MINIMALIZACJA STRAT MOCY CZYNNEJ W SIECI PRZESYŁOWEJ WYBRANE ASPEKTY PROBLEMATYKI OBLICZENIOWEJ

Podobne dokumenty
Minimalizacja strat mocy czynnej w sieci przesyłowej wybrane aspekty problematyki obliczeniowej

Efektywne zarządzanie mocą farm wiatrowych Paweł Pijarski, Adam Rzepecki, Michał Wydra 2/16

Opracowanie koncepcji i założeń funkcjonalnych nowego pakietu narzędzi obliczeniowych z zakresu optymalizacji pracy sieci elektroenergetycznej

POZNAN UNIVE RSITY OF TE CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 70 Electrical Engineering 2012

Wykorzystanie farm wiatrowych do operatywnej regulacji parametrów stanów pracy sieci dystrybucyjnej 110 kv

f r = s*f s Rys. 1 Schemat układu maszyny dwustronnie zasilanej R S T P r Generator MDZ Transformator dopasowujący Przekształtnik wirnikowy

O POTENCJALE TECHNICZNYM PRZYŁĄCZENIA ELEKTROWNI WIATROWYCH DO KRAJOWEGO SYSTEMU ELEKTRO- ENERGETYCZNEGO

REGULACJA I STABILNOŚĆ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO

Wybrane zagadnienia pracy rozproszonych źródeł energii w SEE (J. Paska)

Obszarowe bilansowanie energii z dużym nasyceniem OZE

OPRACOWANIE ZAŁOŻEŃ I REALIZACJA LABORATORYJNEGO SYMULATORA DO BADANIA MODUŁU PODPOWIEDZI

WPŁYW UKŁADU KOMPENSACJI PRĄDOWEJ NA PRACĘ GENERATORA PRZY ZMIANACH NAPIĘCIA W KSE

Wpływ rozwoju elektromobilności na sieć elektroenergetyczną analiza rozpływowa

OPERATOR SYSTEMU PRZESYŁOWEGO. Karta aktualizacji nr CB/3/2012 IRiESP - Bilansowanie systemu i zarządzanie ograniczeniami systemowymi

HARMONICZNE W PRĄDZIE ZASILAJĄCYM WYBRANE URZĄDZENIA MAŁEJ MOCY I ICH WPŁYW NA STRATY MOCY

STRUKTURA ORAZ ZASADY STEROWANIA POZIOMAMI NAPIĘĆ I ROZPŁYWEM MOCY BIERNEJ

PAWEŁ PIJARSKI KATEDRA SIECI ELEKTRYCZNYCH I ZABEZPIECZEŃ WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI

ALGORYTMY OBLICZENIOWE - wykorzystanie danych pomiarowych z liczników bilansujących na stacjach SN/nn

BADANIA MODELOWE OGNIW PALIWOWYCH TYPU PEM

ZASTOSOWANIE ALGORYTMU EWOLUCYJNEGO W REKONFIGURACJI SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH Z MASZYNAMI INDUKCYJNYMI

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci innogy Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

JWCD czy njwcd - miejsce kogeneracji w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym

Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej

ELEKTROWNIE WIATROWE W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM. MICHAŁ ZEŃCZAK ZUT WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Analiza wpływu źródeł PV i akumulatorów na zdolności integracyjne sieci nn dr inż. Krzysztof Bodzek

ANALIZA WPŁYWU PRZEKRACZANIA DOPUSZCZALNYCH WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA MOCY W SIECI NN NA PRACĘ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO

Energetyka rozproszona i OZE na rynku energii

WARUNKI ZWARCIOWE W ROZDZIELNI SPOWODOWANE ZAKŁÓCENIAMI NA RÓŻNYCH ELEMENTACH SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ

Kierunek i rodzaj studiów (Specjalność) Rodzaj pracy Nazwa jednostki Opiekun pracy Temat pracy (j.polski i j.angielski)

GENERACJA ROZPROSZONA ŹRÓDŁEM MOCY BIERNEJ W SIECIACH ŚREDNICH NAPIĘĆ O MAŁEJ IMPEDANCJI

INTEGRATOR MIKROINSTALACJI ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ZYGMUNT MACIEJEWSKI. Wiejskie sieci energetyczne i mikrosieci. Warszawa, Olsztyn 2014

WARTOŚCI CZASU TRWANIA ZWARCIA PODCZAS ZAKŁÓCEŃ W ROZDZIELNIACH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ W ŚWIETLE BADAŃ SYMULACYJNYCH

Słownik pojęć i definicji. Instrukcja ruchu i eksploatacji sieci przesyłowej Bilansowanie systemu i zarządzanie ograniczeniami systemowymi

Rozbudowa stacji 400/220/110 kv Wielopole dla przyłączenia transformatora 400/110 kv. Inwestycja stacyjna

Obliczanie oraz analiza potrzeb w rejonowej sieci średniego i niskiego napięcia.

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci innogy Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

Tematy prac dyplomowych dla studentów studiów I. stopnia stacjonarnych kierunku. Elektrotechnika. Dr inż. Marek Wancerz elektrycznej

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII NAPIĘCIA SIECI NA OBCIĄŻALNOŚĆ TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

ANALIZA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH W ZESPOŁACH PRĄDOTWÓRCZYCH (SPALINOWO-ELEKTRYCZNYCH)

STRUKTURA SŁUśB DYSPOZYTORSKICH w KSE

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci innogy Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci RWE Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

Badania symulacyjne zdolności integracyjnych zautomatyzowanej infrastruktury sieciowej SN/nN dr inż. Krzysztof Bodzek

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci innogy Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz

ANALIZA SYMULACYJNA STRAT MOCY CZYNNEJ W ELEKTROENERGETYCZNEJ SIECI NISKIEGO NAPIĘCIA Z MIKROINSTALACJAMI Z PODOBCIĄŻENIOWĄ REGULACJĄ NAPIĘCIA

Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze SIECI 2004 V Konferencja Naukowo-Techniczna


Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. Analiza przyłączenia do sieci elektrowni fotowoltaicznej

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci innogy Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

Regulacja napięcia w stacji elektroenergetycznej ze źródłami lokalnymi analiza systemu zaopatrzenia w energię elektryczną

ANALIZA ZMIANY PARAMETRÓW TURBIN FARMY WIATROWEJ PRZYŁĄCZANEJ DO SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Procedury przyłączeniowe obowiązujące w PGE Dystrybucja S.A. związane z przyłączaniem rozproszonych źródeł energii elektrycznej

mgr inż. Mateusz Andrychowicz

Aktywne zarządzanie pracą sieci dystrybucyjnej SN z generacją rozproszoną

Modele matematyczne do badania bezpieczenstwa systemu elektroenergetycznego TOM

MOC BIERNA A EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA

Kompensacja mocy biernej w stacjach rozdzielczych WN/SN

OCENA WPŁYWU PRACY FARMY WIATROWEJ NA PARAMETRY JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

STABILNOŚĆ NAPIĘCIOWA A REGULACJA NAPIĘCIA PRZEŁĄCZNIKAMI ZACZEPÓW TRANSFORMATORA ELEKTROENERGETYCZNEGO

Prognoza pokrycia zapotrzebowania szczytowego na moc w latach Materiał informacyjny opracowany w Departamencie Rozwoju Systemu PSE S.A.

O efektach optymalizacji układów pracy sieci 110 kv

ANALIZA WPŁYWU DŁUGOŚCI LINII ELEKTROENERGETYCZNEJ SN NA POCHODZĄCE OD PRĄDÓW ODKSZTAŁCONYCH JEDNOSTKOWE STRATY MOCY CZYNNEJ

Propozycja OSD wymogów ogólnego stosowania wynikających z Rozporządzenia Komisji (UE) 2016/631 z dnia 14 kwietnia 2016 r. ustanawiającego kodeks

JEDNOSTKI TRANSFORMATOROWE 400/110 kv 450 MVA JAKO WAŻNY ELEMENT MODERNIZACJI I POPRAWY NIEZAWODNOŚCI KRAJOWEJ SIECI PRZESYŁOWEJ

Objaśnienia do formularza G-10.7

REGULACJA I OPTYMALIZACJA NAPIĘCIA I MOCY BIERNEJ W SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Progi mocy maksymalnych oraz wymogi ogólnego stosowania NC RfG. Jerzy Rychlak Konstancin-Jeziorna

Propozycja OSP wymogów ogólnego stosowania wynikających z Rozporządzenia Komisji (UE) 2016/1388 z dnia 17 sierpnia 2016 r. ustanawiającego kodeks

Generacja rozproszona źródłem strat w sieci SN

III Lubelskie Forum Energetyczne. Techniczne aspekty współpracy mikroinstalacji z siecią elektroenergetyczną

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.

Optymalizacja decyzji o przyłączeniu rozproszonych źródeł energii do sieci elektroenergetycznej z wykorzystaniem optymalizacji po współrzędnych

ANALIZA PRACY TRANSFORMATORÓW SN/NN PODCZAS OBCIĄŻEŃ NIESYMETRYCZNYCH

DANE TECHNICZNE I UKŁADY POMIAROWO-ROZLICZENIOWE

Redukcja zapotrzebowania mocy na polecenie OSP Mechanizmy funkcjonowania procesu DSR r.

Modyfikacje algorytmu działanie automatyki ARST na podstawie wniosków z analizy zakłócenia w SE Radkowice i SE Kielce Piaski w dniu


CZĘŚĆ DRUGA Obliczanie rozpływu prądów, spadków napięć, strat napięcia, współczynnika mocy

PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH NA ROK AKADEMICKI 2011/2012

STABILIZACJA NAPIĘCIA W SIECI nn Z DUŻĄ KONCENTRACJĄ MIKROŹRÓDEŁ Z WYKORZYSTANIEM TRANSFORMATORA 15/0,4 kv

WPŁYW ESTYMACJI OBCIĄŻEŃ NA ROZMIESZCZENIE ŹRÓDEŁ MOCY BIERNEJ W SIECIACH DYSTRYBUCYJNYCH

I. PARAMETRY TECHNICZNO-RUCHOWE JEDNOSTEK WYTWÓRCZYCH 1. Podstawowe parametry Jednostek Wytwórczych Minimum techniczne Moc osiągalna Współczynnik doci

*Woda biały węgiel. Kazimierz Herlender, Politechnika Wrocławska

Andrzej Kąkol, IEN O/Gdańsk Robert Rafalik, ENEA Operator Piotr Ziołkowski, IEN O/Gdańsk

BILANSOWANIE KSE Z UDZIAŁEM PROCESU REGULACJI PIERWOTNEJ PO WYPADNIĘCIU ŹRÓDEŁ GENERACJI ROZPROSZONEJ CZĘŚĆ I: PRACA WYDZIELONA KSE

WPŁYW REDUKCJI GENERACJI WIATROWEJ NA KOSZTY ROZRUCHÓW ELEKTROWNI KONWENCJONALNYCH

PRACE INśYNIERSKIE STUDIA STACJONARNE Rok akademicki 2011/2012

NATĘŻENIE POLA ELEKTRYCZNEGO PRZEWODU LINII NAPOWIETRZNEJ Z UWZGLĘDNIENIEM ZWISU

Elektrownia hybrydowa EH

G MINISTERSTWO GOSPODARKI, plac Trzech Krzyży 3/5, Warszawa. Agencja Rynku Energii S.A. Portal sprawozdawczy ARE

Energetyka przemysłowa.

NC ER warsztaty PSE S.A. Plan obrony systemu

OPTYMALIZACJA KOSZTÓW POBORU ENERGII ELEKTRYCZNEJ W OBIEKCIE

PRZEPŁYWY MOCY NA POŁĄCZENIACH TRANSGRANICZNYCH KSE I MOŻLIWOŚCI ICH REGULACJI

BADANIA SYMULACYJNE PROSTOWNIKA PÓŁSTEROWANEGO

PRAKTYKA I KNOW HOW (powstające klastry energii i opracowywana monografia X )

Transkrypt:

POZNAN UNIVE RSITY OF TE CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 70 Electrical Engineering 2012 Marek WANCERZ* Piotr KACEJKO* MINIMALIZACJA STRAT MOCY CZYNNEJ W SIECI PRZESYŁOWEJ WYBRANE ASPEKTY PROBLEMATYKI OBLICZENIOWEJ W referacie zostały przedstawione podstawowe problemy związane z optymalizacją rozpływów mocy biernej przy równoczesnej minimalizacji strat mocy czynnej. Działania te miały na celu poprawę warunków napięciowych systemu elektroenergetycznego. Celem przeprowadzonych obliczeń było wykazanie, iż odpowiednie sterowanie produkcją mocy biernej w generatorach oraz właściwa regulacja przekładni transformatorów systemowych może przyczynić się do obniżenia strat mocy czynnej w systemie oraz do zapewnienia odpowiednich warunków napięciowych we wszystkich węzłach sieci. 1. WSTĘP DO PROBLEMATYKI ROZPŁYWU MOCY BIERNEJ 1.1. Znaczenie mocy biernej dla systemu elektroenergetycznego Do poprawnej pracy systemu elektroenergetycznego niezbędne jest zapewnienie bilansowania się mocy biernej zarówno po stronie wytwarzania jak i poboru. Kompensacja mocy biernej jest bardzo ważnym elementem racjonalnego prowadzenia ruchu w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE) [2]. Moc bierna służy m.in. do wytworzenia pola elektromagnetycznego, niezbędnego do działania silników indukcyjnych i transformatorów oraz do poprawnej pracy wielu odbiorników. Jednak przesył mocy biernej powoduje zwiększenie strat mocy czynnej, zwiększenie spadków napięć w sieci, ograniczenie możliwości generacji i przesyłu mocy czynnej, wzrost nakładów inwestycyjnych. Jednym z klasycznych zadań optymalizacyjnych rozwiązywanych dla systemu elektroenergetycznego jest określenie takiego poziomu napięć jednostek wytwórczych, który zapewni optymalny rozpływ mocy biernej w sieci. Pomimo wprowadzenia różnych funkcji celu zadania optymalizacyjnego określonego w literaturze zagranicznej jako OPF, a krajowej jako ERO-Q, najczęściej spotykanymi są poszukiwania takich wartości napięć generatorów, które zapewnią minimalizację strat mocy czynnej. Praktyka dowodzi jednak, że problemy obliczeniowe związane z realizacją tego zadania często znacząco utrudniają efektywne zastosowanie metod optymalizacyjnych. Literatura * Politechnika Lubelska.

10 Marek Wancerz, Piotr Kacejko przedmiotu jest w tym zakresie niezwykle bogata. W referacie przedstawiono i wykorzystano tylko niektóre pozycje. 1.2. Problemy związane z niedoborem mocy biernej w systemie Awaria napięciowa, która wystąpiła w czerwcu 2006 r. wynikała właśnie z deficytu mocy biernej w północnej i centralnej części krajowego systemu elektroenergetycznego. Praktycznie wszystkie elektrownie zlokalizowane w tej części kraju pracowały z pełnym obciążeniem mocą bierną, tracąc możliwości dalszego utrzymywania zadanych wartości napięcia w punktach ich przyłączenia. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na moc czynną i bierną następowało stopniowe obniżanie się napięcia w kluczowych dla systemu węzłach sieci. Spadek napięcia dotyczył także rozdzielni dużych elektrowni systemowych, w tym rozdzielni do której były przyłączone jednostki wytwórcze elektrowni Ostrołęka. Zdarzeniem inicjującym awarię napięciową było samoczynne wyłączenie obu pracujących jednostek wytwórczych w elektrowni Ostrołęka [3]. Zgodnie z IRiESP [1], operator systemu przesyłowego prowadzi regulację napięć i rozpływów mocy biernej w sieci zamkniętej m.in. dla utrzymania napięć w węzłach sieci w dopuszczalnych granicach oraz zapewnienia warunków stabilności pracy KSE. Zadanie to realizowane jest na trzech poziomach: regulacja pierwotna jest to poziom generatorów i transformatorów, regulacja wtórna poziom nadrzędnych automatyk ARST i ARNE oraz regulacja trójna poziom centralny. Do poprawy warunków napięciowych, w referacie rozwiązano zadanie optymalizacyjne z uwzględnieniem dwóch pierwszych poziomów regulacji. 2. ZAŁOŻENIA WSTĘPNE WYKORZYSTANE DO ROZWIĄZANIA ZADANIA OPTYMALIZACYJNEGO 2.1. Analiza środowiska obliczeniowego oraz sieć testowa Do wykonania nakreślonego w referacie zadania został użyty program DigSilent (DIgital SImuLator for Electrical NeTwork). Jego zaletą jest możliwość prowadzenia efektywnych analiz systemu elektroenergetycznego dla różnych obiektów energetycznych. Jako system testowy wykorzystano zmodyfikowany system CIGRE składający się z 8 generatorów, 20 linii, 30 rozdzielni oraz 16 transformatorów (Rys. 1). W testowej sieci można wyróżnić napięcia przesyłowe 220 i 400 kv, napięcie 110 kv oraz napięcie średnie w węzłach elektrownianych. 2.2. Optymalizacja w programie Digsilent Podstawową funkcją wykorzystanego programu symulacyjnego jest wykonanie rozpływu mocy przy określonych założeniach m.in. uwzględnienie limitów mocy

Minimalizacja strat moczy czynnej w sieci przesyłowej 11 biernej i czynnej, regulacji zaczepowej transformatorów czy podatności napięciowej odbiorów. Dodatkową możliwością jest rozwiązanie zadania rozpływowego z opcjami optymalizacyjnymi. Zadanie optymalizacyjne polegało na takim sterowaniu rozpływem mocy biernej aby zminimalizować straty mocy czynnej. W złożonej, wielowęzłowej sieci straty mocy zależą od wielu czynników: układu pracy sieci i parametrów jej elementów, wielkości przesyłanych mocy czynnych i biernych, utrzymywanych poziomów napięć, regulacji przekładni transformatorów [5]. Założony efekt związany z ograniczeniem strat mocy czynnej uzyskany został przez optymalne sterowanie produkcją mocy biernej w wybranych węzłach sieci oraz optymalnym wykorzystaniem przełączników zaczepów transformatorów systemowych. Redukcja strat mocy czynnej została zrealizowana przy pewnych założeniach ograniczających, polegających na: utrzymaniu założonych poziomów napięć w obserwowanych węzłach (Tabela 1), niedopuszczenie do przeciążeń gałęzi (linii i transformatorów), utrzymanie produkcji mocy biernej w generatorach w założonych progach. B02-G1 B3H-G1 LIN4 LIN2 B02211 B01-G1 B3H211 TRA-2 B09211 B01112 LIN21 LIN20 B3L112 LIN27 B13112 LIN6 LIN10 LIN13 LIN26 B11112 LIN22 LIN28 B14112 LIN25 B15112 LIN23 LIN24 B12112 B10211 B4L112 TRA-1 B08211 LIN9 B4H211 LIN7 LIN11 LIN12 B05211 LIN8 B06211 B07211 B05-G1 B4H-G1 B06-G1 B07-G1 Rys. 1. Schemat sieci testowej, w której przeprowadzono obliczenia symulacyjne

12 Marek Wancerz, Piotr Kacejko Digsilent do wykonania zadań optymalizacyjnych wykorzystuje m.in. Metodę Punktu Wewnętrznego. Jest ona oparta na iteracyjnej procedurze minimalizacji funkcji celu i charakteryzuje się tym, że poszukiwanie minimum rozpoczyna się od punktu wewnętrznego czyli od rozwiązania, które spełnia ograniczenia i leży wewnątrz obszaru przez nie zdefiniowanego, a następnie bieżące rozwiązane poprawiane jest krok po kroku, zgodnie z kierunkiem spadku wartości funkcji celu. Realizacja metody oznacza, że OPF (Optimal Power Flow) będzie wewnętrznie minimalizował wynik funkcji Lagrange'a: T L(x, s, ) f (x) i log(s i ) ( ) [g(x) h(x) s] (1) - mnożniki Lagrange'a. Funkcja Lagrange'a jest zbieżna jeżeli: funkcja celu jest zbieżna do punktu stacjonarnego lub gradient funkcji celu jest zbieżny do zera [4]. Tabela 1. Dopuszczalne warunki napięciowe w KSE [1] Napięcie znamionowe w kv 400 220 110 Najwyższe napięcie robocze systemu w kv 420 245 123 Dopuszczalne napięcie minimalne w kv 360 200 105 3. WYNIKI PRZEPROWADZONYCH SYMULACJI 3.1. Optymalizacja rozpływu mocy biernej W niniejszym rozdziale przedstawiono wyniki symulacji wielowariantowej, której celem było wykazanie skuteczności przyjętych założeń optymalizacyjnych. Mimo, iż minimalizowano strat mocy czynnej w sieci, to otrzymany (optymalny) rozpływ mocy biernej przyczynia się do poprawy warunków napięciowych w analizowanym systemie. Podstawą obiektywizacji wyników badań była wartość strat mocy czynnej w systemie testowym. Dla wariantu podstawowego, w normalnych warunkach pracy sieci przy klasycznym rozpływie mocy, straty te wynosiły 53,69 MW. W wyniku podjętych działań optymalizacyjnych (OPF1) uzyskano wyniki przedstawione w Tabeli 2. Straty mocy czynnej zostały ograniczone do wartości 47,47 MW czyli o ponad 11 %, a generacja mocy biernej zmniejszyła się aż o 11,6%. Zmiany generacji mocy biernej wynikające z podjętych działań optymalizacyjnych zostały przedstawione na wykresie (Rys. 2). Jak widać w kilku elektrowniach doszło do zmniejszenia produkcji mocy biernej, przy wyraźnie wyższych poziomach napięć w prawie wszystkich węzłach sieci

Minimalizacja strat moczy czynnej w sieci przesyłowej 13 (Rys. 3). W obu przypadkach bilans mocy czynnej został zachowany (moc odbiorów nie ulegała zmianie nie uwzględniono podatności napięciowej odbiorów): P gen = P load + P 1974,89 MW = 1921,2 MW + 53,69 MW (PF) P gen = P load + P 1968,95 MW = 1921,2 MW + 47,75 MW (OPF1) Tabela 2. Generacja mocy czynnej i biernej wszystkich generatorów przed i po optymalizacji PF 1 OPF1 2 P [MW] Q [Mvar] P [MW] Q [Mvar] B02411-G1 352,60 201,08 352,60 219,40 YB01-G1 61,99 4,50 56,05-41,47 YB05-G1 42,00 47,58 42,00 72,84 YB06-G1 352,60 92,17 352,60 106,36 YB07-G1 352,60 162,16 352,60 157,98 YB14-G1 195,67 88,92 195,67 76,57 YB3H-G1 117,28 66,92 117,28 108,77 YB4H-G1 500,15 566,16 500,15 386,72 suma 1974,89 1229,48 1968,95 1087,16 12 3.2. Optymalizacja rozpływu mocy biernej oraz przełącznika zaczepów transformatorów systemowych Prowadzone badania, oprócz standardowego podejścia związanego z optymalizacją produkcji mocy biernej w elektrowniach, uwzględniały możliwość wykorzystania przełącznika zaczepów transformatorów. Wykorzystanie obu tych sterowań pozwoliło na dalsze zmniejszenie strat mocy czynnej. W wyniku podjętych działań optymalizacyjnych (OPF2) uzyskano wyniki przedstawione w Tabeli 3. Straty mocy czynnej zostały ograniczone do wartości 44 MW czyli o 18 %, a produkcja mocy biernej zmniejszyła się aż o 16%. W obu przypadkach bilans mocy czynnej został zachowany. P gen = P load + P 1974,89 MW = 1921,2 MW + 53,69 MW (PF) P gen = P load + P 1965,20 MW = 1921,2 MW + 44,00 MW (OPF2) 1 Naturalny rozpływ mocy (PF - Power Flow). 2 Optymalizacja rozpływu tylko mocy biernej (OPF1 Optimal Load Flow).

14 Marek Wancerz, Piotr Kacejko Tabela 3. Generacja mocy czynnej i biernej wszystkich generatorów przed i po optymalizacji PF OPF2 3 P [MW] Q [Mvar] P [MW] Q [Mvar] B02411-G1 352,60 201,08 52,30 65,91 YB01-G1 61,99 4,50 42,00 28,11 YB05-G1 42,00 47,58 352,60 64,29 YB06-G1 352,60 92,17 352,60 120,49 YB07-G1 352,60 162,16 195,67 70,39 YB14-G1 195,67 88,92 117,28 51,80 YB3H-G1 117,28 66,92 352,60 183,44 YB4H-G1 500,15 566,16 500,15 447,97 suma 1974,89 1229,48 1965,20 1032,39 3 600 Mvar 500 400 300 200 PF OPF1 OPF2 100 0 B02411_G YB01-G YB05-G YB06-G YB07-G YB14-G YB3H-G YB4H-G -100 Rys. 2. Zmiany generacji mocy biernej dla normalnego rozpływu mocy (PF) oraz dwóch typów optymalizacji (OPF1 i OPF2) 3 Optymalizacja rozpływu mocy biernej i przekładni transformatorów (OPF2 Optimal Load Flow).

Minimalizacja strat moczy czynnej w sieci przesyłowej 15 1,1300 OPF2 [p.u.] 1,0760 OPF1 PF 1,0220 0,9680 0,9140 0,8600 B3H211 B09211 B08211 B06211 B07211 B4H211 B11112 B3L112 B14112 B12112 B05211 B02211 Rys. 3. Profile napięciowe w wybranych węzłach sieci dla trzech wariantów rozpływu mocy 4. PODSUMOWANIE Wykorzystany podczas symulacji algorytm umożliwia określenie optymalnej generacji mocy biernej w jednostkach wytwórczych przy spełnieniu wymagań technicznych. Obejmują one między innymi utrzymanie dopuszczalnych przepływów mocy w gałęziach oraz napięć w węzłach sieci. W referacie jako kryterium optymalizacji przyjęto minimum strat mocy. Cel ten został osiągnięty poprzez odpowiednie sterowanie produkcją mocy biernej i regulację przekładni transformatorów. Tym samym zapewnione są optymalne poziom napięć w węzłach sieci zasilającej oraz w węzłach przyłączenia źródeł wytwórczych. Zmiany napięć dla omawianych trzech wariantów (PF, OPF1 i OPF2) zostały przedstawione na Rys. 4. Stosując metodę punku wewnętrznego uzyskano ograniczenie strat mocy czynnej o 11 % przy zastosowaniu sterowania jedynie produkcją mocy biernej w wybranych generatorach oraz zmniejszenie tych strat o 19 % przy zastosowaniu sterowania produkcją mocy biernej oraz sterowania przekładnią wybranych transformatorów systemowych. Inną formą porównania omówionych wariantów symulacyjnych jest charakterystyka profilu napięciowego przedstawiona na Rys. 3.2. Dla węzła B09211 wzrost napięcia wyniósł prawie 9 % dla wariantu OPF1 oraz o prawie 13 % dla wariantu OPF2. W pozostałych węzłach także można zaobserwować wzrost napięcia, przy czym z uwagi na przyjętą metodę optymalizacyjną nigdzie nie zanotowano przekroczeń wynikających z Tabeli 2.

16 Marek Wancerz, Piotr Kacejko 1,2 1 0,8 0,6 PF OPF1 OPF2 0,4 0,2 0 B01112 B02211 B02411 B05211 B06211 B07211 B08211 B09211 B10211 B11112 B12112 B13112 B14112 B15112 B3H211 B3H251 B3L112 B3M511 B4H211 B4H251 B4H411 B4L112 B4M511 YB01-G1 YB05-G1 YB06-G1 YB07-G1 YB14-G1 YB3H-G1 YB4H-G1 Rys. 4. Zmiany napięć w węzłach analizowanej sieci przed i po zastosowaniu optymalizacji LITERATURA [1] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej PSE Operator S.A. [2] Machowski J.: Regulacja i stabilność systemu elektroenergetycznego, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2007. [3] Komunikat w sprawie awarii napięciowej w dniu 26 czerwca 2006 r. PSE- Operator S.A. [4] Digsilent Power Factory dokumentacja techniczna. [5] Lis R., Błajszczak G.: Zarządzanie mocą bierną w krajowym systemie elektroenergetycznym w horyzoncie długoterminowym. Rynek Energii, nr 1/2010. MINIMIZATION OF ACTIVE POWER LOSSES IN A POWER TRANSMISSION SYSTEM SELECTED ASPECTS OF THE COMPUTATION PROBLEM SCOPE The paper presents fundamental problems concerning optimization of reactive power flows at simultaneous minimization of active power losses performed in order to enhance voltage conditions in a power system. Calculations have been performed in order to show that adequate control of reactive power production in generators as well as proper transformation ratio control of system transformers can contribute to the reduction of active power losses in the system and ensure adequate voltage conditions in all system nodes.