STRUKTURA ORAZ ZASADY STEROWANIA POZIOMAMI NAPIĘĆ I ROZPŁYWEM MOCY BIERNEJ

Transkrypt

1 Hierarchiczny Wielopoziomowy Układ Sterowania Poziomami Napięć i Rozpływem Mocy Biernej w KSE Wykład 1 STRUKTURA ORAZ ZASADY STEROWANIA POZIOMAMI NAPIĘĆ I ROZPŁYWEM MOCY BIERNEJ 1

2 Sterowanie U i Q w systemie elektroenergetycznym realizowane jest przez układ sterowania, w skład którego wchodzą elementy i ich powiązania. 2

3 Do elementów naleŝą: regulatory lokalne pojedynczych urządzeń lub obiektów (generatorów, transformatorów, baterii kondensatorów, itd.), wraz z tymi urządzeniami, regulatory grupowe węzłów wytwórczych (np. ARNE) lub regulatory grupowe węzłów przesyłowych (np. ARST) komputerowe systemy sterowania lub niektóre ich funkcje (system DYSTER-SCADA i DYSTER- EMS), 3

4 słuŝby dyspozytorskie róŝnych szczebli i rodzaju, wsparte własną infrastrukturą techniczną i słuŝbami analitycznymi, wyposaŝone w konieczny zakres uprawnień i kompetencji istniejące fizyczne i informacyjne powiązania oraz wzajemne relacje pomiędzy nimi, tzn.: sygnały identyfikujące stan systemu sygnały sterujące sygnały koordynacyjne i informacyjne 4

5 AKSJOMATY STEROWANIA U i Q 1. Struktura układu sterowania jest jego cechą (cechą systemu) pokazującą sposób powiązania elementów 2. Liczba, rodzaj i szybkość transmisji sygnałów identyfikujących stan sterowanego systemu, sygnałów sterujących i sygnałów koordynacyjnych, a takŝe właściwości elementów układu, są składnikami kosztu i jakości sterowania 5

6 AKSJOMATY STEROWANIA U i Q 3. Układ sterowania U i Q naleŝy do ogólnego układu sterowania i nie moŝe być kształtowany dowolnie (Wydzielenie funkcji sterowania poziomami napięć i rozpływem mocy biernej ze zbioru sterowań systemem elektroenergetycznym ma więc charakter umowny) 6

7 ZałoŜenia Struktura krajowego systemu elektroenergetycznego oraz jego poszczególnych elementów jako obiektów sterowania poziomami napięć i rozpływem mocy biernej uwzględnia: Strukturę sprzętową Strukturę własnościową 7

8 O kształcie danej struktury powinny zadecydować następujące czynniki: miejsce zainstalowania elementów podlegających sterowaniu poziomy napięć sieci, z którą współpracują elementy podlegające sterowaniu moc zainstalowana danego elementu globalny lub lokalny zasięgu elementu podlegającego sterowaniu 8

9 NaleŜy generalnie przyjąć zasadę, Ŝe sterowanie elementami systemu nie musi, a w niektórych przypadkach nawet nie powinno być jednoznaczne z majątkową przynaleŝnością tych elementów. 9

10 1. Cele techniczne sterowania: Utrzymanie napięć w zadanych granicach z uwzględnieniem ograniczeń technicznych, stabilności całego systemu, bezpieczeństwa systemu Wymuszenie odpowiednich przepływów mocy w sieciach przesyłowych i rozdzielczych 2. Cel ekonomiczny sterowania Wytworzenie korzyści ekonomicznych (zysk) dla wszystkich podmiotów biorących udział w sterowaniu poziomami napięć i rozpływem mocy biernej z uwzględnieniem ponoszonych kosztów związanych z funkcjonowaniem i rozwojem struktury sterowania 10

11 Cele techniczne wynikające z: Ograniczeń technicznych związanych z poszczególnymi elementami systemu (linie elektroenergetyczne, transformatory, generatory itd.), a związanymi z dopuszczalnymi wartościami napięć, prądów, wytrzymałością mechaniczną, łączeniową itp. Ograniczeń systemowych związanych ze współpracą elementów systemu elektroenergetycznego i stabilnością systemu (ograniczenia kąta mocy, ograniczenia przepustowości ciągów przesyłowych) 11

12 Cele ekonomiczne realizują podmioty gospodarcze, zatem ich sformułowanie zaleŝy od struktury własnościowej KSE System przesyłowy. Operator systemu przesyłowego zainteresowany jest przede wszystkim realizacją pewnej dostawy energii elektrycznej o określonych parametrach jakościowych, tj. realizacją technicznego celu sterowania. OSP optymalizuje pracę systemu przesyłowego minimalizując określoną funkcję celu. Transformacja własnościowa KSE wraz z powstaniem giełdy energii doprowadziła do powstania nowych podmiotów gospodarczych, które będą realizowały własna politykę ekonomiczną i tym samym formułowały własne cele ekonomiczne. Przykładem takiego celu moŝe być maksymalizacja własnych zysków. Bez względu jednak na stosowaną w procesie optymalizacji funkcję celu zawsze jako efekt optymalizacji określony zostanie stan systemu w postaci napięć w węzłach systemu, mocy generowanych w węzłach generacyjnych oraz mocy czynnych i biernych w poszczególnych gałęziach. 12

13 Czynniki ekonomiczne Podsystemy rozdzielcze. Cel ekonomiczny spółek dystrybucyjnych moŝe być przez te spółki indywidualnie definiowany. MoŜe to być np. maksymalizacja dochodów spółki Cel ten na rzecz spółki dystrybucyjnej powinien realizować operator systemu rozdzielczego, natomiast moŝliwości realizacji tego celu będą zaleŝały w duŝej mierze od struktury systemu rozdzielczego 13

14 Dla hierarchicznej struktury sterowania poziomami napięć i rozpływem mocy biernej przewiduje się trzy poziomy: Poziom 1 poziom operatora systemu przesyłowego (OSP) wspomagany przez operatorów podsystemów przesyłowych (OPSP), który powinien sterować współpracą z sąsiednimi systemami, pracą sieci przesyłowych 400 i 220kV, transformatorów 400/220 kv, transformatorów 400/110 i 220/110 kv, elektrowni systemowych współpracujących z siecią 220 i 400 kv, elektrowni o znaczeniu systemowym wyprowadzających moc do sieci 110 kv 14

15 Poziom 2 poziom operatora systemu rozdzielczego (OSR), który powinien sterować pracą sieci rozdzielczych 110 kv, transformatorów 110/15 kv, lokalnych elektrowni i elektrociepłowni współpracujących z siecią 110 i 15 kv, lokalnych baterii kondensatorów oraz kontrolować pracę sieci rozdzielczych SN Poziom 3 poziom operatora węzła wytwórczego, przesyłowego i rozdzielczego (OWW, OWP, OWR), który powinien sterować pracą pojedynczego węzła wytwórczego, przesyłowego i rozdzielczego głównie w zakresie nadzoru i kontroli sterowania 15

16 OSP Poziom 1 OPSP OPSP Poziom 2 OSR OSR Poziom 3 OWW OWW OWO OWR OWP 16

17 Wymagania dla struktury sterowania WyposaŜenia poszczególnych poziomów sterowania w nowoczesne układy regulacji i sterowania WWprowadzenie regulacji grupowej działającej wg algorytmów zapewniających pełną automatyzację pracy węzła WWyposaŜenie wszystkich poziomów sterowania w opomiarowanie pozwalające na identyfikację stanu pracy systemu w czasie rzeczywistym ZZapewnienie dla wszystkich poziomów sterowania w trybie on-line WWprowadzenie mechanizmów ekonomicznych przynoszących korzyści (zysk) związane z udziałem w procesie sterowania poziomami napięć i rozpływem mocy biernej. 17

18 Zgodnie z przyjętymi załoŝeniami węzły wytwórcze duŝej mocy są wyposaŝone w układy regulacji grupowej węzłów wytwórczych, czyli układy RGWW, zaś węzły przesyłowe są wyposaŝone w układy regulacji grupowej węzłów przesyłowych RGWP 18

19 ~ RG RGWW RG ~ ~ RG RGWW RG ~ 400kV WW 220kV 220kV WW 400kV OSP OPSP-y SIEĆ PRZESYŁOWA 400 kv SIEĆ PRZESYŁOWA 220 kv ~ RG RGWW RG ~ 220kV WW SIEĆ ROZDZIELCZA 110 kv 400kV WP 220kV 400kV WP 220kV RGWP 110kV RGWP 110kV 110kV 110kV SIEĆ ROZDZIELCZA 110 kv SIEĆ ROZDZIELCZA 110 kv ~ RG OSR OSR 19

20 OPSP 220kV 400kV RG ~ 110kV 110kV WW SN SIEĆ ROZDZIELCZA 110 kv SIEĆ ROZDZIELCZA 110 kv WW ~ RG SN OSR RG 110kV ~ 110kV WW SN SIEĆ ROZDZIELCZA 15 (20) kv WO SIEĆ ROZDZIELCZA 15 (20) kv RB K SN SIEĆ ROZDZIELCZA 15 (20) kv 20

21 ~ RG RGWW RG ~ Reg. U Reg. Q ~ RG RGWW RG ~ Ster. nadrz. RG-PILOT Reg. Q RGWP ~ RG RGWW RG ~ Reg. U/Q 21

22 1. Środki techniczne realizacji sterowania w węzłach wytwórczych Układy regulacji generatorów synchronicznych Regulacja transformatorów sprzęgłowych Układy regulacji grupowej w węzłach wytwórczych 2. Środki techniczne realizacji sterowania w węzłach przesyłowych Regulacja transformatorów systemowych 400/110 i 220/110 kv Regulacja transformatorów systemowych 400/220 kv Układy regulacji dławików Regulatory obiektów energoelektronicznych Układy regulacji grupowej w stacjach transformatorowych 22

23 3. Realizacja techniczna sterowania U i Q w węzłach GPZ 110 kv/ SN Regulacja węzłów 110kV/SN Regulatory baterii kondensatorów 4. Wielcy odbiorcy (posiadający moŝliwość sterowania generacją i poborem mocy biernej) 5. Realizacja techniczna sterowania U i Q w zakresie przesyłu informacji 23

24 Aspekty ekonomiczne hierarchicznej struktury sterowania U i Q Istotnym warunkiem poprawnej (pozwalającej na dotrzymanie standardów technicznych) realizacji struktury sterowania U i Q jest utworzenie rynku/rynków usług U i Q, w ramach tworzonych systemowego i lokalnych rynków usług systemowych lub poza tymi rynkami. 24

25 Właściwe funkcjonowanie rynków usług U i Q wymaga, juŝ w początkowym etapie swego działania, wyposaŝenia ich w niezbędne instrumenty ekonomiczne, wśród których najistotniejszymi są: Zasady zawierania transakcji o świadczenie usług U i Q pomiędzy operatorem/operatorami systemu/podsystemów elektroenergetycznych i usługodawcami Zasady rozliczeń finansowych pomiędzy uczestnikami rynku/rynków usług U i Q Zasady wyznaczania stawek opłat (taryf) za świadczone usługi U i Q 25

26 26