sobota, 24.10.2020 - tydzień (N)ieparzysty
logoPolSl100 logoRE100 logoKESU

Katedra Elektroenergetyki
i Sterowania Układów

IESU - Prace zespołów badawczych

Badania statutowe realizowane w roku 2015

WYBRANE PROBLEMY ELEKTROENERGETYKI

Realizowany w roku 2015 temat badawczy stanowił w pewnej części kontynuację badań prowadzonych wcześniej, ale także uwzględniał nowe, aktualne wyzwania związane z restrukturyzacją krajowej energetyki. Dokonano oceny zapotrzebowania wybranej gminy na media energetyczne oraz przedstawiono plan wdrożenia minicentrów energetycznych w badanej gminie. Przeprowadzono badania eksperymentalne oddziaływania pola elektromagnetycznego na organizmy żywe. Przeanalizowano media, interfejsy i protokoły transmisyjne oraz opracowano i testowano algorytmy pomiarowe pod kątem możliwości ich wykorzystania dla realizacji systemów automatyki elektroenergetycznej bazujących na pomiarach rozproszonych. Przeprowadzono analizę dynamiki zmian przebiegów przejściowych prądowych i napięciowych w wielotorowych liniach wielonapięciowych podczas niejednoczesnych zakłóceń zwarciowych. Kolejnym zagadnieniem była identyfikacja zjawiska chaosu bazująca na wartościach przebiegów napięć i prądów mierzonych w systemach rzeczywistych. Kontynuowano badania koncepcyjne oraz symulacyjno-analityczne zmierzające do sformułowania koncepcji układów automatyki elektroenergetycznej, w tym układów EAZ, przeznaczonych dla sieci elektroenergetycznych złożonych funkcjonalnie i konfiguracyjnie. Opracowano nową metodę szacowania poziomu normatywnego wskaźnika niezawodności SAIDI spodziewanego w przyszłości dla nowych warunków pracy sieci elektroenergetycznych. Opracowano propozycję doktryny, której istotą jest wyłączenie energetyki w horyzoncie 2020 ze sfery specjalnych wpływów politycznych, w szczególności ze sfery działań na rzecz stosowania ustaw specjalnych oraz na rzecz odstępstw od unijnych regulacji antymonopolowych i dotyczących pomocy publicznej. Dokonano analizy pracy oferowanych na rynku autonomicznych systemów oświetleniowych, zasilanych z paneli fotowoltaicznych. Wykonano analizy rozpływowe pozwalające na dokonanie oceny efektywności obecnie stosowanych środków zaradczych w odpowiedzi na przepływy nieplanowe. Przeprowadzono analizy związane ze zwiększeniem obciążalności prądowej linii napowietrznych, a także sterowaniem przepływami mocy czynnej w wybranych stanach pracy KSE. Opracowano zasady oraz model opisowy zakładowej sieci elektroenergetycznej, a także model sieci pozostałych mediów. Scharakteryzowano metody matematyczne wykorzystywane w opisie przepięć i zjawisk im towarzyszących takich, jak propagacja fal przepięciowych, czy ich odkształcanie i tłumienie. Przedstawiono cele diagnostyki linii kablowych, kryteria kwalifikowania linii kablowych do badań diagnostycznych. Wykonano analizę pracy układów ochrony przeciwporażeniowej w specyficznych sieciach elektroenergetycznych, jakimi są sieci trakcyjne prądu stałego, w których uziemienie nie może stanowić elementu ochrony przeciwporażeniowej. Modelowano i analizowano wpływ odbiorów o losowym charakterze pracy na sieć zakładową. Kontynuowano prace dotyczące wysokonapięciowych gazoszczelnych instalacji elektroenergetycznych. Dokonano obliczeń energii łuku elektrycznego oraz strefy jego rażenia.

Zobacz więcej…

Badania statutowe realizowane w roku 2014

W Instytucie Elektroenergetyki i Sterowania Układów w 2014 roku kontynuowano badania statutowe w ramach ogólnego tematu:

WYBRANE PROBLEMY ELEKTROENERGETYKI

Temat główny podzielony został, zgodnie z kształtowaną specjalizacją naukową Instytutu, na trzy zadania badawcze z podzadaniami:

  • Zadanie 1. Optymalizacja rozwiązań w restrukturyzowanej elektroenergetyce:
    1. elektroenergetyka w warunkach rynku energii – kształtowanie efektywnych opłat przesyłowych w sieci elektroenergetycznej,
    2. energetyka prosumencka w procesie strukturalnej przebudowy sektora energetycznego,
    3. planowanie rozwoju systemu elektroenergetycznego i jego elementów – ocena możliwości sterowania transgranicznym przepływami mocy czynnej przy wykorzystaniu przesuwników fazowych,
    4. intensyfikacja wykorzystania zdolności przesyłowych sieci elektroenergetycznych,
    5. zastosowanie urządzeń rozproszonej energetyki w budownictwie,
    6. praca i sterowanie nowoczesnych układów oświetleniowych,
  • Zadanie 2. Racjonalizacja wysokonapięciowych układów izolacyjnych i elektroenergetycznych torów prądowych,
  • Zadanie 3. Identyfikacja stanów i automatyzacja systemów elektroenergetycznych:
    1. wybrane zagadnienia niezawodności w lokalnych podsystemach elektroenergetycznych,
    2. wpływ elektrycznych i elektromagnetycznych pól na organizmy żywe – zagadnienia wybrane,
    3. modelowanie stanów dynamicznych systemu elektroenergetycznego związanych z ferrorezonansem,
    4. identyfikacja zakłóceń w wielotorowych różnopoziomowych napięciowo liniach elektroenergetycznych,
    5. koncepcja obszarowej automatyki elektroenergetycznej opartej na adaptacyjnych strukturach pomiarowo-decyzyjnych, dedykowana złożonym topologicznie i funkcjonalnie strukturom sieciowym,
    6. pomiary synchroniczne i infrastruktura teleinformatyczna w elektroenergetyce.

Badania zadania 1. przeprowadzono w ramach 6 podzadań ukierunkowanych na realizację następujących celów:

określenie wpływu wprowadzenia opłat przesyłowych węzłowych w krajowym systemie elektroenergetycznym (1); tworzenie podstaw pod przebudowę energetyki od WEK do EP (2); dokonanie oceny efektów wynikających z zastosowania jednoczesnej regulacji przepływów mocy czynnej za pomocą przesuwników fazowych instalowanych na zachodnich połączeniach transgranicznych KSE oraz na połączeniach systemów niemieckiego i czeskiego, wpływ przesuwników fazowych instalowanych na liniach wymiany na bezpieczeństwo pracy i możliwości importowe systemu polskiego (3); przeprowadzenie analizy zwiększenia zdolności przesyłowej istniejącej infrastruktury WN i NN funkcjonującej w naszym kraju (4); określenie możliwości zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w pokrywaniu potrzeb energetycznych typowego, wolnostojącego budynku mieszkalnego (5); ocena możliwości wykorzystania oświetlenia elektrycznego wyposażonego w opcję pracy autonomicznej do pracy w strukturach sieci smart grid, jako elementu wytwórczego i magazynującego energię (łagodzenie obciążeń szczytowych) (6).

Celem badań prowadzonych w ramach zadania 2. były badania w zakresie metodycznym jak i przedmiotowym w odniesieniu do podstawowych składowych obwodów głównych urządzeń elektroenergetycznych, tj.: układów izolacyjnych oraz torów prądowych.

Więcej...

Badania zadania 3. przeprowadzono w ramach 6 podzadań ukierunkowanych na realizację następujących celów:

poszukiwanie sposobów poprawy niezawodności zasilania w sieciach SN (1); rozpoznanie jednoczesnego oddziaływania biologicznego pól elektromagnetycznych urządzeń elektroenergetycznych i GSM (2); ocena zjawisk ferrorezonansowych, w szczególności chaosu, w wybranych modelach układów elektroenergetycznych (3); analiza elektromagnetycznych przebiegów przejściowych towarzyszących zakłóceniom zwarciowym w wielotorowych liniach wielonapięciowych (4); kontynuacja badań koncepcyjnych nowatorskich struktur pomiarowo-decyzyjnych systemów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej oraz weryfikacyjnych badań symulacyjno-analitycznych istniejących układów (5); analiza techniki pomiarów synchronicznych oraz mediów, interfejsów i protokołów transmisyjnych w aspekcie możliwości wykorzystania w obszarowych systemach automatyki elektroenergetycznej oraz sieciach Smart Grid (6).

Więcej...

Rezultaty badań przedstawiono w licznych publikacjach, monografiach oraz referatach konferencyjnych. Uzyskane doświadczenia zostały również wykorzystane w opracowanych na zlecenie PSE S.A. pracach naukowo-badawczych (szczegóły w dołączonych dokumentach).

Za szczególnie istotne z punktu widzenia wykorzystania wyników badań (Zadanie 1.2) uznaje się ich zamieszczenie w referacie wprowadzającym do konferencji ekspertów zorganizowanej przez Kancelarię Prezydenta RP (prowadzonej przez Sekretarza Stanu w Kancelarii) nt. „Energetyka obywatelska na rzecz lokalnego rozwoju gospodarczego”.

Wyniki pracy mogą być również wykorzystane w pracach doktorskich i habilitacyjnych.

Tematyka badań prowadzonych w roku 2013

W Instytucie Elektroenergetyki i Sterowania Układów w 2013 roku kontynuowano badania statutowe w ramach tematu:

WYBRANE PROBLEMY ELEKTROENERGETYKI

Temat główny podzielony został, zgodnie z kształtowaną specjalizacją naukową Instytutu, na trzy zadania badawcze:

  1. Optymalizacja rozwiązań w restrukturyzowanej elektroenergetyce.
    • 1.1. Energetyka rozproszona.
    • 1.2. Scenariusze rozwojowe krajowej elektroenergetyki w horyzoncie 2025.
    • 1.3. Zastosowanie przesuwników fazowych do sterowania przepływami mocy czynnej na połączeniach transgranicznych KSE.
    • 1.4. Intensyfikacja wykorzystania zdolności przesyłowych elektroenergetycznych linii napowietrznych.
  2. Racjonalizacja wysokonapięciowych układów izolacyjnych i elektroenergetycznych torów prądowych.
  3. Identyfikacja stanów i automatyzacja systemów elektroenergetycznych.
    • 3.1. Wybrane zagadnienia niezawodności w lokalnych podsystemach elektroenergetycznych.
    • 3.2. Wpływ nisko- i wysokoczęstotliwościowych pól elektromagnetycznych i elektrycznych na organizmy żywe.
    • 3.3. Działanie automatyki elektroenergetycznej w układach sieciowych o dużym nasyceniu źródłami rozproszonymi.
    • 3.4. Możliwość rozróżniania stanów zwarciowych i obciążeń dopuszczalnych w liniach napowietrznych WN o zintensyfikowanych zdolnościach przesyłowych dla celów automatyki zabezpieczeniowej.

Uzyskane wyniki badań mogą być wykorzystane przede wszystkim:

  • do określenia efektywności sterowania przepływami mocy czynnej na synchronicznych połączeniach transgranicznych KSE przy wykorzystaniu przesuwników fazowych instalowanych w liniach wymiany,
  • do analizy zmian głównych parametrów w sieci dystrybucyjnej po wprowadzeniu do niej dużej liczby źródeł rozproszonych,
  • do oceny wpływu zmian w regulacjach prawnych na rozwój wybranych technologii energetycznych,
  • do analizy różnych metod zwiększenia zdolności przesyłowych linii napowietrznych przy wykorzystaniu istniejącej infrastruktury sieciowej,
  • do analizy i diagnostyki zasadniczych elementów składowych obwodów głównych, charakterystycznych dla sieci i niektórych wysokonapięciowych urządzeń elektroenergetycznych: układów izolacyjnych oraz torów prądowych,
  • do oceny poziomów niezawodności oraz sposobów jej poprawy w lokalnych podsystemach rozdzielczych,
  • do oceny oddziaływania fal elektromagnetycznych wytworzonych przez urządzenia elektroenergetyczne oraz aparaturę GSM na organizm człowieka,
  • do przeprowadzenia analiz dotyczących współpracy źródeł rozproszonych z siecią dystrybucyjną w stanach zakłóceniowych,
  • do zaproponowania algorytmu umożliwiającego rozróżnienie stanów zwarciowych i stanów obciążeń dopuszczalnych dla zintensyfikowanych zdolności przesyłowych linii, bazującego na pomiarach lokalnych.

Wyniki pracy mogą być również wykorzystane w pracach doktorskich i habilitacyjnych.

Badania statutowe realizowane w 2012 r.

W Instytucie Elektroenergetyki i Sterowania Układów w 2012 roku realizowano badania statutowe w ramach tematu:

WYBRANE PROBLEMY ELEKTROENERGETYKI

W realizowanym temacie badawczym znalazły swoje odzwierciedlenie aktualne i kluczowe dla krajowej elektroenergetyki zagadnienia. Temat zbiorczy – zgodnie z kształtowaną specjalizacją naukową Instytutu – został podzielony formalnie na siedem zadań badawczych:

1. Analiza wybranych zagrożeń wynikających z rozwoju energetyki wiatrowej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym
2. Automatyka zabezpieczeniowa struktur sieciowych z przyłączonymi farmami wiatrowymi
3. Transmisja danych w aspekcie podejmowania decyzji przez obszarowe systemy automatyki elektroenergetycznej
4. Wpływ intensyfikacji wykorzystania zdolności przesyłowych linii WN na pra­widłowość funkcjonowania automatyki zabezpieczeniowej
5. Wybrane aspekty niezawodności oraz zastosowań układów energoelektro­nicznych w elektroenerge­tycznych sieciach przesyłowych i rozdzielczych

W ramach zadania badawczego realizowano dwa podzadania:

  • Wybrane zagadnienia niezawodności w lokalnych podsystemach elektroenergetycznych,
  • Stany nieustalone i oddziaływania jakościowe w układach elektro­energetycznych z generacją rozproszoną i elementami FACTS.
6. Nowe rozwiązania w elektroenergetyce na szczeblu krajowym i regionalnym

Badania i analizy dotyczyły następujących zagadnień szczegółowych:

  • Energetyka rozproszona,
  • Scenariusze rozwojowe krajowej elektroenergetyki w horyzoncie 2025,
  • Zastosowanie przesuwników fazowych do sterowania przepływami mocy czynnej na połączeniach transgranicznych KSE,
  • Wpływ urządzeń rozproszonej energetyki na pracę sieci dystrybucyjnej,
  • Intensyfikacja wykorzystania zdolności przesyłowych elektroenergetycznych linii napowietrznych.
7. Racjonalizacja wysokonapięciowych układów izolacyjnych i elektro­energetycznych torów prądowych.

W ramach zadania realizowane były następujące prace:

  • Narażenia mechaniczne układów izolacyjnych,
  • Ocena rozwiązań układów izolacyjnych w wykonaniu materiałów ceramicznych i nieceramicznych,
  • Diagnozowanie stanu technicznego układów izolacyjnych w transformatorach sieciowych.

Efektem badań statutowych ukończonych w roku 2012, było 29 publikacji, w tym: 15 artykułów opublikowanych w czasopismach o zasięgu krajowym i między­narodowym, 12 referatów opublikowanych w materiałach konferencji krajowych i zagranicznych oraz w innych wydawnictwach niepunktowanych, 1 redakcja monografii w języku polskim oraz 1 podręcznik akademicki.

Merytoryczne rezultaty uzyskane w ramach realizacji tematu w roku 2012 przedstawiono podczas seminarium naukowego w Instytucie w dniu 5 grudnia 2012 roku.

W roku 2012 w Instytucie Elektroenergetyki i Sterowania Układów zrealizowano także 5 zadań badawczych służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich:

  1. Struktury automatyki elektroenergetycznej poprawiające współpracę układów generacji rozproszonej z systemem elektroenergetycznym w stanach zakłóceniowych – dr inż. Piotr Rzepka,
  2. Monitorowanie obciążalności prądowej elementów sieci elektroenergetycznych – mgr inż. Paweł Kubek,
  3. Badania nad stosowaniem urządzeń rozproszonej energetyki w budynkach mieszkalnych – mgr inż. Paweł Kucharczyk,
  4. Działanie automatyki zabezpieczeniowej linii WN i NN w aspekcie rozwoju KSE – mgr inż. Marcin Niedopytalski,
  5. Uwarunkowania pracy zabezpieczeń odległościowych linii sieci dystrybucyjnej WN z przyłączonymi farmami wiatrowym – mgr inż. Mateusz Szablicki.

Wybrane problemy elektroenergetyki - zadania ukończone w 2011 r.

Prowadzony w ramach badań kierunkowych, projekt badawczy BK-209/RE1/2010 pt. Wybrane problemy elektroenergetyki – zgodnie z kształtowaną specjalizacją naukową Instytutu – jest podzielony formalnie na trzy zadania badawcze:

1. Nowe rozwiązania w elektroenergetyce na szczeblu krajowym i regionalnym

Zadanie to było realizowane w Zespole Sieci i Urządzeń Elektroenergetycznych (Z1) pod kierownictwem dra inż. Edwarda Siwego i dotyczyło następujących elementów badawczych:

  • Synergetyka jako synteza czterech obszarów strategicznych gospodarki,
  • Ocena możliwości sterowania przepływami transgranicznymi,
  • Prognoza zmian wystarczalności krajowego SEE do 2020 roku w kontekście rozwoju generacji rozproszonej,
  • Wykorzystanie naukowych przesłanek do kształtowania właściwych relacji pomiędzy dostawcami a odbiorcami energii elektrycznej,
  • Maksymalizacja termicznej zdolności przesyłowej linii napowietrznych.

2. Racjonalizacja wysokonapięciowych układów izolacyjnych i elektroenergetycznych torów prądowych

Zadanie to realizowane było w Zespole Techniki Wysokich Napięć (Z2) pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Zbigniewa Gacka, a następnie (od 1.01.2011 r.) dra inż. Maksymiliana Przygrodzkiego i dotyczyło następujących elementów badawczych:

  • Diagnozowanie stanu technicznego układów izolacyjnych w transformatorach sieciowych,
  • Projektowanie i użytkowanie sieci elektroenergetycznych.

3. Identyfikacja stanów i automatyzacja systemów elektroenergetycznych

Zadanie to realizowane było w Zespole Automatyki i Informatyki w Elektroenergetyce (Z3) pod kierownictwem dra hab. inż. Adriana Halinki, prof. Pol. Śląskiej i dotyczyło następujących elementów badawczych:

  • Projektowanie elektroenergetycznych układów przesyłowych i rozdzielczych - wybrane zagadnienia,
  • Uwarunkowania pracy zabezpieczeń odległościowych w układach elektroenergetycznych z przyłączonymi farmami wiatrowymi,
  • Poprawa niezawodności w energetyce lokalnej wraz z optymalizacją rozpływu mocy,
  • Wpływ zmian dopuszczalnej obciążalności prądowej linii na działanie automatyki zabezpieczeniowej.

Bezpośrednim i wymiernym efektem realizacji tematu badawczego w roku 2010 było łącznie 48 publikacji, w tym: 27 artykułów opublikowanych w czasopismach o zasięgu krajowym, 12 referatów opracowanych na konferencje krajowe 1 referat opracowany na konferencje zagraniczne, 1 rozdział w monografii w j. angielskim, 2 monografie w j. polskim, 4 artykuły prasowe oraz 1 na stronie www.

Efektem badań kontynuowanych w roku 2011 było 41 publikacji, w tym: 16 artykułów opublikowanych w czasopismach o zasięgu krajowym, 14 referatów opracowane na konferencje krajowe, 2 monografie w j. polskim, 8 artykułów prasowych oraz 1 artykuł na stronie www. Niniejsze opracowanie zawiera krótkie raporty merytoryczne z poszczególnych zadań badawczych oraz wykaz wybranych, związanych z nimi publikacji.

Zobacz więcej…

Zakończenie zadań w ramach badań własnych

W latach 2010 i 2011 w ramach badań własnych kontynuowano badania związane z aktualnymi aspektami poprawy funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (SEE) na poziomie wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. W ramach zbiorczego tematu badawczego BW-409/RE1/2010 pt. Doskonalenie struktur oraz działania systemów elektroenergetycznych, opracowano 12 podzadań badawczych związanych m.in. z: integracją technologii energetycznych, diagnostyką układów izolacyjnych, planowaniem pracy SEE, optymalizacją sieci rozdzielczych, niezawodnością zasilania, cyfrową automatyką zabezpieczeniową (EAZ), wspomaganiem decyzji z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych, automatyką w elastycznych układach elektroenergetycznych, identyfikacją zakłóceń, zastosowaniami synchrofazorów w EAZ oraz działaniem EAZ w warunkach przyłączania farm wiatrowych.

Większość zadań została zrealizowana w roku 2010, natomiast w roku 2011 ukończono zadania związane z planowaniem pracy i sterowaniem pracą systemu elektroenergetycznego w warunkach rynku energii elektrycznej, nowoczesnymi metodami optymalizacji w eksploatacji elektroenergetycznych sieci rozdzielczych oraz ze sterowaniem oświetleniem.

Zobacz więcej…