perturbacji systemowych oraz zaimplementowane w układzie pomiarów i automatyki scenariusze automatycznej odbudowy i rekonfiguracji systemu elektroenergetycznego poddanego skutkom rozległych awarii stanowiąc ważną i pożądaną funkcjonalność możliwą do osiągnięcia w ramach rozwiązań smart grids.

8 Aspekty wprowadzania smart-grids
prezentowane na wielu płaszczyznach wymiany doświadczeń tzw. „przypadki użycia” smart grids jednoznacznie wskazują, że podczas opracowywania koncepcji oraz wdrażania nowych rozwiązań technicznych konieczna jest gruntowna znajomość pracy systemu elektroenergetycznego i występujących w nim zjawisk fizykalnych, proces wprowadzania zmian technicznych jest zawsze ewolucyjny i nowe rozwiązania muszą zazwyczaj koegzystować z tradycyjnymi, nowe rozwiązania wymagają bardzo precyzyjnego określenia zarówno struktury jak i szczegółowych rozwiązań technicznych warstw aplikacyjnych projektów, które będzie uwzględniało i przewidywało wszelkie niuanse oraz możliwe scenariusze pracy nadzorowanego systemu elektroenergetycznego,

9 Aspekty wprowadzania smart-grids
zagadnienia metrologiczne wymagają nowej perspektywy. Przykładowo dla rozwiązań klasy WAMS, priorytetami są bardzo precyzyjna synchronizacja pomiarów w dziedzinie czasu, pewność wyników, determinizm działania, powiązanie zróżnicowanych dynamicznie oraz czasowo sygnałów pomiarowych oraz wystarczająca dla poprawności funkcjonowania nadzorowanego procesu dokładność i wiarygodność wyznaczania podstawowych i pochodnych wielkości fizycznych, rozwiązania teleinformatyczne będące ważnym elementem składowym smart grids powinny charakteryzować się podwyższonym w stosunku do tradycyjnych rozwiązań poziomem bezpieczeństwa informacyjnego i niezawodności. Kluczowe znaczenie ma zapewnienie pełnego determinizmu działania systemu łączności.

10 Automatyka EAZ w procesie regulacji
EAZ usprawnia proces regulacji: SCO wyłączając wybrane odbiory wyrównuje bilans mocy w układzie i przyczynia się do stabilizacji częstotliwości w warunkach deficytu wytwarzania, Automatyka łączeniowa pozwala powiększać asynchronicznie pracujące obszary wyspowe, które są łatwiejsze w regulacji, Dobrze skoordynowana EAZ chroni układ przed dalszym niekontrolowanym rozpadem.

11 Urządzenia pomiarowe wspomagające automatykę łączeniową
układy pomiarowe P i f, oraz parametrów kryterialnych procesów łączeniowych, wspomagają regulację i synchronizację SEE, dokładna analiza zjawisk występujących podczas procesu regulacji i synchronizacji wymaga wyrafinowanych technik pomiarowych oraz oprogramowania, Specjalizowany WAMS zapewnia ciągłe monitorowanie, rejestrowania oraz wspomaganie on-line całego procesu regulacji poprzez realizację specjalizowanych deterministycznych w dziedzinie czasu funkcji pomiarowych, doradczych lub decyzyjnych.

12 Układy wyspowe po zakłóceniu systemowym 4 listopada 2006

13 Rejestracje częstotliwości po momencie wydzielenia układów wyspowych 4 listopada 2006

14 Rejestracje częstotliwości w wydzielonych układach w obrębie momentów synchronizacji

15 Nieudane synchronizacje obszarów 1-2 UCTE 4 listopada 2006

16 Udana resynchronizacja obszarów 1-2 UCTE 4 listopada 2006

17 Synchronizacja obszarów 1-2 i 3 UCTE 4 listopada 2006

18 Łączenia wielkich SEE łączenia wielkich SEE posiada swoją specyfikę,
bezpośrednio przed połączeniem UCPTE z CENTREL w październiku 1995 roku, ZPBE Energopomiar-Elektryka zarejestrował przebiegi charakterystycznych parametrów, wartości częstotliwości obydwu systemów były do siebie bardzo zbliżone. Wartość df zawierała się w granicach ±35mHz, a jej znak ciągle się zmieniał. Osiągnięcie zgodności kątowej napięć może zatem trwać bardzo długo (bardzo mała bliska zera wartość df i związane z tym zmiany kierunku wirowania wektora przesunięcia fazowego).

19 Synchronizacja wielkich SEE

20 Przykład przypadków użycia smart-grids
układy EAZ realizowane zgodnie z nowymi koncepcjami będą wymagały wykorzystania dodatkowych układów pomiarowych wyznaczających wielkości dla adaptacyjnej EAZ, wymagany będzie równoczesny pomiar zarówno wolno jak i szybko zmiennych wielkości realizowany w sposób ciągły w długim oknie czasowym,

21 Przykład przypadków użycia smart-grids
obecnie nowe rozwiązania zazwyczaj koegzystują z tradycyjnymi co oznacza, że aktualnie wprowadzane układy posiadają tylko pewne cechy i właściwości Smart Grids, które będą stopniowo rozszerzane o dodatkowe elementy składowe i funkcjonalności. warto zaznaczyć, że niektórzy autorzy już jakiś czas temu zauważyli i prognozowali, że układy WAMS będą w niedalekiej przyszłości V-tą generacją elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej EAZ.

22 Przykład przypadków użycia smart-grids
rozwiązania smart grids w elektroenergetyce w pewnym momencie osiągną dojrzałość tradycyjnej EAZ. deterministyczny układ zaprojektowany zgodnie z nowymi koncepcjami i zasadami, poprawny metrologicznie oraz wykorzystujący przemysłowe sieci komunikacyjne umożliwi realizację niezawodnych i wiarygodnych systemów klasy Smart Grids o poszerzonej funkcjonalności w zakresie EAZ oraz układów automatyki regulacyjnej.

23 Automatyka pracy wyspowej i synchronizacji

24 Automatyka pracy wyspowej i synchronizacji

25 Automatyka pracy wyspowej i synchronizacji

26 Automatyka wydzielania wyspy

27 Synchronizacja układu wyspowego

28 Synchronizacja układu wyspowego

29 Działalność normalizacyjna
prace związane ze smart-grids są prowadzone w Polsce w ramach działalności KT 304 do spraw „Aspektów systemowych dostaw energii elektrycznej” Polskiego Komitetu Normalizacyjnego (PKN), obecnie opracowywane projekty norm lub normy, to w istocie początek prac normalizacyjnych w tej dziedzinie. Znacząca część prac komitetu jest jeszcze w bardzo wczesnej fazie realizacji.

30 Podsumowanie działania oparte o solidne naukowe podstawy, kulturę techniczną, właściwy dobór dedykowanych i dostępnych technologii, standaryzację międzynarodową, unormowania prawno-organizacyjne zapewniające weryfikację i okresowe wzorcowanie całości pozwalają już dzisiaj tworzyć bardzo rozbudowane rozwiązania Smart Grids. Podczas tworzenia nowych systemów kluczowe znaczenie mają zdobyte wieloletnie doświadczenia.

31 Dziękuję za uwagę