104. ÉVFOLYAM 2011/05 KIEMELT TÉMÁK A MAGYAR ELEKTROTECHNIKAI EGYESÜLET HIVATALOS LAPJA ALAPÍTVA: 1908

Átírás

1 A MAGYAR ELEKTROTECHNIKAI EGYESÜLET HIVATALOS LAPJA ALAPÍTVA: 1908 KIEMELT TÉMÁK Leválasztható körzetek szigetüzemi vizsgálata 2. rész Sztochasztikus load-flow számítás alkalmazása hálózattervezés adatbizonytalanságainak kezelésére A magyar villamosenergiarendszer tranziens stabilitásának rendszerszintű vizsgálata, 2. rész I. negyedévében közzétett, az elektrotechnika területeit érintő magyar nemzeti szabványok A dinamó-elv magyar feltalálásának 150. évfordulójára Hogyan tovább villámvédelem? 2. rész Sikeres Villamos Épületgépész Nap a Construmán 104. ÉVFOLYAM 2011/05

2 A 20 ÉVES FUX ZRT. A MAGYAR VEZETŐSODRONY- ÉS DRÓTKÖTÉLGYÁRTÁS HAGYOMÁNYAINAK MEGŐRZÉSÉÉRT I. Az innováció szerepe a vállalat fejlődésében A szabad- és szigeteltvezeték-gyártással, valamint emelés- és rögzítés technikai eszközök gyártásával foglalkozó, miskolci székhelyű FUX Zrt. idén húsz éves, A cég partnerei között a hazai áramszolgáltatók és hálózatépítők mellett, ma már ott vannak Európa legjelentősebb villamosenergia-szolgáltatói és hálózatépítői. A társaság jelen van a skandináv országokban, a nyugat-európai piacon, megőrizve pozícióit a volt szocialista országokban, és terveik szerint a FÁK országok piaca jelenti a következő kihívást a cég számára. A FUX Zrt. cégfilozófiájának meghatározó eleme az innováció és a piaci igényekhez rugalmasan alkalmazkodó folyamatos termékfejlesztés. A fejlesztéseik között a legjelentősebbek: meghatározása a vezetéksodronyok és acélsodronyok gyártásában, um szabadvezetékek fejlesztése, gyártása, Korszerű szigetelt vezetékek és szektorkábelek fejlesztése, gyártása, II. A Környezetvédelmi Innovációs Díjban részesült termék fejlesztése A kompenzált mágneses terű energiatakarékos vezető sodronyok termék- és gyártásfejlesztésére ben került sor. A FUX Zrt. a VEIKI-VNL Villamos Nagylaboratóriumok Kft-vel közösen Kompenzált mágneses terű vezetősodrony szerkezetet fejlesztett ki. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a páratlan számú vezető réteggel rendelkező acél erősítésű sodronyok energiavesztesége csökkenthető a vezető rétegek által keltett mágneses térerősség redukálásával. A FUX Zrt. a hálózati energia veszteségek lehető legalacsonyabb szintre történő nevű energiatakarékos vezető sodrony ipari méretű gyártásának üzemi takarítást lehet elérni úgy, hogy a vezeték egyéb fontos tulajdonságai (szakító szilárdság, rugalmassági modulus, szerelvényezhetőség, jég- és szélterhelés, belógás) nem változnak. A hazai energiatakarékossági törekvéseket támasztja alá az új vezetősodronyok 400 kv-os alaphálózaton történő alkalmazása. A fejlesztés bővült a vállalkozás hazai piaci részesedése. MINEL 500/65-ös vezető sodronnyal létesített Hévíz Szombathely 400 kv-os távvezeték 2009-ben az OVIT Zrt. Ugyancsak 2009-ben kezdődött és 2010-ben került átadásra a Pécs - országhatár (Ernestinovo) 42,3 km hosszúságú 400kV os távvezeték, évi hazai felhasználás elérte a 4220 tonnát. A 400 kv-os alaphálózatba - - A FUX Zrt. tovább folytatta a gyártástechnológia fejlesztését és ben olyan felületkezelési módszert szabadalmaztatott, amely alkalmazásával tovább csökkenthető a koronasugárzás és a vezető sodronyokban keletkező energiaveszteség. Képalá: A Kompenzált mágneses terű vezető sodronyok különböző felületkezelési eljárásokkal való továbbfejlesztése az energiaátviteli veszteségek további csökkentését, az új vezetékek zavaró csillogását, valamint kedvezőtlen időjárási körülmények között a koronasugárzás csökkenését eredményezte. A továbbfejlesztett, felületkezelt sodronyok iránt jelentős osztrák és német kereslet mutatkozik. A német és osztrák piacon történő további értékesítés elősegítése céljából az ékes végfeszítővel szerelvényezett sodrony vizsgálatát a tó cég végezte el. A német referencia alapján 2011-ben már osztrák piacról is történt megrendelés. A cég ma már neves külföldi gyártókkal áll versenyben. III. Utánpótlás nevelés és termékfejlesztés a Miskolci Egyetem FUX Zrt-nél kihelyezett Oktató Laboratóriumában Az Oktató Laboratórium 2010-ben pályázati támogatással épült. A FUX Zrt. területén így megoldhatóvá vált az utánpótlás nevelés, valamint a kezelhető költség ráfordítású termékfejlesztés. A laboratórium átadása óta bebizonyosodott, hogy a nemzetközi szabványok szerinti vizsgálatokra alkalmas laboratórium, a FUX Zrt. által gyártott termékek iránti vevői bizalmat tovább növelte. IV évi célkitűzések A legfontosabb célkitűzések közé tartozik a FUX Zrt. termékválasztékának további jelentős bővítése az európai és tengerentúli sodronygyártók kínálatának, valamint a villamos energia átvitellel kapcsolatos hazai és nemzetközi igények figyelembe vételével. A jövőben is kiemelt feladatként kezeljük a magyarországi sodronygyártás több évtizedes hagyományának, valamint az ehhez kapcsolódó tudományos háttér magas színvonalának megőrzését és ehhez a borsodi térség villamos szakember utánpótlásának biztosítását. FUX Zrt. H-3527 Miskolc, Vásártéri út 8. Telefon: / , Fax: / fux@fux.hu Felületkezelt csökkentett koronasugárzású és veszteségű vezető sodrony A Miskolci Egyetem FUX Zrt-nél kihelyezett sodrony- és elemiszál vizsgáló laboratóriuma (X)

3 Elektrotechnika Felelős kiadó: Kovács András Főszerkesztő: Tóth Péterné Szerkesztőbizottság elnöke: Dr. Bencze János Tagok: Dr. Benkó Balázs, Dr. Berta István, Dervarics Attila, Günthner Attila, Hatvani György, Dr. Horváth Tibor, Dr. Jeszenszky Sándor, Kovács András, Dr. Madarász György, Orlay Imre, Schachinger Tamás, Dr. Vajk István, Dr. Varjú György, Vinkovits András Szerkesztőségi titkár: Szelenszky Anna Témafelelősök: Technikatörténet: Dr. Antal Ildikó Hírek, Lapszemle: Dr. Bencze János Villamos fogyasztóberendezések: Dési Albert Automatizálás és számítástechnika: Farkas András Villamos energia: Horváth Zoltán Villamos gépek: Jakabfalvy Gyula Világítástechnika: Némethné Dr. Vidovszky Ágnes Szabványosítás: Somorjai Lajos Szakmai jog: Arató Csaba Oktatás: Dr. Szandtner Károly Lapszemle: Szepessy Sándor Tudósítók: Arany László, Horváth Zoltán, Kovács Gábor, Köles Zoltán, Lieli György, Tringer Ágoston, Úr Zsolt Korrektor: Tóth-Berta Anikó Grafika: Kőszegi Zsolt Nyomda: Innovariant Nyomdaipari Kft. Szeged Szerkesztőség és kiadó: 1075, Budapest, Madách Imre u. 5. III. e. Telephely: 1075, Budapest, Madách Imre u. 5. III. e. Telefon: Telefax: Honlap: Kiadja és terjeszti: Magyar Elektrotechnikai Egyesület Adóigazgatási szám: Előfizethető: A Magyar Elektrotechnikai Egyesületnél Előfizetési díj egész évre: Ft + ÁFA Kéziratokat nem őrzünk meg, és nem küldünk vissza. A szerkesztőség a hirdetések, és a PR-cikkek tartalmáért felelősséget nem vállal. Index: HUISSN: Hirdetőink / Advertisers FUX ZRT. OBO BETTERMANN KFT. TUNGSRAM - SCHRÉDER KFT. VÁV UNION KFT. TARTALOMJEGYZÉK 2011/05 Dr. Dán András: Beköszöntő... 4 ENERGETIKA Vokony István dr. Dán András: Leválasztható körzetek szigetüzemi vizsgálata 2. rész... 5 Bock Dávid dr. Bürger László Sulyok Zoltán: Sztochasztikus load-flow számítás alkalmazása hálózattervezés adatbizonytalanságainak kezelésére Lengyel Zsolt: A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitásának rendszerszintű vizsgálata, 2. rész VÁV UNION A villamos felújítás lehetőségei SZAKMAI ELŐÍRÁSOK Kovács Levente: I. negyedévében közzétett, az elektrotechnika területeit érintő magyar nemzeti szabványok Arató Csaba: MEE Jogszabályfigyelő 2011/2 Új kormányrendeletek BIZTONSÁGTECHNIKA Kádár Aba Dr. Novothny Ferenc Arató Csaba: Az Érintésvédelmi Munkabizottság i ülése TECHNIKATÖRTÉNET Dr. Kiss László Iván: A dinamó-elv magyar feltalálásának 150. évfordulójára OKTATÁS Dr. Fodor István: Hogyan tovább villámvédelem? 2. rész HÍREK Dr. Bencze János: Energetikai hírek a világból Kiss Árpád: Átadták az Innovációs díjakat a Parlamentben Jáni Katalin: Új lendületet kap a Széchenyi Kártya Tóth Éva: A CEEDs kutatási projektben a BME kutatói is részt vesznek EGYESÜLETI ÉLET Dési Albert: Sikeres Villamos Épületgépész Nap a Construmán GA Magyarország Kft. hírek Dr. Jeszenszky Sándor Tóth Éva: Tanulmányút a Bécsi Műszaki Múzeumban Arany László: Hírek Szegedről-Vezetőségi ülés NYELVMŰVELÉS SZEMLE CONTENTS 05/2011 Dr. András Dán: Greetings ENERGETICS István Vokony dr. András Dán: Examination of micro-grids in Island Operation Part 2 Dávid Bock dr. László Bürger Zoltán Sulyok: Application of stochastic load-flow assessment for handling the data incertainty of network planning Zsolt Lengyel: System Transient Stability Test of the Hungarian High Voltage Electric Energy System, Part 2. VÁV UNION The possibility of electric reconstruction PROFESSIONAL REGULATIONS Levente Kovács: The list of Hungarian national standards in the field of electrical engineering announced in the first quarter of Csaba Arató: Law observer January 2011 New decrees SAFETY OF ELECTRICITY Aba Kádár Dr. Ferenc Novothny Csaba Arató: Electric Shock Protection Committee meeting HISTORY of TECHNOLOGY Dr. László Iván Kiss: On the 150th anniversary of the Hungarian invention of dynamo principle EDUCATION Dr. István Fodor: How is the future of lightning protection? Part 2. NEWS Dr. János Bencze: News from the world of Energetic Árpád Kiss: Innovation Awards were handed in the House of Parliament Katalin Jáni: Széchenyi card got a new momentum Éva Tóth: The researchers of the Technical University of Budapest take part on the CEEDs research project SOCIETY ACTIVITIES Albert Dési: Successful day of electrical and building engineerung at CONSTRUMA GA Magyarország Kft. News Dr. Sándor Jeszenszky Éva Tóth: Our visit in the Technical Museum of Vienna László Arany: News from Szeged Meeting of the Managing Board CULTIVATION OF OUR LANGUAGE REVIEW

4 Kedves Olvasó! Az Elektrotechnika áprilisi számában Günthner Attila irodavezető felhívta a figyelmet a MEE 2007-ben meghirdetett megújulási programja egyik fontos irányának, az ifjúság körében az elektrotechnika népszerűsítése megvalósítását segítő pályázatokra, részletesen kitért a Hobbim az elektrotechnika pályázat sikerére. Az ifjúság egy másik igen fontos, de sajnos kis létszámú rétegéről szeretnék szólni, azokról a fiatalokról, akik már elkötelezték magukat a szakmával, a villamos energetikával, ugyanakkor elindultak egy kevesek által választott, nehéz, de nagy reményekkel kecsegtető úton, a tudományos élet szerpentinjén. Többségük a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki karának volt hallgatói, akik a villamosmérnöki doktori iskola diákjai voltak, illetve jelenleg is PhD hallgatók. Van, aki már megvédte disszertációját, van, aki a hetekben véd, illetve az év folyamán kerül sor a védésére. A BME Villamos Energetika Tanszékén évtizedek óta folyik a doktorandusz hallgatók oktatása, azonban a jelenlegi évekhez hasonló védéssorozatra nem emlékszem a 40 éves oktatói pályafutásom alatt. A fiatal tudósok képzése az egyetem célja és érdeke egyúttal, hiszen csak így biztosítható az oktatás és kutatás hagyományosan magas színvonalának töretlen folytatása. A MEE megújulási programjában a szakmát népszerűsítő küldetést vállalt. A MEE felismerte, hogy a fiatal tudósok bemutatása, a szakmai közélettel való megismertetése a megújulási program egyik lehetősége, egyúttal feladata is. Az évente megrendezésre kerülő ELEKTROSALON kiállításon a MEE évek óta immár hagyományosan jelen van és szakmai napot tart. Idén felismerve a fiatal tudósok nyilvános megjelenésének fontosságát a MEE lehetőséget adott az ELEKTROcom 2011 kiállítás alkalmából rendezendő Szakmai Napon előadások tartására, hogy a hallgatóság megismerhesse kutatási területeiket, az egyes tudományos műhelyekben folyó munkákat. ( Fiatal tudósok az elektrotechnikában címmel május 17-én 11-14h Hungexpo EU központ.) Szeretnék kedvet csinálni az előadások meghallgatásához, ezért röviden összefoglalom a BME VET fiatal munkatársai, valamint jelenleg még PhD hallgatói által tartandó öt előadást. Hartmann Bálint, PhD hallgató: Szélerőművi menetrend hibájának csökkentése energiatárolás alkalmazásával Az elmúlt években a megújuló energiaforrások szerepe robbanásszerűen megnövekedett. E mögött a növekvő energiaigény és energiafüggőség, az egyre magasabb energiaárak és természetesen a klímaváltozás elleni küzdelem áll. Ebben a folyamatban a szélerőművek kiemelt szerepet játszanak évek óta sem volt kivétel, 2008 után másodszor fordult elő, hogy Európában az újonnan üzembe lépő erőművi kapacitás legnagyobb részét a szélerőművek adták. Azonban ahogy a beépített kapacitás nagysága nő, egyre több probléma merül fel az üzemeltetés során. Ezen problémák közül az egyik a széltermelés előrejelzésének pontatlansága. Az előadás e kérdést tárgyalja, ismertetve a kutató munka jelenlegi állapotát. Vokony István, PhD hallgató: Leválasztható körzetek sziget üzemének vizsgálata Az előadás tárgya a leválasztható körzetek (később körzetek vagy gridek; vagyis olyan termelői-fogyasztói csoport, amelynek átviteli teljesítménye közelítőleg nulla, összes betáplált teljesítménye nem haladja meg az 50 MVA-t, és földrajzilag közel vannak egymáshoz) és a villamosenergia-rendszer együttműködésének és kölcsönhatásának vizsgálata. A vizsgálatok célja elsősorban: megállapítani, hogy az intelligens elosztott energiaellátó rendszereknek folyamatosan növekvő rendszerintegrációja milyen hatást gyakorol a villamosenergia-rendszer stabilitására. Dr. Ladányi József, tanársegéd: Alállomási földelőrendszer potenciál és transzfer potenciál villamos biztonsági és EMC kérdései Az előadás földzárlatoktól származó földzárlati potenciálemelkedés (EPR) okozta azon jelenségekkel foglalkozik, amelyeket az energiarendszer egy új létesítményének a tervezésekor és analizálásakor figyelembe kell venni. Ezen túlmenően egyes esetekben az alállomási földelési rendszerből az EPR vezető úton, mint a kábelköpeny, szabadvezeték védővezetője, a kisfeszültségű hálózat nullavezetője és fémcsövek, áttevődik az alállomáson kívüli létesítményekre. Az előadás célja az, hogy információforrásként szolgáljon az EPR nagyságának, valamint a fogyasztókhoz kijutó átvitt (transzfer) potenciál értékének meghatározásához, valamint ezek hatása elleni védelem kialakításához. Dr. Raisz Dávid, adjunktus: Középfeszültségű hálózatok rendelkezésre állásának növelése a zárlati hibahely meghatározás módszerének fejlesztésével Az előadás középfeszültségű hálózatokon alkalmazható gyors, hatékony földzárlati hibahely-meghatározási eljárást ismertet, amelyet a BME Villamos Energetika Tanszékén fejlesztettünk ki. A berendezés középfeszültségű hálózatokon bekövetkező egyfázisú földzárlatok helyének meghatározására és a zárlatos vonal kiválasztására alkalmas. Az előadás ismerteti a berendezés működési elit, az üzembehelyezési méréskor és üzem közben kapott eredményeket. Balázs Gergely György PhD hallgató, Kiss Péter tanársegéd: Korszerű hálózatbarát mozdonyok hálózati visszahatásának vizsgálata szimulációs módszerekkel. Az előadás ismerteti a nagyvasúti villamos vontatásban egyre nagyobb számban alkalmazott korszerű (IGBT-s) hajtásokkal rendelkező mozdonyok, motorvonatok hajtásai által keltett harmonikus áramok számítási algoritmusát és a hálózati visszahatás számítás módszerét, valamint egy adott esetre a számítási eredményeket. Remélem, hogy e rövid ismertetés sok szakember érdeklődését felkeltette és az előadásokon való részvételre serkent. Dr. Dán András egyetemi tanár BME VET A Magyar Elektrotechnikai Egyesület kiemelt támogatói:

5 ENERGETIKA Energetika ERGETIKA ENERGETIKA Leválasztható körzetek szigetüzemi vizsgálata II. 1. BEVEZETÉS Vokony István, Dr. Dán András A cikk tárgya az Elektrotechnika 2010/07-08-as számában megjelent Leválasztható körzetek szigetüzemi vizsgálata" című cikkben ismertetett kutatások folytatása, a leválasztható körzetek (később körzetek vagy micro-gridek) teljesítmény- és frekvenciaszabályozási kérdéseinek az elemzése. Az intelligens elosztott energiaellátó rendszerek számának folyamatos növekedése elkerülhetetlen. A biztonságos üzemben tartáshoz és a tartósan megbízható üzemeltetéshez a szabályozási lehetőségeket fel kell mérni. A cikkben röviden bemutatjuk a micro-gridek szimulációjára alkalmas modellt, valamint alkalmazását kooperációs és szigetüzemi vizsgálatokra. Bemutatjuk a modellhálózat segítségével végzett szimulációk eredményeit, kiértékelését, valamint az azokból levonható következtetéseket. This paper is a continuation of the paper Examination of Grids in Island Operation published in Elektrotechnika in 2010/ It has presented the assessment of micro grids power and frequency control. The effect of the continuously increasing integration of the intelligent energy distribution networks is unavoidable. The regulatory options must be assessed to the safe and long-term reliable operation. In the paper the model developed and used for simulating the smart grids is introduced, and it is also shown, how to apply them for island operation assessment. With the help of a model network the results of the simulations are presented and the conclusions are evaluated. A hagyományos villamosenergia-hálózatok évtizedeken át sikeresen kötötték össze az energiatermelőket és a fogyasztókat. Ezen hálózatok alapvető architektúrája úgy alakult ki, hogy megfeleljen a nagyteljesítményű, zömében szén alapú erőművi technológiáknak, melyek a fogyasztási pontoktól távol (a szénlelőhely közelében) helyezkedtek el. Ezt a villamos energetikai világot alakítják majd át azok a változások, melyekkel szembe kell néznünk. A kisebb szén-dioxid-kibocsátású erőművi technológiák iránti igény, valamint a felhasználói oldal hatékonyságának jelentős növekedése lehetővé teszi, hogy a fogyasztók sokkal interaktívabb kapcsolatba kerüljenek a hálózattal. A jövő sokkal inkább fogyasztóbarát hálózata ma még nem elérhető. Ugyanakkor az itt említett alapvető változások meg fogják határozni a jövő hálózatának kialakítását és vezérlését. Az Európai Unió felismerve a feladatot, létrehozta a European Technology Platform Smart Grids munkacsoportját 2005-ben, melynek feladata, hogy a 2020 utáni európai hálózatok vízióját készítse el. A platform résztvevői az ipar, az átviteli és elosztó hálózati engedélyesek, a kutató szervezetek és a szabályozók képviselőiből áll össze. Az általuk elkészített munkaanyag az egyik első volt Európában, mely kijelölte a smart grid koncepcióját. Olyan feltételeket szabott meg, mint: rugalmasság, a hálózatnak ki kell szolgálnia a fogyasztók szükségleteit, miközben képesnek kell lennie reagálni a különböző kihívásokra, hozzáférhetőség, biztosítani kell hálózati hozzáférést minden szereplő számára, kiemelten kezelve a megújuló energiaforrásokat, illetve az alacsony CO 2 -kibocsátású, jó hatásfokú (kombinált ciklusú) kiserőműveket, megbízhatóság, biztosítsa és javítsa az ellátás minőséget összhangban a XXI. sz. igényeivel, és kezelje rugalmasan a hálózati zavarokat és az egyéb bizonytalansági tényezőket, gazdaságosság, innováció, hatékony energiamenedzsment és szabályozások segítségével nyújtsa a lehető legjobbat. A jövőkép legfontosabb elemei, sarokpontjai: olyan, már bizonyított technológiai megoldások eszköztárát hozza létre, melyeket gyorsan, és költséghatékonyan be lehet vetni, megteremtve ezáltal a jelenlegi hálózat számára, hogy minden energiaforrást képes legyen befogadni, szabályozási és kereskedelmi környezet harmonizáció szükséges, hogy elősegítsük a nemzetközi kereskedelmet, mind termelés, mind pedig a hálózati szolgáltatások számára, megosztott műszaki szabványok és protokollok létrehozása szükséges, melyek biztosítják a nyílt hozzáférést, így segítve elő bármely gyártó tetszőleges berendezésének az alkalmazását, olyan információs, számítási és telekommunikációs rendszerek létrehozása szükséges, melyek segítségével a vállalkozások hasznosítani tudják a különböző innovatív szolgáltatásokat saját hatékonyságuk és a fogyasztóknak nyújtott szolgáltatásaik javítása érdekében, biztosítsuk a régi és új eszközök sikeres kapcsolódását, hogy megmaradjon az automatizálás és a szabályozás folyamatossága. Európában és a világ számos országában folynak kutatások az előző és az ehhez hasonló jövőképek megvalósításával kapcsolatban. Ezen kutatások alapján, azonban a hazai adottságokat figyelembe véve szeretnénk a magyarországi séma kialakítására javaslatokat tenni, a lehetőségeket megvizsgálni. 2. A MODELL TULAJDONSÁGAINAK BEMUTATÁSA Az Elektrotechnika 2010/07-08-as számában megjelent Leválasztható körzetek szigetüzemi vizsgálata c. cikkben ismertetett modellt fejlesztettük tovább (2.1. ábra). Egy új fejlesztő környezetben képeztük le a vizsgált hálózatrészt (DigSilent Power Factory 14.). Nem részleteznénk a rendszer minden paraméterét, csak az eddig vizsgált hálózathoz képest történt néhány kisebb változást ismertetjük. A következőkben összefoglaljuk a változásokat:14. fejlesztő környezetben A K1 és MO1 gyűjtősínek között párhuzamos összeköttetés volt, aminek gyakorlati okai voltak a számítások könnyebb kezelhetősége miatt. Azáltal, hogy a DigSilent másképpen kezeli a hálózatot ért változásokat, nem volt szükség a párhuzamos leágazásra. A későbbiekben ez az aláhurkolás problémákat is okozhatott volna, a számítási eredmények átláthatóságát befolyásolta volna, így szükséges volt kikapcsolni. Most is látható még a hálózati rajzon, de nem aktív, a távvezeték két végén lévő megszakító nyitott állapotban van. A G4 gyűjtősínre csatlakoztattunk egy G4-gen jelzésű szinkron gépet, valamint egy G4-fogy jelzésű fogyasztót. A szigetüzembe való áttérés során mindkét hálózatban kialakul egy új feszültség szög középpont. Mivel a nagyhálózatban csak egy mögöttes hálózatot szimbolizáló elem volt, így egy szinkron gépre volt még szükség. A győri (G4 sín) importot szimbolizálja ez a szinkron gép, valamint az ugyanazon a gyűjtősínen lévő fogyasztó. Szabályozási szempontból is teljessé vált a modell: mind a turbinaszabályozást, mind a gerjesztésszabályozást illetően. Elektrotechnika 2011/05 5

6 Kooperációs üzem Szigetüzem 2.1 ábra A modellhálózat változásai DigSilent Power Factory Esemény Állapot Mit figyelünk Mit várunk szétkapcsolás összekapcsolás összekapcsolás összekapcsolás összekapcsolás U és f érzékenység van FTK nincs grid frekvencia bontási pont U szögek minimális többlet miatt a frekvencia megnõ beáll a két szögközéppont egyensúlya minimális a P, Q áramlás 120kV-os sín U U változás lesz-e? U és f érzékenység van grid frekvencia minimális frekvencialengés FTK nincs bontási pont U szögek minimális szöglengés minimális a P, Q áramlás 120kV-os sín U egyensúlyi állapot U és f érzékenység van grid frekvencia kialakul-e stabil üzemállapot? FTK nincs jelentõs a P, Q import bontási pont U szögek 120kV-os sín U mi a határfrekvencia különbség? a szög különbség hogyan befolyásolja? U és f érzékenység van grid frekvencia FTK nem indul FTK van minimális a P, Q áramlás (import) U és f érzékenység van FTK van jelentõs a P, Q áramlás (import) ugrásszerû bontási pont U szögek 120kV-os sín U grid frekvencia bontási pont U szögek 120kV-os sín U kialakul a stabil üzemállapot minimális U lengés a hirtelen kiesést az FTK csillapítja érdemes figyelni MO1G teljesítményét U és f érzékenység van grid frekvencia normális FTK mûködés összekapcsolás FTK van bontási pont U szögek jelentõs a P, Q áramlás (import) elosztott 120kV-os sín U 3.1 táblázat A szimulációs vizsgálatok összefoglalása érdemes figyelni MO1G teljesítményét Mivel a gyárilag beépített szabályozók egyike sem felelt meg az elvártaknak, egy új turbinaszabályozó modellt kellett létrehozni. A gerjesztés- szabályozásnál szerencsére könnyebb dolgunk volt. Az egyik beépített szabályozót kellett csak átparaméterezni annak megfelelően, hogy melyik géphez akarjuk rendelni. A későbbi vizsgálatokhoz elengedhetetlen volt a frekvenciaérzékeny relék beépítése. Mivel az FTK hatását is szerettünk volna vizsgálni (frekvenciafüggő Fogyasztói Terhelés Korlátozás), így a gyakorlatban alkalmazott 6 fokozatú, 50Hz névleges frekvenciájú frekvenciarelét építettünk be mindegyik fogyasztóra. Ezeknek a reakcióideje 300 ms, lépésközük 200 mhz-enként változik a második fokozattól. Az első fokozat 49 Hz-en kapcsol, majd innen csökkenve 48,8-48,0 Hz-ig. A frekvenciacsökkenés hatására a fogyasztók teljesítményének 5%-át kapcsolják le. A modellben lévő fogyasztók feszültség- és frekvenciaérzékenyek, valamint az említett FTK fokozatok is beépítésre kerültek. Ezeket a tulajdonságokat ki/ be lehet kapcsolni, mint azt a későbbi vizsgálatoknál alkalmazni is fogjuk. A két szélpark több szélerőművet tartalmaz (MO1S 20 db-ot, az MSZ20 5 db-ot). A termelés kiesésének hitelesebb realizációja miatt több gépre bontottuk az eddig egy gépként jelölt betáplálásokat. Az adott gép mögött több blokként voltak leképezve a szélerőművek, azonban most a MO1S park esetében 4X2 dbot, míg az MSZ20 esetében 1X2 db-ot leválasztottunk, így ezeket a szimulációk során szabadabban lehet ki/bekapcsolni. 3. SZIMULÁCIÓS VIZSGÁLATOK, ÉRTÉKELÉS A következőkben több szimulációs vizsgálati eseménysort vizsgálunk, arra keresve a választ, hogy milyen jellemzőkkel rendelkezik egy ilyen grid, milyen tulajdonságai vannak. Mekkora igénybevételeknek Elektrotechnika 2011/05 6

7 lehet kitenni, üzemzavar esetén mennyire megbízható, stabil. Ezeket a vizsgálatokat egy táblázatba foglaltuk össze a jobb átláthatóság miatt Kooperációs üzem Kooperációs üzemben egyként üzemel a grid és a hálózat többi része, azaz nem történt meg a szétválás. Egyensúlyban van a rendszer, és a későbbi bontási ponton, az MT1A VN1A távvezetéken történő áramlást vizsgáljuk részletesen. Minimális hatásos teljesítmény áramlás van a nagy hálózat irányába a grid felől (P=0,34 MW), valamint hasonló nagyságrendű meddő (Q=-0,36 MVAr) áramlik ellentétes irányba Szétkapcsolódás két önálló hálózatra Ebben az állapotban történik meg a megszakítók nyitása. A load-flow futtatása után a 10. másodpercben nyitnak a megszakítók, majd 1 percig figyeljük meg a rendszert. A következő ábrákon jól látható, hogy minimális a frekvenciaváltozás a minimális teljesítményáramlás miatt (3.1. ábra). A grid frekvenciája (a zölddel jelölt függvény) minimálisan megnő a többletteljesítmény hatására, de ez alig néhány mhz-et jelent. A sziget legfontosabb gyűjtősíne (ez a központi gyűjtősín, erre csatlakozik szinte az összes fogyasztó és betáplálás, ez a sín határozza meg a grid feszültségviszonyait) a 120 kv-os MO1 feszültségének a változását is figyelemmel kísérjük (3.3. ábra). Itt sem tapasztalható jelentős változás. A megszakító kapcsok két oldalán mért feszültségek szögeit is megfigyeltük (3.2. ábra). Az ábrán megfigyelhető átfordulás annak a következménye, hogy a vizsgálat során egy referenciagépet adtunk Δf Δф Pleng.max. [MW] P áll. [MW] 3.2 táblázat Újraszinkronozás különböző állapotokban t zárás [s] 5mHz ~0 0,103 0,113 10,68 10mHz ~0 0,217 0,231 10,43 50mHz ~0 4,19 1,61 28,78 100mHZ ~0 18,96 2,354 18, mHz ~0 32,96 5,885 13,352 >5mHz 5 13,536 0,113 12,73 >5mHz 10 27,561 0,113 14,71 >5mHz 20 54,361 0,113 20,338 >5mHz 30 79,885 0,113 25,914 >5mHz ,32 0,113 37,077 >5mHz ,81 0,113 53,787 >5mHz ,83 0,113 81,602 >5mHz ,2 0,113 92, ábra A két rendszer frekvenciája 3.2 ábra A megszakító kapcsok feszültségének szögei 3.3 ábra A MO1 sín feszültsége meg, amihez képest vizsgálja a szögpozíciókat a szimulátor. A Power Factory két megoldást ajánl fel a szögközéppontok kezelése terén. Lehet ún. global reference system vagy local reference system üzemmódot választani. Abban az esetben, ha több aszinkron járó rendszert szeretnénk kezelni, akkor a helyi szögközéppontok alkalmazását javasolja. Ez azt jelenti, hogy minden egyes szigetben egy gépet kiválaszt, aminek a szöghelyzete fix, és az ehhez képesti szögváltozásokat lehet értelmezni az adott rendszerben. Abban az esetben, ha több szigetet szimulálunk, amelyek valamikor a vizsgálatok során öszszekapcsolódnak, a globális, azaz egy kijelölt gép pozíciójához képesti változásokat javasolja a technikai útmutató. Ez addig, amíg külön üzemelnek a hálózatrészek, egy kis meggondolást igényel. Azáltal, hogy a rendszerek frekvenciája eltérő, így folyamatos átfordulást (slipet) lehet tapasztalni. Azonban az öszszekapcsolódás előtt meg lehet figyelni az összekapcsolni kívánt rendszerek szögpozícióit egy közös referenciához képest Összekapcsolódás különböző frekvenciaés feszültségszög viszonyok mellett A következő vizsgálatban egyensúlyi állapotban van mindkét rendszer, külön-külön üzemelnek. A 10. sec-ban a MO10fogy fogyasztó teljesítménye megnő, ennek hatására frekvenciakülönbség alakul ki, majd a megszakító zárása után kialakul a közös rendszerfrekvencia. A hálózatot 2 percig figyeljük meg. Azt vizsgáltuk, hogy menynyire befolyásolja az újraszinkronozást a frekvenciaeltérés és a feszültség szög eltérés. Először a frekvenciakülönbséget növeltük a grid fogyasztásának növelésével, mialatt a visszakapcsolás nulla átmenetben történt. Majd a frekvenciakülönbséget fix értéken tartva változtattuk a visszakapcsolás pillanatát, ami különböző szögpozíciókban történt meg. Az összekapcsolás helyén lévő VN1A MT1A 120 kv-os távvezetéken áramló hatásos teljesítményt, annak kapcsoláskori maximális lengését vizsgáltuk. Az eredményeket a 3.2. táblázatban foglaltuk össze. A vizsgálatok során a frekvenciaeltérés pozitív előjele abból adódott, hogy a gridben történt betápláláskiesés, így a nagyhálózat és a grid frekvenciakülönbsége mindig pozitív értékű volt. Ugyanez érvényes volt a különböző feszültségszög pozíciókban való kapcsolásokra. A nagyhálózat gyorsabb volta miatt fordult át a gridhez képest. A nulla átmenet utáni állapotban történő növekvő szögkülönbségeket rögzítettük, és ebben az állapotban történt a kapcsolás. Megfigyelhető, hogy minimális frekvenciakülönbségnél és jelentős (50 ) szögkülönbségnél sokkal nagyobb teljesítménylengéssel kapcsolódik össze a két rendszer, mint jelentős frekvencia-, de kicsi szögeltérésnél. Az 5 mhz-es és 50 -os különbséghez tartozó eredmények a 3.4, 3.5. és 3.6. ábrákon láthatóak. (Lásd a következő oldalon) Elektrotechnika 2011/05 7

8 3.4 ábra A két rendszer frekvenciája 3.5 ábra A megszakító kapcsok feszültségének szögei Összekapcsolódás jelentős import mellett Két részre bontható ez a vizsgálati rész. Elsőként 2 szélkerék esik ki (3,8 MW) a 10. sec-ban, majd visszakapcsolódik a sziget, és 2 percig figyeljük meg a rendszert. Különböző szögeltérések mellett kíséreljük meg az összekapcsolódást. Δф P kiesett [MW] Δf [mhz] Pleng.max. [MW] t zárás [s] ~0 3, ,282 52, , ,982 52, , ,222 52, , ,689 52, , ,96 53,153 ~0 11, ,23 79, , ,23 79, , ,34 79, , ,55 79, , ,7 79, táblázat Újraszinkronozás jelentős import mellett Majd jelentősebb igénybevételt vizsgálunk, 6 szélkerék esik ki, ami 11,4MW hiányt jelent. A 10. sec-ban esik ki a betáplálás. Ennek hatására a frekvenciatartó erőmű (MO1G) primer szabályozása működésbe lép, annak határáig. A 110%- os maximális kiterheltség elérése után a frekvencia tovább csökken. A modellben leképezett fogyasztók feszültség- és frekvenciaérzékenyek. A frekvencia csökkenésének hatására a fogyasztók teljesítménye is csökken, így beáll a rendszerfrekvencia egy állandósult állapotba. Ebből az állapotból próbáltuk meg az újraszinkronozást, különböző szögpozíciókban. Ezeknek a vizsgálatoknak az összefoglaló eredményét a 3.3 táblázat tartalmazza. Az alábbi ábrákon megfigyelhető a jelentős frekvenciakülönbség, amit a 6 gépegység kiesése okozott. A 3.7. ábrán látható, hogy a grid frekvenciája egy állandósult értékre áll 3.6 ábra A VN1A MT1A távvezetéken áramló teljesítmény be a frekvenciatartó erőmű primer szabályozásának, valamint a fogyasztók frekvenciafüggésének köszönhetően. Fontos hangsúlyozni, hogy FTK fokozatok még nincsenek üzemben. A 3.8. ábrán látható a visszakapcsolás után a VN1A MT1A távvezetéken a teljesítményáramlás lengése. A 3.9. ábrán a micro-grid három legnagyobb fogyasztójának a teljesítményét ábrázoltuk. Leolvasható, hogy összességében 2,426 MW-tal csökkent a fogyasztásuk Szigetüzemi vizsgálatok A következőkben a micro-grid önállóan, szigetként üzemel. Újra megvizsgáljuk, hogyan reagál a visszakapcsolásokra, azonban a fogyasztók frekvenciaérzékenységén túl bekapcsolásra kerülnek az FTK fokozatok is. 6 fokozatú, 50 Hz névleges frekvenciájú frekvenciarelét építettünk be mindegyik fogyasztóra. Ezeknek a reakcióideje 300 ms, lépésközük 200 mhz-enként változik a második fokozattól. Az első fokozat 49 Hz-en kapcsol, majd innen csökkenve 48,8-48,0 Hz-ig. A frekvenciacsökkenés hatására egy fokozatban a relék a fogyasztók teljesítményének 5%-át kapcsolják le. (Ez az érték a szimulációk során az aktuális fogyasztás 5-%-a és nem a névleges teljesítmény 5%-a, hiszen a lecsökkent frekvencia miatt a fogyasztó teljesítménye már csökken. Így ez 5%-nál kisebb aktuális fogyasztáslekapcsolást jelent.) Összefoglalva a grid teljesítmény- és frekvenciaszabályozási lehetőségei a következők: a MO1G gázturbina a frekvenciatartó erőmű, mint primer szabályozó egység, szekunder szabályozás nincs a gridben a termelők korlátozott típusai miatt, a fogyasztók feszültség- és frekvenciaérzékenyek, 6 fokozatú frekvenciafüggő fogyasztói terheléskorlátozás került beépítésre Visszakapcsolódás szigetüzemből jelentős hiány mellett I. Elsőként 2 szélkerék esik ki (3,8 MW) a fejezethez hasonlóan, azzal a különbséggel, hogy az FTK fokozatok már működőképesek a 10. sec-ban, majd visszakapcsolódik a szi- 3.7 ábra A két rendszer frekvenciája 3.8 ábra A VN1A MT1A távvezetéken áramló teljesítmény 3.9 ábra A grid három legnagyobb fogyasztójának teljesítménye Elektrotechnika 2011/05 8

9 3.10 ábra A két rendszer frekvenciája 3.11 ábra A grid három legnagyobb fogyasztójának teljesítménye 3.12 ábra A VN1A MT1A távvezetéken áramló teljesítmény 3.10 ábra A két rendszer frekvenciája 3.11 ábra A grid három legnagyobb fogyasztójának teljesítménye get, és 2 percig figyeljük meg a rendszert. Különböző szögeltérések mellett kíséreljük meg az összekapcsolódást. Ahogy az várható volt, a 3,8 MW-os kiesést a frekvenciatartó erőmű könnyedén tudta kompenzálni, így nem lépett működésbe egyetlen FTK fokozat sem Visszakapcsolódás szigetüzemből jelentős hiány mellett II. Ezek után jelentősebb igénybevételt vizsgálunk, 6 szélkerék esik ki, ami 11,4 MW hiányt jelent. A 10. sec-ban esik ki a betáplálás, akár a fejezetben. Ennek hatására a frekvenciatartó erőmű (MO1G) primer szabályozása működésbe lép a gép terhelhetőségének határáig. A 110%-os maximális kiterheltség elérése után a frekvencia tovább csökkenne, azonban a terheléskorlátozás működésbe lép. Kialakul egy állandósult frekvencia, majd ebből az állapotból próbáltuk meg az újraszinkronozást, különböző szögpozíciókban. A ábrán megfigyelhető, ahogyan a frekvencia folyamatosan esik a frekvenciatartó erőmű kapacitáskorlátja miatt. A 49Hz elérésekor (14. sec.) az első FTK fokozat működésbe lép. A 300ms-os késleltetés is nyomon követhető, majd a 14,3. sec-ban a frekvencia elkezd nőni. Ennek az oka a ábrán ellenőrizhető. A fogyasztók teljesítményigényének a csökkenése folyamatos, ahogyan a frekvencia csökken, azonban ugrásszerű változás figyelhető meg 14,3 sec-ban, az első fokozat működésbe lépésekor. A teljesítmények 5%-ával csökkennek az igények. A ábrán a visszakapcsolódáskor fellépő teljesítményugrás mértéke figyelhető meg Visszakapcsolódás szigetüzemből jelentős hiány mellett III. Még nagyobb kiesések esetén az FTK összes fokozata kihasználható, azaz működésbe lépnek, és bent tartják a rendszert a szinkronizmusban. Ezáltal az ellátás folyamatossága biztosítható, valamint a visszakapcsolódás lehetősége is megmarad. A vizsgálatok harmadik szakaszában a termelési kiesések helyett a betáplálás lassú csökkenését figyeljük meg, hogyan reagálja le a frekvenciatartó erőmű, a fogyasztók, ha csökken a szélsebesség. Δф P kiesett [MW] FTK fokozat 3.12 ábra A MO1G frekvenciatartó erőmű mechanikai- és villamos teljesítmény Δf áll. [mhz] Pleng.max. [MW] P áramló [MW] 3.4 táblázat A szigetüzemi vizsgálatok eredményeinek összefoglalása A 10. sec-tól kezdve csökken a szélsebesség, azaz a kijelölt szélerőművek teljesítménye 20% százalékkal csökken 10 seconként. Ez egészen 250 sec-ig tart, majd összesen a 6. percig figyelemmel kísérjük a rendszer viselkedését az összekapcsolódást követően. A és ábrán jól megfigyelhető az FTK működése. A teljesítményhiány hatására csökken a frekvencia, aminek következtében működésbe lép az FTK első négy fokozata. A ábrán látható a frekvenciatartó erőmű teljesítménye. Az első fokozat működésbe lépéséig, azaz a kapacitástartalékainak határáig szabályozza a grid frekvenciáját, kompenzálja a betáplálást, azonban a kapacitása véges. t zárás [s] ~0 3, ,282 ~0 52, , ,982 ~0 52, , ,222 ~0 52, , ,689 ~0 52, , ,96 ~0 53,153 ~0 11, ,101 8,732 77, , ,089 8,732 77, , ,777 8,732 77, , ,057 8,732 77, , ,732 77,909 ~ ,909 8, , ,011 8, , ,181 8, , ,608 8, , ,23 8, ,829 Elektrotechnika 2011/05 9

10 Megállapítható, hogy az FTK hatására a két rendszer frekvenciakülönbsége csökken, ezáltal az összekapcsolódás során fellépő teljesítményáramlás kezdeti amplitúdója jelentősen csökkenthető. A 3.2. fejezet vizsgálati eredményeit egy táblázatban foglaltuk össze. Így könnyebben összehasonlíthatóak a különböző állapotokban végzett szimulációs vizsgálatok. 4. KONKLÚZIÓK, TÁVOLABBI TERVEK A modellhálózatot teljesítmény- és frekvenciaszabályozási szempontból elemeztük. A ma rendelkezésre álló szabályozási módszereket implementáltuk a modellbe, és a szimulációs környezet segítségével tesztelni tudtuk különböző beállításokkal, különböző üzemállapotokban a gridet. Először az önálló szigetüzemi működés lehetőségét figyeltük meg. A korábbi vizsgálatokban ezt már teszteltük, azonban a modellben történtek olyan változások, kiegészítések, amelyek szükségessé tették ennek az ellenőrzését. A várakozásoknak megfelelően a grid képes stabilan, szigetként üzemelni. A mostani kutatás egyik fontos vizsgálati szempontja az újraszinkronozás volt. A gondolat e mögött a következő: ha valamilyen események hatására egy fogyasztói körzet sziget üzembe kényszerül, ahol a stabil üzemet képes megvalósítani, a hiba megszűnte után vissza kell csatlakoznia a nagyhálózathoz. A kérdés az volt, hogy milyen áldozatok árán képes a grid a szigetüzemet fenntartani, és ez hogyan befolyásolja a visszakapcsolódást. Ennek a vizsgálati szakasznak több állapotát vizsgáltuk attól függően, hogy mennyire drasztikus változások mentek végbe a szigetüzemben. Az újraszinkronozás két legfontosabb paraméterét (frekvenciakülönbség és feszültségszög-különbség) változtatva mértük fel a grid tulajdonságait, lehetőségeit. Egy másik fontos szabályozási lehetőség a frekvenciafüggő terheléskorlátozás. Mivel a szakirodalomban nem találtunk ilyen méretű gridekre információt az FTK alkalmazásáról, fontosnak tartottuk ezt is megvizsgálni. Az összefoglaló táblázatok és a diagramok jól mutatják, hogy az újraszinkronozáskor fellépő teljesítményugrást hogyan befolyásolja, mennyivel csökkenti az FTK alkalmazása. Jelentős, a grid összteljesítményének közel 40%-os kiesése esetén is meg tudta tartani a hálózat a frekvencia névlegeshez közeli értékét, ezáltal lehetővé téve az újraszinkronozást. Következtetésként azt lehet megállapítani, hogy az FTK fokozatok alkalmazása hatékonyan segíti a grid stabil állapotban tartását. Ezért azonban nagy árat kell fizetni: a fogyasztók terheléskorlátozása csak különleges esetekben lehet indokolt. Tehát az FTK azt a szerepét, hogy ne alakuljon ki nagy frekvenciaeltérés, jól ellátja. Azonban, ha van rá mód, akkor NYELVMŰVELÉS Amperitás?! Egyik egyesületi rendezvényünkön az előadó rendszeresen "amperitás" szóval fejezte ki a biztosító betétek névleges áramerősségét. Hogyan került a villamos áram egységének nevéhez a latinból eredőitás képző. Az európai nyelvek ennek a képzőnek különböző változatait gyakran használják, mint pl. a latin universitas nyomán: university, Universität, université, universitet, de A.M. Ampère nevéhez nem szokták kapcsolni. Az amperitás tehát nem valamilyen elterjedt nemzetközi kifejezés, hanem magyar torzszülött. az újraszinkronozással célszerű nem megvárni a fokozatok működésbe lépését. Egy visszakapcsoló automatika alkalmazása lehet megoldás a felvetett problémára. Amikor csökken a szélerőművek betáplálása, de az FTK fokozatok még nem léptek működésbe, egy automatikus szinkron kapcsoló (ASZK) alkalmas lehet a korlátozás megelőzésére. Szeretnénk a vizsgálatokat teljessé tenni, így további terveink közt szerepel a modell feszültség-meddő viszonyainak a részletes vizsgálata. A feszültségszabályozás lehetőségeinek feltérképezése, korlátainak felmérése, és a fogyasztókra gyakorolt hatások vizsgálata. Irodalomjegyzék [1] Faludi Andor Szabó László: Aszinkron járó villamosenergia-rendszerek összekapcsolását kísérő folyamatok elemzése és vizsgálata, Budapest, [2] Kara Clark Nicholas W. Miller Juan J. Sanchez-Gasca: Modeling of GE Wind Turbine-Generators for Grid Studies, Schenectady, USA, [3] DIgSILENT PowerFactory Version 14.0 Manual, 2008 [4] Siemens Energy Inc.: PSS/E Wind Model Library, Schenectady, USA, [5] Anca D. Hansen Clements Jauch Poul Sorensen Florin Iov Frede Blaabjerg: Dynamic wind turbine models in power system simulation tool DIgSILENT, Roskilde, Denmark, 2003 [6] Technical And Economic Feasibility of Microgrid-Based Power Systems Phil Barker, Doug Herman. Seventh EPRI Distributed Resources Conference and Exhibition Dallas, TX March 20-22, 2002 [7] Daniel Kirschen: Towards Decentralised Power Systems. ECCE meeting in Bruxels, oct [8] Khaled A. Nigim, Wei-Jen Lee: Micro Grid Integration Opportunities and Challenges. IEEE 2007 General Meeting, Tampa, USA, June 2007 [9] A. Faludi, L. Szabo: Power System Operation and Control (Hungarian) Lecture notes on vet.bme.hu/okt/foszak/ver/veri/index.htm, Budapest Dr. Dán András egyetemi tanár BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport dan.andras@vet.bme.hu Vokony István doktorjelölt BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport vokony.istvan@vet.bme.hu Ne hagyjuk elterjedni, mert nincs rá szükség. A biztosítót inkább 6 amperes, vagy nagy áramú névvel illessük. Az -itás képző egyébként rendszerint melléknévből csinál főnevet és ha az eredeti szó idegen eredetű volt, nem is tudjuk elkerülni a használatát. Az induktivitás és a kapacitás tehát továbbra is használatos szakkifejezések maradnak. Az amperitás" azonban nem ezek közé tartozik, mert a tőszó is főnév. Ha ugyanerre a mintára valaki voltitást" mondana, legföljebb nevetségesnek látszanék, de műveltnek aligha. Dr. Horváth Tibor professor emeritus Elektrotechnika 2011/05 10

11 ENERGETIKA Energetika ERGETIKA ENERGETIKA Bock Dávid, Dr. Bürger László, Sulyok Zoltán, Dr. Sebestyén Géza Sztochasztikus load-flow számítás alkalmazása hálózattervezés adatbizonytalanságainak kezelésére áramló teljesítményekre is valószínűségi sűrűségfüggvényeket kapunk. Ezek a sűrűségfüggvények gyakorlatilag végtelen számú üzemállapotot tükröznek, és a teljesítményáramlás egyes értékeit az előfordulásuk valószínűségeivel jellemzik. A válószínűségi változók hálózatszámításban történő alkalmazásával foglalkozik a [3] irodalom. A determinisztikus és sztochasztikus load-flow számítással kapható áramlásképeket az 1. ábra hasonlítja össze. A MAVIR RTO-n kifejlesztett Sztochasztikus load-flow program lehetővé teszi a load-flow számítás során a bemenő adatok bizonytalanságainak kezelését. A számítás elvégzéséhez meg kell adni a csomóponti betáplálások és terhelések adatbizonytalanságait leíró sűrűségfüggvényeket. Az elvégzett sztochasztikus vizsgálatok eredményei részletesebb képet adnak a hálózaton áramló hatásos teljesítményről, és olyan túlterhelődéses esetek előfordulásának valószínűségét számszerűsítik, melyekről a determinisztikus load-flow számítás nem tájékoztat. The Stochastic load-flow program developed by the authors allows to handle the uncertainties of nodal power injections and loads. To perform the calculations, probability density functions have to be determined to describe the uncertainties of generation and loads. The study results give a more detailed picture of the flow of real power, and denote the probabilities of limit violations that were not indicated by deterministic load-flow calculations. BEVEZETÉS A villamosenergia-rendszerek modellezése során alkalmazott legalapvetőbb vizsgálati módszer a load-flow számítás. Az eljárás a hálózatot csomópontokkal (pl. gyűjtősínek, fogyasztói leágazások) és az azokat összekötő hálózati ágakkal (távvezetékek, transzformátorok) reprezentálja. A load-flow számítás célja az ágakon áramló teljesítmény és a csomópontokban kialakuló feszültségek meghatározása a csomópontokon betáplált vagy vételezett teljesítmények függvényében. Ahhoz, hogy egy jövőbeli hálózatállapotot vizsgáló számítás megbízható eredményeket szolgáltasson, pontos csomóponti adatokra van szükség, ezek bizonytalansága viszont nem küszöbölhető ki teljes mértékben. Ennek hatására az eredményekben is bizonytalanság lép fel, melynek feltérképezése a hálózati viszonyok részletesebb megismerését teszi lehetővé. Ezzel a céllal került kifejlesztésre az ún. Sztochasztikus load-flow program (továbbiakban SZLF) a MAVIR ZRt. Rendszerszintű tervezési és elemzési osztályán, melyről egy korábbi cikkünk[1] részletesen beszámol. Jelen cikk az SZLF-fel végezhető számítási lehetőségeket, bemenő paramétereinek jelentését, meghatározásuk módját és az elvégzett vizsgálatok eredményeinek értelmezését mutatja be. LOAD-FLOW SZÁMÍTÁS VALÓSZÍNŰSÉGI ALAPON A hagyományos, determinisztikus load-flow számítás során a kiinduló csomóponti adatokat egy-egy skalár számérték formájában kell megadni, és eredményként a hálózati elemeken áramló teljesítményekre szintén skalár számértékek állnak elő. A számítás eredményei így a hálózat egy lehetséges állapotát tükrözik. A sztochasztikus load-flow ezzel szemben nem konkrét számértékekkel, hanem valószínűségi változókkal dolgozik: a csomóponti teljesítményeket valószínűségi sűrűségfüggvények formájában kell megadni. A sztochasztikus számítások eredményeire, a vezetékeken 1. ábra A determinisztikus (AC) load-flow (balra) és a sztochasztikus load-flow (jobbra) áramlásképe: hatásos teljesítményáramlások (zöld nyilak), meddőteljesítmény-áramlások (kék nyilak), gyűjtősínfeszültségek (zárójeles értékek) A sztochasztikus számítás menete a determinisztikus számítási módtól annyiban különbözik, hogy a load-flow egyenleteket valószínűségi változókra kell megoldani. A sztochasztikus eset megoldhatósága azonban a csomóponti teljesítmények és a vezetékáramlások között lineáris összefüggéseket igényel, így a számítás során az egyenáramú load-flow közelítő egyenleteit kell alkalmazni. Az SZLF a hálózati elemek veszteségeinek sztochasztikus viselkedéséről nem ad információt. A közelítő egyenletek csak a csomóponti terhelési szögek és a hatásos teljesítményáramlások meghatározását teszik lehetővé. Emiatt a sztochasztikus vizsgálatok csak a hatásos teljesítményáramlások viszonyaira terjednek ki. Az SZLF-fel az egyes fogyasztói és erőművi csomópontok adatbizonytalanságainak hatása az áramlások szórásaira külön-külön is vizsgálható. Egy-egy csomóponti sűrűségfüggvény csak az adott csomópontba betáplált vagy onnan vételezett teljesítmény alakulását írja le. Sztochasztikus vizsgálatok során azonban fontos szerepet kap a csomóponti teljesítmények közti kapcsolatrendszer, azaz a korreláció is. Legegyszerűbb esetben a csomóponti betáplálások változása egymástól független. Ennek feltételezése azonban megengedné, hogy az összes (vagy nagyon sok) csomópont egy irányban térjen el a várható értékétől, ami olyan szélsőséges üzemállapotokat eredményezne, melyek a valóságban nem fordulnak elő. A vizsgálatok során szükség van olyan csomóponti viselkedés modellezésére, amely a csomópontok teljesítmény-bizonytalanságainak összefüggését is figyelembe veszi, azaz a csomópontok teljesítménybizonytalanságai egymást kiegyenlítik. Az SZLF-ben csomópontok csoportjait kell megadni az ilyen jellegű korrelációs kapcsolatok kialakításához. Egy ilyen csomópontcsoport (ún. konstanssági csoport) által összesen betáplált vagy vételezett teljesítmény állandó. A SZTOCHASZTIKUS VIZSGÁLAT BEMENŐ PARAMÉTEREINEK MEGADÁSA A sztochasztikus vizsgálatok alapvető célja a csomóponti adatbizonytalanságok által okozott eredménybizonytalanság meghatározása. A vizsgálat kiindulópontja egy jövőbeli hálózatállapotot Elektrotechnika 2011/05 1 1

12 leíró determinisztikus load-flow számítás. A sztochasztikus vizsgálathoz ezt a determinisztikus esetet kell kiegészíteni a csomóponti adatok bizonytalanságaival, gyakorlatilag sűrűségfüggvényeket kell a csomópontokhoz rendelni. Az SZLF-fel normál vagy egyenletes eloszlású sűrűségfüggvényeket rendelhetünk a csomópontokhoz (2. ábra). Ezek várható értéke a determinisztikus eset értékétől eltérőre is választható. A determiniszitkus esetre azonban úgy tekintünk, mint a jelenlegi információnk alapján legvalószínűbbnek tartott hálózatállapotra, így a várható értékeket a determinisztikus eset értékeire kell választani. Egy csomóponti terhelésnek vagy betáplálásnak a modellben vagy sztochasztikusnak kell lennie, ekkor a viselkedését a hozzárendelt sűrűségfüggvénye és esetleges konstanssági csoportbeli tagsága határozza meg, vagy kezelhető determinisztikusként, ekkor a csomóponti teljesítmény 100%-os valószínűséggel egy tetszőlegesen választott várható értéket vesz fel, amit vizsgálataink során a determinisztikus eset értékére választunk. A vizsgálataink során a kiindulási alapmodelleknek a 2010-es Hálózatfejlesztési Terv 2015-ös téli és nyári csúcsterhelési modelljeit vettük. Ezek a magyar átviteli hálózatot, 120 kv-os elosztóhálózatot, valamint az európai szinkronzóna teljes átviteli hálózatát tartalmazzák. A cél a magyar hálózatrész csomóponti adatai bizonytalanságának modellezése, tehát a magyar termelői és fogyasztói csomópontokat kell sztochasztikus paraméterekkel ellátni. Az adatbizonytalanságok sztochasztikus leképezésére még nincs kialakult tapasztalat, jól bevált módszer vagy paraméterválasztás. Ezek meghatározásánál általános feltételekből és a modellezni kívánt csomóponti viselkedésből lehet kiindulni. Ahhoz, hogy a választott sztochasztikus paraméterek hatásai vizsgálhatók legyenek, a számítást több változatra is el kell végezni. Az egyes változatok a számítás eltérő csomóponti eloszlások és konstanssági csoport kialakítások melletti elvégzését jelentik. Az erőművi csomópontok bizonytalansága az ismeretlen jövőbeli erőműjáratásból fakad. Kiindulva abból, hogy az erőművek betáplálása nem haladhatja meg az egyes gépegységek technikai maximumának összegét, az erőművi csomópontok sűrűségfüggvényei nem rendelhetnek valószínűséget a technikai maximum fölötti teljesítmény értékekhez. További feltételezésünk, hogy a várhatóan üzemben lévő erőművek legalább egy gépegysége üzemben lesz. Ekkor adott erőmű betáplált teljesítménye nem lehet kevesebb, mint egy blokkjának technikai minimuma. Feltételezve a két technikai határ közti betáplálások egyenlő valószínűségét, egyenletes eloszlás (2. ábra) rendelhető az adott erőművi csomóponthoz. Az így meghatározott egyenletes eloszlás várható értéke a tartomány középértéke, ez azonban tipikusan nem egyezik meg a determinisztikus esetbeli értékkel. Emiatt az egyes vezetékeken áramló teljesítmény, vagy például az ország export-import szaldójának legvalószínűbb értéke sem lesz a determinisztikus esetével egyenlő, pedig a cél a determinisztikus eset adatbizonytalanságainak modellezése. A probléma kiküszöböléséhez az erőművek betáplált teljesítményére olyan egyenletes eloszlást kell megadni, amelynek várható értéke a determinisztikus esetbeli betáplálás, és a lehető legszélesebb determinisztikus értékre szimmetrikus üzemi tartományt fedi le. A Paksi Atomerőmű blokkjaihoz csak nagyon kis ingadozási tartományt rendeltünk. A fogyasztói csomópontok jövőbeli terhelésének becslésekor bizonytalansággal kell számolni. A jövőben ténylegesen kialakuló terhelésértékeket sok független véletlen esemény hatásának eredőjeként tekintve a normál eloszlás (2. ábra) a legkézenfekvőbb eloszlástípus a fogyasztói csomópontok jellemzésére. A sűrűségfüggvények várható értékei a determinisztikus esetben is használt, historikus adatok alapján becsült értékek. A szórásaikat a várható értékeikkel arányosnak vesszük fel. A relatív szórás 10% és 20%-ra történő választásának hatását különböző változatokkal 2. ábra A csomóponti betáplálások és terhelések sűrűségfüggvényei, egyenletes eloszlás (fent), normál eloszlás (lent) vizsgáltuk. A változatok összeállításához a sűrűségfüggvények megadása mellett a konstanssági csoportok kialakításával is foglalkozni kell. A konstanssági csoportok segítségével a hálózat általános viselkedése befolyásolható. A csoportokat megfelelően kialakítva a rendszerterhelés, az össztermelés és az export-import szaldó közül egy vagy mindhárom érték rögzíthető. A rögzített értékek a bemutatott sűrűségfüggvény-választásnak köszönhetően a determinisztikus eset megfelelő értékei lesznek. Ez röviden annyit jelent, hogy egy ország csomópontjai adatbizonytalanságainak, ingadozásainak hatása pl. az export-import szaldó változatlansága mellett vizsgálható. A konstanssági csoportok kialakításával kizárhatók a vizsgálatból olyan esetek is, melyekben egy-egy fogyasztói körzetben a fogyasztók egyszerre, ugyanolyan irányban térnek el jelentősen a várható terhelésüktől. Az ilyen szélsőséges viselkedést a fogyasztói csomópontok körzetenkénti (például elosztói engedélyesenkénti) konstanssági csoportokba sorolásával lehet kizárni. Ezen megfontolások alapján az egyes változatokban többféle konstanssági csoport kialakítást is vizsgálatunk: csomópontok függetlenek (nincsenek konstanssági csoportok) az export-import szaldó rögzített az export-import szaldó és rendszerterhelés rögzített az export-import szaldó és rendszerterhelés rögzített, szélsőséges fogyasztói viselkedés kizárása mellett A SZÁMÍTÁSOK EREDMÉNYEI A sztochasztikus load-flow számítás legfontosabb eredményei a hálózati elemeken áramló teljesítményértékek sűrűségfüggvényei. Ez a függvény írja le, hogy adott elemen áramló hatásos teljesítmény milyen értékeket és milyen valószínűséggel vehet fel a megadott csomóponti adatbizonytalanságok és konstanssági követelmények mellett. Mivel a csomópontokhoz rendelt sűrűségfüggvények szimmetrikusak a várható értékükre, a vezetékek teljesítményáramlásaira is olyan sűrűségfüggvényeket kapunk, melyek szimmetrikusak a várható értékükre. Egy ilyen függvényt mutat be a 3. ábra. A sűrűségfüggvény segítségével meghatározásra kerül egy intervallum, mely a teljesítményáramlás értékének legvalószínűbb tartományát, konfidencia-intervallumát adja meg a felhasználó által választott szignifikancia szintre. Az SZLF Elektrotechnika 2011/05 12

13 gyakorlatilag az egyes túlterhelődési esetekhez hozzárendelhető, mely csomópontok bizonytalanságának csökkentésével lehetne a túlterhelődési esetről pontosabb kijelentéseket tenni. Részletes eredménylistákat a Hálózatfejlesztési Terv [2] melléklete tartalmazza, cikkünkben csak példaként mutatunk be egy vezetéket egy nyári változat eredményeivel (4. ábra, 1. táblázat). 3. ábra Egy távvezetéken áramló teljesítmény sűrűségfüggvénye, konfidencia-intervalluma (kék értékek, 95%-os szignifikancia szint, 17 MW és 85 MW), a determinisztikus értéke (zöld érték, 51 MW), túlterhelődési határértéke (piros érték, 69 MW) és a túlterhelődési esélye (piros terület) a sűrűségfüggvény alapján kiszámolja, hogy a hálózati elemen áramló teljesítmény mekkora valószínűséggel lépi túl az adott elem tartós túlterhelődési határértékét, ez a valószínűség az ún. túlterhelődési esély. A példaként bemutatott távvezeték túlterhelődési határértéke 69 MW, a sűrűségfüggvénynek az ennél nagyobb teljesítményekhez tartozó intervalluma alatti terület nagysága adja a 22%-os túlterhelődési esélyt. A sűrűségfüggvények alatti teljes terület a valószínűségi sűrűségfüggvények definíciója miatt mindig 100%. Az eredményül kapott sűrűségfüggvényeket 95%-os szignifikancia szint mellett értékeltük ki. Ekkor a 2,5%-nál kisebb valószínűségű túlterhelődési eseteket mint kis valószínűséggel bekövetkező eseményeket az SZLF elhanyagolja. Erre azért van szükség, mert normál eloszlásokat vagy azokat komponensként tartalmazó sűrűségfüggvényeket kiértékelve nagyon kicsi, de nem nulla túlterhelődési esély minden vezetéken fellépne, tehát meg kell határozni egy határértéket, melynél kisebb valószínűségek elhanyagolhatóak. A 3. ábra sűrűségfüggvénye egy tipikus példa arra, amikor a vezetéken a determinisztikus módszerrel számított áramlás még nem haladja meg a túlterhelődési határértéket, de az adatbizonytalanságokat is figyelembe véve az adott üzemállapotban mégis kialakulhatnak olyan csomóponti betáplálás- vagy terhelésértékek, melyek hatására a vezeték jelentős eséllyel túlterhelődik. Az alapmodell egyes változataiban kiesésmentes esetben nem léptek fel szignifikáns valószínűségű túlterhelődési esetek. Az SZLF képes a hagyományos load-flow számításoknál ismert egyszeres kiesésvizsgálat elvégzésére. A kiesésvizsgálatok célja a hálózat (N-1) elvnek történő megfelelését ellenőrizni. Az (N-1) elv értelmében a villamosenergia-rendszernek képesnek kell lennie egy tetszőleges hálózati elem kiesése után határértéksértés nélkül továbbüzemelni. A sztochasztikus kiesésvizsgálat eredménye az egy-egy hálózati elem kiesésének hatására kialakuló teljesítményáramlások sűrűségfüggvényei és a fellépő túlterhelődési esélyek. Az egyes változatokban a kiesések hatására már jelentős számú szignifikáns valószínűségű túlterhelődési eset lép fel. A túlterhelődési esélyek a 47%-nál magasabb értéket egy kiesés hatására sem haladják meg. Ez elsősorban azért fontos, mert az 50% fölötti túlterhelődési esélyek olyan vezetékeknél lépnek fel, melyeket a determinisztikus load-flow számítás is túlterhelődő vezetéknek minősít, mivel ezek determinisztikus esetbeli áramlásértéke is magasabb, mint a vezeték túlterhelődési határértéke. Azaz a kapott kiesések utáni túlterhelődési esetek mindegyike csak sztochasztikus load-flow vizsgálattal mutatható ki, amennyiben csak egyszeres kiesések vizsgálatára szorítkozunk. Szignifikáns túlterhelődési esélye csak 120 kv-os távvezetékeknek van és ezek szinte kizárólag 120 kv-os távvezetékek kiesésének hatására lépnek fel. Az egyes vezetékekre az SZLF képes a teljesítményáramlás bizonytalanságát okozó csomópontokat az általuk okozott bizonytalanság mértékével együtt kilistázni. Ezzel 4. ábra A Detk Gyöngyös 120 kv-os távvezeték teljesítményáramlásának sűrűségfüggvénye kiesésmentes esetben és a Szolnok Újszász MÁV 120 kv-os távvezeték kiesése után Kiesés előtt Kiesés után Determinisztikus eset értéke [MW] 86,4 97,2 Sztochasztikus várható érték [MW] 86,4 97,2 Szórás [MW] 6,15 6,39 Min [MW] 74,2 84,5 Max [MW] 98,7 109,9 Max Min [MW] 24,5 25,4 Relatív szórás 7,11% 6,58% Túlterhelődési határérték [MW] 103,9 103,9 Túlterhelődési esély 0,24% 14,98% 1. táblázat Detk - Gyöngyös 120 kv-os távvezeték sűrűségfüggvényének paraméterei a Szolnok - Újszász MÁV 120 kv-os távvezeték kiesése előtt és után A fenti táblázatból látszik, hogy a sűrűségfüggvény várható értéke az adott hálózatállapothoz tartozó determinisztikus számítási eredménnyel egyezik meg. Ez a többi eredményül kapott sűrűségfüggvényre is teljesül, azaz a sztochasztikus modell várható értékeiben tartalmazza a determinisztikus modellt. A bemutatott kiesés nemcsak a túlterhelődő vezeték teljesítményáramlásának várható értékét, de a szórását is megnöveli, hiszen a kiesett vezetéken előzőleg áramlott teljesítményből átterhelődő teljesítményhányadnak is van szórása. A megnőtt szórás a táblázat Min és Max soraival jelölt konfidencia-intervallum szélesedésében is megmutatkozik. A fentiek alapján a túlterhelődési esélyt a teljesítményáramlás sűrűségfüggvényének eltolódása és kiszélesedése is növeli. A VÁLTOZATOK EREDMÉNYEINEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA Az egyes változatok eredményeinek összefoglaló, egyszerű jellemzéséhez olyan mutatók definiálására van szükség, melyek a változatok kiesésvizsgálatai során kapott túlterhelődési esélyek Elektrotechnika 2011/05 1 3

14 értékeiről részletes képet adnak. A feladatra 4 mutató együttes vizsgálatát találtuk alkalmasnak. Ezek az alábbi kérdésekre adnak számszerű választ: A kiesésvizsgálat során hány esetben lép fel szignifikáns túlterhelődési esély? Mennyi a fellépő szignifikáns túlterhelődési esélyek mértani közepe? Egy kiesés átlagosan hány százalék túlterhelődési esélyt okoz? Mennyi a fellépő túlterhelődési esélyek maximuma? A mutatók értékelése nem helyettesíti az egyes változatok eredményeinek részletes értékelését, azonban a változatok gyors összehasonlítására, a legkockázatosabb változat azonosítására jól használható. A vizsgált változatokban túlterhelődési eseteket a fogyasztói és a termelői csomópontok teljesítménybizonytalanságai egyaránt okoznak. A csak fogyasztói vagy csak termelői bizonytalanságokat modellező változatok alapján elhatárolhatóak fogyasztók és termelők bizonytalansága által okozott túlterhelődési esetek. A két csomóponttípus bizonytalanságait egyszerre modellező változatokban olyan kieséstúlterhelődés párok is megjelennek, melyekre a korábbi változatok eredményei még nem hívják fel a figyelmet. Az eredmények alapján a fogyasztói csomópontok bizonytalanságának modellezésére a 10%-os relatív szórás nem ad elegendő információt, a 20%-os érték azonban bevált. A konstanssági csoportok hatása elsősorban a határkeresztező vezetékeken, az export-import szaldó rögzítésével figyelhető meg. A határkeresztező vezetékek teljesítményáramlásának szórása ugyanis nagymértékben csökken a szaldó rögzítésével. A relatíve kicsi megmaradt szórásértékek oka, hogy az egymást összességében kiegyenlítő csomóponti teljesítményingadozások hatására külföldi hurkokon keresztül záródó áramlásingadozások is létrejönnek. A túlterhelődési esélyeken a különböző konstanssági csoport kialakítások általában csak 1-2%-ot változtatnak, azonban néhány vezeték esetében akár 10%-os változást is előidéznek. Ez azoknál a vezetékeknél jellemző, melyek áramlásainak szórását elsősorban a Duna- menti 220 kv-os csomópontra történő betáplálás adatbizonytalansága okozza. E betáplálási pontban megadott sűrűségfüggvénynek a legnagyobb az abszolút szórása az erőművi adatbizonytalanságokat modellező változatokban, így ennek a csomópontnak a viselkedését a konstanssági csoportok nagymértékben módosítják. A különböző konstanssági csoport kialakítások közül a legalacsonyabb túlterhelődési esélyek az export-import szaldót és a rendszerterhelést is rögzítő, szélsőséges fogyasztási viselkedéseket kizáró változatban lépnek fel. A legmagasabb túlterhelődési esélyek a csak az export-import szaldót rögzítő változatban tapasztalhatóak. Ebben a rendszerterhelés nem állandó, azaz a fogyasztók ingadozásait az erőművek termelésének ingadozása is kompenzálhatja, ami a vezetékáramlások átlagosan nagyobb szórását eredményezi. TOVÁBBI ELEMZÉSI LEHETŐSÉGEK Egy hálózati elem terhelődési viszonyainak részletesebb elemzésére egy további lehetőség az adott elem összes, egyszeres kiesés után fellépő sűrűségfüggvényeinek összegfüggvényét vagy a kiesések hatására fellépő sűrűségfüggvény-változás összegfüggvényét kiszámítani. Az 5. ábra egy hálózati ágon áramló teljesítmény egyszeres kiesés utáni sűrűségfüggvényét összegzi az összes egyszeres kiesésre. A hisztogram pirossal jelölt oszlopai túlterhelődési tartományba esnek és magasságaik összege az összes oszlop magasságaihoz képest 10,5%-ot tesznek ki. Ez azt jelenti, hogy várhatóan 10,5%-os valószínűséggel terhelődik túl a bemutatott hálózati elem egy véletlenszerű egyszeres kiesés hatására. ÖSSZEFOGLALÁS A MAVIR RTO-n kifejlesztett Sztochasztikus load-flow program a hagyományos load-flow számítási eljárást a bemenő adatok bizony- 5. ábra Egy hálózati elem egyszeres kiesések utáni sűrűségfüggvényeinek összegfüggvénye talanságainak modellezésével egészíti ki. A sztochasztikus vizsgálat azon túlterhelődési esetekre hívja fel a figyelmet, melyeket adott vizsgálati modell bemenő adatainak azok feltételezett bizonytalansági tartományain belüli más értékeire történő megválasztásával kaphatunk. A vizsgálat elvégzéséhez szükséges csomóponti adatbizonytalanságok megadásának lehetőségeit és azok eredményre gyakorolt hatását a cikk részletesen tárgyalja. Az SZLF segítségével a hosszú távú tervezés során készített hálózatmodellek a bemenő adatok becsléseinek bizonytalanságaival kiegészíthetők. Az eddigi vizsgálatok eredményei visszaigazolták, hogy mind fogyasztói, mind termelői adatbizonytalanságok okozhatnak olyan távvezeték-túlterhelődéseket, melyeket a determinisztikus load-flow számítás egyszeres kiesésvizsgálata nem mutat ki. Irodalomjegyzék [1] A hálózatfejlesztés tervezésének új eszköze; sztochasztikus load-flow kifejlesztése és használatba vétele a MAVIR RTO-n, dr. Bürger László, Sulyok Zoltán, dr. Sebestyén Géza, Elektrotechnika 2008/06 [2] A Magyar Villamosenergia-rendszer Hálózatfejlesztési Terve 2010, Magyar Villamosenergia-ipari Átviteli Rendszerirányító ZRt. Rendszerirá-nyítási Igazgatóság Rendszerszintű Tervezési és elemzési Osztály [3] Korszerű hálózatszámítási módszerek, Dr. Szendy Károly, Akadémiai Kiadó, 1967 [4] Sztochasztikus Load-Flow Program továbbfejlesztés technikai dokumentáció a MAVIR ZRt. részére, Proventus Consulting Bt. Bock Dávid BME MSc hallgató, RTO munkatárs bock@mavir.hu Dr. Bürger László RTO főmunkatárs MAVIR Zrt. buerger@mavir.hu Sulyok Zoltán RTO osztályvezető MAVIR Zrt., Rendszerszintű Tervezési és Elemzési Osztály sulyok@mavir.hu Dr. Sebestyén Géza egyetemi adjunktus Budapesti Corvinus Egyetem, Proventus Consulting Bt. geza.sebestyen@uni-corvinus.hu Lektor: Szabó László adjunktus, BME Villamos Energetika Tanszék, Villamos Művek és Környezet Csoport Elektrotechnika 2011/05 1 4

15 ENERGETIKA Energetika ERGETIKA ENERGETIKA A magyar villamosenergiarendszer tranziens stabilitásának rendszerszintű vizsgálata 2. rész A 2010/05 számban megjelent A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitásának rendszerszintű vizsgálata című cikk folytatásaként készült jelen cikk az előzőhöz hasonlóan a magyar villamosenergia-rendszer egészének tranziens stabilitási viszonyait elemzi, a teljes 2009-es év lefedésével, főként a karbantartási programok hatásait vizsgálva. A cikk a vizsgálat során alkalmazott módszerek, eszközök, értékelési szempontok tekintetében csak a különbségekre tér ki, az eredményeket pedig részletesen ismerteti, ezúttal is a kritikus zárlathárítási idők segítségével. The article, written as a continuation of The System Transient Stability Test of the Hungarian High Voltage Electric Energy System from the May 2010 issue, further examines the transient stability of the Hungarian Transmission System as a whole, covering the entire 2009 year, focusing mainly on the effects of maintenance programs. The article only addresses the differences regarding the applied methods, tools and the evaluation of the results compared to the previous article, and presents the results in detail, using maximal fault clearing times this time as well. 1. ELŐZMÉNYEK Lengyel Zsolt A MAVIR ZRt. Rendszerszintű Tervezési és Elemzési Osztálya A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitása című, januárban készült tanulmány [1] keretében vizsgálta a magyar villamosenergia-rendszer egészének tranziens stabilitási viszonyait, amelyet a májusi számban olvasható A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitásának rendszerszintű vizsgálata című cikk [2] mutatott be. A tanulmány az erőművek csatlakozása és felújítása kapcsán alkalmazott tranziens stabilitási vizsgálatoktól eltérően, a magyar villamosenergia-rendszer egészének tranziens stabilitási viszonyait vizsgálta, valós tényállapot modellek alapján. Ezen vizsgálatok a nyári csúcsterhelési nap hetének (2009. július ) eseményeit dolgozták fel, minden napról két modellt (napi csúcs- és völgyterhelés) felhasználva. A fenti tanulmány megmutatta, hogy az 1 hetes vizsgálati időtartam elegendőnek bizonyult a rendszerterhelés hatásainak megvizsgálására, de túl rövid volt a karbantartási programok és a fogyasztói viselkedés hatásainak elemzésére. Emiatt kézenfekvő igény volt hasonló vizsgálatok elvégzése hosszabb időtartam (több hónap) lefedésével. A most ismertetésre kerülő tanulmány [3] ennek megfelelően a vizsgálati időtávot a teljes 2009-es évre kiterjesztve vizsgálta a villamosenergia-rendszer tranziens stabilitási viszonyait, különös tekintettel a feszültségmentesítési, karbantartási programok hatásaira, heti egy valós tényállapot modell felhasználásával december 31-ig Rendszerszintű Hálózattervezési és elemzési Osztály. 2. FELHASZNÁLT ESZKÖZÖK, DINAMIKAI MODELLEZÉS Mivel a vizsgálatok jellege alapvetően megegyezett az előző tanulmány keretében elvégzettekkel, a felhasznált eszközök és dinamikai modellek is nagyrészt azonosak voltak. A load-flow modellek ezúttal is a MAVIR ZRt. folyamatirányító rendszeréből származtak. A célunk az volt, hogy 2009 minden hetéről a szerdai 10:30-as időponthoz legközelebbi modellt használjuk fel. A januári hónapra adathiány miatt nem sikerült felhasználható modelleket beszerezni, így öszszesen 48 modellel dolgoztunk. 3. A VIZSGÁLATOK ÁLTALÁNOS LEÍRÁSA, KRITIKUS ZÁRLATHÁRÍTÁSI IDŐK A 48 összeállított modellen sorozatfuttatásokat végeztünk az előző tanulmányban jellemzett, saját fejlesztésű DYNALAB keretprogram segítségével. A tranziens stabilitás erősségét ezúttal is a kritikus zárlathárítási időkkel (t zkrit ) jellemeztük, amely az a leghosszabb idő, amíg a hálózat vizsgált csomópontján fennállhat egy szimmetrikus, háromfázisú rövidzárlat, amelyet egy, a csomóponthoz csatlakozó vezeték végleges háromfázisú, kétoldali kikapcsolásával hárítunk. Ezzel sín közeli háromfázisú rövidzárlatok hatását vizsgáltuk, a számítás egyszerűsítése érdekében sínzárlatokként szimulálva. A fentiekből következik, hogy minden vizsgált csomópont esetén a zárlat hárításakor kikapcsolt vezetékekre eltérő kritikus zárlathárítási időket kaphatunk. Ezek közül a kapott eredmények nagy száma miatt minden esetben a legkisebbet tekintettük mértékadónak. A kritikus zárlathárítási idők számítása iteratív algoritmussal történik, amely során regisztrálásra kerül az is, hogy a végül megkapott értéknél 0,01 sec-mal (vagyis egy lépéssel) nagyobb zárlatfennmaradási időnél a villamosenergia-rendszer mely generátorai esnek ki a szinkronizmusból. Az esetek túlnyomó részében annak az erőműnek valamelyik generátora esik ki először a szinkronizmusból, amelynek gyűjtősínjére vettük fel a zárlatot. Egy esetben azonban nem így történt, amire az eredmények ismertetésekor külön kitérünk. Eltérés az előző tanulmányhoz képest, hogy a számításokat az összes erőmű közeli csomópont helyett csak a négy nagyerőmű (Paksi Atomerőmű, Dunamenti Erőmű, Mátrai Erőmű, Tiszai Erőmű) 220 és 400 kv-os gyűjtősínjeire végeztük el, mivel egy kiserőmű esetleges kiesése még megengedhető. A szintén 400 kv-ra csatlakozó Gönyűi Erőmű a vizsgált időszakban még nem üzemelt. A szimulációs vizsgálatok menete a fentiektől eltekintve nem változott. Több korábbi vizsgálat is kimutatta, hogy a feszültségmentesítési, karbantartási programok hatása a tranziens stabilitási viszonyokra igen jelentős lehet. Ennek oka, hogy a kikapcsolt távvezetékek a vizsgált csomóponttól való villamos távolságuk és a vezetékek villamos paramétereinek függvényében az átviteli utakat gyengítik, ami az egyes generátorok szempontjából a transzfer impedancia növekedését eredményezheti. A nagyszámú valós tényállapot modellen elvégzett vizsgálatok előnye, hogy a karbantartási programok jó néhány különböző kombinációját lefedik, ellentétben az új erőművek csatlakozása kapcsán végzett számításokkal, amelyek során csak korlátozott számú üzemállapotot vizsgálunk. 4. ÉRTÉKELÉS Az eredmények értékeléséhez használt követelményrendszer az előző tanulmányban használttal megegyező volt. Elektrotechnika 2011/05 1 5

16 ( Irányelv a 120 kv-os és nagyobb feszültségű hálózatok fejlesztésének tervezésére, Üzemi Szabályzat [4]). Mivel 120 kvos feszültségszinten bekövetkező zárlatot nem vizsgáltunk, minden esetben azt kellett ellenőrizni, hogy a kapott kritikus zárlathárítási idő értéke eléri-e legalább a 200 ms-ot, amely érték a normál védelmi működési idők, valamint az esetleges megszakító beragadás figyelembevételével lett megállapítva. Az alábbiakban ismertetjük a négy vizsgált nagyerőműre kapott értékeket, valamint külön kitérünk azokra az esetekre, amikor a kritikus zárlathárítási idő a küszöbérték 200 ms-ra vagy annál kisebbre adódott. Ezeknél az eseteknél úgy vizsgáltuk a karbantartási programok hatását, hogy a kikapcsolt 400 és 220 kv-os távvezetékeket egyenként visszakapcsolva újra meghatároztuk a kritikus zárlathárítási idő értékét. Ha a hálózatgyengítésekkel nem sikerült magyarázni a kapott alacsony értéket, az adott esetet más szempontból is megvizsgáltuk (erőműjáratások, sínfeszültségek). Az eredmények összefoglalása az alábbi táblázatban látható, a négy nagyerőműre kapott eredmények részletes ismertetésekor pedig a kapott kritikus zárlathárítási idők eloszlását hisztogramokkal adtuk meg. Kritikus zárlathárítási idők [sec] Erőmű átlag legkisebb legnagyobb Paksi Atomerőmű 0,23 0,19 0,25 Dunamenti Erőmű 0,42 0,20 0,50 Mátrai Erőmű 0,25 0,22 0,37 Tiszai Erőmű, 220 kv 0,43 0,34 0,50 Tiszai Erőmű, 400 kv 0,48 0,35 0,50 1. táblázat 4.1. PAKSI ATOMERŐMŰ Az előző tanulmánytól eltérően ezúttal a Paksi Atomerőművet mind három, mind négy blokkos üzemállapotban tudtuk vizsgálni. A zárlatot a paksi 400 kv-os gyűjtősínen vettük fel, a védelmi működés során kikapcsolt vezeték másik végpontja Litér, Martonvásár, Pécs, Sándorfalva és Toponár lehetett. Az 1. táblázatból látható, hogy a nagyerőművek közül a Paksi Atomerőmű esetében adódtak a legkisebb kritikus zárlathárítási idők. A kapott értékek átlaga (0,23 sec) az előírt 0,20 sec felett van, de egy esetben e határértékkel megegyező kritikus zárlathárítási időt kaptunk, egy másik esetben pedig ez alatti, 0,19 sec-ot. A 0,20 sec-os értéket az április 23-i modellből kaptuk meg. Az erőmű ekkor három blokkal üzemelt, karbantartásra három átviteli hálózati vezeték volt kiadva (Paks-Sándorfalva, Győr-Litér, Albertirsa-Göd második rendszere). A fenti érték a Paks-Martonvásár vezeték kikapcsolásával tisztázott zárlat esetén adódott. A karbantartásra kiadott távvezetékek közül a Paks-Sándorfalva vezeték visszakapcsolása változtatta meg a kapott kritikus zárlathárítási időt a legnagyobb mértékben, 30 ms növekedést okozva (0,23 sec). Ennek legfőbb oka, hogy a karbantartásra kiadottak közül ez a vezeték van a zárlat helyéhez villamosan legközelebb. Külön figyelmet érdemel a 0,19 sec-os kritikus zárlathárítási idő, mivel a modelleken kapott összes eredmény közül ez az egyetlen eset, amikor a 0,20 sec-os küszöbérték alatti értéket kaptunk. Ez a december 9-i modellből adódott. Ekkor mind a négy erőművi blokk üzemelt, karbantartásra pedig négy átviteli hálózati vezeték volt kiadva (Albertirsa-Martonvásár, Győr- Litér, Győr-Bécs 400 kv, Győr-Bécs 220 kv), a 0,19 sec-os értéket pedig a Paks-Sándorfalva vezeték kikapcsolásával tisztázott zárlat esetén kaptuk. A paksi 400 kv-os gyűjtősín feszültsége a szokásos értéken (~409 kv) volt, a generátorok pedig ~10 Mvar meddő teljesítményt termeltek. Érdemes megjegyezni, hogy a Hévíz-Szombathely távvezetéket december 10-én helyezték üzembe, ezért e vezeték bekapcsolásának hatását is megvizsgáltuk a kritikus zárlathárítási időre. Azt kaptuk, hogy a kikapcsolt vezetékek közül a Pakstól távoli két Győr-Bécs vezetéken kívül bármelyiket visszakapcsolva a kritikus zárlathárítási idő az előírt küszöbérték fölé kerül (0,21 sec), beleértve a Hévíz-Szombathely vezetéket is. Az eredeti, 0,19 sec-os értéket elsősorban a karbantartási programok által előidézett kedvezőtlen topológia okozta, amit tovább ront a Paks-Sándorfalva vezeték kikapcsolása. Villamos közelsége miatt a fentiekkel azonos módon megvizsgáltuk a 2010-ben átadásra került Pécs-Ernestinovo kétrendszerű magyar-horvát határkeresztező vezeték hatását is, vagyis kiszámítottuk, hogy mennyit változik a kritikus zárlathárítási idő, ha a modellben a vezetéket bekapcsoljuk. Az eredmény 0,22 sec-ra adódott, ami az eredeti értéknél 30 ms-mal nagyobb. Ez alapján kijelenthető, hogy bizonyos esetekben az új határkeresztező vezeték javíthatja a magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitását. 1. ábra Kritikus zárlathárítási idők, Paksi Atomerőmű 4.2. DUNAMENTI ERŐMŰ A Dunamenti Erőmű egyes blokkjai a 220 vagy a 120 kv-os hálózatra termelnek. Jelen vizsgálat keretében csak az erőmű 220 kvos gyűjtősínjén szimuláltunk zárlatot. A védelmi működés során kieső vezetékek másik végpontja ennek megfelelően Albertfalva, Dunaújváros, Martonvásár, Ócsa és Oroszlány lehetett. A kapott eredmények összefoglalása az 1. táblázat második sorában látható. Szembetűnő, hogy az igen magas, 0,42 sec-os átlagérték ellenére a legkisebb kapott érték a küszöbértékkel megegyező 0,20 sec volt. Ilyen alacsony értéket a 48 vizsgált modellből csak egy esetben kaptunk, 44 esetben pedig legalább 0,35 sec-os érték adódott. Az alábbiakban a 0,20 sec-os esetre térünk ki. A 0,20 sec-os kritikus zárlathárítási időt az október 7-i modellből kaptuk meg. A 220 kv-ra termelő gépek közül ekkor a 12-es, 13-as és 15-ös számú járt. Az átviteli hálózati vezetékek közül öt (Paks-Toponár, Albertirsa-Göd, Felsőzsolca- Sajóivánka, Győr-Oroszlány, Hévíz-Zerjavinec) volt karbantartásra kiadva. A kapott érték a Dunamenti Erőmű-Martonvásár vezeték egyik rendszerének kikapcsolásával hárított zárlat esetén adódott. Az eddigi eredményektől eltérően egyik kikapcsolt vezeték visszakapcsolása sem változtatta meg a kapott kritikus zárlathárítási időt, amiből az következik, hogy a 0,20 sec-os értéket nem a hálózatgyengítések okozták. Ezért megvizsgáltuk, hogy a Dunamenti Erőmű 220 kv-ra termelő gépeinek állapota különbözött-e a többi modelltől. Azt tapasztaltuk, hogy míg az összes többi modellben az Erőmű Elektrotechnika 2011/05 1 6

17 220 kv-ra termelő gépei közül egy vagy kettő üzemelt, és utóbbi esetekben is csak az egyik gép villamos teljesítménye volt a maximális érték közelében, a vizsgált modellben (a fentebb leírtak szerint) három gépegység is működött, és mindegyik a lehetséges legnagyobb villamos teljesítményt adta le. Ez jelentősen rontja az erőmű gépeinek tranziens stabilitási tartalékát a zárlat fennállása alatt rendelkezésre álló fékező energia csökkenésével, ami megmagyarázza a kapott alacsony kritikus zárlathárítási időt. A viszgálatok általános leírásakor említésre került, hogy a kritikus zárlathárítási idők számítása során egy esetben nem annak az erőműnek valamelyik generátora esett ki először a szinkronizmusból, amelynek gyűjtősínjére felvettük fel a zárlatot. Ez a február 5-i esetben történt, a Dunamenti Erőmű 220 kv-os gyűjtősínjére felvett zárlat hatására ugyanis (minden, a zárlat tisztázásakor kikapcsolt vezeték esetén) a Csepeli Erőmű 3-as számú gépe esik ki először a szinkronizmusból. Ez a gép a Dunamenti Erőműhöz villamosan igen közel van (az 1-es és 2-es csepeli generátor máshova csatlakozik), de ez önmagában nem magyarázza a jelenséget. Azonban a generátorok terheltségi állapotának vizsgálata teljesen felfedi a jelenség okát: míg a Dunamenti Erőmű 220 kv-os gépei közül a modell időpontjában csak egyetlen járt (a 8-as számú), jóval a maximális teljesítménye alatt termelve, a Csepeli Erőmű 3-as gépe a lehető legnagyobb megengedhető hatásos teljesítménnyel járt. Ez a topológiai elrendezéssel együtt már elegendő a jelenség megértéséhez. A kapott kritikus zárlathárítási idő egyébként 0,31 sec volt, ami jóval a stabilitás határán belül van. 3. ábra Kritikus zárlathárítási idők, Mátrai Erőmű A vizsgálat során modellenként külön vettünk fel zárlatot a sajószögedi 220 kv-os és 400 kv-os gyűjtősínen. A zárlat tisztázásakor kikapcsolt vezeték másik vége 220 kv-on Debrecen, Detk, Kisvárda, Szolnok és Tiszalök, 400 kv-on Felsőzsolca, Göd és Munkács lehetett. A négy gépből egyszerre három vagy kettő üzemelt a vizsgált modellekben. A két különböző feszültségszintre kapott eredményeket külön adtuk meg az 1. táblázat 4. és 5. sorában. A kapott kritikus zárlathárítási idők 220 és 400 kv-on közelítőleg megegyeznek, és a négy nagyerőmű közül itt adódtak a legmagasabb értékek. Még a kapott értékek közül legalacsonyabb (0,34 sec) is jóval a küszöbérték 0,20 sec felett van. A megfelelően nagy értékek miatt ezúttal sem vizsgáltuk a karbantartásra kiadott vezetékek hatását. 2. ábra Kritikus zárlathárítási idők, Dunamenti Erőmű 4.3. MÁTRAI ERŐMŰ A Dunamenti Erőműhöz hasonlóan a Mátrai Erőmű generátorai is termelnek mind a 220, mind a 120 kv-os hálózatra. Ezúttal is csak a 220 kv-os gépekre alkalmaztunk zavarást. A zárlatot a detki 220 kv-os gyűjtősínen vettük fel, így a védelmi működés hatására kieső vezeték másik végpontja Sajószöged, Szolnok és Zugló lehetett. A vizsgált modellekben a 3-as, 4-es, 5-ös számú, 220 kv-ra termelő generátorok közül kettő vagy mind a három üzemelt. Az 1. táblázat 3. sorában található eredményekből látható, hogy nemcsak a kapott kritikus zárlathárítási idők átlaga (0,25 sec), hanem a legalacsonyabb érték (0,22 sec) is a 0,20 sec-os küszöbérték fölött van. A legtöbbször (27-szer) előforduló érték 0,24 sec. Mindez nem indokolta, hogy a karbantartási programok hatását külön vizsgáljuk, az erőmű az eredmények alapján megfelelően stabil a környéken jelentkező zavarásokra TISZAI ERŐMŰ A Tiszai Erőmű 4 generátora közül kettő (1-es és 2-es) a 220 kv-os hálózatra, kettő (3-as és 4-es) a 400 kv-os hálózatra termel. 4. ábra Kritikus zárlathárítási idők, Tiszai Erőmű 220 kv 5. ábra Kritikus zárlathárítási idők, Tiszai Erőmű 400 kv Elektrotechnika 2011/05 1 7

18 5. ÖSSZEGZÉS Az eredmények ismertetése során látható volt, hogy a 48 modellen végzett sorozatfuttatások közül csak egy esetben kaptunk az előírt küszöbérték (0,20 sec) alatti kritikus zárlathárítási időt. Ez a Paksi Atomerőmű gyűjtősínjére felvett zárlat esetén adódott, és összességében is elmondható, hogy az előző tanulmányban kapott eredményekhez hasonlóan ezúttal is a Paksi Atomerőműre kapott eredmények vannak a legközelebb az előírt küszöbértékhez. A számítások egyértelműen igazolták az előírt 0,20 sec helyességét is. A küszöbértékhez közeli eredmények elemzésekor megmutattuk, hogy az esetek többségében a karbantartási programok által létrehozott hálózati topológia jelentősen befolyásolhatja a kritikus zárlathárítási időket, és így a villamosenergia-rendszer tranziens stabilitási viszonyait. Kijelenthető tehát, hogy az ezen esetekben előállt topológiai helyzeteket lehetőség szerint kerülni kell, a villamosenergia-rendszer gépeinek egyébként minden esetben meglévő tranziens stabilitásának megőrzése érdekében. Fontos ismét megjegyezni, hogy egy adott gyűjtősínre számított kritikus zárlathárítási időnek a zárlat tisztázása során kikapcsolt vezetékekre külön-külön kiszámított értékek közül mindig a legkisebbet tekintettük, így a közölt számadatok a modellenként kapott legrosszabb esetet mutatják. A CEEDs kutatási projektben a BME kutatói is részt vesznek Új, futurisztikus technológiák segítik a szakértőket a tudományos adathalmazok elemzésében és megértésében Az Európai Unió által finanszírozott CEEDs kutatási projektben amelyet a Goldsmiths, University of London koordinál a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Karának (BME) kutatói is részt vesznek. A nagyszabású CEEDs (Collective Experience of Empathic Data Systems) projekt célja olyan, a tudat alatti reakciókat és érzelmeket felismerő úgynevezett XIM (Experience Induction Machine) virtuális valóság rendszer, valamint az ehhez kapcsolódó integrált technológiák kifejlesztése, amelyek segítséget nyújtanak a különösen nagy méretű tudományos adathalmazok például az agy neurológiai térképei, csillagászati adathalmazok, régészeti leletek többdimenziós ábrázolásában és A vizsgálat tehát az egy éves lefedett időtartamnak köszönhetően új, értékes információkat adott a magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitásáról, jól kiegészítve az ezt megelőző tanulmányt. Irodalomjegyzék [1] A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitása tanulmány, Magyar Villamosenergia-ipari Átviteli Rendszerirányító ZRt. Rendszerirányítási Igazgatóság Rendszerszintű Hálózatter-vezési és elemzési Osztály, 2010/01 [2] A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitásának rendszerszintű vizsgálata cikk, Gölöncsér Péter, Elektrotechnika 2010/05 [3] A magyar villamosenergia-rendszer tranziens stabilitása 2. Tanulmány, Magyar Villamosenergia-ipari Átviteli Rendszerirányító ZRt. Rendszerirányítási Igazgatóság Rendszerszintű Hálózattervezési és elemzési Osztály, 2010/05 [4] Üzemi Szabályzat, (MEH 167/2010.) gyorsabb elemzésében. A CEEDs rendszer egyik lehetséges jövőbeni alkalmazása a nagyméretű energetikai adatbázisok valós idejű megjelenítése és fogyasztási mintázatok olyan elemzése lesz, ahol a szakértőkre kapcsolt érzékelők segítségével segít a tudásra és tapasztalatra épülő intuíciók, megérzések tudatos felismerésében. A kutatás során olyan immerzív interaktív világ kialakítása a cél, amelyben fiziológiai reakciókat mérő és rögzítő új típusú érzékelők serege teszi lehetővé, hogy a különböző szakterületeket képviselő szakemberek ne csak tudatosan, hanem az adatokban rejlő mintázatok alapján, tudat alatti reakciókkal is navigálhassanak. A BME kutatócsoportjának feladata annak a 3D grafikai technikákon alapuló vizualizációs modulnak és integrált érzékelő rendszernek a kifejlesztése, amely mindezt részben lehetővé teszi. Ehhez Dr. Takács Barnabás és kollégái egy olyan hordozható panorámikus virtuális valóság rendszeren dolgoznak, amely teljesen magába foglalja a felhasználót, miközben folyamatosan méri és rögzíti az interakció minden aspektusát. További feladatuk még vizualizációs technikák és modulok fejlesztése, amelyeket a tudósok a nagyméretű adathalmazok megjelenítésére és vizsgálatára használnak majd. A CEEDs projektet többek között az Európai Unió 6,5 millió eurós forrásából támogatják, az FP7 Információs és Kommunikációs Technológiák FET (Future Emerging Technologies) programjának keretében, amely éves konferenciáját ezúttal Budapesten rendezték meg május 5-7. között. A CEEDs képviselői itt mutatták be először projektjüket a publikumnak.. Projekt weboldal: ceeds-project.eu További információ: Dr. Takács Barnabás btakacs@emt.bme.hu Lengyel Zsolt RTO munkatárs MAVIR Zrt. Rendszerszintű Tervezési és Elemzési Osztály lengyelz@mavir.hu Lektor:Szabó László adjunktus, BME Villamos Energetika Tanszék, Villamos Művek és Környezet Csoport. Forrás: Sajtóközlemény Tóth Éva Elektrotechnika 2011/05 1 8

19 Hí k HÍREK K Energetikai hírek a világból Szélenergia beruházók 150 millió -t terveznek elkölteni a balkánon 2011 októberében helyezik üzembe Szerbiában az első 5 MWos szélerőművet. Szerbia hatalmas szélpotenciával rendelkezik, azonban ennek hasznosítása igen drágának tűnik, és a beruházók panaszkodnak a nehézkes engedélyeztetési eljárás miatt, amely jelentős időveszteséget jelent. A becsült potenciál - több szélerőműpark kiépítésével - Szerbia hegyes területein MW szélerőmű-kapacitás megvalósítására ad lehetőséget. A megvalósítási költségekre jellemző, hogy 1 MW kapacitás kiépítési költsége 1,7-2 millió -ba kerül. Románia az okos hálózat (smart grid) bevezetésére készül fel A Román Mediafax hírügynökség jelentése szerint a Gazdasági Minisztérium energetikáért felelős államtitkára bejelentette, hogy akciótervet fogadtak el az ún. smart power grid (okos átviteli hálózat) bevezetésére. A közlemény hivatkozik arra, hogy az Európai Unió 4,2 milliárd fejlesztési keretet biztosított az okos hálózat projekt kidolgozására, amely már lehetőséget biztosít a fogyasztóknak a digitális technika alkalmazására. Ezzel energia takarítható meg, a költségek csökkenthetők, javul a transzparencia és a szolgáltatás minősége, írja a Mediafax. A év első felére elkészül a évekre vonatkozó energetikai stratégia tervezete, amelyet azt követően társadalmi vitára bocsátanak. Törökország vízerőművet épít A Statkraft török energetikai cég 2013-ra vízerőművet épít Ankarától - Törökország fővárosától - északkeletre, Corum megyében az ország leghoszszabb folyóján, a Fekete-tengerbe ömlő Kizilirmakra. Az erőmű kapacitása 102 MW lesz, ami 150 ezer török család villamosenergia-igényét képes kielégíteni. A beruházás tervezett költsége 250 millió. A térség Törökország legdinamikusabban fejlődő gazdasági régiója. A beruházás jelentős számú munkahelyet teremt, és hozzájárul a térség további fejlődéséhez. Svéd jelentés kimutatja, hogy az atomerőmű gazdaságosabb a szélerőműnél A nukleáris erőművekkel kapcsolatban a legtöbb vita annak ára körül forog. Számos szakértő egyetért abban, hogy az atomerőművek környezetbarátak, megbízható energiaforrások, csak az új erőművek építési költsége igen magas. Egy svéd ipari csoport az SKGS megbízást adott a PricewaterhouseCoopersnak (PWC), hogy készítsen részletes elemzést. A multinacionális tanácsadó cég véleménye szerint a teljes élettartamot figyelembe véve az atomerőmű egységnyi energiatermelésre vonatkoztatott költsége a kétharmada a szélerőműparkokhoz viszonyítva. Ez a független jelentés megdöntötte azt a mítoszt, hogy az atomerőmű drágább akár a szélerőműveknél, akár a napenergiánál, akár más megújuló energiánál. Az SKGS ipari csoport jelentősen energiaigényes technológiákat alkalmaz (acélgyártás, szénbányászat, nehézvegyipar, stb.), és aggódnak amiatt, hogy lesz e hosszú távon elegendő energia gazdasági tevékenységük folytatásához, hogy versenyben maradjanak a svéd és a globális piacon. Ez indokolta a PWC megbízását. A tanulmány konklúziója, hogy nukleáris- vagy vízerőmű (ha a feltételek ez utóbbihoz adottak) építése célszerű a szélerőművekkel szemben. Ha a nukleáris erőmű építéséhez szükséges banki kölcsönhöz kormánygarancia is van, akkor az energia ára 4,4 eurócent/kwh, kormánygarancia nélkül ez 6,3 eurócent/kwh, amíg szélerőművek esetében 9,67 eurócent/kwh. Vízerőművek esetében ez a költség 5,8 eurócent/kwh. Az SKGS elnöke sajtótájékoztató keretében elmondta: A PWC jelentése szerint a legolcsóbb megoldás az atomerőmű. Mianmar, Kína és Thaiföld közös vízerőmű építését tervezi A három ország megállapodott, hogy megvalósíthatósági tanulmányt készíttetnek, egy a Salween folyó mianmari szakaszára építendő 7 GW kapacitású vízerőműre. A három ország a közös megvalósításra vonatkozó szándéknyilatkozatot november 10-én írta alá. Az erőműnek az ad fontos jelentőséget, hogy Kína délkeleti része a térség egyik leggyorsabban fejlődő területe, az Ázsiai Fejlesztési Bank tanulmánya szerint az ipari fejlődés ezen a területen továbbra is 8%/év felett várható. A Salween folyó a tibeti fennsíkon ered, 2800 km hosszú, és Mianmaron keresztül ömlik az Andaman tengerbe. Szenegál északi partjainál 175 MW kapacitású szélerőműparkot épít Szenegál két szélerőműpark építését kezdte meg északi partjainál a tenger mellett. Az első park teljesítménye 125 MW lesz. Ezt a rendszert 2011-ben csatlakoztatják az átviteli hálózathoz, nyilatkozta a megújuló energiák alkalmazásáért felelős miniszter. A második park teljesítménye 50 MW lesz, az ország északi felén lévő tengerparton telepítve, az előzőekben említett szélerőműparktól eltérő helyen. A miniszter szintén bejelentette, hogy 2020-ra a nemzeti energiafogyasztás 15%-a bioalapú lesz, szemben a mostani 0,6%-kal. Dr. Bencze János benczej36@t-online.hu Elektrotechnika 2011/05 1 9

20 A VILLAMOS FELÚJÍTÁS LEHETŐSÉGEI A villamos ipar, a villamos energetika egyik fontos jellemzője az állandó megújulás kényszere. Villamos berendezések gyártójaként és szakkivitelezőként az elmúlt húsz év piaci igényeit elemezve igen sok tapasztalatra tehettünk szert meglévő kis- és középfeszültségű kapcsoló berendezések felújításával kapcsolatban. Ezek birtokában állítható, hogy innovatív, előremutató műszaki megoldás általában csak akkor születhet, ha a vállalkozó minden vonatkozásban magáévá teszi a reménybeli megbízó követelményeit, figyelembe veszi a rendelkezésre álló anyagi eszközöket, és a lehetséges műszaki megoldásokat egy közösen kijelölt keretben együttesen dolgozzák ki. A bevezető gondolatmenet minden bizonnyal felvillantotta a kapcsoló berendezések fel-, illetve megújításának egyik alapkérdését: komplett berendezéscsere részleges, vagy teljes felújítás A részleges és teljes felújítás közt nyilvánvalóan számos közbülső változat határozható meg. A teljes (vagy közel teljes) felújítást szokásos retrofit -nak nevezni. Az alábbiakban a retrofit fogalmát szeretnénk vázlatosan körüljárni és a vonatkozó tapasztalatainkat olvasóinkkal megosztani. 1. Ha egy elavult berendezést új, korszerű berendezésre cserélünk, azaz komplett cserét hajtunk végre, akkor - azt gondolhatnánk - mindent megtettünk egy korszerű és gazdaságos megoldás érdekében. Az új berendezés az adott feladatot még egyszerű reprodukció esetén is nyilvánvalóan sokkal magasabb szinten teljesíti, hiszen ma már minden komponens lényegesen többet tud, mint korabeli elődje. A többlettudás elsősorban a primer készülékek távműködtethetőségében, és az erre épülő irányítástechnikai lehetőségekben valósul meg, mely előnyöket a tervezéssel, és a gondos mérlegelésen alapuló készülékválasztással alaposan kiaknázhatunk. Van azonban néhány mozzanat, amit feltétlenül végig kell gondolni: Az új és meglévő berendezés méretkülönbsége. A korszerű fémtokozott berendezések helyigénye lényegesen kisebb. A telepítés helyszíne: a meglévő helyére, vagy új helyszínre telepítünk-e? Ez önmagában sok, igen fontos kérdést hordoz. Ha nagyobb üzemszünet lehetséges, akkor a berendezés a meglévő helyére is kerülhet, azaz a teljes bontás, alapkeret elhelyezés, új berendezés telepítése fázisokon át haladunk. Ha azonban a folyamatos üzemet fenn kell tartani, akkor vagy új helyszín szükséges, vagy provizóriumot kell létrehozni, vagy alkalmas ütemezéssel a berendezést több részletben bontjuk-telepítjük. Általánosságban mondható, hogy a gyakorlatban rendre a felsorolt lehetőségek valamilyen ésszerű kombinációja adja a megoldást. Kábelezés kérdése, mely ugyancsak az előző pontok függvénye. Nyilvánvalóan azonos méretű, cella (mező) számra azonos berendezések esetén a régi erőátviteli és jelző kábelek visszaköthetők. Érezhető azonban, hogy ez a gyakorlatban szinte sohasem fordul elő. Az új berendezések esetében tehát lényeges munkarész a kábelezés illesztése, kedvező esetben a kábelek visszametszésével, minden más esetben a kábelvonalak toldásával. (Azt az üzemviteli kockázatot most ne is említsük, amit a KÖF berendezések telített papírszigetelésű kábeleinek mozgatása jelent!) 2. Kapcsoló berendezések revitalizálásánál általában középfeszültségű berendezésekre gondolunk. Kisfeszültségű berendezések retrofit jellegű felújítására valóban ritkán kerül sor, ám nagyáramú, túlnyomórészt megszakítós leágazásokkal (I>800A) bíró berendezések esetében értelmes és rentábilis megoldás lehet a megszakítócserékkel és az újra szekunderezéssel végrehajtott felújítás. Megelégedésre végeztük például villamos vontatási hálózat (BKV villamos, metro és HÉV) egyenáramú kapcsoló berendezéseinek felújítását is, melyeknél rendre korszerű kapcsoló készülékek és teljesen új szekunder technika kerültek beépítésre. A retrofit igazi terepe tehát a középfeszültségű berendezések világa. Természetesen más lehetőséget kínál és más követelményt támaszt egy épített cellás berendezés, mint bármely tokozott berendezés. Ám mielőtt a műszaki részletekbe merülnénk, a felújítás néhány alapvető kérdését tisztáznunk kell. Ismernünk kell a berendezés műszaki állapotát. Kedvező kiindulást jelent, ha a felújítandó berendezés mechanikai alkatrészei (vázszerkezet, tám- és átvezető szigetelői, gyűjtősínek, stb.) megfelelő állapotúak. Ha tokozott berendezést újítunk fel, akkor a tokozat műszaki állapotát kell vizsgálnunk. Minden esetben azt kell mérlegre tenni, hogy a berendezés a kalkulált állagjavítási munkák után alkalmas lesz-e további 20 év biztonságos, kompromiszszummentes üzemelésre. Vizsgálnunk kell, hogy miként változott a berendezés villamos igénybevétele. Pl. nőtt-e az üzemi és/vagy a zárlati igénybevétel? Jelentkezett-e bővítési igény? Pontos, minden részletében konzisztens képet kell alkotnunk a felújítandó berendezés majdani üzemeltetés módjáról. Pl. áramszolgáltatói területen kezelő nélkül üzemelő berendezés standard telemechanikával, vagy: ipartelepi kapcsoló berendezés egyeztetett SCADA funkciókkal, stb. A megfogalmazott igényekből a primer kapcsoló készülékek és a szekunder kialakítás mikéntje egyformán levezethető. Az épített cellás berendezések minden primer készüléke szinte korlátok nélkül szabadon cserélhető, a primer és szekunder felújítás során szinte minden követelmény teljesíthető. Példaként említhetjük az egyik OVIT-állomást, ahol Elektrotechnika 2011/05 20