Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi w systemach elektroenergetycznych

Transkrypt

1 Konferencja Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Wisła, października 2017 Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi w systemach elektroenergetycznych Waldemar Szpyra, Rafał Tarko, Wiesław Nowak, Jarosław Kmak Wydział Elektrotechniki, Automatyki Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki Piotr Kacejko, Paweł Pijarski, Michał Wydra Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Katedra Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń

2 SDZP - SYSTEM DYNAMICZNEGO ZARZĄDZANIA PRZESYŁEM Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi sieci elektroenergetycznych przy wykorzystaniu innowacyjnych technik pomiarowych. Projekt zrealizowany w latach w ramach konkursu GEKON dofinansowany ze środków NCBiR oraz NFOŚiGW. Cel główny: Opracowanie i wdrożenie narzędzi systemu dynamicznego zarządzania zdolnościami przesyłowymi sieci elektroenergetycznych 400 kv, 220 kv, 110 kv.

3 Konsorcjum realizujące projekt

4 Założenia projektu

5 Beneficjenci

6 10:20:05 6 Potrzeba lepszego wykorzystania istniejącej infrastruktury przesyłowej Wzrost obciążenia systemu elektroenergetycznego w okresie letnim, Wymagania rynku energii, Konieczność przyłączenia źródeł odnawialnych Coraz częstsze występowanie ekstremalnych temperatur otoczenia. Duża część linii WN i NN zaprojektowanych na niską temperaturę roboczą (+40⁰C i +60⁰C), Wyłączenia niektórych linii WN i NN w związku z pracami remontowymi.

7 Obciążalność linii w okresie wiosenno-letnim 645 A 325 A 550 A

8 Obciążalność linii w okresie jesienno-zimowym 735 A 625A

9 Wpływ czynników atmosferycznych na obciążalność przewodów Parametr Zmiana parametru Wpływ na obciążalność Temperatura otoczenia Nasłonecznienie Prędkość wiatru obniżenie o 2⁰C wzrost o 2% obniżenie o 10⁰C wzrost o 11% lekkie zachmurzenie +/- kilka procent zachmurzenie całkowite wzrost o 18% Wzrost o 1 m/s, kąt 45⁰ wzrost o 35% Wzrost o 1 m/s, kąt 90⁰ wzrost o 44%

10 Metody monitorowania obciążalności linii bezpośrednie, w których podstawą jest pomiar: temperatury przewodu, zwisu przewodu, naciągu przewodu; pośrednie na podstawie monitoringu warunków atmosferycznych w otoczeniu linii. Najczęściej wykorzystuje się kombinację jednej lub kilku metod bezpośrednich i metody pośredniej.

11 System monitorowania obciążalności linii napowietrznych CAT-1 W skład systemu wchodzą: stacja bazowa (może zbierać dane z czterech systemów CAT-1), 2 czujniki do pomiaru naciągu przewodów (obsługują dwie sąsiednie sekcje naciągowe), czujnik do pomiaru temperatury otoczenia, czujnik do pomiaru promieniowania netto NRS (Net Radiation Sensor) replika przewodu. Dane ze stacji bazowych są przesyłane do systemów EMS/SCADA operatora sieci

12 System monitorowania obciążalności linii napowietrznych CAT-1

13 System monitorowania obciążalności linii napowietrznych DOL Na system składają się: stacje pogodowe (SP), mierniki do pomiaru temperatury zewnętrznej przewodu i wartości prądu płynącego w przewodzie (MTP), serwer systemu. Stacja pogodowa mierzy: temperaturę otoczenia, prędkość i kierunek wiatru, Nasłonecznienie.

14 System monitorowania obciążalności linii napowietrznych DOL

15 System Dynamicznego Zarządzania Przesyłem SDZP Na system składa się: stacja bazowa (SB), w której skład wchodzą: stacja pogodowa, koncentrator danych pomiarowych, moduły do komunikacji, układ zasilania (akumulatory + moduł PV) rejestrator badawczy (RB) Stacja pogodowa mierzy: temperaturę otoczenia, wilgotność względna powietrza, nasłonecznienie, prędkość i kierunek wiatru, Rejestrator badawczy mierzy: wartość prądu płynącego w przewodzie, temperaturę i nachylenie przewodu względem poziomu.

16 10:20:05 16 System Dynamicznego Zarządzania Przesyłem SDZP Stacja bazowa na słupie linii 400 kv (Kozienice Miłosna) Rejestrator badawczy na przewodzie linii 400 kv

17 Schemat powiązań funkcjonalnych SDZP

18 Funkcje realizowane przez oprogramowanie określanie aktualnych (w danej chwili czasu) zdolności przesyłowych elektroenergetycznych linii napowietrznych 110kV, 220kV i 400kV, określanie zdolności przesyłowych poszczególnych linii napowietrznych (110kV, 220kV i 400kV) w krótkim horyzoncie czasowym (do kilku dni naprzód), możliwości niwelowania przeciążeń linii poprzez przełączenia, zmianę mocy generowanej przez źródła, określanie zagrożeń mechanicznych dla linii ze strony szadzi i lodu na podstawie odczytów i prognoz, tworzenie raportów ze zbieranych przez system danych.

19 Architektura SDZP

20 Jednostkowe nakłady inwestycyjne, tys. zł/lokalizację Koszty systemu SDZP Na koszty systemu składają się: cena stacji bazowej, cena sensora, instalacja software, pomiary geodezyjne Liczba lokalizacji, szt.

21 Długość opomiarowanego odcinka dostosowania linii opomiarowania sekcji naciągowych stacji bazowych czujników Koszty modernizacji linii i koszty opomiarowania Linia Wariant Liczba Nakłady inwestycyjne na modernizację linii K L instalację systemu SDZP, K SDZP Zdyskontowane koszty SDZP za okres 10 lat, K D Okres odroczenia modernizacji linii, N o [km] [szt.] [szt.] [szt.] [tys. zł] [tys. zł] [tys. zł] [lat] I 38,4 +80 C a) ,00 20,5 a) ,64 II +80 C 10,5 b) ,85 13,4 +80 C a) ,42 III +80 C ,28 8,6 b) C ,70 18,7 +80 C a) ,13 IV +80 C ,93 1,7 + 2,4 b) C ,00

22 Koszty usuwania ograniczeń systemowych na rynku bilansującym w poszczególnych miesiącach roku Koszty ograniczeń sieciowych stanowią ok. 85% 90% kosztów ograniczeń systemowych Jedną z przyczyn występowania ograniczeń sieciowych jest niewystarczająca zdolność przesyłowa (obciążalność) sieci przesyłowych wysokich i najwyższych napięć

23 D Z I Ę K U J E M Y Z A U W A G Ę