FUTURE APPROACH TO THE QUALITY OF ELECTRICAL ENERGY SUPPLY AT THE LOCAL LEVEL

Bernard WITEK Politechnika Śląska Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów PRZYSZŁOŚCIOWE PODEJŚCIE DO JAKOŚCI ZASILANIA ENERGIĄ ELEKTRYCZNĄ NA POZIOMIE LOKALNYM * Streszczenie W artykule przedstawiono przyszłościowe podejście do dywersyfikacji zasilania odbiorców na poziomie lokalnym Zaproponowano realizację tego zadania w oparciu o tak zwane elastyczne, niezawodne i inteligentne układy zasilania (ENIUZ) energią elektryczną Poruszono zagadnienia realizacji koncepcji ENIUZ oraz kwestie stosowania układów energoelektronicznych Walory tych układów można przedstawić na przykładzie uniwersalnego kondycjonera jakości energii (Unified Power Quality Conditioner UPQC) Proponowane rozwiązanie może stanowić istotny środek poprawy jakości zasilania m in w zakresie: prewencji zapadów napięcia, kompensacji mocy biernej i eliminacji wyższych harmonicznych a, przy uwzględnieniu lokalnego źródła generacji rozproszonej (GR), także w zakresie ciągłości zasilania FUTURE APPROACH TO THE QUALITY OF ELECTRICAL ENERGY SUPPLY AT THE LOCAL LEVEL Summary The future approach to the electrical energy supply quality diversification at the local level is discussed in the paper It has been proposed to realize this task by application of so called flexible, reliable and intelligent energy delivery systems (FRIENDS) A special attention has been paid to the power electronics arrangements applied in the FRIENDS structures The profits of these arrangements may be demonstrated upon an example of the Unified Power Quality Conditioner (UPQC) Proposed solution may be applied as a significant mean of the supply quality improvement, among others in the range of: voltage dips prevention, reactive power compensation as well as harmonics elimination, and, when the local, distributed generation (DG) source is used, also in supply continuity improvement Słowa kluczowe: jakość zasilania energią elektryczną, generacja rozproszona Keywords: electric power supply quality, distributed generation 1 WPROWADZENIE Szczególny obszar w działalności operatorów systemów dystrybucyjnych (OSD) stanowi zapewnienie odpowiedniego poziomu jakości zasilania Wzrost wymagań w zakresie jakości dotyczy zarówno odbiorców przemysłowych jak i odbiorców komunalnych Owe rosnące wymagania jak również doświadczenia dotyczące zachowania dostawców na rynku energii * Artykuł oparto na opracowaniu autora przygotowanym w ramach projektu badawczego: Bezpieczeństwo elektroenergetyczne kraju

skłaniają regulatorów sektora energetycznego do uwzględnienia mechanizmów oddziaływania na monopole dystrybucyjne min w zakresie jakości dostarczanej przez nie energii, bowiem naturalny trend do redukcji kosztów miałby negatywny wpływ na poziom jakości Zadaniem podmiotów regulacyjnych jest zatem znalezienie i wprowadzenie odpowiednich mechanizmów zapobiegających wpływowi redukcji kosztów na jakość zasilania Regulator nie może w tym względzie polegać jedynie na wymiernych zależnościach np poprzez regulację stopy zwrotu opartą na zdefiniowanych przez spółkę inwestycjach i poziomach jakości Przy takim podejściu istnieje silny bodziec do przeinwestowania i w efekcie nie prowadzi ono do tzw socjo-ekonomicznego optimum uwzględniającego jakość i efektywność [17] Z drugiej strony, wysoki poziom jakości wymaga wysokich kosztów a przez to podwyższonych taryf za dostarczoną energię Komisja Europejska obarczyła krajowych regulatorów obowiązkiem monitorowania dostawców energii także pod względem jakości a ponadto regulator powinien uruchamiać odpowiednie bodźce ekonomiczne w zakresie tworzenia i utrzymania infrastruktury sieciowej [4] Regulacje w zakresie jakości zasilania mogą przyjmować różne formy W większości krajów oparte są one na normach, a za niedotrzymanie zapisanych w nich standardów grożą kary finansowe, które mogą być bardzo dotkliwe, często bowiem odnoszą się do ograniczania przychodu spółki (tzw revenue cap regulation) jako bodźca do poprawy dostarczanej przez nią energii Zatem podstawowym celem działań regulacyjnych w zakresie jakości powinno być zapewnienie rozwoju sieci skoncentrowanego na najbardziej racjonalnych przesłankach Oczywistym jest jednak, że nie jest to zadanie proste, bowiem regulator staje przed problemem sformułowania systemu bodźców jakościowych w perspektywie różnych potrzeb i różnego wartościowania jakości przez poszczególne grupy interesów działające na rynku usług dystrybucyjnych, przede wszystkim: odbiorców, spółek dystrybucyjnych, właścicieli i regulatora Regulator działa przede wszystkim w interesie odbiorcy zdanego najczęściej na monopolistyczne usługi spółki dystrybucyjnej, która z kolei rozliczana jest przez właściciela z wypracowanego zysku Szczególna sytuacja zachodzi, gdy właścicielem spółki jest np samorząd lokalny (a więc do pewnego stopnia sami odbiorcy), wówczas zysk spółki nie musi być kwestią priorytetową Regulacje w zakresie jakości zasilania powinny się skupiać na parametrach istotnych dla klienta a jednocześnie dających się monitorować przez operatora Stanowi to podstawowy warunek osiągnięcia wspomnianego wcześniej optimum socjo-ekonomicznego, przy czym pod uwagę brane są przede wszystkim trzy aspekty: zależności handlowe między dostawcą a klientem, ciągłość zasilania i jakość napięcia Regulator powinien określić parametry stanowiące podstawę do wyznaczenia optymalnego i bieżącego poziomu jakości Jednym z zadań regulatora w sektorze energetycznym jest zapewnienie mechanizmów właściwego działania spółek dystrybucyjnych W tym kontekście istotne jest, aby związane z wydajnym działaniem redukowanie kosztów nie odbywało się ze szkodą dla jakości energii elektrycznej Można to osiągnąć poprzez regulacje w zakresie podstawowych aspektów jakości zasilania, a w szczególności: jakości usług, jakości napięcia i ciągłości zasilania Z uwagi na ważność bezprzerwowego zasilania w wielu dziedzinach życia, zapewnieniu ciągłości zasilania przyznaje się pewien priorytet w działaniach regulacyjnych dotyczących

jakości, a sprowadzających się do realizacji pewnego systemu bodźców W ogólności regulator może zastosować system nagród lub kar dla spółek dystrybucyjnych, w zależności od ich zachowania odniesionego do pożądanego poziomu Miarą tego zachowania we wspomnianym aspekcie może być czas trwania i częstość występowania przerw Zatem efektywność działań (także operatorskich) w ramach spółek dystrybucyjnych należy powiązać z systemem bodźców skłaniających te podmioty do ciągłego udoskonalania systemów zapewnienia jakości dostarczanej energii Obecnie, w czasach intensywnego rozwoju technologii informatycznych, wprowadzania do użytku coraz nowszych i bardziej czułych na zakłócenia urządzeń elektronicznych, zapewnienie odpowiednio wysokiej jakości energii elektrycznej jest elementem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania wielu z nich Dlatego też wymagania dotyczące zakłóceń wpływających na jakość energii zostały ujęte w ramy prawne i sprecyzowane w przepisach oraz normach Jeśli chodzi o normy to fundamentalną i zarazem najszerzej obejmującą zagadnienie jakości energii elektrycznej po stronie dostawcy jest obecnie norma [11], podająca dopuszczalne zakresy zmian parametrów napięcia zasilającego oraz opisująca w sposób ilościowy występujące w tym napięciu zaburzenia Norma ta nie jest jednak dokumentem obligatoryjnym Dlatego też analogiczne wymagania (w zakresie sieci niskiego i średniego napięcia) zawarte są w dokumencie, będącym aktem wykonawczym ustawy [16] tj w rozporządzeniu przyłączeniowym [13] Współcześnie pojawia się coraz więcej urządzeń czułych na zaburzenia napięcia zasilającego, które jednocześnie są przyczyną niekorzystnych oddziaływań na sieć zasilającą Dlatego, aby poprawić jakość energii oraz ograniczyć lub wyeliminować skutki jej zaburzeń, konieczne jest stosowanie różnego rodzaju urządzeń i środków Należy również pamiętać, że zła jakość energii elektrycznej pociąga za sobą istotne koszty, a koszty związane z produkcją, instalowaniem oraz eksploatacją urządzeń poprawiających jakość są coraz niższe Zatem, z ekonomicznego chociażby punktu widzenia, bardziej opłacalne jest stosowanie środków redukujących skutki zaistniałych (często nieuniknionych) zakłóceń niż ponoszenie kosztów związanych z ich wystąpieniem W tym sensie zagadnienia jakościowe są także bezpośrednio związane z bezpieczeństwem elektroenergetycznym odbiorcy końcowego 2 ZASILANIE ODBIORCÓW NA ZRÓŻNICOWANYCH POZIOMACH JAKOŚCI Ewolucja sieci rozdzielczych związana min z rozwojem generacji rozproszonej (GR), zmianą struktury odbiorów, rosnącymi wymaganiami wielu odbiorców w zakresie jakości zasilania sprawia, że podejście do jakości energii dostarczanej odbiorcy również ulega stopniowej weryfikacji Proponuje się podejście do jakości energii elektrycznej opierające się na założeniu, że większość odbiorców jest skłonna zaakceptować kompromis polegający na zapewnieniu im przez dostawcę energii o dobrej jakości (nie powodującej zagrożenia dla poprawnej pracy urządzeń odbiorczych) za akceptowalną przez obie strony cenę Dla pewnej części odbiorców dostawca, drogą indywidualnych negocjacji, zapewni dostawę energii o podwyższonych parametrach jakościowych Z realizacją kolejnych poziomów zasilania związane będzie zastosowanie środków technicznych i odpowiednich metod sterowania, które

z uwagi na podwyższone nakłady i koszty nie będą w szerokim zakresie stosowane na poziomie podstawowym Pewne propozycje w tym zakresie zostaną przedstawione w p 4 Na rysunku 1 przedstawiono koncepcję zróżnicowania jakościowego energii dostarczanej odbiorcy realizowaną w oparciu o tzw centra sterowania jakością (CSJ) [12, 20, 22] Rozwój generacji rozproszonej powoduje zmiany jakościowe i ilościowe w sieci rozdzielczej, prowadząc min do konieczności zmiany podejścia w zakresie sterowania jej pracą zarówno w stanach normalnych jak i awaryjnych Z punktu widzenia jakości energii oczywisty jest wpływ małych źródeł na lokalne bezpieczeństwo energetyczne odbiorców (zasilanie bezprzerwowe) Wydaje się zatem, że właściwy przepływ informacji pomiędzy dostawcą i odbiorcą energii pozwoli min na wypracowanie kompromisu w zakresie oczekiwań obu podmiotów Liberalizacja polskiej elektroenergetyki powinna skutkować swobodnym wyborem dostawcy energii elektrycznej Aby ten wybór był świadomy odbiorca powinien mieć wiedzę opartą nie tylko na kryterium ceny jednostki energii, ale także powinien mieć świadomość kryteriów jakościowych Zła jakości energii ma oczywisty wpływ na dostawców energii (zarówno w zwiększonej awaryjności systemu zasilającego i własnych urządzeń, jak również w stratach z tytułu nie dostarczonej energii), a ponadto rosną oczekiwania niektórych odbiorców, zwłaszcza odbiorców czułych na zaburzenia Istotne jest przy tym to, że najczęściej ci sami odbiorcy emitują zaburzenia prowadząc w konsekwencji do degradacji jakości energii Energia Obliczenie elektryczna rozwiązania (EE) początkowego dostarczana z sieci CENTRUM STEROWANIA JAKOŚCIĄ (CSJ) EE (poziom podstawowy) Stały poziom napięcia Eliminacja harmonicznych Zasilanie bez przerwowe Zasilanie prądem stałym Wymagana kombinacja Odbiorcy energii elektrycznej MONITORING JAKOŚCI ZASILANIA Rys 1 Koncepcja jakościowej dywersyfikacji energii elektrycznej dostarczanej odbiorcy Fig 1 A concept of electrical energy supply quality diversification Można przypuszczać, że w wielu przypadkach odbiorcy uzyskają, na podstawie wprowadzanych przepisów i norm, prawo do negocjowania jej ceny z tytułu niedotrzymania standardów jakościowych Jakość i niezawodność zasilania staje się w coraz większym stopniu obowiązkiem dostawcy energii W każdym przypadku podejmowane są działania naprawcze, będące kompromisem pomiędzy poziomem jakości energii a możliwościami finansowymi jej dostawcy Zastosowanie bardzo wysokich standardów zasilania wymaga bardzo drogich inwestycji Już obecnie w wielu krajach prowadzone są badania dotyczące

bieżącej pozycji energetyki w relacji do jej klientów Badania dotyczą między innymi oceny takich relacji jak: jakość świadczonej usługi cena za energię, czy wizerunek dostawcy energii Pozytywnie oceniane są przez klientów wcześniejsze powiadomienia o wyłączeniach, lub wyjaśnianie zaistniałych stanów awaryjnych W wielu krajach właśnie jakość dostawy energii uznano za istotny czynnik poprawy istniejącego stanu Na podstawie badań widać też, że realizacja przez spółki dystrybucyjne programów jakości energii nie zawsze wynika z bieżących potrzeb odbiorcy, lecz często z chęci wzbogacenia oferty, poprawy rynkowego wizerunku i wreszcie chęci sprzedania większej ilości energii [7] Te programy zdają się jednak być ważniejsze z punktu widzenia marketingu niż aspektów technicznych W tym rozumieniu celem działań zawodowej energetyki nie jest wyłącznie wypełnianie funkcji technicznych, lecz coś więcej spełnienie potrzeb konsumenta W tym kontekście jakość energii jest jedynie częścią znacznie większego pakietu różnych ofert proponowanych klientowi przez energetykę W przyszłości będzie nieuniknione uzależnienie, w jeszcze większym stopniu niż aktualnie, cen energii od jej jakości Obecnie w Polsce praktycznie jedynie przerwy w zasilaniu i trudne do wyegzekwowania zmiany napięcia są podstawą upustów cenowych lub zwrotu kosztów za niedostarczoną energię Energetyka zawodowa może stanąć wkrótce wobec trudnych do spełnienia wymagań, przekraczających jej aktualne możliwości techniczne Z drugiej strony, taka sytuacja jest dużą szansą na bardzo szeroki rynek usług W działalności dostawcy energii można wyróżnić postawę bierną, polegającą na opracowaniu strategii postępowania w odpowiedzi na zgłoszony przez odbiorcę problem, stworzeniu właściwej struktury organizacyjnej, przygotowaniu odpowiedniej kadry do rozwiązywania problemów o różnym stopniu złożoności, zagwarantowaniu odpowiedniego sprzętu, oprogramowania, dostępu do aktualnej informacji technicznej, udział w projektach techniczno-badawczych itp Z drugiej strony możliwa jest postawa aktywna, ukierunkowana na potrzeby odbiorcy, a realizowana min poprzez rozeznanie jego dotychczasowych doświadczeń związanych z jakością energii, poznaniu jego technologii, potencjalnych perspektywicznych zagrożeń itp, mogą to także być działania przygotowujące odbiorcę do nowego obszaru działalności dostawcy energii, w zakresie: produkcji, instalacji i serwisu urządzeń służących poprawie jakości zasilania [7] Pośród różnych propozycji rozwoju sytuacji pojawia się filozofia, zgodnie z którą zdefiniować można np trzy poziomy jakości zasilania [7, 12, 14, 20]: pierwszy, podstawowy standard jakości gwarantowany wszystkim odbiorcom przez dostawcę energii Większość odbiorców akceptuje ten poziom jakości zasilania Jest on też niezbędny dla producentów urządzeń, którzy muszą nadać swoim produktom odpowiedni poziom odporności Jego brak utrudnia odbiorcy właściwy z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia dobór sprzętu do danego środowiska elektromagnetycznego Dostawcy energii uniemożliwia natomiast sprzedaż droższego, lecz o wyższej jakości produktu, jakim jest energia elektryczna Podstawą do ustalenia tego standardu, prócz istniejących międzynarodowych i europejskich norm, powinny być pomiary przeprowadzone kompleksowo, na dużym obszarze i w dłuższej skali czasu,

drugi, podwyższony głównie w zakresie pewności zasilania osiągniętej tradycyjnymi środkami technicznymi (zmiana konfiguracji sieci, dodatkowe zasilania, itp), który oznacza podwyższone opłaty ponoszone przez odbiorcę, trzeci poziom odpowiada najwyższej jakości (ang premium power), będący przedmiotem indywidualnych negocjacji z odbiorcą Przyjęte wskaźniki jakości zależą wyłącznie od indywidualnych oczekiwań odbiorcy i możliwości techniczno-organizacyjnych dostawcy Jakość uzyskiwana jest w efekcie zastosowania specjalnych środków technicznych instalowanych zarówno po stronie dostawcy jak i odbiorcy energii na warunkach określonych kontraktem W tym przypadku dostawa energii powinna obejmować także jako usługę ciągły monitoring jej parametrów Nową sytuację dla dostawcy tworzy wzrost liczby i mocy lokalnych źródeł energii (elektrownie wiatrowe, biogeneracja, źródła fotoelektryczne, produkcja w skojarzeniu itp) W wielu krajach ich procentowy udział w całkowitej produkcji energii zaczyna mieć znaczenie (np Dania, Niemcy, Hiszpania), a wpływ na lokalną jakość energii (głównie wartość napięcia i jego zmiany) musi być brany pod uwagę 3 PROPOZYCJE ROZWIĄZAŃ W ZAKRESIE POPRAWY BEZPIECZEŃSTWA PRACY SIECI ROZDZIELCZYCH Wynikiem postępujących zmian w strukturze systemów elektroenergetycznych jest wzrastająca penetracja sieci rozdzielczych przez generację rozproszoną Decydują o tym takie czynniki jak: warunki środowiskowe, deregulacja rynku energii, dywersyfikacja źródeł energii, autonomia energetyczna, oraz sprawność energetyczna Wzrastający udział GR w systemie elektroenergetycznym można umownie podzielić na pewne etapy [17]: Przystosowanie Generacja rozproszona ulega przystosowaniu do istniejących zasad scentralizowanego rynku energii Decentralizacja Wzrasta udział GR w systemie Usługi zdecentralizowanych dostawców energii są optymalizowane przez wirtualne przedsiębiorstwa (spółki) z wykorzystaniem dostępnych systemów wymiany danych opartych na technologii ICT (Information and Communication Technologies) Centralne sterowanie i monitoring są nadal potrzebne Rozproszenie Generacja rozproszona przejmuje rynek wytwarzania ee Lokalne segmenty sieci nn zabezpieczają przede wszystkim własne potrzeby energetyczne przy ograniczonej wymianie energii z pozostałymi segmentami sieciowymi Centralny operator systemu działa jako koordynator współpracujących podsystemów Poszczególne etapy prawdopodobnego scenariusza rozwoju sieci elektroenergetycznych z GR przedstawiono na rysunku 2 Etapy drugi i trzeci charakteryzuje wzrost generacji rozproszonej, a dolne obszary struktury sieciowej ewoluują ze struktury hierarchicznie sterowanej do struktury, która można określić jako sieć sieci, w której większość elementów posiada zdolność komunikacji z pozostałymi elementami sieci jak również zdolność do wzajemnego wpływu na działanie elementów sieci Przy takim scenariuszu rozwoju sieci stosowany obecnie paradygmat

sterowania centralnego będzie niewystarczający z uwagi na ilość elementów sieciowych aktywnie uczestniczących w procesie koordynacji W fazie pośredniej koncepcja sterowania powinna uwzględniać koordynację rozproszona w połączeniu z istniejącym sterowaniem centralnym w stopniu zwiększającym się wraz ze wzrostem generacji rozproszonej Mechanizm koordynacji powinien uwzględniać zwiększanie się udziału GR, która w normalnych warunkach pracy może być włączona do sieci Warto zaznaczyć, że w systemach niektórych krajów widoczne są już symptomy stadium decentralizacji [17] Odbiorcy ee DG Odbiorcy ee DG Odbiorcy ee DG Odbiorcy ee Rys 2 Możliwe warianty dostępu odbiorców energii elektrycznej do źródeł zasilania związane z rozwojem generacji rozproszonej Fig 2 Possible arrangements of consumers access to the energy sources considering DG development Istnieje istotny związek pomiędzy funkcjonowaniem źródeł GR a jakością energii W analizach jakości rozróżnia się pojęcia zaburzenia parametrów jakościowych w postaci odchyleń (variations) od wartości oczekiwanych oraz zdarzeń (events), określających nagłe zmiany parametrów wywołane zarówno czynnościami eksploatacyjnymi (normal events) jak i zakłóceniami (abnormal events) W tym kontekście wpływ jakości napięcia na pracę źródła GR odnosi się np do wpływu przełączeń w sieci (np załączania dużych odbiorów, transformatorów itd), wywołujących zarówno wzrosty jak i obniżenia napięcia Uniewrażliwienie źródeł na normalne zdarzenia sieciowe ma zasadniczy wymiar, bowiem w odróżnieniu od odbiorców krańcowych, których również dotykają zaburzenia jakości, zbędne wyłączenie źródła w stanie normalnym związane z naruszeniem parametrów jakościowych ze strony sieci, istotnie narusza bilans mocy i stanowi zagrożenie dla samego źródła W warunkach zakłóceniowych, odporność źródła na np wahania częstotliwości lub obniżenia (zapady) napięcia będzie zależała od stopnia tych zakłóceń Jednakże nie w każdym przypadku odłączanie źródła od sieci jest uzasadnione Obecnie, z uwagi na istniejącą w sieci rozdzielczej strukturę zabezpieczeń, zaleca się odłączanie rozproszonych źródeł energii (RZE) od sieci podczas zakłóceń, bowiem źródła te nie są zaprojektowane na udział w procesie sterowania awaryjnego w systemie Rozróżnienie pomiędzy odchyleniami parametrów jakościowych a zdarzeniami wpływającymi na jakość energii staje się wyraźne w kontekście pomiarów jakości zgodnie z zapisami normy IEC 61000-4-30 [8] Na przykład detekcja zapadu napięcia odbywa się w oparciu o znane z automatyki zabezpieczeniowej kryterium podnapięciowe, którego pobudzenie następuje po przekroczeniu przez wartość skuteczną napięcia zadanej wartości progowej (np 0,7U N ) Z kolei odchylenia można zmierzyć w dowolnej chwili czasu lub w

wybranym przedziale czasowym Wspomniana norma określa standardowe przedziały czasowe dla pomiarów różnych wielkości: od zakresów milisekundowych do tygodniowych Zdarzenia normalne to takie, które mają miejsce wiele razy w ciągu dnia, wywołując zmiany w napięciach/prądach jako wynik normalnych działań operatorskich lub funkcji automatyki realizowanych w sieci Przykładem jest przełączanie zaczepów transformatora powodujące skokowe zmiany napięcia Naturalnie, sprzęt sieciowy powinien być niewrażliwy na takie zmiany Z kolei zdarzenia nienormalne są konsekwencją nienormalnych stanów pracy sieci lub odbiorcy Skrajny przykład stanowi długotrwała przerwa w zasilaniu, ale do tej kategorii zaliczyć można także zwarcia lub przepięcia wywołane czynnikami zewnętrznymi W [2] proponuje się proste rozgraniczenie: stany normalne to takie, które są planowymi działaniami w ramach ruchu sieci (np przełączenia), natomiast zakłócenia zwarciowe oraz nieoczekiwane konsekwencje przełączeń określa się jako zdarzenia nienormalne Na poziomie przesyłowym, przerwa w zasilaniu, jako skutek zakłócenia zwarciowego, jest nie do przyjęcia Z tego względu automatyka w tych układach jest tak zaprojektowana, aby takie sytuacje nie były możliwe, a przynajmniej, aby ich prawdopodobieństwo było maksymalnie ograniczone Na poziomie rozdzielczym takie podejście do projektowania byłoby zbyt kosztowne, wobec czego zdarzenia sieciowe częściej prowadzą do przerwy w zasilaniu dla pewnej, zazwyczaj niewielkiej, liczby odbiorców Kluczowym problemem, wymagającym rozwiązania i systemowego podejścia w miarę zwiększającej się penetracji sieci rozdzielczej przez źródła rozproszone, jest określenie dopuszczalnych poziomów niewrażliwości 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 Metody projektowania układów GR powinny uwzględniać istniejące poziomy odchyleń napięcia w stanach normalnych, które nie powinny prowadzić do wyłączeń jednostek lub ich uszkodzenia Dopiero przekroczenie dopuszczalnego poziomu odporności powinno skutkować odłączeniem źródła od sieci, aby nie dopuścić do jego uszkodzenia Odporność źródeł na zdarzenia nienormalne (np wahania częstotliwości, zapady napięcia) zależy od głębokości i stopnia natężenia tych zdarzeń a środki prewencyjne (w tym automatyka) powinny zapewniać odłączenie (oraz dalsze działania zależne od specyfiki układu) w sytuacjach zagrażających bezpieczeństwu pracy układu wytwórczego Wybór rozwiązań będzie kwestią kompromisu pomiędzy dążeniem operatora do maksymalizacji zysku i ograniczania wyłączeń a względami bezpieczeństwa Kolejną, istotną kwestią jest odporność źródeł rozproszonych na niewielkie zmiany częstotliwości, co pokazuje min przykład awarii włoskiej z 2003 r Wiele wskazuje na to, że rozwój tej awarii mógł zostać powstrzymany, gdyby źródła GR nie były odłączane od sieci [2] Na rysunku 3 pokazano przykłady zmian częstotliwości z lewej stosunkowo częste przypadki wahań, a z prawej przykład poważnego zaburzenia, które wystąpiło podczas awarii skandynawskiej w 2003 roku

Rys 3 Wyniki rejestracji wahań częstotliwości w systemie skandynawskim (z prawej - 230903) [2] Fig 3 Frequency swings recorded in the Scandinavian system (on the right - 23092003) [2] Instalowanie małych źródeł, odpornych na tak poważne zaburzenia wiąże się ze znacznymi kosztami Jednakże, ze wzrostem penetracji sieci przez generację rozproszoną, podniesienie wymagań, co do ich niewrażliwości na określone poziomy zaburzeń powinny być poważnie rozważone w celu uniknięcia ryzyka blackoutu Jedną z pojawiających się wątpliwości jest wpływ postępującej strategii rozwoju GR na jakość energii W konwencjonalnych układach z centralną generacją ze względu na oddalenie źródeł od odbiorów (w wyniku wielokrotnej transformacji energii) oddziaływanie strony wytwórczej na odbiorczą jest ograniczone Wpływ ten dany jest pośrednio przez moc zwarciową, która jest funkcją wielu czynników (min mocy źródeł) Źródła zaburzeń jakości znajdują się po stronie odbiorcy i w jego otoczeniu (np warunki atmosferyczne), a ich stopień zależy 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 złożone układy sterujące) może być obniżenie poziomu jakości pożądanej zarówno przez odbiorcę energii jak i jej dostawcę z GR Niektóre źródła mogą mieć niekorzystny wpływ na jakość energii, powodując min zaburzenia napięcia (efekt migotania, harmoniczne itd) W zakresie odchyleń napięcia wpływ na jakość zależy w istotnym stopniu od rodzaju źródła i sposobu jego połączenia z siecią Najczęściej wpływ ten odnosi się do takich parametrów jak zmiany i odkształcenia napięcia (w szczególności, gdy źródło połączone jest z siecią przez układ przekształtnikowy) a także wahania napięcia (w tym efekt migotania światła) W odniesieniu do zdarzeń, obok zagadnienia awaryjnych wyłączeń źródeł, istotny problem stanowi spodziewany wzrost częstotliwości zapadów napięcia spowodowany wzrostem mocy zainstalowanej w GR przy zmniejszeniu mocy zwarciowej w sieci przesyłowej [2] Tak zwany stopień funkcjonalności systemu (performance index) określany w oparciu o wskaźniki jakościowe i niezawodnościowe [2, 10] zależy min od poziomu penetracji sieci przez rozproszone źródła a także od stopnia inwestycji koniecznych do zapewnienia poprawnej pracy systemu Jak wspomniano, poziom zaburzeń harmonicznymi istotnie zależy od sposobu połączenia źródła z siecią Układ energoelektroniczny jest źródłem zarówno

harmonicznych niskiej częstotliwości (będących krotnością częstotliwości sieciowej) jak i wysokiej częstotliwości (będących krotnością częstotliwości łączeniowych) Rysunek 4 pokazuje, w sposób poglądowy, wpływ stopnia nasycenia sieci źródłami z interfejsem przekształtnikowym na poziom odkształcenia harmonicznymi Kolejny problem może stanowić wzrost prawdopodobieństwa wystąpienia rezonansów sieciowych (szeregowych lub równoległych), związanych z instalowaniem baterii kondensatorów w interfejsach RZE opartych na generatorach indukcyjnych Jego rozwiązaniem może być instalowanie dodatkowych dławików w celu dostrojenia częstotliwości rezonansowej niższej niż najniższa spodziewana w sieci Lepszym rozwiązaniem wydaje się być instalowanie układów kompensacji opartych na przekształtnikowych źródłach napięcia lub źródeł wykorzystujących generatory synchroniczne Dopuszczalne poziomy wskaźników jakości zasilania powinien określać min operator sieci, opierając się min na aktualnych zaleceniach normatywnych Warto jednak zauważyć, że obecnie brak udokumentowanych wyników badań a co za tym idzie norm dotyczących pomiarów i określających spodziewany wzrost poziomu harmonicznych prądu i napięcia w sieci w miarę jej nasycania źródłami z interfejsem przekształtnikowym sterowanym w oparciu o PWM (Pulse Width Modulation) Poziom zaburzeń jakości Interfejs przeksztatnikowy Poziom dopuszczalny Interfejs konwencjonalny Poziom bez GR Stopień penetracji sieci przez GR Rys 4 Ilustracja wpływu postępującej strategii rozwoju GR na jakość zasilania [2] Fig 4 Influence of DG development strategy on the power supply quality [2] W przypadku wyłączenia tylko jednego źródła GR problem sprowadza się do właściwych działań operatora a zjawisko to dotyka głównie właściciela źródła Jednakże wyłączenie większej liczby jednostek stanowi problem szerszy, związany ze stabilnością, bezpieczeństwem dostaw i niezawodnością Zwrócono na to już obecnie uwagę w krajach z dużym udziałem generacji wiatrowej (np Dania i Niemcy) [17] Na poziomie lokalnym (rozdzielczym) koncentracja GR będzie najczęściej znacznie większa niż w sieci przesyłowej, co już obecnie prowadzi do poziomu wytwarzania wyższego niż to wynika z zapotrzebowania w lokalnej sieci SN i/lub nn Wyłączenie takich jednostek nie będzie zapewne zawsze prowadzić do utraty stabilności lub przeciążeń, ale może np powodować niedopuszczalne wzrosty napięcia związane z ich ponownym (automatycznym) załączaniem

Aktualnie każda instalacja źródeł rozproszonych jest traktowana indywidualnie, zwłaszcza w zakresie sterowania jego pracą i współpracą z siecią, co powoduje znaczne koszty i ogranicza możliwości (w tym elastyczność) ich wykorzystania Zachodzi zatem pilna potrzeba opracowania metod i zasad przyłączania źródeł rozproszonych oraz ich synchronicznej współpracy z siecią i systemami odbiorców, a także wprowadzenia nowoczesnych środków pozwalających ograniczyć poziomy prądów zwarciowych w układach ze znaczną liczbą źródeł GR Motywację w tym obszarze stanowi również dynamiczny wzrost produkcji małych źródeł np w 2005 r, pomimo nadal wysokich kosztów generacji rozproszonej, kwota sprzedaży ogniw paliwowych miała osiągnąć 900 mln $ a mikroturbin 500 mln $ (wg danych Business Communications Company [6]) Istotną rolę w tym zadaniu pełnić będą urządzenia, łącza i zastosowane protokoły komunikacyjne umożliwiające efektywne sterowanie i dysponowanie jednostkami generacji rozproszonej 4 WYBRANE ASPEKTY REALIZACJI PRZYSZŁOŚCIOWYCH STRUKTUR SIECI ROZDZIELCZYCH Z WYKORZYSTANIEM KONCEPCJI ENIUZ W zakresie infrastruktury energetycznej i informatycznej realizacja ENIUZ wymaga ewolucyjnego przekształcania aktualnych struktur sieciowych poprzez wprowadzanie nowych technologii w zasadniczych płaszczyznach: energetycznej i informatycznej W płaszczyźnie energetycznej będą to zmiany topologii sieci, małe źródła generacji rozproszonej i zasobniki energii oraz elementy energoelektroniczne takie jak: łączniki statyczne, filtry aktywne oraz elementy 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 prewencyjno-restytucyjne, zarządzanie stroną popytową a także zdalne pomiary i rozliczenia za dostarczoną energię w trybie on-line Stosowanie elementów FACTS oraz innych elementów i układów energoelektronicznych [14, 15, 19] pozwala na ograniczenie najczęściej występujących zakłóceń takich jak: zapady napięcia, efekt migotania, asymetria, przerwy w zasilaniu czy harmoniczne W sieciach rozdzielczych można w tym celu zastosować układ zunifikowanego kondycjonera jakości energii UPQC a także łączniki statyczne lub hybrydowe Poglądowy schemat układu zasilania z UPQC przedstawiono na rysunku 5 W gałęzi stałoprądowej może dodatkowo pracować źródło energii (np ogniwo paliwowe, lub źródło prądu przemiennego przyłączone przez układ prostownikowy), co zwiększa możliwości regulacyjne i niezawodność układu zasilania Za instalowanie takich układów jak UPQC czy filtry aktywne po stronie popytowej powinni być odpowiedzialni odbiorcy, których odbiory są istotnym źródłem harmonicznych zwłaszcza, że poprawa jakości zasilania leży w ich interesie, z drugiej strony dostawcy energii powinni instalować te układy na poziomie stacji rozdzielczych, w których możliwe jest pogorszenie wskaźników jakości zasilania

Wobec rozproszonej struktury zasilania energią elektryczną konieczne będzie zastosowanie rozproszonego systemu sterowania, nadzoru i zabezpieczeń oraz innych urządzeń strony wtórnej, bowiem taki system będzie znacznie wydajniejszy niż tradycyjna struktura hierarchiczna Przed systemem sterowania stawiane są szczególne wymagania, wynikające z konsekwencji rozbudowy systemów rozproszonych, do których należą między innymi: problem regulacji napięcia na skutek zwrotnych przepływów mocy od źródeł rozproszonych, wzrost wartości prądów zwarciowych, trudności w rozpoznaniu i selektywnym wyłączeniu obiektów dotkniętych zakłóceniem Jednym z możliwych podejść w zakresie sterowania rozproszonego jest zastosowanie teorii systemów wieloagentowych [12, 20] Inteligentne systemy wieloagentowe (ISW) stanowią poddziedzinę rozproszonej sztucznej inteligencji (Distributed Artificial Intelligence - DAI) i zaliczają się do projektów informatycznych o znacznym stopniu złożoności ISW koncentrują się przede wszystkim na poszczególnych modułach wykonujących podzadania Każde z nich jest przydzielone suwerennemu autonomicznemu programowi (agentowi) Rozproszenie agentów może mieć charakter przestrzenny mogą to być np grupy modułów sterująco-zabezpieczeniowych, które mają za zadanie wychwycenie informacji pozyskanych przez przekładniki i czujniki umiejscowione w określonych miejscach układu Rozproszenie może mieć także charakter funkcjonalny; kiedy np programy-eksperci mają za zadanie rozwiązać określone problemy w różnych środowiskach programowych ISW charakteryzują się szybkim rozwiązywaniem problemów wynikającym właśnie z rozproszenia, niewielkiej ilości wymiany informacji dzięki transmisji jedynie komunikatów istotnych pomiędzy poszczególnymi agentami Kolejną cechą charakterystyczną ISW jest umiejętność dynamicznego dostosowywania się (adaptacyjność) agentów z różnymi zdolnościami do poszczególnych typów problemów oraz większa niezawodność, która jest rezultatem ich rozproszenia oraz możliwości uczenia się agentów Podstawę implementacji dowolnego systemu wieloagentowego stanowi rozwiązanie problemów, które zostały opisane np w [20] W rozproszonej strukturze każdy obiekt jest przyporządkowany swojemu agentowi, który ma możliwość autonomicznego działania w zakresie rozpoznania i zmiany stanu obiektu Każdy agent może 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 tak, aby zapewnić odpowiednio dużą szybkość przetwarzania mogą to być takie informacje jak: stan łącznika po stronie napięcia zasilającego, moce (bierna i czynna) oraz prądy dopływające do obiektów, napięcie po stronie odbiorów, aktualne zapotrzebowanie na moc na poszczególnych poziomach CSJ i inne W celu uporządkowania procesu podejmowania decyzji przez agentów, zwłaszcza podczas stanów zakłóceniowych przyjmuje się szereg założeń i priorytetów odpowiednio do specyfiki układu [12] Działania inicjowane przez agentów powinny zmierzać do podniesienia niezawodności pracy układu, z drugiej jednak strony każdy agent koncentruje się na

dostarczeniu energii do swojego odbiorcy, wspomagając agentów sąsiednich w miarę możliwości (np dostępnego zapasu mocy lokalnego źródła) Przykłady badań symulacyjnych Szczególnym obszarem badawczym dotyczącym funkcjonowania ENIUZ jest symulacja działania układu i jego elementów [19, 21] W tej części artykułu zaprezentowano wybrane wyniki badań symulacyjnych dotyczących poprawy jakości zasilania przy wykorzystaniu kondycjonera UPQC Na rysunku 5 przedstawiono przyjętą do badań uogólnioną strukturę UPQC, której model zrealizowano w środowisku programowym PSCAD/EMTDC [5] Układ oparty jest na dwóch przekształtnikowych źródłach napięcia: szeregowym (DVR) i bocznikowym (DSTATCOM) o strukturze 12-pulsowej Każdy kompensator kluczujący (DVR, DSTATCOM) może pracować w trybie kompensacji obniżeń napięcia lub kompensacji mocy biernej (w oparciu o sterowanie SPWM), poprawiając warunki napięciowe w punkcie jego przyłączenia (PCC), i/lub jako energetyczny filtr aktywny (EFA) [1, 9, 14] służący do eliminacji harmonicznych prądu generowanych przez niektóre odbiory Ponadto, poprzez zastosowanie odpowiedniego układu łączników (por rysunek 5), możliwa jest modyfikacja konfiguracji układu, co daje szerokie możliwości wykorzystania UPQC oraz lokalnego źródła energii, przyłączonego do gałęzi stałoprądowej Źródło to może oddawać nadwyżki mocy do sieci zasilającej lub, w przypadku awarii zasilania z sieci, pracować w układzie wyspowym zapewniając ciągłość zasilania odbiorów priorytetowych W badaniach symulacyjnych przyjęto, że układ sterujący EFA oparty jest na teorii mocy chwilowych (Akagi-Nabae) w odniesieniu do układu trójprzewodowego [1], a inwerter (IGBT) zasilany jest napięciowo i wykorzystuje PWM do sterowania przełączaniem zaworów [14] Odbiór, będący źródłem zakłóceń harmonicznymi, przyjęto jako układ RL z mostkiem prostownikowym, dla którego można zadawać wartość kąta opóźnienia wyzwalania tyrystorów, zmieniając w ten sposób stopień odkształcenia krzywej prądu obciążenia u s u c i s i L Zróżnicowane poziomy jakości zasilania A i c Opcja: dodatkowe źródło: Łączniki statyczne lub hybrydowe DVR U DC B UPQC C DSTATCOM Rys 5 Schemat układu UPQC z ilustracją wariantów strukturalnych D-STATCOM i DVR Fig 5 Power supply system with UPQC considering its structural options D-STATCOM and DVR A B lub A B

W tabeli 1 przedstawiono zestawienie porównawcze ilustrujące właściwości szeregowych i równoległych EFA tworzących układ UPQC z rysunku 5 Tabela 1 Zestawienie porównawcze wybranych cech kompensatorów bocznikowych i szeregowych Table 1 Selected properties comparison of shunt and series compensators Kompensator bocznikowy Kompensator szeregowy Sposób pracy EFA Źródło prądowe (i c ) Źródło napięciowe (u c ) Przykładowe odbiory Prostowniki diodowe i tyrystorowe z obciążeniem indukcyjnym, cyklokonwertery Prostowniki diodowe z obciążeniem pojemnościowym Funkcje dodatkowe Kompensacja mocy biernej Regulacja napięcia Moce chwilowe czynną i urojoną można wyrazić zależnością: p e = q e α β e e β α W trakcie dalszych przekształceń składowe α, β prądów uzależnia się od obu rodzajów mocy, a dla kompensatora bocznikowego można zapisać zależność: icα eα eβ pc = ic eβ eα q (2) β c Gdzie p c i q c są odpowiednio rzeczywistą i urojoną mocą po stronie zmiennoprądowej filtru, uzyskane na podstawie odpowiednich składowych mocy odbioru p L i q L, natomiast e α i e β oznaczają składowe napięcia źródłowego Składowa stałoprądowa (DC) mocy odpowiada podstawowej składowej prądu a pozostałe składowe (AC) oznaczone odpowiednio ~ i q ~ L wyższym harmonicznym Zadanie kompensacji można zapisać w postaci: p c = ~ pl, qc = q~ L (3) W przyjętym modelu symulacyjnym, dla estymacji ~ pl i q ~ L w obwodach układu sterowania EFA dla sygnałów p L i q L stosuje się filtry górnoprzepustowe (f c =35 Hz), a synchronizacja napięć przekształtnika i źródła odbywa się z wykorzystaniem pętli fazowej PLL (Phase Locked Loop) Dla zilustrowania wybranych możliwości funkcjonalnych UPQC, na rysunku 6 przedstawiono przebiegi prądów źródła, odbioru i kompensatora poprzecznego (DVR jest bocznikowany), a na rysunku 7 prądów źródła i odbioru oraz napięcia kompensatora szeregowego (DSTATCOM jest odłączony) Jak wspomniano, oba kompensatory pracują w trybie EFA, w którym sygnały sterujące uzyskuje się w oparciu o składowe (α, β) mocy chwilowych dla różnych wariantów pracy odbioru, przy czym prąd obciążenia regulowany jest kątem zapłonu zaworów w 6-pulsowym mostku prostownikowym Na rysunku 8 pokazano przykład kompensacji obniżeń napięcia w węźle odbiorczym z wykorzystaniem kompensatora szeregowego DVR, przy czym w tym przypadku założono, że prąd odbioru kompleksowego (odbiory silnikowe i rezystancyjne o łącznej mocy S obc =1 MVA, U N =6kV) nie jest zniekształcony harmonicznymi, a układ DSTATCOM jest odłączony i i 1 α β (1) pl

Prad odbioru (ka) a) 0100 0050 0000-0050 -0100 Prad odbioru L1 0200 0210 0220 0230 0240 0250 0260 0270 0280 0290 0300 t [s] Prad odbioru (ka) b) 0100 0050 0000-0050 -0100 Prad odbioru L1 0200 0210 0220 0230 0240 0250 0260 0270 0280 0290 0300 t [s] Prad zrodla (ka) 0150 0100 0050 0000-0050 -0100-0150 Prad zrodla L1 0200 0210 0220 0230 0240 0250 0260 0270 0280 0290 0300 Prad zrodla (ka) 0150 0100 0050 0000-0050 -0100-0150 Prad zrodla L1 0200 0210 0220 0230 0240 0250 0260 0270 0280 0290 0300 Prad filtru (ka) 0060 0040 0020 0000-0020 -0040-0060 -0080 Prad fitru (L1) 0200 0220 0240 0260 0280 0300 Prad filtru (ka) 0060 0040 0020 0000-0020 -0040-0060 -0080 Prad fitru (L1) 0200 0220 0240 0260 0280 0300 Rys 6 Przebiegi prądu odbioru (i L ), źródła (i S ) oraz kompensatora (i c ) w trybie EFA (bocznikowy), dla różnych wartości kąta zapłonu: a) 15 oraz b) 45 Fig 6 Waveforms of load current (i L ), source current (i S ) and compensator current (i c ) for APF (shunt) mode, for different values of the firing angle: a) 15 and b) 45 il (ka) a) 0100 0050 0000-0050 -0100 Ia Prad odbioru il (ka) b) 0100 0050 0000-0050 -0100 Ia Prad odbioru is [ka] -0050-0100 0200 0220 0240 0260 0280 0300 t [s] Prad zrodla ISa 0100 0050 0000 is [ka] 0100 0050 0000-0050 -0100 0200 0220 0240 0260 0280 0300 t [s] Prad zrodla ISa 0200 0220 0240 0260 0280 0300 Napiecie filtru VAFa 050 0200 0220 0240 0260 0280 0300 Napiecie filtru VAFa 050 uf [kv] 000-050 uf [kv] 000-050 0200 0210 0220 0230 0240 0250 0260 0270 0280 0290 0300 0200 0210 0220 0230 0240 0250 0260 0270 0280 0290 0300 Rys 7 Przebiegi prądu odbioru (i L ), źródła (i S ) oraz napięcia kompensatora (u c ) w trybie EFA (szeregowy), dla różnych wartości kąta zapłonu: a) 15 oraz b) 45 Fig 7 Waveforms of load current (i L ), source current (i S ) and compensator voltage (u c ) for APF mode (series), for different values of the firing angle: a) 15 and b) 45 Poziomy harmonicznych w napięciu wyjściowym przekształtnika można minimalizować stosując na przykład metodę selektywnej eliminacji harmonicznych, którą można oprzeć na odpowiednio zdefiniowanej funkcji celu (wskaźniku jakości sterowania) oraz algorytmie optymalizacji np Neldera-Meada (simpleks-nieliniowej) Zagadnienie to opisano min w [21] W tak sformułowanym zadaniu sterowania optymalnego funkcja celu może uwzględniać

np: wartości wyższych harmonicznych w napięciu wyjściowym kompensatora, poziom strat łączeniowych lub pożądany przebieg odpowiedzi regulatora po skokowej zmianie sygnału wejściowego opisany takimi parametrami jak: czas ustalania się odpowiedzi, czy poziom przesterowania sygnału ul (kv) a) 60 40 20 00-20 -40-60 Napiecie odbioru ul (kv) b) 60 40 20 00-20 -40-60 Napiecie odbioru 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 t [s] Rys 8 Przebiegi napięcia odbioru (u L ): DVR załączony, b) DVR wyłączony Fig 8 Load voltage waveforms (u L ): a) DVR switched-on, b) DVR switched-off 5 WNIOSKI I 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 umożliwiających realizację tego zadania Zła jakość energii elektrycznej może pociągać za sobą znaczne koszty, a koszty związane z produkcją, instalowaniem oraz eksploatacją urządzeń poprawiających jakość są uznawane już obecnie za znacznie niższe Należy nadal prowadzić prace na opracowaniem i aktualizacją norm dotyczących jakości zasilania, przy uwzględnieniu rozwoju generacji rozproszonej, wprowadzania elementów i układów energoelektronicznych do sieci, a także wieloofertowości usług w zakresie dostawy energii elektrycznej na zróżnicowanych poziomach jakości Praktyczną realizację zadania jakościowej dywersyfikacji jakości zasilania proponuje się oprzeć na koncepcji tak zwanych elastycznych, niezawodnych i inteligentnych układów zasilania odbiorców energii elektryczne, tj układów rozdzielczych z elementami FACTS z uwzględnieniem ewentualnych źródeł pracujących w generacji rozproszonej, dających poprawę jakości zasilania Potrzeba stosowania takich układów jest w głównej mierze generowana przez dużych odbiorców, wymagających wysokiej niezawodności i jakości energii, bowiem w odniesieniu do konkretnego odbiorcy końcowego możliwe jest określenie zysku ekonomicznego wynikającego z poprawy osiągniętej np w wyniku zainstalowania UPQC Do sterowania przepływami mocy pomiędzy autonomicznymi obszarami sieci proponuje się wykorzystanie układów D-FACTS najnowszej generacji [18] Opisywane w artykule zagadnienia wiążą się z realizacją tak zwanych aktywnych sieci rozdzielczych, w szczególności w zakresie innowacyjnych technologii elektroenergetycznych i informatycznych, obejmując min takie aspekty jak: skoordynowane aktywne sterowanie

(obszarowe) zamiast dotychczas stosowanej koncepcji odrębnego sterowania w ramach każdego pola zasilającego; zastosowania układów energoelektronicznych wspomagających pracę sieci; sieci teleinformatyczne o znacznym stopniu rozproszenia i wysokich parametrach technicznych; interpretacja danych w oparciu o metody i techniki sztucznej inteligencji np metodę systemów wieloagentowych Przyszłościową, również w zakresie poprawy bezpieczeństwa, wydaje się koncepcja portalu klienta [6], której realizacja umożliwi poprawę jakości prognozowania dzięki szybkiej analizie rzeczywistych zachowań odbiorców, zwiększenie możliwości regulacyjnych (np poprzez natychmiastowe, czasowe ograniczenie mocy wybranym odbiorcom), obniżenie kosztów odczytów i utrzymania liczników, sterowanie popytem (zdalne załączanie i wyłączanie wskazanych urządzeń), identyfikację nielegalnego poboru bilansowanie obszarów sieci, szybką identyfikację miejsc uszkodzenia sieci ograniczenie strat z tytułu niedostarczonej energii oraz skrócenie czasów przerw w zasilaniu oraz podniesienie jakości planowania rozwoju sieci dzięki posiadaniu rzeczywistych (pozyskiwanych on-line) danych o obciążeniu sieci LITERATURA 1 Akagi H: Active Harmonic Filters Proc of the IEEE, Vol 93, N0 12, Dec 2005, pp 2128-2141 2 Bollen M, Hager M: Power Quality: Interactions between Distributed Energy Resources, the Grid, and other Customers, Electric Power Quality and Utilization, Magazine, Vol I, No 1,2005, pp 51 61 3 CIGRE Working Group B433: HVDC and FACTS for Distribution Systems CIGRE Publication No 280, 2005 4 Directive 2003/54/EC of the European Parliament and of the Council of 26 June 2003 Official Journal L 016 5 EMTDC: Transient Analysis for PSCAD Power System Simulation User s Guide Manitoba HVDC Research Centre Inc, Manitoba, Canada, 2003 6 Gellings C, Samotyj M, Howe B: The Future s Smart Delivery System, IEEE Power and Energy Magazine, Sept/Oct 2004, pp 40-48 7 Hanzelka Z: Jakość energii w warunkach rynku energii, Biuletyn URE 5/2003 8 IEC 61000-4-30 (Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-30: Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods) 9 Maciążek M, Pasko M: Aktywna kompensacja równoległa w układach trójfazowych czteroprzewodowych Przegląd Elektrotechniczny, R 80, Nr 6/2004, s 544-548 10 Paska J: Niezawodność systemów elektroenergetycznych Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Warszawa 2005 11 Polska Norma PN-EN 50160: Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach rozdzielczych

12 Rehtanz C (Editor): Autonomous Systems and Intelligent Agents in Power system Control and Operation Baden, Schweiz, Springer Verlag, 2003 13 Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego Dz U nr 93, poz 623 14 Skvarenina TL (Editor): The Power Electronics Handbook CRC Press LLC, 2002 15 Song YH, Johns AT: Flexible ac transmission systems (FACTS) The Institution of Electrical Engineers, London, 1999 16 Ustawa Prawo Energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 (stan prawny na dzień 13 stycznia 2006, tekst ujednolicony w Biurze Prawnym URE) 17 Van Werben M,Scheepers M: The changing role of distribution system operators in liberalised and decentralising electricity markets, Proc of the Int Conf Of Future Power Systems, 16-18 Nov 2005 18 Witek B: Analysis of Selected Protective Criteria Applied to Power Lines with UPFC Proc of CIGRE Study Committee B5 Colloquium, 2005 September 14-16, Calgary, Canada, pp 311-1 7 19 Witek B: Dynamiczne modelowanie układów kondycjonowania energii dla potrzeb automatyki zabezpieczeniowej w sieci rozdzielczej Energetyka, Zeszyt tematyczny nr 7/2005, s 66-70 20 Witek B: Nowoczesne struktury zasilania odbiorców energii elektrycznej na wymaganym poziomie jakości Energetyka, nr 10/2007, s 712-718 21 Witek B: Parametryzacja modeli symulacyjnych stosowanych w analizie stanów przejściowych w układach elektroenergetycznych z elementami energoelektronicznymi Archiwum Energetyki, tom XXXVII, 2007, s 119-129 22 Witek B: Wybrane aspekty realizacji elastycznych układów zasilania odbiorców energii elektrycznej Elektryka, Zeszyt 1(201), Gliwice 2007, s 161-174