V Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna "Blackout a Krajowy System Elektroenergetyczny"

Weryfikacja zdolności KSE do obrony i odbudowy

(wersja PDF)

Okładka zeszytu tematycznego Nr XXI czasopisma Energetyka

W dniach 30 maja – 1 czerwca 2012 r. odbyła się kolejna, 
V Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Blackout a Krajowy System Elektro-energetyczny”, zorganizowana przez Instytut Elektro-energetyk
i Politechniki Poznańskiej przy współpracy przedsiębiorstw energetycznych PSE Operator S.A., PSE-Zachód S.A., ENEA Operator Sp. z o.o. i Dalkia Poznań ZEC S.A.. Miejscem obrad był już po raz trzeci obiekt hotelowo-restauracyjny Delicjusz w Rosnówku, położony w sąsiedztwie Wielkopolskiego Parku Narodowego. Przewodniczącym Komitetu Programowego Konferencji był Dyrektor Instytutu Elektroenergetyki prof. dr hab. inż. Józef Lorenc, a Komitetu Organizacyjnego dr inż. Ireneusz Grządzielski.

Głównym celem tegorocznej Konferencji było zaprezentowanie zagadnień dotyczących weryfikacji zdolności Krajowego Systemu Elektro­energetycznego do obrony i odbudowy.

W trakcie uroczystego otwarcia obrad V Konferencji, którego dokonał Dyrektor Instytutu Elektroenergetyki prof. Józef Lorenc gości Konferencji przywitała Prorektor Politechniki Poznańskiej prof. Aleksandra Rakowska. Następnie głos w kolejności zabrali: Artur Różycki -Prezes ENEA Operator Sp. z o.o., Wiesław Kalina - Dyrektor ds. Infrastruktury Technicznej Urzędu Miasta Poznania, Irena Gruszka - Dyrektor Urzędu Regulacji Energetyki Zachodniego Oddziału Terenowego w Poznaniu i Jan Pic - Członek Zarządu Dalkia Poznań ZEC SA, którzy zgodnie podkreślili wagę i aktualność tematyki Konferencji szczególnie w kontekście rozpoczynającego się tydzień po Konferencji turnieju finałowego 14. Mistrzostw Europy UEFA EURO 2012TM stanowiącego poważne wyzwanie dla wszystkich służb energetycznych, mających zapewnić ciągłości zasilania sieci dystrybucyjnych miast-gospodarzy.

Nawiązaniem do tej tematyki był referat generalny autorstwa H. Majchrzaka, G. Tomasika, M. Figury, i R. Kuczyń­skiego pt.- Działania PSE Operator S.A. na rzecz zapewnienia bezpieczeństwa pracy KSE w okresie turnieju EURO 2012TM , który wygłosił przedstawiciel PSE Operator S.A. dyr. Krzysztof Lipko. W podsumowaniu swojego wystąpienia stwierdził, że szczegółowe kontrole i przeglądy pozwoliły na podjęcie dodatkowych prac, podnoszących dodatkowo pewność zasilania z sieci przesyłowej i minimalizujących ewentualne zagrożenia. Weryfikacja i sprawdzenie w praktyce (ćwiczenia, testy, itp.) obowiązujących procedur na wypadek zdarzeń awaryjnych, przyczyniły się do podniesienia sprawności współdziałania służb ruchowych i eksploatacyjnych, w zakresie realizacji zadań związanych z likwidacją ewentualnych zdarzeń awaryjnych a działania podjęte przez PSE Operator S.A. pozwalają stwierdzić, że Krajowy System Elektroenergetyczny został właściwie przygotowany do zapewnienia bezpiecznej jego pracy w okresie Turnieju UEFA EURO 2012TM.

W pierwszym rzędzie od lewej siedzą: Wiesław Kalina - Dyrektor ds. Infrastruktury Technicznej Urzędu Miasta Poznania, Krzysztof Sroka - Prodziekan Wydziału Elektrycznego Politechniki Poznańskiej, Bogdan Świątek i Jan Pic - Członkowie Zarządu Dalkia Poznań ZEC SA oraz  Krzysztof Lipko - Dyrektor PSE Operator SA

W pierwszym rzędzie od prawej siedzą: Aleksandra Rakowska – Prorektor Politechniki Poznańskiej, Artur Kowalczyk - Wiceprezes ds. Infrastruktury Sieciowej ENEA Operator Sp. z o.o., Irena Gruszka - Dyrektor Urzędu Regulacji Energetyki Zachodni Oddział Terenowy w Poznaniu, Artur Różycki - Prezes ENEA Operator Sp. z o.o. i Kazimierz Pawlicki - Prezes Zarządu Oddziału Poznańskiego SEP

Na Konferencję nadesłano 30 referatów, które podzielono na 4 panele tematyczne:

  • Panel A : Bezpieczeństwo zasilania miast i gmin,
  • Panel B:  Testy i próby systemowe sprawdzające przydatność źródeł wytwórczych w procesie obrony i odbudowy,
  • Panel C : Praca sieci elektroenergetycznych w warunkach obrony i odbudowy,
  • Panel D : Sterowanie i automatyka w procesie obrony i odbudowy.

Wszystkie referaty zostały opublikowane w specjalnym zeszycie tematycznym nr XXIII czasopisma Energetyka.

Podobnie jak poprzednie, również obecna konferencja cieszyła się dużym zainteresowaniem przedstawicieli zarówno uczelni, instytutów branżowych jak i firm zajmujących się wytwarzaniem, przesyłem i dystrybucją energii elektrycznej, stanowiąc dla nich autentyczne forum wzajemnego poznania się, wymiany poglądów i doświadczeń wynikających z codziennej praktyki, a także wypracowywania wspólnych strategii przeciw­działania awariom i przywracania normalnego funkcjonowania KSE w przypadku wystąpienia awarii systemowej.
 

 

Świadczy o tym najlepiej fakt, że w Konferencji wzięły udział 144. Uczelnie wyższe  reprezentowane były przez Politechniki: Gdańską, Lubelską, Poznańską, Śląską, Warszaw­ską, Wrocławską i Lwowską oraz Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. W Konferencji uczestniczyły takie firmy jak: PSE Operator S.A., PSE Północ SA, PSE-Centrum SA, PSE-Południe SA, PSE-Wschód SA, PSE-Zachód SA, ČEPS, a.s., ENEA Operator Sp. z o.o., ENERGA-Operator SA, RWE Stoen Operator Sp. z o.o., oraz elektrownie i elektrociepłownie: Elektrownia "Kozienice" SA, ENERGA Elektrownia Ostrołęka SA, ENERGA-Hydro Sp. z o.o., ENERGA-Hydro Sp. z o.o. Elektrownia Wodna Włocławek, PGE Energia Odnawialna SA Oddział EW Żarnowiec,

 

Przedstawiciele Komitetu Programowego
i Organizacyjnego Konferencji na tle Pałacu
Raczyńskich w Rogalinie

Świadczy o tym najlepiej fakt, że w Konferencji wzięły udział 144. Uczelnie wyższe  reprezentowane były przez Politechniki: Gdańską, Lubelską, Poznańską, Śląską, Warszaw­ską, Wrocławską i Lwowską oraz Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. W Konferencji uczestniczyły takie firmy jak: PSE Operator S.A., PSE Północ SA, PSE-Centrum SA, PSE-Południe SA, PSE-Wschód SA, PSE-Zachód SA, ČEPS, a.s., ENEA Operator Sp. z o.o., ENERGA-Operator SA, RWE Stoen Operator Sp. z o.o., oraz elektrownie i elektrociepłownie: Elektrownia "Kozienice" SA, ENERGA Elektrownia Ostrołęka SA, ENERGA-Hydro Sp. z o.o., ENERGA-Hydro Sp. z o.o. Elektrownia Wodna Włocławek, PGE Energia Odnawialna SA Oddział EW Żarnowiec,

Oddział ZEW Dychów, Oddział ZEW Solina-Myczkowce, PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna SA Oddział Elektrownia Turów, Oddział Zespół Elektrowni Dolna Odra, Zespół Elektrowni Pątnów-Adamów-Konin SA, Zespół Elektrowni Wodnych Niedzica SA, Dalkia Łódź SA, Dalkia Poznań ZEC SA, PGNiG TERMIKA SA, przedsiębiorstwa dystrybucyjne: PGE Dystrybucja SA, TAURON Dystrybucja GZE SA, TAURON Dystrybucja SA i firmy pracujące na rzecz energetyki: BSPiR Energoprojekt-Katowice SA, Energoprojekt -Kraków SA, Energy Management and Conservation Agency SA,  ZBPE Energopomiar Sp. z o.o., ZBPE Energopomiar-Elektryka Sp. z o.o., Instytut Automatyki Systemów Energetycznych Sp. z o.o., J.T.C. SA, MIKRONIKA, PLANS, PSI AG, PSI Produkty i Systemy Informatyczne Sp. z o.o.

Organizatorzy V Konferencji, dla uatrakcyjnienia pobytu, przewidzieli w programie uroczystą kolację koleżeńską. W kolacji wzięli udział: Dziekan Wydziału Elektrycznego dr hab. inż. Konrad Skowronek, prof. nadzw. PP oraz dyrektorzy instytutów Wydziału Elektrycznego PP.  Kolacji towarzyszył Kabaret HoNoTu - polski kabaret powstały na początku 2010 roku w Poznaniu, który zaprezentował program przedstawiający historie z życia wzięte. Następnie gościom Konferencji zaprezentowało się Trio Jazzowe Macieja Ścibora, w wykonaniu którego usłyszeliśmy polski jazz i standardy jazzowe.


 
Drugim bardzo ciekawym punktem programu towarzyszącego obradom było zorganizowanie, stanowiącej dużą niespodziankę dla uczestników Konferencji, wycieczki techniczno-krajoznawczej do 31 Bazy Lotnictwa Taktycznego w Krzesinach, gdzie można było naocznie i namacalnie zapoznać się ze stacjonującymi tam samolotami F-16, o których z wielką pasją opowiadali ich użytkownicy. Można było również obejrzeć miejsce szkolenia pilotów na symulatorze lotów i katapulty. Znaleźli się odważni, którzy poddali się takiej próbie. W ramach części krajoznawczej wycieczki uczestnicy odwiedzili Pałac Raczyńskich w Rogalinie oraz rosnące w parku angielskim przy pałacu Dęby Rogalińskie stanowiące jeden z naj-ważniejszych symboli całej Wielkopolski.

 

Jedna z podgrup uczestników Konferencji na
tle samolotu F-16

Najsłynniejsze spośród nich są trzy dęby– „Lech”, „Czech” i „Rus. Największy z nich – „Rus” – ma obwód ponad dziewięciu metrów.

Nieformalna wymiana poglądów, jako podsumowanie dwóch pierwszych dni obrad, miała miejsce w trakcie spotkania przy grillu, w czasie którego zaprezentowała się Kapela Ludowa „Po zagonach”. Wykonywane przez kapelę frywolne przyśpiewki, skoczne polki, siarczyste oberki są oryginalnymi melodiami ludowymi, artystycznie opracowanymi w większości przez nich samych. Melodie te pochodzą z różnych regionów Polski, m.in. łowickiego, rzeszowskiego, kieleckiego, śląskiego a przede wszystkim  rodzimej Wielkopolski.

Obrady V Międzynarodowej  Konferencji Naukowo-Technicznej „Blackout a Krajowy System Elektroenergetyczny” zakończyła dyskusja plenarna nad przedstawionymi problemami naukowymi, organizacyjnymi i technicznymi związanymi z weryfikacją zdolności KSE do obrony i odbudowy. Wnioski z prezentowanych referatów oraz dyskusji przedstawiono poniżej.

Dla zespołu organizatorów Konferencji satysfakcjonującą była sugestia o celowości kontynuowania tych spotkań  świadcząca zarówno o trafnym doborze ich tematyki jak i stworzeniu miłej atmosfery w czasie obrad i spotkań towarzyszących.

WNIOSKI Z KONFERENCJI 
„BLACKOUT A KRAJOWY SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY”

Poznań – Rosnówko 30.05 -01.06.2012 r.

Referat generalny i panel tematyczny ABezpieczeństwo zasilania miast i gmin ( 5 referatów)

 

  1. Działania podjęte przez PSE Operator S.Apozwalają stwierdzić, że Krajowy System Elektroenergetyczny (KSE) został właściwie przygotowany do zapewnienia bezpiecznej jego pracy podczas Turnieju UEFA EURO 2012TM. Dzięki drobiazgowej kontroli urządzeń oraz szeroko zakrojonej  modernizacji infrastruktury sieciowej, a także dodatkowego szkolenia i wzmocnienia służb ruchowych, RWE Stoen Operator S.A. i ENEA Operator Sp. z o.o. ze swej strony spełniły  wszystkie wymagania stawiane przez organizatorów, władze miast oraz regionów, a także PSE Operator S.A. w celu zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego w czasie turnieju  EURO 2012TM na najwyższym poziomie.

2. Wymogi ustawy o zarządzaniu kryzysowym oraz ustawy o samorządzie terytorialnym zainspirowały wiele jednostek samorządu terytorialnego do działań mających na celu poprawę bezpieczeństwa energetycznego mieszkańców. Poprawa polegać będzie na wzmocnieniu zasilania ważnych obiektów komunalnych. Wzmocnienie zasilania nastąpi poprzez budowę, przeważnie gazowych, agregatów kogeneracyjnych w tych budynkach lub w ich pobliżu umożliwiających zarówno zasilanie podstawowe jak i awaryjne. Powstają w kraju koncepcje i konkretne realizacje takich przedsięwzięć. Są to tzw. mini centra energetyczne gmin. W skład takich centrów wchodzą agregaty i obiekty ważne z różnych względów, których utrzymanie w działaniu jest konieczne, również w sytuacji blackoutu. Mogą one wtedy pracować autonomicznie tworząc tzw. mini wyspy energetyczne.

3. Praca wyspowa bloków ciepłowniczych w elektrociepłowniach miejskich może być rozwiązaniem bardzo korzystnym dla poprawy bezpieczeństwa energetycznego aglomeracji miejskich. Podejmowane przez służby ruchowe Dalkia Łódź SA oraz  PGE Dystrybucja SA Oddział Łódź Miasto nie gwarantują w 100% możliwości zapobieżenia blackoutowi, mają natomiast na celu minimalizację jego skutków. Brak zasilania urządzeń elektrociepłowni przy niskich temperaturach zewnętrznych może w ciągu kilku godzin doprowadzić do znacznych uszkodzeń sieci ciepłowniczej, a w dłuższym okresie również do uszkodzenia urządzeń produkcyjnych zakładu.   Dla elektrociepłowni może to oznaczać brak możliwości uruchomienia urządzeń produkcyjnych nawet po przywróceniu napięcia w KSE oraz długotrwały postój zakładu do zakończenia usuwania awarii sieci ciepłowniczej. Wykonane próby  w EC Legnica potwierdziły w pełni możliwość bezpiecznego przejścia turbozespołu TG-2  (o mocy  11,5 MW) do pracy wyspowej oraz stabilnej pracy wyspy, łącznie z możliwością rozruchu silników asynchronicznych dużej mocy. W czasie prób stwierdzono prawidłowe działanie układów regulacji kotłów, turbiny i generatora zarówno w stanach ustalonych jak i dynamicznych.

Panel tematyczny BTesty i próby systemowe sprawdzające przydatność źródeł wytwórczych w procesie obrony i odbudowy (10 referatów)

4. Prowadzone testy i próby systemowe  pozwalają zweryfikować zdolność jednostek wytwórczych do udziału w obronie i odbudowie. Operator Systemu Przesyłowego (OSP) stara się zminimalizować uciążliwość prowadzonych testów, dbając jednocześnie o zachowanie odpowiedniego poziomu zdolności technicznych i organizacyjnych do obrony i odbudowy KSE. Wyniki dotychczas przeprowadzanych testów i prób systemowych pozwalają stwierdzić, że większość jednostek wytwórczych zachowuje wymagane zdolności do udziału w obronie i odbudowie KSE. Przygotowanie testów wymaga ścisłej współpracy służb ruchowych wytwórców, OSD i OSP, a w niektórych przypadkach również odbiorców. Przeprowadzenie prób systemowych jest zadaniem najtrudniejszym i wiąże się z koniecznością długotrwałych przygotowań organizacyjnych i analitycznych.

5. Opracowywany jest przez  ENTSO-E (The European Network of Transmission System O perators for Electricity) projekt dokumentu Network Code „Requirements for Grid Connection A pplicaple to all Generators” (Kodeks Sieci dotyczący wymagań wobec wytwórców w związku z przyłączeniem do sieci, zwany dalej w skrócie NC). W zakresie wymagań związanych z procesem obrony i odbudowy systemu elektroenergetycznego postawione wymagania generalnie są zgodne z zapisami IRiESP. Jako istotne różnice należy wymienić: rozszerzenie zakresu mocy jednostek wytwórczych objętych wymaganiami (o jednostki wytwórcze przyłączone do sieci dystrybucyjnej o mocy 400 W), w szczególności w zakresie LoFSM (ang. Limited-Overfrequency Sensitive Mode) wzrostu częstotliwości oraz dopuszczalnego zakresu zmian częstotliwości; innych , niż przyjęte w KSE, progi aktywacji regulacji częstotliwości (maksymalna wartość 0,5 Hz, przy obecnie obowiązującej w KSE nastawie 1,3 Hz);  postawienie wymogu do zdolności do PPW tylko dla jednostek wytwórczych, których czas synchronizacji z siecią jest dłuższy niż 15 min. Przyjęcie NC do stosowania będzie skutkować koniecznością weryfikacji krajowych regulacji dot. sektora elektroenergetycznego w tym IRiESP i IRIESD. Zwiększa rolę o odpowiedzialność OSD w zakresie weryfikacji spełnienia wymagań określonych w NC oraz określa obszary niezbędnej współpracy pomiędzy OSP i OSD celem koordynacji działań w obszarze zapewnienia bezpieczeństwa pracy systemu.

6. W ostatnim okresie sprawdzono zdolności elektrowni wodnych m.in. EW Niedzica, EW Włocławek, EW Żydowo i EW Dychów do pełnienia funkcji zdalnych źródeł rozruchowych podczas odbudowy zasilania w KSE. Przeprowadzone próby systemowe potwierdziły, że spełniają one obowiązujące wymagania techniczne zawarte w IRiESP. Wykonane próby systemowe pokazują, że samostart elektrowni wodnych jest realizowany sprawnie i w wymaganym czasie przy zapewnionym stabilnym i trwałym zasilaniu potrzeb własnych elektrowni. Hydrozespoły są przystosowane do prowadzenia regulacji częstotliwości i napięcia w sieci elastycznej zarówno w pracy samodzielnej jak i równoległej z innymi jednostkami wytwórczymi. Nie ma problemu z pracą hydrozespołów przy poborze nieraz dużych mocy biernych pojemnościowych związanych z pracą na linie 220 kV o znacznej długości. Dostępne są programy, np. PSCAD, umożliwiające dokładne badania zjawisk zachodzących podczas podania napięcia oraz rozruchu urządzeń potrzeb własnych uruchamianych bloków. Metodykę taką opracował zespół z Politechniki Poznańskiej.

7. Proces przystosowywania jednostek wytwórczych elektrowni cieplnych do udziału w obronie i odbudowie KSE, zgodnie z  Instrukcją Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej (IRiESP) zakłada uzyskanie przez nie zdolności do pracy w układzie wydzielonym tj. zdolność do awaryjnego przejścia do pracy samodzielnej, przy braku zasilania z KSE, wg uzgodnionego z OSP planu, i trwałej pracy w tym układzie oraz gotowość do realizacji poleceń OSP w zakresie zwiększania obszaru wydzielonego. W 2011 r. wykonano próby z wynikiem pozytywnym przejścia bloku o mocy 500 MW w elektrowni Kozienice (aktualnie ENEA Wytwarzanie S.A.) do pracy wydzielonej oraz utworzenia fragmentu Wyspy Kozienickiej (załączenia linii 400 kV Kozienice – Lublin Systemowa). W Elektrowni Turów (aktualnie PGE Górnictwo Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów) blok nr 1 jest podstawowym źródłem zasilania potrzeb ogólnych elektrowni. W celu przygotowania bloku nr 1 do realizacji wymagań stawianych przez IRiESP dla JWCD w procesie rozruchu, wykonano szereg testów sprawdzających. W roku 2010 wykonano próbę kontrolną tego bloku która wykazała, że spełnienie wymogów zmieniającej się IRiESP wymaga ciągłej pracy zmieniającej warunki działania SAZiS bloku.

Panel tematyczny CPraca sieci elektroenergetycznych w warunkach obrony i odbudowy (7 referatów)

8. Poprawa bezpieczeństwa napięciowego systemu jest również jednym z ważnych zadań OSP. Jedną z dróg realizacji tego zadania jest instalacja w systemie kompensatorów statycznych (MSC, MSR, SVC, STATCOM). Zaproponowana przez zespół z Politechniki Gdańskiej metodologia opiera się na identyfikacji obszarów zagrożonych napięciowo (podatnych na pojawianie się zbyt wysokich i/lub niskich wartości napięcia), a także typowania i sprawdzania poszczególnych lokalizacji połączonego z analizą wpływu danego kompensatora na system. Do badań wykorzystano program PLANS. Metoda jest na razie dość pracochłonną i wymaga dużego udziału eksperta  w całym procesie analizy. Poszukuje się metod pozwalających ograniczyć rolę eksperta w procesie decyzyjnym, przy jednoczesnym wykorzystaniu niepełnych danych obrazujących rożne stany systemu.

9. W przypadku procesu odbudowy systemu podstawową sprawą będzie łączenie układów wyspowych pracujących asynchronicznie. Najistotniejszy problem łączeń asynchronicznych związany jest z różnicą częstotliwości łączonych systemów. W tym przypadku istnieje niebezpieczeństwo utraty stabilności przez połączone systemy. Zaproponowane przez zespół z Politechniki Lubelskiej i Warszawskiej zastosowanie metody bezpośredniej Lapunowa do wyznaczania obszaru stabilności w zależności od wyboru kąta łączenia oraz różnicy częstotliwości może rozwiązać wymienione problemy. Do algorytmu wprowadzono również kontrolę zapasu stabilności lokalnej.

10. Technologia WAMS (ang. Wide Area Measurement System), wykorzystująca jednostki PMU (ang. Phasor  Measurement Unit) oraz specjalizowane terminale pomiarowe o funkcjonalności PMU, powinna być predestynowana do wspomagania realizacji zadań związanych szczególnie z procesem obrony systemu elektroenergetycznego. Rozwiązania WAMS wprowadzają nową jakość w metrologii i automatyce. Obserwowalność systemu staje się w tej sytuacji niezbędną i kluczową cechą sieci pozwalającą na utrzymanie poprawnej pracy systemu. Dzięki nowoczesnym urządzeniom pomiarowym PMU, możliwe jest wykonanie bardzo dokładnych oraz czasowo zsynchronizowanych pomiarów zespolonych wartości napięć węzłowych oraz prądów. W porównaniu z konwencjonalnymi pomiarami (niezsynchronizowanymi w czasie), pozwala to na zastąpienie standardowych algorytmów estymacji stanu systemu przez wykorzystanie liniowych estymatorów stanu. Zaproponowane pięć poziomów  indeksu OLA (ang. Observability Level Assessment) oceny obserwowalności systemu pozwala na jednoznaczne określenie stanu systemu elektroenergetycznego. Wiele awarii systemów elektroenergetycznych było skutkiem błędów popełnianych podczas wykonywania operacji łączeniowych. Technologia WAMS jest szczególnie predestynowana do wspomagania realizacji operacji łączeniowych w systemach elektroenergetycznych.

11. Elektroenergetyczne połączenie Litwy z Polską to projekt o strategicznym znaczeniu dla obu krajów, zmierzający do zwiększenia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej. Planuje się połączyć polski i litewski system elektroenergetyczny za pomocą dwutorowej linii elektroenergetycznej 400 kV, prowadzonej między stacjami: Ełk Bis, w kierunku granicy RP,do stacji Alytus. Systemy elektroenergetyczne ENTSO-E (w tym Krajowy System Elektroenergetyczny) i litewski IPS/UPS mają docelowo pracować asynchronicznie. W związku z tym potencjalna wymiana mocy z Litwą będzie mogła być realizowana z wykorzystaniem stacji przekształtnikowych z wstawką prądu stałego typu Back-to-Back (BtB) w stacji Altus. Przewidywana docelowa zdolność przesyłowa połączenia to 1 000 MW.  Wykonywane analizy asymetrii napięć i prądów mają duże znaczenie teoretyczne i praktyczne, a ich wyniki będą miały odzwierciedlenie w procesie projektowania i budowy nowych linii napowietrznych.

12. Opracowywane są systemy informatyczne umożliwiające w trybie off-line wykonywanie szczegółowych analiz stanów zagrożenia, awaryjnych a także awarii systemów elektroenergetycznych. Przedstawiony pakiet programów DAKAR (firmy ELEKS Ukraina) umożliwia prowadzenie analiz, rzeczywiście zaistniałych, stanów awaryjnych w dużych systemach elektroenergetycznych w trybie off-line. Program uzupełniono o realizację algorytmów sterowania turbinami wykorzystujących informację o wzajemnych kątach wirników. Ich wprowadzenie do pakietu DAKAR pozwala na badanie efektywności sterowania turbin podczas pracy równoległej dużych systemów energetycznych w różnych stanach awaryjnych a także podczas synchronizacji wskazanych systemów energetycznych.

Panel tematyczny D : Sterowanie i automatyka w procesie obrony i odbudowy (8 referatów)

13. W stanach zagrożenia oraz awaryjnych istotnym problemem jest szybkie tłumienie kołysań wirników generatorów. W zespole z Politechniki Gdańskiej proponuje się wykorzystanie statycznych kompensatorów mocy biernej typu SVC do tłumienia tych kołysań. Opracowano nową strukturę sterownika SVC w celu zapewnienia lepszej charakterystyki dynamicznej systemu elektroenergetycznego. Uzyskane wyniki w zastosowaniu do KSE nie są w pełni zadawalające. Obecnie polski system elektroenergetyczny charakteryzuje się w rzeczywistości dobrym tłumieniem kołysań elektromechanicznych. Dla niektórych węzłów sieciowych KSE uzyskano jednak widoczną poprawę tłumienia oscylacji.

14. Aktualny plan obrony KSE przewiduje dla  znacznej części jednostek wytwórczych zmianę trybu pracy regulatora turbiny z regulacji mocy RP(PI) na regulację obrotów RO(P) w przypadku, gdy częstotliwość w systemie elektroenergetycznym wzrośnie powyżej pewnej granicznej wartości górnej lub obniży się poniżej pewnej granicznej wartości dolnej. Próg ten obecnie wynosi ± 1,3 Hz. W zespole z Politechniki Gdańskiej opracowano nowy model regulatora wykorzystujący zalety stosowanych obecnie regulatorów mocy z korektą od częstotliwości, pozwalając jednocześnie na efektywniejsze sterowanie turbinami w stanach awaryjnych, przy częstotliwościach znacznie odbiegających od wartości znamionowej. Zastosowanie regulatora o zaproponowanej konstrukcji łączy możliwość sterowania centralnego z poprawną reakcją układu przy częstotliwościach znacząco odbiegających od częstotliwości znamionowej. Dodatkowo nie trzeba rozgraniczać regulatora mocy i regulatora prędkości, gdyż w proponowanej strukturze przejście z trybu regulacji mocy w tryb regulacji częstotliwości i z powrotem następuje płynnie.

15. IRiESP stawia wymogi przystosowania bloków energetycznych do świadczenia usługi gotowości do obrony przed skutkami awarii systemowych. Jednym z najważniejszych wymagań stawianych blokowi energetycznemu po przejściu z pracy w sieci sztywnej do pracy w sieci elastycznej jest wymaganie utrzymania się tego bloku w ruchu, co jak wynika z praktyki eksploatacyjnej, nie zawsze jest spełnione. Najczęstszą przyczyną niepowodzeń pojawiających się podczas awaryjnego przejścia bloku z pracy w sieci sztywnej na pracę w sieci elastycznej jest przekroczenie progowych (granicznie dopuszczalnych) wartości poziomu wody w walczaku i działanie zabezpieczeń od tych przekroczeń. Aby tego uniknąć, zespół z  Instytut Automatyki Systemów Energetycznych – IASE Sp. z o.o. – Centrum Badawczo–Rozwojowe, przygotował modernizację układów automatyki bloków energetycznych uwzględniającej spełnienie powyższych wymagań.

16. W aktualnej wersji planu obrony KSE, w początkowej fazie rozwijającej się awarii systemowej przewiduje się udział regulacji wtórnej – ARCM. Planowana zmiana struktury mocy wytwórczych w KSE oraz systemach sąsiednich, z którymi współpracuje synchronicznie KSE będzie prowadziła do zmiany właściwości dynamicznych KSE. Zmiana struktury mocy wytwórczych ma swoje odzwierciedlenie nie tylko w aspektach ekonomicznych funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, ale także w aspektach technicznych, związanych z problematyką regulacji częstotliwości i mocy wymiany. Wspomniane zmiany mogą wpływać na odpowiedni dobór parametrów regulatorów turbin oraz regulatora centralnego. Ponadto zmiana struktury wytwarzania może mieć wpływ na nastawy układów zabezpieczeń podczęstotliwościowych, które wykorzystują sygnał gradientu częstotliwości. Przedstawione zostały wybrane wyniki analizy układu regulacji częstotliwości i mocy wymiany w systemie o zróżnicowanej strukturze wytwarzania.

17. Układy odciążające stanowią ostatni środek obrony systemu elektroenergetycznego przed rozległą awarią w przypadku wystąpienia utraty równowagi częstotliwości (SCO), jak również w przypadku zagrożenia utraty równowagi napięciowej (SNO). W przypadku SCO w KSE dominują tradycyjne rozwiązania. Działania tych układów bazują na kryterium podczęstotliwościowym poszczególnych stopni odciążania. Wynika to z wymagań postawionych w IRiESP, a te są zbieżne z wymaganiami wynikającymi z wymagań ENTSO-E.  Tradycyjne rozwiązania i tradycyjne podejście do nastawień SCO nie zmienia się od ponad 40 lat. Jedynie wymagania odnośnie do czasu odciążania uległy zmianie. Natomiast nie zostały wdrożone w KSE układy odciążania podnapięciowego (SNO), mimo szeregu prac przyczynkowych i analitycznych. Nie są też popularne w ENTSO-E. Z dotychczasowych doświadczeń eksploatacyjnych wynika że występuje szereg działań zbędnych SCO. Sytuacje te sugerują, że algorytmy pomiarowe dotychczas stosowanych SCO nie są doskonale. Na domiar tego systemy elektroenergetyczne rozwijają się i zmieniają swoją strukturę i parametry. Należy więc opracować nowe algorytmy inteligentnych układów SCO i obszarowego podejścia do automatyk odciążających. Ważnym zadaniem przy realizacji nowych algorytmów układów SCO jest wyznaczania bieżącej wartości częstotliwości w systemie elektroenergetycznym. Oprócz kryterium podczęstotliwościowego badane są możliwości techniczne wykorzystania kryteriów opartych na pierwszej i drugiej pochodnej zmian częstotliwości.

18. Systemy SCADA integruje się aktualnie z pakietami obliczeniowymi, które wspomagają analizę poprawności funkcjonowania systemu elektroenergetycznego i mogą zapobiegać rozległym awariom systemowym. Prezentowany system SYNDIS, jako nowoczesny system monitorowania i analizy stanu sieci elektroenergetycznej, posiada szerokie możliwości wspomagania zapobieganiu rozległym awariom systemowym. We współpracy z pakietem PLANS przeprowadza analizy zarówno w czasie rzeczywistym jak i w trybie off-line. Symulator Treningowy pozwala na lepsze poznanie zachowań sieci, a także poszerzenie wiedzy osób bezpośrednio odpowiedzialnych za decyzje podejmowane w sytuacjach awaryjnych. Zarówno system SYNDIS-DOL jak i SCADA-Wind są dobrym uzupełnieniem wiedzy o możliwościach sieci elektroenergetycznej. Rozwiązania oparte na przesyłaniu synchrofazorów (z urządzeń PMU) z rozległych obszarów i gromadzenie ich w jednym miejscu są kolejnym krokiem w rozwoju automatyk wspomagających bezpieczeństwo systemów elektroenergetycznych. Wprowadzenie również do systemu  PSIcontrol procesów DACF/IDCF (Day – A head Congestion Forecast, DACF oraz Intra – Day Congestion Forecast, IDCF) tj. Procesu Przewidywania Przeciążenia Dnia Następnego i Przewidywania Przeciążenia w ciągu Dnia spowodowało, że system może służyć jako podstawa do zapobiegania blackoutom. Kompletna analiza prawdopodobnej awarii jest wyliczana co 15 minut (dla każdej godziny), począwszy od aktualnego czasu.

Józef Lorenc
Ireneusz Grządzielski
Stefan Jaskuła
Politechnika Poznańska
Instytut Elektroenergetyki