Rynkowo zorientowane, elastyczne układy zasilania oparte na centrach sterowania jakością energii elektrycznej

Transkrypt

1 Rynkowo zorientowane, elastyczne układy zasilania oparte na centrach sterowania jakością energii elektrycznej Autor: dr inŝ. Bernard Witek ( Rynek Energii 4/010) Streszczenie. W artykule opisano propozycję rozwiązania kwestii dywersyfikacji jakości zasilania w postaci tzw. układu elastycznego, zapewniającego odbiorcom energii elektrycznej wybór w zakresie poziomu jakości. PoŜądany poziom jakości i bezpieczeństwa zasilania, moŝe być osiągnięty m.in. przez odpowiednie opcje sterowania (w oparciu o tzw. inteligentne systemy wieloagentowe), zastosowanie układów energoelektronicznych oraz rozwój generacji rozproszonej (GR). W artykule opisano koncepcję zróŝnicowania poziomów jakości zasilania odbiorców, konsekwencje rozwoju GR, a takŝe scharakteryzowano metody i środki technicznej realizacji układu zasilania w oparciu o tzw. centra sterowania jakością (CSJ). Przedstawiono wybrane wyniki badań symulacyjnych związanych m.in. z doborem struktury i optymalnych parametrów niektórych elementów CSJ, zapewniających elastyczność układu oraz wieloofertowość usług dla odbiorców. 1. WSTĘP Mechanizmy rynkowe oraz postęp technologiczny powodują wzrost świadomości wielu odbiorców, co do wpływu na ich urządzenia rozmaitych zdarzeń takich jak: zapady i skoki napięcia, przepięcia, przerwy, wyłączenia, a takŝe odkształceń takich jak: zakłócenia harmonicznymi, zakłócenia wysokiej częstotliwości, zakłócenia impulsowe, składowe przejściowe, wahania częstotliwości i inne []. Zła jakość energii ma takŝe wpływ na jej dostawców m.in. poprzez zwiększoną awaryjność systemu zasilającego i urządzeń oraz straty z tytułu niedostarczonej energii. Wspomniany postęp technologiczny dotyczy w szczególności: energoelektroniki, małych generatorów i zasobników energii oraz techniki mikroprocesorowej i informatycznej. Elementy i układy energoelektroniczne, zaczerpnięte z koncepcji FACTS (Flexible AC Transmission Systems), stosuje się coraz częściej w sieciach rozdzielczych, gdzie, w zaleŝności od roli, jaką mają spełniać, bywają określane mianem aktywnych układów kondycjonowania energii APC (Active Power Conditioners) lub D- FACTS (Disribution FACTS) [3]. W rozwiązaniach tych stosowane są przekształtnikowe źródła napięcia (VSI) lub prądu (CSI). Źródła przekształtnikowe małej i średniej mocy buduje się najczęściej w oparciu o tranzystory IGBT i technikę PWM (Pulse Width Modulation), co pozwala na ograniczenie rozmiarów przekształtników np. do struktury 1 a nawet 6-pulsowej [9]. W dalszej części artykułu opisana zostanie koncepcja elastycznego układu zasilania odbiorców energii elektrycznej [10], stanowiąca propozycję rozwoju infrastruktury elektroenergetycznej i informatycznej dla autonomicznej realizacji usług w zakresie zapewnienia jakości zasilania na zróŝnicowanych poziomach.. ZRÓśNICOWANIE POZIOMÓW JAKOŚCI ZASILANIA ODBIORCÓW Ewolucja sieci rozdzielczych związana m.in. z rozwojem generacji rozproszonej (GR), zmianą struktury odbiorów, rosnącymi wymaganiami wielu odbiorców w zakresie jakości zasilania sprawia, Ŝe podejście

2 do jakości energii dostarczanej odbiorcy równieŝ ulega stopniowej weryfikacji. Proponuje się podejście do jakości energii elektrycznej opierające się na załoŝeniu, Ŝe większość odbiorców jest skłonna zaakceptować kompromis polegający na zapewnieniu im przez dostawcę energii o dobrej jakości (nie powodującej zagroŝenia dla poprawnej pracy urządzeń odbiorczych) za cenę zaakceptowaną przez obie strony. Dla części odbiorców dostawca, drogą indywidualnych negocjacji, moŝe zapewnić dostawę energii o podwyŝszonych parametrach jakościowych. Z realizacją kolejnych poziomów zasilania związane będzie zastosowanie dodatkowych środków technicznych i zaawansowanych metod sterowania [5]. Na rys. 1 przedstawiono koncepcję zróŝnicowania jakościowego energii dostarczanej odbiorcy realizowaną w oparciu o tzw. centra sterowania jakością (CSJ). Rozwój generacji rozproszonej powoduje zmiany jakościowe i ilościowe w sieci rozdzielczej, prowadząc m.in. do konieczności zmiany podejścia w zakresie sterowania jej pracą zarówno w stanach normalnych jak i awaryjnych. Pośród wielorakich propozycji rozwoju optymalna wydaje się opcja zdefiniowania trzech poziomów jakości zasilania [7]: podstawowy standard jakości gwarantowany jest przez dostawcę energii wszystkim odbiorcom i jest akceptowany przez większość z nich. Jest on teŝ niezbędny dla producentów urządzeń, którzy muszą nadać swoim produktom odpowiedni poziom odporności. Podstawą do ustalenia tego standardu, prócz istniejących norm, powinny być pomiary przeprowadzone kompleksowo, na duŝym obszarze i w dłuŝszej skali czasu, Energia Obliczenie elektryczna rozwiązania (EE) początkowego dostarczana z sieci CENTRUM STEROWANIA JAKOŚCIĄ (CSJ) EE (poziom podstawowy) Stały poziom napięcia Eliminacja harmonicznych Zasilanie bezprzerwowe Zasilanie prądem stałym Wymagana kombinacja Odbiorcy energii elektrycznej MONITORING JAKOŚCI ZASILANIA Rys. 1. Ilustracja jakościowej dywersyfikacji zasilania odbiorcy energii elektrycznej poziom podwyŝszony głównie w zakresie pewności zasilania osiąganej tradycyjnymi środkami technicznymi (zmiana konfiguracji sieci, dodatkowe zasilania, itp.), trzeci poziom odpowiada najwyŝszej jakości. Będzie on przedmiotem indywidualnych negocjacji z odbiorcą, a wskaźniki jakości zaleŝą tu wyłącznie od indywidualnych oczekiwań odbiorcy i moŝliwości techniczno-organizacyjnych dostawcy. PoŜądana jakość osiągana będzie w efekcie zastosowania specjalnych środków technicznych instalowanych zarówno po stronie dostawcy i odbiorcy na warunkach określonych kontraktem, przy ciągłym monitoringu jakości zasilania. 3. JAKOŚĆ ENERGII A GENERACJA ROZPROSZONA Istnieje istotny związek pomiędzy funkcjonowaniem źródeł GR a jakością energii. W analizach jakości rozróŝnia się zaburzenia w postaci odkształceń (variations), tzn. odchyleń od wartości oczekiwanych oraz zdarzeń (events), określających nagłe zmiany parametrów wywołane zarówno czynnościami eksploatacyjnymi (normal events) jak i zakłóceniami (abnormal events) []. UniewraŜliwienie źródeł na normalne zdarzenia sieciowe ma zasadniczy wymiar, bowiem zbędne wyłączenie źródła w stanie

3 normalnym związane z naruszeniem parametrów jakościowych ze strony sieci, istotnie narusza bilans mocy i stanowi zagroŝenie dla samego źródła. Kluczowym problemem, wymagającym rozwiązania w miarę zwiększającej się penetracji sieci rozdzielczej przez źródła rozproszone, jest określenie dopuszczalnych poziomów niewraŝliwości urządzeń (immunity limits) dla zdarzeń nienormalnych. Pozwoli to na zmianę podejścia do automatyki tych układów, która dla większości przypadków, kiedy wartości progowe nie będą przekraczane, nie będzie inicjować odłączenia układu wytwórczego od sieci. Odporność źródeł na zdarzenia nienormalne (np. wahania częstotliwości, zapady napięcia) zaleŝy od głębokości i stopnia natęŝenia tych zdarzeń a środki prewencyjne (w tym automatyka) powinny zapewniać odłączenie w sytuacjach zagraŝających bezpieczeństwu pracy układu wytwórczego. Wybór rozwiązań będzie kwestią kompromisu pomiędzy dąŝeniem operatora do maksymalizacji zysku i ograniczania wyłączeń a względami bezpieczeństwa. Kolejny problem stanowi wpływ rozwoju GR na jakość energii. W konwencjonalnych układach z centralną generacją, ze względu na wielokrotną transformację energii, oddziaływanie strony wytwórczej na odbiorczą jest ograniczone. Źródła zaburzeń znajdują się po stronie odbiorcy i w jego otoczeniu, a ich stopień zaleŝy głównie od charakteru zakłócenia i mocy zwarciowej w sieci zasilającej. W sieciach z GR sytuacja jest odmienna. Źródła i odbiorcy nie są oddzieleni siecią przesyłową, a w wielu przypadkach przyłączeni są do tej samej sieci SN lub nn. Wynikiem bezpośrednich interakcji licznych źródeł i odbiorów (zwłaszcza zawierających układy energoelektroniczne i złoŝone układy sterujące) moŝe być obniŝenie poziomu jakości poŝądanej zarówno przez odbiorcę energii jak i jej dostawcę z GR. Niektóre źródła mogą mieć niekorzystny wpływ na jakość energii, powodując m.in. zaburzenia napięcia (efekt migotania, harmoniczne itd.). W odniesieniu do zdarzeń jakościowych, obok zagadnienia awaryjnych wyłączeń źródeł, istotny problem stanowi spodziewany wzrost częstości występowania zapadów napięcia spowodowany wzrostem mocy zainstalowanej w GR przy zmniejszeniu mocy zwarciowej w sieci przesyłowej. Z kolei dla uniknięcia rezonansów sieciowych (szeregowych lub równoległych), związanych z instalowaniem baterii kondensatorów w interfejsach RZE opartych na generatorach indukcyjnych proponuje się instalowanie układów kompensacji opartych na przekształtnikowych źródłach napięcia lub źródeł wykorzystujących generatory synchroniczne. Na poziomie lokalnym (rozdzielczym) koncentracja GR będzie najczęściej znacznie większa niŝ w sieci przesyłowej, co juŝ miejscami prowadzi do poziomu wytwarzania wyŝszego niŝ to wynika z zapotrzebowania w lokalnej sieci. Wyłączenie takich jednostek moŝe powodować niedopuszczalne wzrosty napięcia związane z ich ponownym (automatycznym) załączaniem. Aktualnie kaŝda instalacja GR jest traktowana indywidualnie, zwłaszcza w zakresie sterowania jego pracą i współpracą z siecią, co powoduje znaczne koszty i ogranicza moŝliwości wykorzystania źródła. Równolegle z opracowaniem metod i zasad przyłączania źródeł rozproszonych oraz ich współpracy z siecią i systemami odbiorców zachodzi potrzeba wprowadzenia nowoczesnych środków ograniczających poziomy prądów zwarciowych w układach ze znaczną liczbą źródeł GR. Istotną rolę w tym zadaniu pełnić będą urządzenia, łącza i zastosowane protokoły komunikacyjne umoŝliwiające efektywne sterowanie i dysponowanie jednostkami. 4. UKŁAD ZASILANIA OPARTY NA CSJ Przesłanki przedstawione w p. i 3 wskazują na potrzebę opracowania i implementacji jednolitej koncepcji rozwoju sieci rozdzielczych z uwzględnieniem postępu m.in. w zakresie małych źródeł, energoelektroniki i teleinformatyki. Dla zapewnienia zasilania na wielu poziomach jakości CSJ będą miały moŝliwość sterowania aparaturą łączeniową odbiorcy, przy czym w normalnych warunkach odbiorca decyduje o priorytetach operacji łączeniowych mając na względzie poŝądany poziom jakości, natomiast w warunkach awaryjnych decyduje adaptacyjny algorytm decyzyjny realizowany w CSJ, kierujący się kryterium doboru optymalnej konfiguracji układu po zakłóceniu [6]. Kluczowym

4 zagadnieniem jest utworzenie CSJ jak najbliŝej odbiorcy, co pozwoli na jak najlepsze wykorzystanie źródeł rozproszonych i zasobników energii (ZE) poprzez sterowanie ich pracą z poziomu lokalnego procesora (). Do podstawowych zadań CSJ będą naleŝały: elastyczna zmiana konfiguracji układu, wieloofertowość usług dla odbiorców, zarządzanie informacją (przetwarzanie informacji i wymiana danych), monitorowanie i sterowanie przepływami mocy pomiędzy poszczególnymi CSJ w celu ich optymalizacji z punktu widzenia technicznego i ekonomicznego. W zakresie infrastruktury energetycznej i informatycznej realizacja CSJ wymaga ewolucyjnego przekształcania aktualnych struktur sieciowych poprzez wprowadzanie nowych technologii w obu płaszczyznach. W płaszczyźnie energetycznej zmiany będą związane z coraz większym udziałem małych źródeł generacji rozproszonej (w tym ogniw paliwowych), zasobników energii oraz elementów energoelektronicznych najnowszej generacji takich jak: łączniki statyczne, filtry aktywne oraz elementy D-FACTS. W płaszczyźnie informatycznej zmiany będą zmierzać do wprowadzania nowych metod przetwarzania informacji oraz nowych procedur komunikacyjnych zapewniających szybkie i niezawodne sterowanie w strukturze rozproszonej, w tym realizację takich funkcji jak: optymalizacja połączeń pomiędzy CSJ, automatyka zabezpieczeniowa oraz sterowanie, zarządzanie stroną popytową a takŝe zdalne pomiary i rozliczenia za dostarczoną energię w trybie on-line. SIEĆ INFORMATYCZNA ZE GR ZE GR CENTRUM STEROWANIA JAKOŚCIĄ ENERGII (CSJ) SIEĆ ELEKTROENERGETYCZNA BAZA DANYCH ZE GR Obszary realizacji usług sieciowych typu multimenu Rys.. Powiązania centrów sterowania jakością W dalszej charakterystyce obu płaszczyzn CSJ skupiono się na aspektach zapewnienia jakości napięcia. 5. PŁASZCZYZNA ENERGETYCZNA CSJ W części energetycznej CSJ proponuje się zastosować odpowiednio skoordynowane układy energoelektroniczne. Przykładem takiego układu jest uniwersalny kondycjoner jakości energii UPQC (Unified Power Quality Conditioner). Poglądowy schemat układu zasilania z UPQC przedstawiono na rys. 3. W gałęzi stałoprądowej moŝe pracować źródło energii (np. ogniwo paliwowe, lub źródło prądu przemiennego przyłączone przez układ prostownikowy), co zwiększa moŝliwości regulacyjne i niezawodność układu zasilania. KaŜdy kompensator kluczujący (DVR, DSTATCOM) moŝe pracować w trybie kompensacji obniŝeń napięcia lub kompensacji mocy biernej poprawiając warunki napięciowe w punkcie jego przyłączenia i/lub jako energetyczny filtr aktywny (EFA) [1] słuŝący do eliminacji harmonicznych prądu generowanych przez niektóre odbiory. Przez zastosowanie odpowiedniego układu łączników moŝliwa jest modyfikacja konfiguracji układu. Źródło moŝe oddawać nadwyŝki mocy do sieci zasilającej lub, w przypadku awarii zasilania z sieci, pracować w układzie wyspowym zapewniając ciągłość zasilania odbiorów priorytetowych. Model UPQC zrealizowano w środowisku programu PSCAD/EMTDC [4]. W badaniach symulacyjnych przyjęto 1-impulsowy inwerter (IGBT) zasilany napięciowo z opcją PWM do sterowania przełączaniem zaworów [9]. W tabeli 1 przedstawiono zestawienie porównawcze właściwości szeregowych i równoległych kompensatorów tworzących UPQC. Dla zilustrowania moŝliwości funkcjonalnych UPQC wybrano zagadnienie optymalizacji

5 regulatora w trybie bocznikowej kompensacji. Funkcja celu uwzględnia w tym przypadku poŝądany przebieg odpowiedzi regulatora po skokowej zmianie sygnału wejściowego, odpowiadającej zapadowi napięcia w węźle przyłączenia (por. rys. 4a). u s u c i s i L ZróŜnicowane poziomy jakości zasilania Łączniki statyczne lub hybrydowe DVR U DC A B UPQC C i c DSTATCOM A B Opcja: dodatkowe źródło: Rys. 3. Schemat układu UPQC z ilustracją wariantów strukturalnych: D-STATCOM (bocznikowy) i DVR (szeregowy) lub A B Sposób pracy EFA Tabela 1 Zestawienie porównawcze wybranych cech kompensatorów bocznikowych i szeregowych Bocznikowy Źródło prądowe (i c ) Szeregowy Źródło napięciowe (u c ) Przykładowe odbiory Funkcje dodatkowe prostowniki diodowe i tyrystorowe z obciąŝeniem indukcyjnym kompensacja mocy biernej prostowniki diodowe z obciąŝeniem pojemnościowym regulacja napięcia Rozpatrywany problem stanowi zadanie tzw. sterowania optymalnego [8], w którym operuje się pojęciem wskaźnika jakości sterowania dającym się zapisać w postaci funkcjonału: Q = t r 0 f o (, u, t) x dt (1) gdzie: t r jest czasem trwania procesu, x wektorem stanu a u wektorem sterowań. Obiekt sterowania opisany jest układem równań róŝniczkowych: x & = f x,u,t () ( ) Zasadniczym celem optymalizacji układu regulacji jest uzyskanie moŝliwie krótkiego czasu regulacji przy moŝliwie niewielkim przeregulowaniu. Do oceny jakości regulacji wykorzystuje się kryteria polegające na minimalizacji całkowego wskaźnika () np. kryterium ISE (Integrated Squared Error), w oparciu o które naleŝy tak dobrać parametry regulatora napięcia wyjściowego (K I i T I ) oraz pętli regulacji napięcia stałego (K IDC i T IDC ), aby w przedziale analizy <t 0, T> zminimalizować wskaźnik jakości o postaci: FC [ ] ( K T, K T ) = ( U U ) T, I IDC IDC 1 1odn dt (3) 1 I, t 0

6 Wartości pozostałych parametrów załoŝono jako stałe m.in.: pojemność gałęzi stałoprądowej (C=750 µf), współczynnik modulacji częstotliwości (m f =9). Parametry początkowe przyjęto zgodnie z metodą Zieglera-Nicholsa (ZN), a parametry optymalne uzyskano z wykorzystaniem simpleks nieliniowej metody Neldera-Meada. Dokładność warunku zatrzymania symulacji wynosi ε=10 -, a liczba iteracji n=5. Wybrane wyniki symulacji przedstawiono na rys. 4. Funkcja celu moŝe takŝe opisywać poziom strat łączeniowych albo wartości wyŝszych harmonicznych w napięciu wyjściowym kompensatora (por. np. [11]). a) U_odn Napiecie odbioru U_pu BEZ KOMPENSACJI b) c) U_odn Q_komp Napiecie odbioru U_pu Napiecie odbioru U_odn U_pu Q_komp K I =1, T I =0,05s, K IDC =1, T IDC = 0,0s t [s] K Iopt =,9, T Iopt = 0,07s K IDCopt =1, T IDCopt =0,003s t [s] Rys. 4. Zmiany wartości skutecznej napięcia odbioru i mocy biernej kompensatora dla (a) zapadu napięcia przy (b) początkowych (ZN) i (c) optymalnych (NM) nastawach regulatora W bardziej złoŝonych układach sterowania, w których zachodzi konieczność sformułowania kilku funkcji celu, moŝna zastosować optymalizację wielokryterialną opartą o tzw. zbiory Pareto [8]. 6. PŁASZCZYZNA INFORMATYCZNA CSJ Wobec rozproszonej struktury zasilania konieczne będzie zastosowanie rozproszonego systemu sterowania, nadzoru i zabezpieczeń oraz innych urządzeń strony wtórnej. Jednym z moŝliwych podejść w zakresie sterowania rozproszonego jest zastosowanie teorii systemów wieloagentowych [7]. Inteligentne systemy wieloagentowe (ISW) stanowią poddziedzinę rozproszonej sztucznej inteligencji (Distributed Artificial Intelligence - DAI) i zaliczają się do projektów informatycznych o znacznym stopniu złoŝoności. ISW koncentrują się przede wszystkim na poszczególnych modułach wykonujących podzadania. KaŜde z nich jest przydzielone suwerennemu autonomicznemu programowi (agentowi). Rozproszenie agentów moŝe mieć charakter przestrzenny (np. grupy modułów sterującozabezpieczeniowych) lub funkcjonalny, kiedy programy-eksperci mają za zadanie rozwiązać określone problemy w róŝnych środowiskach programowych. ISW cechuje szybkie rozwiązywanie problemów wynikające z rozproszenia i niewielkiej ilości informacji w postaci komunikatów najistotniejszych

7 wymienianych pomiędzy poszczególnymi agentami. Adaptacyjność agentów do poszczególnych typów problemów jest rezultatem ich rozproszenia oraz zdolności uczenia się. KaŜdy obiekt jest przyporządkowany własnemu agentowi, który ma moŝliwość autonomicznego działania w zakresie rozpoznania i zmiany stanu obiektu i moŝe komunikować się jedynie ze swoimi sąsiadami, co zapewnia uporządkowany przepływ informacji. Liczba i rodzaj danych pozyskiwanych przez agenta z dedykowanego mu obiektu powinny zostać zminimalizowane, aby zapewnić odpowiednią szybkość przetwarzania. AGENT Komunikacja Układy zabezpieczeń Aktor Wyjście Sensor Wejście Stacyjna sieć LAN Układy sterowania Sensor Wejście Komunikacja AGENT Aktor Wyjście Rys. 5. Schemat interakcji w przestrzennej i funkcjonalnej strukturze ISW Kluczowym problemem sterowania jest zapewnienie stabilności napięciowej na poziomie kaŝdego CSJ. Poszczególne centra moŝna traktować jako połączone mikrosystemy, pomiędzy którymi zachodzi wymiana energii według schematu przedstawionego na rys. 6. Przy załoŝeniu, Ŝe napięcia odniesienia dla sąsiadujących centrów wynoszą odpowiednio CSJ i U iodn, CSJ j U jodn moŝna określić moc bierną odniesienia w punkcie wspólnego połączenia (PP), który stanowi elektryczny środek linii (o impedancji Z ij =R ij +jx ij ) łączącej sąsiadujące mikrosystemy, a do CSJ i doprowadzana jest moc o składowych P jid, Q jid : Q ( U U ) R [ P U + R ( P + Q )] Ui jodn iodn ij jid i ij jid jid jiodn = (4) X iju i Moc bierną moŝna określić w oparciu o pomiar U i : Q X ( P + Q ) ij jid jid ji = Q jid + (5) U i JeŜeli znana jest moc Q ji oraz zaleŝność mocy biernej od napięcia w CSJ i, która pozwala określić współczynnik podatności napięciowej K i, to wartość mocy biernej do skompensowania w i-tym CSJ moŝna wyznaczyć z zaleŝności: Qi QRi = ( Q ji Q jiodn ) + Ki ( U i U iodn ), Ki = (6) U j i Działania regulacyjne zmierzają do ograniczenia Q Ri. W tym celu steruje się odpowiednio lokalnymi źródłami mocy biernej (np. D-STATCOM), a przy braku wystarczającego zapasu mocy regulacja wspomagana jest przez system wieloagentowy, reagujący zgodnie ze schematem opartym na korekcji napięcia odniesienia w granicach dopuszczalnych z uwagi na stabilność napięciową. Sterowanie optymalne moŝe być oparte na minimalizacji wskaźnika jakości sterowania o postaci:

8 { [ Ki ( Ui Uiodn )] + [( Qi Qiodn )] } 1 min FCQ 1 = (7) CSJ i Schemat działania moŝe polegać na tym, Ŝe agent CSJ i wysyła komunikat o zmianie napięcia odniesienia lub o zadaniu zmiany napięcia odniesienia w sąsiednich CSJ, kiedy napięcie U iodn osiąga wartość dopuszczalną. Działania są kontynuowane aŝ do spełnienia warunku (7). CSJ i PP P ji +Q ji CSJ j U i U j ZE GR U iodn U jodn ZE GR Q jiodn Rys. 6. Interpretacja CSJ jako połączonych mikrosystemów W sytuacji, kiedy taki schemat nie zapewnia utrzymania napięcia w zadanych granicach (np. CSJ i osiągnie dolna granicę regulacji a CSJ j pracuje przy górnej granicy napięcia odniesienia) poprawna praca układu moŝliwa jest przy zmianie topologii w połączeniu ze zmianą połoŝenia przełącznika zaczepów transformatora w stacji rozdzielczej. Funkcję celu w zadaniu optymalizacji struktury sieci moŝna zapisać: min FCQ = ( U sr, i U i ( x )) (8) CSJ i Elementy wektora x w równaniu (8) przyporządkowane są połoŝeniom przełącznika zaczepów oraz łączników liniowych pomiędzy poszczególnymi CSJ, a U śr oznacza wartość średnią napięcia U i w przedziale jego zmienności przy ograniczeniach: napięcia (U imin U imin U imax ), mocy (S i (x) S imax ), obciąŝenia (I i (x) I imax ) oraz strat ( P i (x) P max ). Algorytm obliczeń optymalnej struktury połączeń CSJ w oparciu o heurystyczną metodę poszukiwania tabu (tabu search), która umoŝliwia rozwiązanie problemu zarówno na poziomie planowania struktury jak i zadania OPF, zaproponowano m.in. w [6 i 10]. 7. UWAGI KOŃCOWE Przedstawione w artykule zagadnienie wpisuje się w dyskusję nad problemem zapewnienia odbiorcom energii elektrycznej wyboru w zakresie jakości dostarczanej im energii oraz środków technicznych umoŝliwiających realizację tego zadania - np. odpowiednio dobranego układu UPQC. Do sterowania przepływami mocy pomiędzy autonomicznymi obszarami sieci proponuje się wykorzystanie układów D-FACTS najnowszej generacji [3]. Realizacja CSJ uwarunkowana jest upowszechnieniem innowacyjnych technologii elektroenergetycznych i informatycznych, obejmując m.in. takie aspekty jak: skoordynowane aktywne sterowanie (obszarowe) zamiast dotychczas stosowanej koncepcji odrębnego sterowania w ramach kaŝdego pola zasilającego; zastosowania układów energoelektronicznych wspomagających pracę sieci; sieci teleinformatyczne o znacznym stopniu rozproszenia i wysokich parametrach technicznych; interpretacja danych w oparciu o metody tzw. sztucznej inteligencji np. metodę systemów wieloagentowych. Proponowane rozwiązanie moŝe stanowić istotny środek poprawy jakości zasilania m in. w zakresie: prewencji zapadów napięcia, kompensacji mocy biernej i eliminacji wyŝszych harmonicznych a przy uwzględnieniu lokalnego źródła GR, takŝe w zakresie poprawy ciągłości zasilania.

9 LITERATURA [1] Akagi H.: Active Harmonic Filters. Proc. of the IEEE, Vol. 93, N0. 1, Dec. 005, pp [] Bollen M., Gu I.: Signal Processing of Power Quality Disturbances, John Wiley & Sons, 006. [3] CIGRE Working Group B4.33: HVDC and FACTS for Distribution Systems. CIGRE Publication No. 80, 005. [4] EMTDC: Transient Analysis for PSCAD Power System Simulation User s Guide. Manitoba HVDC Research Centre Inc., Manitoba, Canada, 003. [5] Hanzelka Z.: Jakość energii w warunkach rynku energii. Biuletyn URE 5/003. [6] Nara K., Omi H., Mishima Y.: Optimal configuration of new power delivery system for customized Power supply services. Proceedings of 14th PSCC, Session 19, paper 5, Sevilla 00. [7] Rehtanz C. (Editor): Autonomous Systems and Intelligent Agents in Power system Control and Operation. Baden, Schweiz, Springer Verlag, 003. [8] Rumatowski K., Królikowski A., Kasiński A.: Optymalizacja układów sterowania. WNT, Warszawa, [9] Skvarenina T.L. (Editor): The Power Electronics Handbook. CRC Press LLC, 00. [10] Witek B.: Nowoczesne struktury zasilania odbiorców energii elektrycznej na wymaganym poziomie jakości. Energetyka, nr 10/007, s [11] Witek B.: Badania symulacyjne wspomagające projektowanie elastycznych układów elektroenergetycznych. Materiały konferencji APE 009. T.I: Systemy elektroenergetyczne, s MARKET-ORIENTED FLEXIBLE ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEMS BASED UPON QUALITY CONTROL CENTERS Key words: flexible electrical power systems, quality of electric power supply, distributed generation Summary. This paper describes a potential solution of the power quality diversification in a form of the flexible system, enabling a multilevel choice of the power quality. Expected level of quality and security may be achieved e.g. by the appropriate control options (based on intelligent multiagent systems), power electronics application and distributed generation (DG) development. The concept of power supply on different quality level is described in the paper, potential consequences of DG development and moreover the means and methods of technical implementation of quality control centers (QCC) are briefly characterized. Chosen results of simulation investigations of some QCC elements parameters optimization are also shown. Bernard Witek, dr inŝ., od 1989 roku pracuje na Wydziale Elektrycznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach, w Instytucie Elektroenergetyki i Sterowania Układów. Jego zainteresowania naukowe koncentrują się wokół zagadnień związanych z automatyką sterującą i zabezpieczeniową w układach elektroenergetycznych oraz modelowaniem i symulacją komputerową w elektroenergetyce. Bernard.Witek@polsl.pl