Zwiększająca się liczba komponentów sieci stwarza wiele wyzwań odnośnie oceny stanu systemu, zwłaszcza w sieciach dystrybucyjnych. W artykule „Wykorzystanie techniki i urządzeń do pomiarów synchronicznych (Phasor Measurement Units) w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Aktualny stan i przyszłe zastosowania” przedstawiono technologie pomiarów zsynchronizowanych czasowo, umożliwiających uzyskiwanie obrazu stanu systemu z bardzo dużą dokładnością. Dostępne pomiary mogą być użyte do śledzenia trendów zmian częstotliwości lub do wczesnego wykrywania stanów krytycznych zagrażających poprawnej pracy sieci.
Nowe kompleksowe zmiany w prowadzeniu pracy systemów elektroenergetycznych jak np. deregulacja rynku energii czy też konieczność integracji odnawialnych źródeł energii do systemu powodują, że system ten jest prowadzony coraz częściej na granicy marginesu stabilności. Sytuacja ta zwiększa znaczenie szybkich i niezawodnych systemów monitorowania i kontroli sieci w stosunku do obecnego stanu, w celu uniknięcia w przyszłości niedoborów mocy. Wykorzystanie bardzo dokładnych, zsynchronizowanych pomiarów w różnych aplikacjach sieciowych może prowadzić do poprawy monitorowania i kontroli, a także do optymalnej ochrony przyszłych sieci dystrybucyjnych. Pomiary synchroniczne przy zastosowaniu urządzeń typu PMU (Phasor Measurement Units) dostarczają dodatkowe, precyzyjne informacje, które mogą być użyte również w połączeniu z dotychczasowymi systemami SCADA do ciągłej optymalizacji marginesu bezpieczeństwa pracy systemu.
PMU są obecnie stosowane w sieciach przesyłowych dla np. opracowywania nowych algorytmów zabezpieczeniowych lub estymacji pracy systemu. W sieciach rozdzielczych znane są rozwiązania pilotażowe zastosowania PMU np. dla usprawnienia działania układów synchro-check lub do dynamicznego monitorowania pracy tzw. wirtualnych elektrowni.
Monitorowanie i kontrola dużych sieci elektroenergetycznych mogą być realizowane dzięki zastosowaniu systemu WAMS (Wide Area Monitoring System). W przeciwieństwie do istniejących systemów monitorowania, WAMS wykorzystuje pomiary zsynchronizowane czasowo co pozwala przewidywać trendy sieci. Częstotliwość systemu jest tradycyjnie stosowanym parametrem regulacji podstawowej, której celem jest utrzymanie jej na stałym poziomie wartości nominalnej. Wymaga to zachowania równowagi między wytwarzaniem a obciążeniem. W przypadku awarii, odłączenie zespołów wytwórczych zmniejsza moc dostępną w sieci co pociąga za sobą spadek częstotliwości. W celu przywrócenia równowagi odpowiednie działania muszą być zainicjowane poprzez szybkie odłączenie niektórych urządzeń. Zabieg ten, zwany zrzutem obciążenia (load shedding), jest aktywowany przez urządzenia mierzące częstotliwość.
WAMS zapewniający skoordynowaną ochronę całej sieci, składa się z czterech głównych komponentów: urządzeń PMU, synchronizacji czasowej GPS, szybkiej komunikacji i algorytmów sterujących. Sieci światłowodowe o wysokiej prędkości komunikacji przesyłają dane pomiarowe do centrum ochrony systemu. Wykorzystując wektorową reprezentację prądu i napięcia, algorytmy WAMS stale oceniają stan sieci (stabilność napięcia, stabilność częstotliwości, oscylacje energii, itp.), identyfikują potencjalne problemy i proponują działania korygujące. Rzeczywista kontrola urządzeń w sieci jest nadal obsługiwana przez SCADA (kontrola nadzoru i akwizycji danych), ale działania naprawcze są prowadzone z użyciem informacji z WAMS.
Rys 1. Idea WAMS.
Szeroki obszar zastosowań PMU w pracy systemu oraz aplikacje wsparcia w ramach monitorowania i kontroli dużych sieci elektroenergetycznych prognozują dalszy rozwój i zastosowanie technologii pomiarowych fazorów synchronicznych. Algorytmy bazujące na pomiarach PMU pozwolą w przyszłości na szybką i dokładną lokalizację występujących awarii, jak również na synchronizację i bezpieczne ponowne przyłączenie do systemu. Rozwój narzędzi do monitorowania sieci pociąga za sobą aspekty finansowe. Inwestycje w tym zakresie w porównaniu do kosztów jakie trzeba byłoby ponieść w przypadku awarii lub wyłączenia części systemu są godne rozpatrzenia. Dodatkowo prowadzenie systemu elektroenergetycznego przy użyciu pomiarów synchronicznych z PMU dostarczających dodatkowe, precyzyjne informacje pozwala na ciągłą optymalizację marginesu bezpieczeństwa pracy sieci. Technologia PMU i jej aplikacje są w stanie wspierać bieżące, a zwłaszcza przyszłe prowadzenie sieci elektroenergetycznych.
