METODY BADANIA STABILNOŚCI SEE W PLANOWANIU DŁUGOTERMINOWYM ROZWOJU KSE

Podobne dokumenty
METODY BADANIA STABILNOŚCI SEE W PLANOWANIU DŁUGOTERMINOWYM ROZWOJU KSE

Wyzwania w zakresie przyłączania morskich farm wiatrowych do Krajowego Systemu Przesyłowego

Wyzwania dla systemu przesyłowego związane z rozwojem energetyki rozproszonej

Tomasz Tomczykiewicz Sekretarz Stanu Ministerstwo Gospodarki

Bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej. 10 marca 2014 r.

Zadania remontowe w obszarze majątku sieciowego zaplanowane do realizacji w latach

Strategiczne uwarunkowania rozwoju infrastruktury przesyłowej. Chorzów 27 lutego 2018 r.

Rozbudowa sieci elektroenergetycznych a wsparcie finansowe dla poszczególnych sektorów energii

Ograniczenia sieciowe maj 2018 r.

Stabilność pracy systemu przesyłowego

Zwiększenie przepustowości polskich sieci elektroenergetycznych i magazynowanie energii

Budowa dwutorowej linii elektroenergetycznej 400 kv Kozienice Ołtarzew Spotkanie z Władzami Samorządowymi oraz Przedstawicielami Mieszkańców

Komunikacja społeczna przy inwestycjach biogazowych. Mariusz Wawer Havas PR Warsaw

Megaprojekty w PSE Operator S.A.

Zamierzenia inwestycyjne PSE Operator planowane do roku 2025 w celu zaspokojenia

Investments in the Polish Power System

Wzrost kompetencji project managerów a budowanie kultury zarządzania projektami w PSE S.A.

PLAN ROZWOJU w zakresie zaspokojenia obecnego i przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną na lata

Aktualne aspekty prowadzenia ruchu KSE

REGULACJA I STABILNOŚĆ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO

Elektrownie parowe konwencjonalne (J. Paska)

CZĘŚĆ II OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Przesył energii elektrycznej potrzeby,progi i bariery

Komunikacja społeczna przy inwestycjach biogazowych. Havas PR Warsaw

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

Największe wyzwania w procesie budowy rynku energii UE Konrad Purchała Biuro Rozwoju Rynku Energii

PROBLEMATYKA LIKWIDACJI ZWARĆ JEDNOFAZOWYCH NA LINIACH WYPROWADZENIA MOCY Z ELEKTROWNI SYSTEMOWYCH

Załącznik nr 1. Lokalizacja stacji elektroenergetycznych objętych przedmiotem zamówienia.

BILANSOWANIE KSE Z UDZIAŁEM PROCESU REGULACJI PIERWOTNEJ PO WYPADNIĘCIU ŹRÓDEŁ GENERACJI ROZPROSZONEJ CZĘŚĆ II: SYNCHRONICZNA PRACA KSE Z UCTE

Oferowane zdolności przesyłowe - Przetarg miesięczny wrzesień 2016 roku Przekrój techniczny PSE (50HzT+CEPS+SEPS)

Zakład Elektroenergetyki r. Wydział Elektryczny. PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC MAGISTERSKICH (termin złożenia pracy r.

Oferowane zdolności przesyłowe - Przetarg miesięczny luty 2017 roku Przekrój techniczny PSE (50HzT+CEPS+SEPS)

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

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

ZJAWISKA W OBWODACH TŁUMIĄCYCH PODCZAS ZAKŁÓCEŃ PRACY TURBOGENERATORA

BEZPIECZEŃSTWO ENERGETYCZNE

MINIMALIZACJA STRAT MOCY CZYNNEJ W SIECI PRZESYŁOWEJ WYBRANE ASPEKTY PROBLEMATYKI OBLICZENIOWEJ

OCENA STABILNOŚCI KĄTOWEJ KRAJOWEGO SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO NA PODSTAWIE ANALIZY PRZEBIEGÓW ZAKŁÓCENIOWYCH MOCY CHWILOWEJ

Jak zintegrować elektrownię jądrową w polskim systemie elektroenergetycznym? Zbigniew Uszyński Departament Rozwoju Systemu 15 listopada 2017 r.

Fot. Adam Wełnicki PLAN ROZWOJU. w zakresie zaspokojenia obecnego i przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną na lata WYCIĄG

Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej


Spis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości

Instytut Automatyki Systemów Energetycznych Sp. z o.o.

Minimalizacja strat mocy czynnej w sieci przesyłowej wybrane aspekty problematyki obliczeniowej

PAWEŁ PIJARSKI KATEDRA SIECI ELEKTRYCZNYCH I ZABEZPIECZEŃ WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI

BADANIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA I ZAŁĄCZANIA MOCNO OBCIĄŻONEJ LINII PRZESYŁOWEJ NA PRACĘ ELEKTROWNI Z TURBOGENERATORAMI

REFERAT GENERALNY DO REFERATÓW PODSEKCJI I.2 STABILNOŚĆ, NIEZAWODNOŚĆ, AWARIE I RESTYTUCJA


Elektroenergetyka Electric Power Industry. Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. stacjonarne

Oferowane zdolności przesyłowe - Przetarg miesięczny październik 2017 roku Przekrój techniczny PSE (50HzT+CEPS+SEPS)

MODELOWANIE UKŁADU REGULACJI MOCY CZYNNEJ TURBOGENERATORA

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

KODEKS SIECI RfG. ZBIÓR WYMAGAŃ TECHNICZNYCH DLA MODUŁÓW WYTWARZANIA ENERGII TYPU A

BADANIA SYMULACYJNE STANÓW PRZEJŚCIOWYCH GENERATORÓW ŹRÓDEŁ ROZPROSZONYCH

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

ANALIZA ZMIANY PARAMETRÓW TURBIN FARMY WIATROWEJ PRZYŁĄCZANEJ DO SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Obciążenia nieliniowe w sieciach rozdzielczych i ich skutki

Modele matematyczne do badania bezpieczenstwa systemu elektroenergetycznego TOM

Elektroenergetyka Electric Power Industry. Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne

NC ER warunki działania w charakterze dostawców usług w zakresie obrony i odbudowy na podstawie umowy

Zagadnienia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej

Oferowane zdolności przesyłowe - Przetarg miesięczny sierpień 2017 roku Przekrój techniczny PSE (50HzT+CEPS+SEPS)

ANALIZA PRZEBIEGU PRACY TURBOGENERATORA PO WYSTĄPIENIU SAMOCZYNNEGO PONOWNEGO ZAŁĄCZENIA LINII

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

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

Zdjęcia Elektrowni w Skawinie wykonał Marek Sanok

STUDIA I STOPNIA STACJONARNE ELEKTROTECHNIKA

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

Przesyłanie energii elektrycznej

Specyfika elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej tową regulacją

INSTRUKCJA RUCHU I EKSPLOATACJI SIECI PRZESYŁOWEJ

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Sieci przesyłowe krajowego systemu elektroenergetycznego oraz możliwo trans granicznych

WYZNACZANIE SPADKÓW NAPIĘĆ W WIEJSKICH SIECIACH NISKIEGO NAPIĘCIA

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. Analiza przyłączenia do sieci elektrowni fotowoltaicznej

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

Analiza asymetrii napięć i prądów w układzie sieci elektroenergetycznego połączenia Polska Litwa

Niezawodność w energetyce Reliability in the power industry

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

ZASTOSOWANIE MODELOWANIA POLOWO-OBWODOWEGO DO ANALIZY STANÓW NIEUSTALONYCH TURBOGENERATORA

OCENA WPŁYWU PRACY FARMY WIATROWEJ NA PARAMETRY JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

KODEKS SIECI RfG. ZBIÓR WYMAGAŃ TECHNICZNYCH DLA MODUŁÓW WYTWARZANIA ENERGII TYPU B PRZYŁĄCZANYCH DO SIECI OSD

Propozycja OSD wymogów ogólnego stosowania wynikających z Rozporządzenia Komisji (UE) 2016/1447 z dnia 26 sierpnia 2016 r. ustanawiającego kodeks

The Way of Modelling New Generation Sources and its Effect on Power System Stability Evaluation Parameters

ANALIZA PRACY FARMY WIATROWEJ W KONTEKŚCIE PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

POTRZEBY INWESTYCYJNE SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH

AKTUALNE WYMAGANIA DOTYCZĄCE METODYKI PLANOWANIA ROZWOJU SIECIOWEJ INFRASTRUKTURY ELEKTROENERGETYCZNEJ

Bezpieczeństwo Energetyczne

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

SIPROTEC 5. Badania systemów elektroenergetycznych w planowaniu rozwoju Cz. I. Analizy statyczne ANALIZY BADANIA PRZEGLĄDY

dr inż. Jan Staszak kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) język polski II

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

OPRACOWANIE ZAŁOŻEŃ I REALIZACJA LABORATORYJNEGO SYMULATORA DO BADANIA MODUŁU PODPOWIEDZI

Uniwersalny przekładnik prądowy do dokładnego pomiaru prądów zwarciowych. Autorzy Jerzy Przybysz Jan Olak Zbigniew Piątek

Oferowane zdolności przesyłowe - Przetarg miesięczny sierpień 2011 roku Przekrój techniczny PSEO (50HzT+CEPS+SEPS)

Transkrypt:

2013 Rynek Energii. Zeszyt tematyczny Str. 1 METODY BADANIA STABILNOŚCI SEE W PLANOWANIU DŁUGOTERMINOWYM ROZWOJU KSE Piotr Miller, Marek Wancerz Słowa kluczowe: system elektroenergetyczny, badania stabilności, planowanie rozwoju sieci Streszczenie. W artykule zbadano wpływ sposobu i dokładności modelowania układów automatycznej regulacji nowych bloków wytwórczych na wskaźniki oceny stabilności systemu elektroenergetycznego. Wskaźnikami oceny są czasy krytyczne trwania t kr oraz odpowiadające im współczynniki zapasu stabilności k t, czasy połowienia t 50% oraz czasy regulacji t 15%. Zaprezentowane wyniki badań są próbą rozstrzygnięcia, jaki wpływ na wnioski wynikające z analiz stabilności ma sposób modelowania bloków wytwórczych. 1. WSTĘP Operatorzy sieci przesyłowej zobowiązani są do opracowywania planów rozwoju systemu elektroenergetycznego (SEE) w różnych horyzontach czasowych. Dla każdego z tych okresów zakłada się scenariusze rozwoju sieci oraz prognozuje wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną i związany z nim wzrost wytwarzania energii elektrycznej połączony z koniecznością ustalenia lokalizacji i sposobu przyłączania nowych źródeł wytwórczych do istniejącego SEE. Analizy systemowe prowadzone w ramach planowania rozwoju SEE powinny obejmować zarówno analizy statyczne, jak i dynamiczne. W zakresie analiz statycznych prowadzone są obliczenia: rozpływów mocy, zwarć, kompensacji mocy biernej oraz obliczenia niezawodnościowe. W zakresie analiz dynamicznych wyznacza się: stabilność kątową przejściową, stabilność kątową lokalną, stabilność napięciową oraz stabilność częstotliwościową. W trakcie analiz dokonuje się oceny zachowania systemu pod wpływem zdarzeń polegających na wystąpieniu zakłóceń i ich likwidacji. Wśród analizowanych zdarzeń można wyróżnić zdarzenia planistyczne (mniej lub bardzie prawdopodobne), które brane są pod uwagę w procesie planowania rozwoju SEE, i dla których standardy zachowania SEE muszą być spełnione, oraz zdarzenia ekstremalne (mało prawdopodobne), dla których dopuszcza się niespełnienie standardów zachowania SEE. Z punktu widzenia niniejszego artykułu istotne są analizy dynamiczne, a szczególnie stabilność kątowa przejściowa oraz wskaźniki oceny stabilności SEE. 2. STABILNOŚĆ KĄTOWA PRZEJŚCIOWA Zachowanie stabilności kątowej przejściowej jest warunkiem koniecznym bezpiecznej pracy SEE, jest to też jedno z podstawowych kryteriów oceny stanu systemu elektroenergetycznego. Stabilność kątowa jest zachowana, jeżeli spełnione są następujące warunki [1,2,3]: dla każdego zdarzenia planistycznego system zachowuje synchronizm i dąży do ustalonego punktu pracy, tłumienie kołysań elektromechanicznych po wystąpieniu dużych zakłóceń jest zadowalające. Warunek pierwszy stabilności kątowej przejściowej można sprawdzić wykonując symulację komputerową przebiegu stanu nieustalonego wywołanego zdarzeniem [4]. W przypadku sieci 400 i 220 kv przyjmuje się, że normalny czas likwidacji zakłócenia to 120 ms, natomiast czas opóźniony to 300 500 ms [5]. W artykule przyjęto założenie, że badane będą zdarzenia polegające na wystąpieniu trójfazowego (K3) blisko szyn stacji elektrownianej, likwidowanego z czasem normalnym przez definitywne wyłączenie linii. Wskaźnikami oceny odporności SEE na zakłócenia są wartości czasów krytycznych trwania oraz odpowiadające im współczynniki zapasu stabilności k t wyznaczane ze wzoru [1,2]: k t kr zw 100 t t (1) t gdzie: t kr krytyczny czas trwania, tj. maksymalny czas trwania, dla którego SEE jest stabilny, t zw rzeczywisty czas likwidacji zakłócenia Dla zdarzeń planistycznych wymaga się, aby współczynnik zapasu stabilności kątowej przejściowej spełniał następujących warunek [3,6]: zw kt (10 20)% (2) Drugi warunek stabilności kątowej przejściowej (dotyczący tłumienia kołysań elektromechanicznych) można sprawdzić korzystając z wyników symulacji komputerowej przebiegów nieustalonych. Wskaźnikiem oceny stabilności systemu jest czas regulacji, zdefiniowany jako czas, po którym badany przebieg nie wychodzi poza strefę kontrolną o zadanej szerokości, podawanej zwykle w procentach wartości amplitudy pierwszego wychylenia. W analizach kołysań

Str. 2 Rynek Energii. Zeszyt tematyczny 2013 wirników generatorów synchronicznych wykorzystuje się dwa wskaźniki tego typu [1,2,3]: czas regulacji t 15% odpowiadający strefie kontrolnej o szerokości 15% pierwszego wychylenia, czas regulacji t 50% odpowiadający strefie kontrolnej o szerokości 50% pierwszego wychylenia. Czas regulacji t 50% nazywany jest czasem połowienia. Ilustruje to rysunek 1, na którym czas połowienia t 50% oznaczono jako czas, po którym przebieg t nie wychodzi poza 50% amplitudy pierwszego wychylenia. Rys. 1. Ilustracja definicji czasu połowienia t 50% [3] Czasy regulacji należy określić dla krytycznego czasu trwania na podstawie przebiegów uzyskanych w trakcie symulacji przebiegu stanu nieustalonego. W tabeli 1 podano wartości czasów regulacji, dla których tłumie-nie można uznać za wystarczające. Tabela 1 Kryteria wystarczającego tłumienia kołysań w SEE Rodzaj kołysań Czas regulacji t50% Czas regulacji t15% wewnątrzsystemowe 5 s 15 s Międzysystemowe 7 s 20 s Aby poprawnie wyznaczyć wartości wskaźników oceny stabilności należy przeprowadzić badania symulacyjne na pełnym modelu SEE. W modelu należy odwzorować wszystkie czynniki, które mogą mieć wpływ na przebieg stanu nieustalonego. 3. MODEL GENERATORA W programach symulacyjnych wykorzystuje się różne modele matematyczne generatorów synchronicznych. Nazwy najczęściej wykorzystywanych modeli, zgodne z nomenklaturą IEEE, to gencls, genrou oraz gensal. Model klasyczny generatora synchronicznego, gencls, to model drugiego rzędu, który tworzą tylko równania ruchu. Pozostałe modele to tzw. modele szóstego rzędu. Model genrou wykorzystywany jest do modelowania maszyn synchronicznych o wirniku cylindrycznym z biegunami utajonymi (turbogeneratorów), natomiast model gensal wykorzystywany jest do modelowania maszyn synchronicznych z biegunami wydatnymi (hydrogeneratorów). Szczegółowy opis poszczególnych modeli z wykazem parametrów i schematami układów regulacji można znaleźć w literaturze [7,8]. Jeszcze większa różnorodność modeli występuje w przypadku układów wzbudzenia i regulacji napięcia generatorów synchronicznych. W modelach wykorzystywane są modele statycznego układu wzbudzenia i regulacji napięcia exst1 oraz modele maszynowego układu wzbudzenia i regulacji napięcia exac1a. Z układami wzbudzenia skojarzone są także stabilizatory systemowe jednowejściowe oraz wielowejściowe. Przedstawicielem modelu stabilizatora jednowejściowego jest układ ieeest, natomiast model stabilizatora wielowejściowego reprezentowany jest przez układ pss2a. Różnorodność wykorzystywanych modeli układów regulacji turbin wynika z rodzaju czynnika roboczego (para, woda, gaz), konstrukcji turbiny (w przypadku np. turbin wodnych) oraz struktury regulatora turbiny. W modelach KSE wykorzystuje się trzy podstawowe modele układów regulacji turbiny: ieeeg1, hygov oraz gast. Zróżnicowanie modeli oraz mnogość parametrów je opisujących może sprawiać trudności w ich skompletowaniu, szczególnie w przypadku nowych zespołów wytwórczych. Czy wystarczy przyporządkować im modele klasyczne drugiego rzędu, czy też konieczne będzie bardziej dokładne modelowanie? Czy w przypadku układów regulacji trzeba szukać ich optymalnych parametrów, czy też wystarczy skorzystać z modeli referencyjnych [3]? 4. PROBLEM BADAWCZY W dokumentacji planu rozwoju Krajowego Systemu Elektroenergetycznego [9,10] przewidziano do roku 2020 wybudowanie kilku nowych, konwencjonalnych źródeł energii. W planach inwestycyjnych znajduje się budowa nowych bloków min. w Stalowej Woli, Kozienicach, Opolu, a także w Jaworznie, Turowie, Skawinie, Bogdance i Puławach. Bloki te należy uwzględnić w modelach prognostycznych wykorzystywanych w badaniach planistycznych. W zależności od etapu realizacji wyżej wymienionych inwestycji różny jest zakres wiedzy na temat parametrów tych bloków, ich wyposażenia w układy regulacji, a nawet na temat sposobów ich przyłączenia do KSE. Dobrym przykładem jest tu elektrownia w Puławach, o której na dzień dzisiejszy wiadomo jedynie, że jej planowana moc znamionowa to około 900 MVA, zlokalizowana będzie

2013 Rynek Energii. Zeszyt tematyczny Str. 3 w okolicach Zakładów Azotowych w Puławach, natomiast do sieci będzie włączona poprzez cztery linie 400 kv (nacięcia istniejących linii 400 kv relacji Kozienice Lublin Systemowa, oraz Kozienice Ostrowiec ZRC Świętokrzyski). Ilustruje to rysunek 2, na którym przedstawiono także inwestycje w sieć przesyłową. ALY SLK GDA DUN GDP GBL ELB PLC REC ZYD PLP OLM OLS ELK GLN POM MON KRA VIE PKW BYD JAS TEL GRU OST LMS BIA NAR ROS GOR WLA PLO BCN LSN ZGC PLE CZE PPD KRM PAT KON ADA PDE ZGI SOC OLT MSK MOR WTO PIA WSI MIL STN SDU HAG MIK POL CPC ZUK CRN SWI BOG LES PAS WPO ZBK DBN OSR BLA TRE ANI HCZ GRO WRZ KED ROK WIE MOS ALB NOS LIS PAB ROG BEK LAG KAT JAM HAL KOP PBO BIR KOM CZT JAN TCN JOA PRB BUJ ZAP PIO LOS KHK SIE BYC SKA KIE LUA WAN KPK RAD KLA ROZ PEL OSC TAW KOZ CHM PUL RZE BGC ABR STW KRI LSY MKR CHS ZAM DOB LEM Rys. 2. Lokalizacja nowych, konwencjonalnych źródeł energii w planach rozwoju KSE [9,10] Najprostszym rozwiązaniem w takiej sytuacji (wariant 1) wydaje się być przyporządkowanie nowoprojektowanym blokom modeli klasycznych drugiego rzędu (gencls). W przypadku elektrowni w Puławach parametry tego modelu ustalono na podstawie modeli referencyjnych [3]. Kolejna modyfikacja (wariant 2) polega na przyporządkowaniu nowym generatorom synchronicznym modeli szóstego rzędu (genrou) z pominięciem pozostałych układów regulacji. Model pełny (wariant 3) uzupełniony zostaje modelami układów automatycznej regulacji: układ wzbudzenia i regulacji napięcia (exst1), układ regulacji turbiny (ieeeg1) oraz układ dwuwejściowego stabilizatora systemowego (pss2a). Wariant 3 potraktowano jako punkt odniesienia do dalszych badań. Dla tego wariantu przeprowadzono kompletną analizę, dla różnych zdarzeń planistycznych (także ekstremalnych). Na podstawie tych analiz wyznaczono najmniej korzystny przypadek zdarzenia i dla niego zbadano wpływ sposobu modelowania na wartości wskaźników oceny stabilności. Kolejne warianty to modyfikacje wariantu 3. Z dokumentacji przetargowej Elektrowni Puławy sp. z o.o. wynika, że blok elektrowni w Puławach będzie blokiem gazowo-parowym. W wariancie 4 zmieniono więc model turbiny na turbinę gazową wraz z regulatorem typu gast. W wariancie 5 zmieniono, w stosunku do wariantu podstawowego, model układu wzbudzenia i regulacji napięcia (exac1a), którego parametry przyjęto na podstawie modelu referencyjnego. Wariant 6 to wymiana stabilizatora systemowego (ieeest). W wariancie 7 badania przeprowadzono przy wyłączonym układzie stabilizatora systemowego w elektrowni Puławy. Opisane powyżej warianty mają swoje modyfikacje. Niektóre z nich mają swoje pod-warianty, oznaczone literą a, w których modyfikacje modelu rozszerzane są na pozostałe bloki wytwórcze wprowadzone do systemu w modelu prognostycznym.

Str. 4 Rynek Energii. Zeszyt tematyczny 2013 element wyłączany przy likwidacji kod węzeł początkowy Wyniki pełnych badań symulacyjnych dla wariantu 3 opis zdarzenia węzeł końcowy węzeł opis zakłócenia rodzaj czas likwidacji Tabela 2 spełnienie warunków stabilności krytyczny czas trwania tłumienie czas krytyczny zapas stabilności czas połowienia (50%) czas regulacji (15%) ms ms % s s Stan normalny (bez wyłączeń) F001A PUL412 KOZ422 PUL412 K3 120 339.2 182.7 4.04 10.51 F001B PUL412 LSY412 PUL412 K3 120 339.2 182.7 4.02 10.48 F401A PUL412 KOZ412 PUL412 K3 120 339.2 182.7 4.80 10.50 F401B PUL412 OSC412 PUL412 K3 120 339.2 182.7 4.05 10.57 Stan remontowy z wyłączeniem linii F001B (PUL412 - LSY412) F001A PUL412 KOZ422 PUL412 K3 120 330.9 175.8 3.89 10.45 F401A PUL412 KOZ412 PUL412 K3 120 330.9 175.8 3.87 10.43 F401B PUL412 OSC412 PUL412 K3 120 335.1 179.3 3.89 10.57 Stan remontowy z wyłączeniem linii F401A (PUL412 - KOZ412) F001A PUL412 KOZ422 PUL412 K3 120 327.0 172.5 3.99 11.38 F001B PUL412 LSY412 PUL412 K3 120 343.5 186.3 4.77 10.43 F401B PUL412 OSC412 PUL412 K3 120 347.4 189.5 4.02 10.53 Stan remontowy z wyłączeniem linii F401B (PUL412 - OSC412) F001A PUL412 KOZ422 PUL412 K3 120 327.0 172.5 4.86 10.56 F001B PUL412 LSY412 PUL412 K3 120 330.9 175.8 4.09 10.55 F401A PUL412 KOZ412 PUL412 K3 120 330.9 175.8 4.04 10.56 Zdarzenie ekstremalne: wyłączenie linii F001A (PUL412 - KOZ422) i F401A (PUL412 - KOZ412) F001B PUL412 LSY412 PUL412 K3 120 310.4 158.7 4.02 11.38 F401B PUL412 OSC412 PUL412 K3 120 306.2 155.2 4.79 11.52 Zdarzenie ekstremalne: wyłączenie transformatora PUL-A1 (PUL412 - PUL212) i linii F001A (PUL412 - KOZ422) F001B PUL412 LSY412 PUL412 K3 120 335.1 179.3 3.87 10.35 F401A PUL412 KOZ412 PUL412 K3 120 306.2 155.2 3.96 11.41 F401B PUL412 OSC412 PUL412 K3 120 335.1 179.3 4.02 10.51 Tabela 3 Wyniki badań symulacyjnych dla wszystkich wariantów modelowania generatorów synchronicznych opis wariantu i zdarzenia wariant modelu (sposób modelowania bloku wytwórczego w elektrowni Puławy i elektrowni sąsiednich) węzeł opis zakłócenia rodzaj czas spełnienie warunków stabilności krytyczny czas trwania tłumienie czas połowienia czas krytycznności (15%) zapas stabil- czas regulacji (50%) ms ms % s s Zdarzenie ekstremalne: wyłączenie linii F001A (PUL412 - KOZ422) i F401A (PUL412 - KOZ412); zwarcie na linii F001B wariant 3 (model podstawowy) PUL412 K3 120 306.2 155.2 4.79 11.52 wariant 1 (klasyczny) PUL412 K3 120 306.2 155.2 4.76 11.50 wariant 1a PUL412 K3 120 310.4 158.7 6.92 18.47 wariant 2 (bez układów regulacji) PUL412 K3 120 281.2 134.3 4.86 11.58 wariant 2a PUL412 K3 120 272.8 127.3 4.90 15.40 wariant 4 (turbina gazowo-parowa) PUL412 K3 120 281.2 134.3 4.85 11.62 wariant 5 (wzbudzenie maszynowe) PUL412 K3 120 301.8 151.5 3.96 12.48 wariant 5a PUL412 K3 120 301.8 151.5 3.97 12.57 wariant 6 (stabilizator jednowej.) PUL412 K3 120 306.2 155.2 4.77 11.53 wariant 7 (bez stabilizatorów) PUL412 K3 120 306.2 155.2 4.90 15.39 wariant 7a PUL412 K3 120 306.2 155.2 5.74 15.29

Kąt [stopnie] Kąt [stopnie] 2013 Rynek Energii. Zeszyt tematyczny Str. 5 200 Przebieg kątów wybranych generatorów - model podstawowy 200 Przebieg kątów wybrnych generatorów - model klasyczny 180 PUL 160 140 LEC KOZ ROG OST 150 PUL LEC KOZ ROG 100 OST 120 100 50 80 60 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 40-50 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Czas [s] -100 Czas [s] Rys. 3. Przebiegi kołysań wybranych generatorów dla modelu podstawowego (wariant 3) oraz klasycznego (wariant 1a) 5. WYNIKI BADAŃ Badaniami symulacyjnymi objęto wszystkie cztery linie 400 kv wyprowadzające moc z elektrowni Puławy. Pełny zakres badań wykonano dla podstawowego wariantu sieci (wariant 3), w którym wszystkim nowym blokom wytwórczym przyporządkowano modele szóstego rzędu z uwzględnieniem układów automatycznej regulacji. Wyniki badań zaprezentowano w tabeli 2. Wartości wskaźników oceny stabilności systemu świadczą o tym, że system spełnia wymagania określone w zależności (2) i tabeli 1. Z wyników badań zamieszczonych w tabeli 3 wynika, że rozbieżności pomiędzy wartościami czasów krytycznych trwania i współczynników zapasu stabilności sięgają 18% w stosunku do wariantu podstawowego. W żadnym jednak z wariantów nie zanotowano przekroczenia wartości kryterialnej współczynnika zapasu stabilności określonej zależnością (2). Znacznie większe rozbieżności występują w wartości czasów regulacji. Tutaj różnice pomiędzy czasami regulacji w stosunku do wariantu podstawowego sięgają 44%. W dodatku w przypadku niektórych wariantów modeli zanotowano przekroczenia wartości kryterialnych z tabeli 1. Na rysunku 3 zaprezentowano dwa skrajne przypadki przebiegów symulacji. Wyraźnie zmniejszenie tłumienia w modelu klasycznym zaowocowało wyraźnym zwiększeniem czasów regulacji (w tabeli 3 przekroczone wartości czasów regulacji zostały wyróżnione pogrubieniem). 6. PODSUMOWANIE Przystępując do badań autorzy artykułu spodziewali się większych różnic wynikających ze zróżnicowanego sposobu modelowania bloków wytwórczych. Przede wszystkim spodziewano się wyraźnej różnicy czasów krytycznych trwania oraz odpowiadających im wartości zapasów stabilności. Tymczasem uzyskane różnice są stosunkowo niewielkie, nie wpływające praktycznie na ocenę stabilności systemu według tego kryterium. Być może wynika to z niezbyt trafnie wybranego miejsca zakłócenia, dla którego także w przypadku zdarzeń ekstremalnych uzyskiwano duże wartości zapasu stabilności. Znacznie większe różnice wystąpiły w zakresie tłumienia kołysań elektromechanicznych. W tym przypadku wybór sposobu modelowania bloków wytwórczych ma duży wpływ na uzyskiwane przebiegi symulacji. Artykuł może stanowić materiał pomocniczy do wykonywania analiz sieciowych związanych z planowaniem rozwoju sieci przesyłowej w długookresowym horyzoncie czasowym. Założono, że znane są prognostyczne bilanse mocy wytwarzanej i pobieranej oraz scenariusze rozwoju sieci przesyłowej podlegającej analizie. Analizy sieciowe statyczne i dynamiczne wykonywane w planowaniu rozwoju systemu przesyłowego 400, 220 kv z uwzględnieniem sieci 110 kv przeznaczone są do oceny zachowania się SEE pod wpływem zdarzeń polegających na wystąpieniu zakłóceń i ich likwidacji. Zaprezentowane analizy obejmują tylko badania stabilności kątowej. Dla pełnej oceny systemu konieczna jest także ocena obciążenia elementów sieci w stanach pozakłóceniowych, statyczne i dynamiczne zmiany napięć oraz stabilność napięciowa. W prezentowanym artykule badaniom poddano system biorąc pod uwagę: zdarzenia planistyczne, dla których zakłada się, że standardy zachowania się SEE muszą być spełnione oraz zdarzenia ekstremalne, dla których standardy zachowania się SEE nie muszą być spełnione. Jednak zdarzenia ekstremalne mogą prowadzić do awarii obszarowych lub awarii systemowych, stąd warto w badaniach uwzględniać także te zdarzenia. Metody analiz sieciowych opisane w artykule wykonywane są dla wielowariantowych modeli determini-

Str. 6 Rynek Energii. Zeszyt tematyczny 2013 stycznych tworzących scenariusze rozwoju sieci przesyłowej dla rozmaitych wariantów prognoz wzrostu obciążenia i planów rozwoju źródeł wytwórczych. Analizy dynamiczne obejmują symulację komputerową stanu nieustalonego wywołanego danym zdarzeniem. Do symulacji należy wykorzystać program do badania stabilności kątowej przejściowej. W analizach dynamicznych modelując dane zdarzenie należy odwzorować matematyczne modele zespołów wytwórczych i układów regulacji automatycznej oraz uwzględnić rzeczywisty sposób działania zabezpieczeń istotnych dla tego zdarzenia. Autorzy artykułu pragną podkreślić, że problematyka dostarczania energii elektrycznej odbiorcom obejmuje nie tylko aspekty ekonomiczne ale również techniczne związane z bezpieczeństwem i niezawodnością pracy systemu elektroenergetycznego. Artykuł ten wpisuje się w ten drugi aspekt. LITERATURA [1] Machowski J., Bialek J., Bumby J.: Power System Dynamics. Stability and Control. John Wiley & Sons, Chichester, New York, 2008, 2009, ISBN 978-0-470-72558-0 [2] Machowski J.: Regulacja i stabilność systemu elektroenergetycznego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007r. ISBN 978-83-7207-689-2 [3] Kacejko P., Wancerz M., Machowski J., Robak S., Lubośny Z.: Analizy sieciowe w średniookresowych planowaniu rozwoju KSE. Instrukcja pomocnicza. Załącznik do pracy na zlecenie PSE Operator S.A., zamówienie nr: Nr DS/RB/DS/Z/MJ/2011, Warszawa 2012. [4] Machowski J., Kacejko P., Miller P.: Kryteria i możliwości wykonywania łączeń asynchronicznych po-między układami wyspowymi wyłonionymi w sieci KSE. Energetyka. Zeszyt tematyczny nr XXIII. Maj 2012 r. (ISSN 0013-7294) [5] Wancerz M., Kacejko P.: Problematyka likwidacji zwarć jednofazowych na liniach łączących bloki wielkiej mocy z systemem elektroenergetycznym. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 10a/2012. (ISSN 0033-2097) [6] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej. Wersja z dnia 30 grudnia 2010 r. [7] Dokumentacja techniczna programu PSLF, v.18. [8] Dokumentacja techniczna programu PowerFactory, v.14.1. [9] Polskie Sieci Elektroenergetyczne Operator S.A.: Plan rozwoju obecnego i przyszłego za-potrzebowania na energię elektryczną na lata 2010 2025, Konstancin Jeziorna, lipiec 2011 r. [10] Polskie Sieci Elektroenergetyczne Operator S.A.: Plan rozwoju obecnego i przyszłego za-potrzebowania na energię elektryczną na lata 2010 2025. Konstancin Jeziorna, lipiec 2011 r. METHODS FOR TESTING POWER SYSTEM STABILITY AS AN ELEMENT OF LONG-TERM PLANNING OF THE NATIONAL POWER SYSTEM DEVELOPMENT Key words: power system, stability, network planning, short circuit power Summary. An effect of the way and accuracy of modeling automatic control systems of generating units on parameters of the power system stability evaluation has been investigated. The evaluation parameters are the following: values of the critical short-circuit time t kr, and corresponding to them values of the stability margin k t, and the regulation times t 50% and t 15%. The obtained results make an attempt to establishing the effect of the way generating units are modeled on the conclusions following from the power system stability analyses. Piotr Miller: ukończył Wydział Elektryczny Politechniki Lubelskiej. Obecnie pracuje na stanowisku adiunkta w Katedrze Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń. Specjalizuje się w problematyce metod numerycznych i oprogramowania stosowanego w analizie stanów awaryjnych systemu elektroenergetycznego. Jest głównym autorem programu komputerowego SCC stosowanego do obliczania wielkości zwarciowych przez wiele jednostek energetyki zawodowej i biura projektowe; e-mail: p.miller@pollub.pl Marek Wancerz: jest absolwentem Wydziału Elektrycznego Politechniki Lubelskiej o specjalności systemy elektroenergetyczne. Obecnie pracuje w Katedrze Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń. Jego zainteresowania naukowe koncentrują się wokół zagadnień: modelowania systemów elektroenergetycznych, analiz pracy różnych źródeł wytwórczych, projektowania elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej, badań stabilności pracy systemu elektroenergetycznego i bezpieczeństwa jego pracy. Jest autorem i współautorem wielu krajowych i zagranicznych publikacji o tej tematyce, a także prac naukowo-badawczych dla instytucji związanych z energetyką.; e-mail: m.wancerz@pollub.pl