Sposób i układ do badań przekształtników sieciowych rozproszonych źródeł generacji energii elektrycznej

Ze względu na charakter sieci elektroenergetycznej możliwości prowadzenia badań laboratoryjnych są bardzo ograniczone, a wiele prac opiera się jedynie o symulacje. Prowadzi to do wielu uproszczeń oraz nie uwzględnia wszystkich warunków jakie panują w sieci. Proponowane rozwiązanie stanowi układ emulatora programowo-sprzętowego do badania przekształtników sieciowych rozproszonych źródeł generacji energii elektrycznej, który składa się z: modelu fragmentu sieci elektroenergetycznej, matrycy stycznikowo przekaźnikowej, wzmacniacza sygnałów oraz systemu czasu rzeczywistego. Za pomocą systemu czasu rzeczywistego poprzez wzmacniacz sygnału wprowadzane są zakłócenia do modelu sieci. Matryca stycznikowo przekaźnikowa umożliwia czasowe zwieranie lub rozwieranie poszczególnych faz lub fragmentów sieci. Uzupełnieniem emulatora sieci są modele rzeczywiste obciążeń nieliniowych. Dołączenie przekształtnika do takiego modelu sieci umożliwia przebadanie go pod kątem pełnej gamy stanów przejściowych, zwarć, zakłóceń i zaburzeń.

a) Przewidywane zastosowania:
Przedsiębiorstwa PGE Dystrybucja S. A. i MPK Lublin sp. z o.o. Opisywany układ był wykorzystywany wielokrotnie do badania wpływu lokalizacji zainstalowanego przekształtnika na fragment modelowanej sieci elektroenergetycznej. Szczególnie jest to ważne w przypadku instalacji nowych odbiorów takich jak szybkie ładowarki dla autobusów elektrycznych o mocy znamionowej 450kW. Ten rodzaj ładowarek zazwyczaj instalowany jest na końcach trasy pojazdu, które zazwyczaj oddalone są od głównych stacji transformatorowych. Konsekwencją takiego stanu rzeczy może być niedopuszczalne pogorszenie parametrów dostarczanej energii w niektórych fragmentach sieci dystrybucyjnej.

Urządzenie znajduje zastosowanie do badania przekształtników przystosowanych do współpracy z siecią elektroenergetyczną. Stanowi podstawę do badania przekształtników w stanach zakłóceniowych tj. LVRF (Low Voltage Ride Through). Stan ten określany w literaturze jest jako przejściowe, czasowe obniżenie napięcia w sieci. Tego typu zakłócenia opisują normy Unii Europejskiej, które nakładają wymogi na producentów źródeł energii odnawialnej. Przykładem mogą być elektrownie wiatrowe. Wymaga się by dana elektrownia utrzymała się w systemie elektroenergetycznym pomimo czasowego zapadu napięcia i aktywnie uczestniczyla w odbudowie tego napięcia. Przebadania tak niestabilnego źródła jak elektrownia wiatrowa nie byłoby możliwe bez odwzorowania dołączenia tego źródła do danego fragmentu sieci z uwzględnieniem dynamiki przekształtnika.

Szczególnie ważnym problemem, z którym zaczyna borykać się sieć dystrybucyjna niskiego napięcia jest praca wyspowa. Duże skupienie źródeł odnawialnych może spowodować utrzymanie się sieci pomimo wyłączenia zasilania przez dostawcę energii. Jest to stan bardzo niebezpieczny dla konserwatorów linii jak również użytkowników sieci i użytkowanych urządzeń. W stanach pracy wyspowej może dość do przekroczenia istotnych parametrów dostarczanego napięcia, co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia dołączonych odbiorników i pożarów.
Zastosowany układ do badania przekształtników sieciowych rozproszonych źródeł generacji energii elektrycznej pozwala na badanie zachowania się przekształtników w stanach pracy wyspowej. Ponadto umożliwia testowanie nowych urządzeń które pozwalają na wykrywanie stanów wyspowych.


Inne możliwe zastosowania – Emulator sieci może mieć szczególne znaczenie podczas badania wpływu dużej liczby ładowarek samochodów elektrycznych na dany węzeł sieci. Badania te będą miały szczególne znaczenie jeśli wprowadzony zostanie przesył dwukierunkowy energii, który będzie się odbywał pomiędzy poszczególnymi ładowarkami.

- poprawa jakości
- wzrost wydajności
- ograniczenie energochłonności
- zgodność z normami
- udoskonalenie produktu/usługi

emulacja sieci elektroenergetycznej, przekształtnik, źródła odnawialne

• Umożliwia badanie przekształtników zgodnie z normami UE.
• Umożliwia symulowania stanów awaryjnych sieci tj. zwarcie w fazie, przerwa w fazie, fluktuacje częstotliwości, wyższe harmoniczne.
• Umożliwia badanie przekształtników w stanach pracy wyspowej.
• Umożliwia badanie urządzeń których zadaniem jest wykrywanie stanów pracy wyspowej.
• Przyczynia się do wzrostu sprawności całkowitej instalacji ze źródłami odnawialnymi.
• Redukuje koszty eksploatacji źródeł odnawialnych i układów przekształtnikowych.
• Umożliwia badanie wpływu topologii sieci na redukcję strat związanych.
• Pozwala efektywnie zarządzać energią elektryczną w zakresie jej produkcji i wydatkowania w optymalnym dla systemu czasie.
• Zwiększa bezpieczeństwo energetyczne i zmniejsza prawdopodobieństwa awaryjnych wyłączeń typu „Black-out” będących skutkiem dużych szczytowych obciążeń sieci elektroenergetycznej.
• Minimalizuje straty przesyłowe poprzez wypłaszczenie krzywej obciążenia węzła sieci.
• Zmniejsza zapotrzebowania na moc szczytową
• Umożliwia pracę w systemie smart grid

- Energia
- Transport
- Elektronika, mikroelektronika

- prototyp
- technologia gotowa do zastosowania

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku

- instytut naukowo - badawczy, uniwersytet
- ośrodek transferu technologii
- przemysł
- usługi