Modelowanie współpracy farm wiatrowych z siecią elektroenergetyczną

1. Modelowanie współpracy farm wiatrowych z siecią elektroenergetyczną Piotr Kacejko, Robert Jędrychowski, Michał Wydra, Piotr Miller Politechnika Lubelska Nałęczów, ZET 2012

2. Plan prezentacji • Wstęp • Elementy układu regulacji • Odwzorowanie sieci • Sterowanie i komunikacja • Estymacja stanu • Wnioski

3. Wstęp • Układ jest częścią projektu zatytułowanego „Układ optymalnej regulacji mocy farm wiatrowych w warunkach ograniczonych możliwości przesyłowych sieci elektroenergetycznych”. • Celem projektu było stworzenie układu regulacyjnego, zdolnego do: • identyfikowania aktualnego stanu systemu • określenia dla każdej z nadzorowanych farm pracujących w tym systemie zadanego poziomu mocy generowanej • minimalizacja efektu ograniczenia mocy generowanej przy wykorzystaniu możliwości przesyłowych sieci elektroenergetycznej

4. Wstęp Przesłanki: • Obecny wymóg dotyczący sieci, to posiadanie zdolności do wyprowadzenia pełnej mocy z farmy wiatrowej • Prawdopodobieństwo wystąpienia sytuacji pracy z pełną mocą jest ograniczone • Wprowadzenie kontroli obciążalności linii • Możliwość ograniczania mocy generowanej

5. Elementy układu optymalnej regulacji mocy • Symulator systemu elektroenergetycznego • System dyspozytorski współpracujący z urządzeniami telemechaniki • Podsystem estymacji stanu sieci elektroenergetycznej

6. Przepływ informacji w systemie

7. Modelowanie pracy sieci elektroenergetycznej

8. Symulator systemu elektroenergetycznego • Specjalizowany komputer PXI National Instruments wyposażony w: • 160 wyjść analogowych • kartę przemysłowych wyjść cyfrowych • Na komputerze PXI działa program obliczeniowy, wyznaczający rozpływ mocy w sieci • Jednocześnie oprogramowanie komikuje się z systemem SCADA odczytując wartości zadanych mocy czynnej dla poszczególnych farm z grupy farm wiatrowych

9. Symulator systemu elektroenergetycznego Wyprowadzone wielkości: • wartości napięć w węzłach • mocy czynnej i biernej w generatorach • mocy czynnej i biernej odbiorów • stany wyłączników

10. System sterowania i nadzoru (SSiN) • Tworząc układ regulacji przyjęto założenie, że będzie on wykorzystywany w wybranym fragmencie rzeczywistego systemu elektroenergetycznego • Budując SSiN wykorzystano urządzenia telemechaniki stosowane w KSE • SSiN składa się z trzech zasadniczych elementów, należą do nich: • sieć komunikacyjna, • koncentrator komunikacyjny, • system dyspozytorski czasu rzeczywistego.

11. Sieć komunikacyjna układu optymalnej regulacji • Sieć komunikacyjna oparta na łączach światłowodowych stworzona została na bazie przełączników firmy MOXA spełniających surowe wymagania standardu IEC 61850 oraz wymogi kompatybilności elektromagnetycznej wymaganej od urządzeń stosowanych na stacjach elektroenergetycznych

12. Koncentrator komunikacyjny • Jako koncentrator komunikacyjny wykorzystano sterownik Ex-MST2 firmy Elkomtech S.A. • Został on wyposażony w: • wejścia analogowe i binarne. • komunikacyjne łącza asynchroniczne • łącza komunikacyjne TCP/IP • jako protokół komunikacyjny do wymiany informacji z urządzeniami telemechaniki wybrano DNP 3 • możliwe jest również zastosowanie innych protokołów.

13. System dyspozytorski czasu rzeczywistego WindExElkomtech S.A. • wizualizacja schematu sieci • wizualizacja w czasie rzeczywistym stanu elementów binarnych • wizualizacja w czasie rzeczywistym wielkości analogowych (prąd, napięcie, moc czynna i bierna) opisujących stan sieci • prezentacja sugerowanych przez estymator wartości mocy generowanych • prezentacja przeciążeń i alarmów

15. Podsystem estymacji stanu SEE • W wyniku estymacji uzyskuje się najbardziej prawdopodobny aktualny stan systemu z wielu nadmiarowych pomiarów • Podczas sterowania dużym i złożonym obiektem tj. systemem elektroenergetycznym zachodzi przede wszystkim konieczność posiadania precyzyjnych i wiarygodnych informacji • W zasadzie każdy pomiar napięcia, prądu, mocy czynnej i biernej jest obarczony błędem

16. Podsumowanie • Realizacja układu optymalnej generacji mocy farm wiatrowych pozwoliła na stworzenie narzędzia umożliwiającego modelowanie szeregu działań związanych z zarządzaniem pracą systemu elektroenergetycznego • Narzędzie to pozwala na testowanie wielu rozwiązań z zakresu modelowania pracy sieci, estymacji czy optymalizacji • Pozwala również na testowanie nowych pomysłów z zakresu wymiany i transmisji danych • Przyjęte w układzie rozwiązania pozwalają na przetransponowanie opracowanych elementów i metod do rzeczywistych systemów zarządzania pracą sieci

17. Dziękuję za uwagęRobert Jędrychowski