Numer 4/21 (December 2014)

Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa (EAZ) jest częścią systemów elektroenergetycznych realizującą w tych systemach funkcje samoczynnego zapobiegania i likwidacji zakłóceń. Dzieli się ona na EAZ eliminacyjną (np. zabezpieczenia >I, >>I, >U, <U, >f, <f, >J), restytucyjną (np. SPZ, SZR) oraz prewencyjną (np. SCO, APKO), gdzie nazwy tych grup automatyki określa ich zastosowanie. Ponadto układy EAZ można podzielić ze względu na obszar oddziaływania, tj. na automatykę lokalną, której zadaniem jest oddziaływanie na jeden lub kilka powiązanych z sobą elementów sieci elektroenergetycznej (np. generator, transformator, linię elektroenergetyczną, szyny), oraz na automatykę systemową, której zadaniem jest oddziaływanie na cały system elektroenergetyczny (np. SCO). Wielkościami kryterialnymi wykorzystywanymi przez układy elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej są wielkości bezpośrednio związane z fizyką zjawisk zachodzących w systemie elektroenergetycznym, tj. przede wszystkim: prąd, napięcie, częstotliwość, prędkość kątowa i temperatura, oraz ich funkcje, jak np. impedancja (iloraz napięcia i prądu). Wykorzystywane są również inne miary detekcji stanu zakłóceniowego, jak ilość wydzielonego gazu lub jego przepływ w zabezpieczeniach transformatorów, czy błysk łuku elektrycznego w zabezpieczeniach zwarciowych rozdzielnic.

Liczba i rodzaj układów EAZ stosowanych do zabezpieczenia elementów systemu elektroenergetycznego wynika z przepisów: głownie rozporządzenia ministra gospodarki oraz IRiESP i IRiESD operatorów sieci, które w istocie przenoszą wymagania zawarte w rozporządzeniu.

Rodzaj oraz liczba układów EAZ wymaganych dla ochrony danego elementu sieci zależy od rodzaju zabezpieczanego elementu, mocy znamionowej, napięcia znamionowego, lokalizacji w systemie elektroenergetycznym, konfiguracji sieci oraz istotności dla tego systemu.

Wymagania co do automatyki zabezpieczeniowej, w sensie przypisania rodzaju zabezpieczeń do elementów systemu elektroenergetycznego, nie ulegają zmianie od lat.

Rozwój elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej w przyszłości nie będzie związany ze zmianą wielkości kryterialnych stosowanych przez poszczególne zabezpieczenia. Wynika to z faktu, że automatyka zabezpieczeniowa już wykorzystuje informacje związane z fizyką zjawisk w systemie i znalezienie innych jest praktycznie niemożliwe, a przynajmniej skrajnie trudne. Rozwój będzie przebiegał w sposób różny dla systemu przesyłowego i systemów dystrybucyjnych, wynikając bezpośrednio z różnicy stanu początkowego oraz ze zmiany funkcjonowania tych systemów. W jednym i drugim przypadku będzie jednak związany z rozwojem systemów komunikacji.

W przypadku systemu przesyłowego elementem nowym będą systemy oparte na pomiarze fazorów napięć i prądów w węzłach oraz elementach systemu elektroenergetycznego, tzw. WAMS (Wide Area Measurement Systems). W wielu systemach systemy WAMS są już zainstalowane i rozbudowywane. Obecnie informacja zbierana przez systemy WAMS wykorzystywana jest głownie do analiz post mortem, tj. analiz po awarii. Wyzwaniem dla systemów elektroenergetycznych są natomiast systemy zabezpieczeń (Wide Area Protection Systems) i regulacji (Wide Area Control Systems), wykorzystujące informacje globalne o systemie.

Rozwój systemów teleinformatycznych będzie prowadził do rozwoju automatyki zabezpieczeniowej o charakterze ogólnosystemowym. Automatyka tego typu będzie wykorzystywała łączniki, jak automatyka SCO obecnie, ale również będzie mogła oddziaływać na źródła energii (przyłączone do sieci poprzez przekształtniki energoelektroniczne) oraz ewentualnie na odbiory.

Należy się również spodziewać integracji funkcji zabezpieczeniowych i tym samym zmiany struktury EAZ w stacjach elektroenergetycznych. W skrajnych przypadkach może to prowadzić do eliminacji zabezpieczeń dedykowanych poszczególnym pojedynczym obiektom (lub realizujących pojedyncze funkcje zabezpieczeniowe) przez jeden zredundowany centralny system komputerowy (sterownik). W formie pośredniej rozwój zabezpieczeń będzie się odbywał w kierunku zabezpieczeń o strukturze hierarchicznej, gdzie na poziomie podstawowym (obiektu) będą realizowane proste funkcje zabezpieczeniowe, a wyżej funkcje związane ze skoordynowanym oddziaływaniem na obiekt składający się z wielu elementów, np. na stację elektroenergetyczną.

Wraz z rozwojem hierarchicznych struktur EAZ należy się spodziewać rozwoju automatyki o charakterze adaptacyjnym, tj. dostosowywania się nastaw zabezpieczeń do zmieniającej się struktury sieci oraz ewentualnie do zmieniającego się jej stanu pracy. Nie można również wykluczyć rozwoju EAZ adaptacyjnych lokalnych.

W przypadku systemów dystrybucyjnych rozwój EAZ będzie przebiegał w sposób zbliżony do prognozowanego w systemach przesyłowych. Zatem z jednej strony będzie następować nasycanie sieci klasycznymi układami zabezpieczeń (realizującymi funkcje i mające struktury znane z systemu przesyłowego), a z drugiej strony, jako wynik rozwoju infrastruktury teleinformatycznej, wprowadzane będą funkcje zabezpieczeń, sterowania i regulacji o charakterze globalnym. Charakter globalny należy rozumieć tu jako odnoszący się do pewnego fragmentu systemu elektroenergetycznego.

Efekty będą zależały od działań inżynierów we wszystkich obszarach elektroenergetyki, co prezentuje Acta Energetica. Zapraszam do lektury.

 

Spis treści

Energoelektroniczne moduły funkcjonalne dla realizacji inteligentnych transformatorów dystrybucyjnych SN/nn dla sieci Smart Grid
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Koncepcja systemu MGrid do wspomagania, projektowania i sterowania pracą wielonośnikowych mikrosieci energetycznych
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Rola generacji rozproszonej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym na przykładzie gminy Gierałtowice
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Wyświetlacz domowy IHD – przegląd doświadczeń z projektów badawczych
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Poprawa efektywności energetycznej przy integrowaniu mikrosieci z inteligentnymi sieciami krajowymi
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Narażenia cieplne i elektrodynamiczne wyłączników różnicowoprądowych przy ich dobezpieczaniu wyłącznikami nadprądowymi instalacyjnymi
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Optymalizacja konfiguracji dla sieci rozdzielczych SN i nN
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Półwysep Helski – pilotażowy projekt sieci inteligentnych
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Szacowanie asymetrii napięć w sieci niskiego napięcia wprowadzanej przez jednofazową mikrogenerację
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Uwarunkowania techniczne przyłączania mikrogeneracji do sieci niskiego napięcia w świetle obowiązujących przepisów oraz praktyk krajowych i europejskich
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Smart Grid – reklama czy konieczność
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Kryteria optymalnej kompensacji mocy biernej w sieciach dystrybucyjnych
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Praca autonomiczna mikrosystemów elektroenergetycznych niskiego napięcia
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)
Wrażliwość sieci potrzeb własnych elektrowni na możliwość wystąpienia ferrorezonansu
Streszczenie Cały artykuł (HTML) Pobierz artykuł (PDF)