Monitorowanie. jakości energii elektrycznej (JEE) w sieci przesyłowej.

Transkrypt

1 Monitorowanie jakości energii elektrycznej w sieci przesyłowej Tadeusz Szczepański Jarosław Rączka PSE-Północ SA Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia W ramach specjalistycznych usług eksploatacyjnych PSE-Północ realizuje dla PSE Operator prace w zakresie monitorowania parametrów jakości energii elektrycznej (JEE) w sieci przesyłowej. Dla realizacji tych usług zostało uruchomione Centrum Monitorowania Jakości Energii Elektrycznej, które funkcjonuje w siedzibie PSE-Północ od 1 października 2009 roku. Centrum Monitorowania JEE w ramach bieżącej działalności realizuje kompleksowe usługi w zakresie monitorowania jakości energii elektrycznej. Wśród nich najważniejsze to: administrowanie i nadzór nad systemem monitorowania JEE wraz z jednostką centralną, pozyskiwanie i weryfikacja danych pomiarowych oraz prowadzenie baz danych, przeprowadzanie analiz oraz opracowywanie raportów z monitorowania JEE, wykonywanie pomiarów JEE z wykorzystaniem mobilnych urządzeń pomiarowych, opracowywanie specyfikacji technicznych oraz specyfikacji istotnych warunków zamówienia (SIWZ) dla systemu monitorowania JEE, współpraca z ośrodkami naukowo-badawczymi. Regulacje prawne dotyczące parametrów JEE Ustawa Prawo energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 r. oraz Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu energetycznego, nakładają na operatora systemu przesyłowego (OSP) obowiązek dotrzymania określonych poziomów parametrów JEE. Rozporządzenie precyzuje wartości dopuszczalne dla następujących wskaźników JEE: częstotliwość, wartość skuteczna napięcia zasilającego, wskaźnik długookresowego migotania światła Plt spowodo- wany wahaniami napięcia, niesymetria napięcia, współczynnik odkształcenia wyższymi harmonicznymi napięcia THD, harmoniczne napięcia. nr 1 (7)

2 Dla wypełnienia tego obowiązku niezbędne jest monitorowanie tych parametrów w sposób ciągły w miejscach dostarczania oraz w wybranych punktach sieci NN, tak aby w przypadku przekroczenia dopuszczalnych poziomów JEE, można było jednoznacznie określić przyczyny i źródła zakłóceń, kierunki ich rozprzestrzeniania i wskazać podmiot odpowiedzialny za zaistniały stan. Przeprowadzanie analiz zgromadzonych danych pomiarowych JEE pozwoli na podejmowanie odpowiednich działań naprawczych w sieci przesyłowej, w sytuacjach tego wymagających. Krótka charakterystyka systemu monitorowania JEE Stacja centralna systemu monitorowania JEE jest usytuowana w siedzibie PSE-Północ i podłączona do sieci technologicznej WindEX, służącej do sterowania i nadzoru obiektów elektroenergetycznych, posiadającej dostęp do rozległej sieci informatycznej WAN BB w ramach Grupy Kapitałowej PSE Operator. Komunikacja z urządzeniami pomiarowymi JEE w stacjach elektroenergetycznych OSP odbywa się w protokole transmisji TCP/IP. W szczególnych przypadkach możliwe jest wykorzystanie innych dróg łączności, jak telefonia GSM. System monitorowania JEE jest budowany w oparciu o urządzenia pomiarowe (analizatory) spełniające wymagania klasy A dla wszystkich parametrów zgodnie z normą PN-EN Analizatory klasy A są rekomendowane do stosowania dla celów kontraktowych oraz do rozstrzygania sporów pomiędzy kontrahentami. Pomiary wykonane w tym samym punkcie pomiarowym za pomocą dwóch różnych przyrządów spełniających wymagania klasy A powinny dać zbieżne wyniki mieszczące się w określonym przedziale niepewności. Konfiguracja jednostki centralnej sytemu umożliwia jednoczesny dostęp do baz danych pomiarowych dla wielu użytkowników oraz pozwala w przyszłości na rozszerzenie dostępu do systemu dla użytkowników w Grupie Kapitałowej PSE Operator. Dane pomiarowe są gromadzone w centralnej bazie danych SQL Server. Umiejscowienie serwera jednostki centralnej systemu w strukturze teleinformatycznej przedstawia rys. 1. Na obecnym etapie budowy systemu oprogramowanie wraz Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia z infrastrukturą łączności powinny zapewnić pozyskiwanie danych z urządzeń już zainstalowanych oraz przewidzianych do zabudowy do jednej centralnej bazy danych z możliwością dalszej rozbudowy. Monitorowanie JEE Okresowe lub ciągłe monitorowanie JEE w roku 2010 zostało zrealizowane na różnych poziomach napięcia w obiektach elektroenergetycznych przedstawionych na rys. 2 i objęło łącznie 16 punktów pomiarowych. Miejsca monitorowania JEE są obecnie lokalizowane przede wszystkim w: obiektach, w których planowane są nowe przyłączenia lub rozbudowa istniejących przyłączeń pomiar tzw. tła w celu wydawania technicznych warunków przyłączenia, punktach przyłączenia farm wiatrowych, dla których obowiązek monitorowania JEE jest zapisany w Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej (IRiESP), innych obiektach zagrożonych zakłóceniami parametrów JEE. Monitorowanie JEE w sieci przesyłowej OSP jest prowadzone głównie w celu: lokalizacji obszarów, w których parametry JEE są niedotrzymane, identyfikacji źródeł zakłóceń, eliminacji zidentyfikowanych zakłóceń, zapobiegania nowym źródłom zaburzeń. Dane pomiarowe JEE są analizowane w Centrum Monitorowania JEE w zakresie zgodności z wymaganiami określonymi w Rozporządzeniu. Opracowane raporty z monitorowania JEE o dotrzymywaniu bądź przekroczeniu dopuszczalnych poziomów wskaźników JEE są wykonywane w cyklach miesięcznych. Oprócz podstawowych wskaźników JEE określonych w Rozporządzeniu monitorowaniem objętych jest wiele innych parametrów, a między innymi: zapady i wzrosty napięcia zasilającego, przerwy w zasilaniu, wartość prądu, wartości mocy czynnej i biernej, wartość współczynnika mocy. 58

3 Rys. 1. Struktura teleinformatyczna systemu monitorowania JEE

4 Rys. 2. Monitorowanie JEE obiekty zrealizowane w roku 2010

5 Rys. 3. Funkcja oscyloskopu w czasie rzeczywistym Rys. 4. Wykres wskazowy w czasie rzeczywistym

6 Rys. 5. Szafa pomiarowa JEE w SE Żarnowiec

7 System monitorowania JEE oprócz pomiaru parametrów JEE zapewnia inne funkcje dodatkowe realizowane w czasie rzeczywistym. Przykłady dodatkowych funkcji pomiarowych analizatorów JEE przedstawiono na rys. 3 i 4. Zgodnie z Regulaminem działania Centrum w przypadku stwierdzenia w monitorowanym obiekcie długotrwałych lub ciągłych przekroczeń dopuszczalnych parametrów JEE określonych w obowiązujących uregulowaniach, mogą być zlecane ekspertyzy do jednostek naukowo-badawczych. OSP określa dalsze metody działania po uzyskaniu wyników ekspertyz. W razie konieczności ustalane są dodatkowe punkty pomiarowe, z których dane posłużą do pełnego wyjaśnienia przyczyn występujących zakłóceń. Obecnie w większości przypadków pomiary są wykonywane mobilnymi analizatorami JEE. Pierwsze stacjonarne urządzenia pomiarowe wchodzące w skład systemu monitorowania zostały zainstalowane w ramach modernizacji stacji Żarnowiec (rys. 5). Centrum oprócz działań prowadzonych w obszarze sieci przesyłowej OSP bierze udział w innych przedsięwzięciach związanych z JEE, między innymi wykonuje pomiary w punkcie zasilania Gdańskiego Parku Naukowo-Technologicznego, który jest zasilany z sieci 15kV lokalnego operatora systemu dystrybucyjnego (OSD). Zakres monitorowania JEE w sieci NN będzie dostosowywany do pojawiających się potrzeb związanych z lokalizacją źródeł zakłóceń oraz rozpoznaniem dróg rozprzestrzeniania się tych zakłóceń w KSE. System zbudowany w oparciu o stacjonarne urządzenia pomiarowe będzie uzupełniany mobilnymi analizatorami. Tempo wdrażania systemu w kolejnych latach będzie uzależnione od aktualnie obowiązujących przepisów dotyczących wymagań w zakresie JEE, a co za tym idzie od przewidywanych efektów finansowych i innych korzyści, które OSP może uzyskać budując ten system. Jakość usług Gwarancją wysokiej jakości usług wykonywanych przez Centrum Monitorowania JEE jest wysoko wykwalifikowany personel oraz nowoczesna, technicznie zaawansowana baza systemowosprzętowa. Kadra Centrum to przede wszystkim pracownicy Zespołu Pomiarów komórki organizacyjnej PSE-Północ S.A., która zatrudnia wykwalifikowanych specjalistów, z wieloletnim doświadczeniem w zakresie eksploatacji układów i systemów pomiarowych energii. Specjaliści zdobywali doświadczenie i wiedzę przez realizację pilotażowych projektów jakości energii we współpracy z amerykańskim instytutem Electric Power Research Institute (EPRI), kierunkowe studia podyplomowe na Akademii Górniczo-Hutniczej i inne specjalistyczne szkolenia w zakresie systemów JEE. W ramach prowadzonej bieżącej działalności Centrum współpracuje także z krajowymi ośrodkami naukowo-badawczymi. Wykorzystywana baza systemowo-sprzętowa jest zbudowana i systematycznie aktualizowana w oparciu o zaawansowane technicznie systemy obejmujące kilkanaście mobilnych urządzeń pomiarowych JEE, pośród których większość stanowią analizatory klasy A zgodnie z normą PN-EN Wnioski Przeprowadzone dotychczas przez Centrum działania w zakresie monitorowania JEE wskazują na potrzebę: rozszerzenia monitorowanego obszaru sieci przesyłowej w celu identyfikacji źródeł zakłóceń, przeprowadzenia ekspertyz, które wyjaśnią przyczyny oraz pozwolą określić metody eliminacji identyfikowanych zakłóceń i zapobiegania ich powstawaniu, kontynuowania prowadzonych pomiarów JEE szczególnie w obszarach sieci, w których stwierdzono nieprawidłowości. nr 1 (7)

8 Mgr inż. Tadeusz Szczepański, menedżer, inżynier, od 2001 roku prezes zarządu Polskich Sieci Energetycznych Północ. Absolwent Wydziału Telekomunikacji i Elektrotechniki Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy (1976), Wydziału Elektrycznego Politechniki Poznańskiej (1980), specjalności energetyka jądrowa na Wydziale Mechanicznym, Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (1984); kierunku menedżerskiego w Kolegium Zarządzania i Finansów Szkoły Głównej Handlowej w Warszawie (1998); odbył studia podyplomowe Zarządzanie spółką na rynku Unii Europejskiej w Kolegium Gospodarki Światowej SGH (2003). Od 1977 roku pracował w Zakładach Energetycznych Okręgu Północnego na stanowisku samodzielnego inżyniera do spraw sieci niskiego napięcia w Wydziale Sieci. W kolejnych latach: kierownik Wydziału Sieci w PSE S.A. Oddział Bydgoszcz ( ); zastępca dyrektora do spraw technicznych i kierownik Obszarowej Dyspozycji Mocy w PSE Północ Sp. z o. o. ( ), a w latach członek Rady Nadzorczej w PSE S.A. Działacz i rzeczoznawca SEP, od 2006 roku prezes Zarządu Oddziału Bydgoskiego SEP. Mgr inż. Jarosław Rączka, kierownik Zespołu Pomiarów w PSE-Północ S.A. Absolwent Wydziału Telekomunikacji i Elektrotechniki Akademii Techniczno- Rolniczej w Bydgoszczy (1994), studia podyplomowe Sieci elektroenergetyczne w gospodarce rynkowej na Politechnice Warszawskiej (1997). Od 1994 roku związany z energetyką krajową jako pracownik PSE S.A. Oddział Bydgoszcz na stanowisku inżyniera ds. pomiarów ( ), PSE Północ Sp. z o.o. (później PSE-Północ S.A.) jako specjalista ds. pomiarów ( ), specjalista koordynator ds. pomiarów ( ), a od 2010 roku kierownik Zespołu Pomiarów. Zajmuje się zagadnieniami związanymi z systemami pomiarowymi energii i jakości energii elektrycznej oraz prowadzeniem usług w zakresie obsługi rynku energii. Centrum Monitorowania Jakości Energii Elektrycznej PSE-Północ S.A. tel , fax rynek.energii@pse-operator.pl Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Rozproszone magazyny energii elektrycznej źródłami odnawialnymi Antoni Lisowski Rzeczoznawca SEP, Przewodniczący KT 70 PKN Igor Siudek Wprowadzenie Obserwacja rzeczywistości gospodarczej i liczne opracowania jasno pokazują, że rozwój gospodarki światowej oznacza stały wzrost zapotrzebowania na energię. Według danych Światowej Rady Energetyki w ciągu ostatnich 30 lat zużycie energii wzrosło 2,5-krotnie, a przez następne 20 lat wzrost wyniesie dalsze 50 proc. Ciągle większość zapotrzebowania na energię zapewniają paliwa kopalne. 64