Systemy Informacji Przestrzennej jako narzędzie wspomagające eksploatację i rozwój sieci elektroenergetycznych

Funkcje systemu SIP

Możliwość wykonywania obliczeń i analiz sieci jest niewątpliwie jednym z najbardziej interesujących funkcji Systemu Informacji Przestrzennej.

Analizy realizowane przez taki system zintegrowany można podzielić na dwie grupy:

• analizy topologiczne,
• analizy techniczne.

Analizy topologiczne to takie, do wykonania których potrzebna jest tylko topologia sieci, nie są natomiast wykorzystywane dane techniczne elementów sieci (jak napięcia znamionowe, istniejące i dopuszczalne obciążenia itp.).

Do grupy analiz technicznych zaliczono wszelkie obliczenia elektroenergetyczne, do których niezbędna jest zarówno topologia sieci jak i dane techniczne elementów sieci. W tym podejściu nie wydzielono analiz ekonomicznych. Mianowicie taki element analiz ekonomicznych jak zestawienia materiałowe zaliczono do analiz topologicznych, natomiast analizy kosztów strat, inwestycji itp. występują w grupie analiz technicznych.

Do podstawowych analiz topologicznych zaliczyć można:

• wyszukiwanie dróg zasilania i źródła zasilania (np. stacji transformatorowej) dla konkretnego odbiorcy,
• wyszukiwanie alternatywnych dróg zasilania,
• wyszukiwanie obszarów zasilania dla źródła zasilania,
• określanie obszarów beznapięciowych na skutek rzeczywistej awarii, planowanych wyłączeń lub symulacji awarii,
• znajdowanie najkrótszej drogi łączącej dwa dowolne węzły sieci.

Do przeprowadzenia podanych analiz niezbędna jest wiedza na temat aktualnego stanu łączników w sieci. Wymienione zostały zarówno analizy dotyczące sytuacji bieżącej, jak też symulacje czy też planowanie ruchu sieci. Przedstawione elementy mogą być wykorzystywane w dyspozycjach ruchu, jak też dla celów planowania rozwoju sieci czy też eksploatacji. Na podstawie tych analiz można budować systemy wspomagające pracę dyspozytora, np. systemy ekspertowe przeznaczone do przywrócenia zasilania po awarii możliwie maksymalnej liczbie odbiorców, choć tutaj potrzebne są już dane o obciążeniach sieci i dopuszczalnych obciążeniach elementów sieci.

Wykonywanie analiz topologicznych ułatwi obsługę klientów, a szczególnie reklamacji dotyczących braku napięcia. Na podstawie układu połączeń sieci elektroenergetycznej możliwa jest lokalizacja awarii na podstawie zgłoszeń odbiorców o zaniku napięcia lub jego nieprawidłowych parametrach.

Do analiz tego typu można również dołączyć wykonywanie inwentaryzacji urządzeń elektroenergetycznych, czyli po prostu zliczanie wszystkich elementów składających się na sieć elektroenergetyczną.

Do analiz technicznych, jakich wykonanie umożliwia przedstawienie sieci elektroenergetycznej w układzie przestrzennym, czyli na mapie cyfrowej, zaliczono następujące elementy:

• estymacja obciążeń w sieci SN i nN – wynikiem będą obciążenia szczytowe w stacjach SN/nN i poszczególnych obwodów nN,
• obliczenia rozpływów mocy i energii w sieci SN i nN,
• obliczenia strat technicznych i handlowych w sieci SN i nN,
• obliczenia poziomów napięć w sieci SN i nN,
• bilanse mocy dla stacji i określanych przez użytkownika obszarów,
• optymalizacja podziałów w sieci SN z uwzględnieniem kryterium strat sieciowych,
• optymalizacja układu pracy sieci,
• analizę obciążeń transformatorów do celów prowadzenia gospodarki transformatorami,
• obliczenia prądów zwarciowych w sieci SN,
• obliczenia nastawień zabezpieczeń,
• kompensację mocy biernej,
• analizę kompensacji prądów ziemnozwarciowych,
• określanie sposobu usuwania kolizji sieci elektroenergetycznej z pozostałymi urządzeniami inżynieryjnymi,
• analizy wspomagające projektowanie sieci (wspomagające proces inwestycyjny), np. wybór optymalnych tras dla linii,
• analizy awaryjności,
• prognozowanie obciążeń i planowanie rozwoju sieci,
• tworzenie specjalnych („promocyjnych”) taryf dla obszarów o małym stopniu wykorzystania sieci,

Przedstawione elementy obejmują wiele zagadnień obliczeniowych i optymalizacyjnych.

Podstawą do obliczeń zwarciowych i nastawień zabezpieczeń są topologia sieci i parametry techniczne urządzeń energetycznych. Wszelkie analizy bazujące natomiast na obciążeniach w sieci (rozpływy mocy, straty techniczne i handlowe, spadki napięć, optymalne podziały sieci, obciążenia transformatorów) wymagają dodatkowo danych o odbiorcach energii elektrycznej.

Do obliczeń niezbędne są dane na temat istniejących obciążeń w sieci nN. Źródła takiej informacji to:

• wydane techniczne warunki przyłączenia (WP),
• odczyty zużytej energii.

Istnieje szereg algorytmów pozwalających na oszacowanie tych obciążeń w sposób mniej lub bardziej dokładny.

Przedstawione analizy służyć mogą również do symulacji i badania opłacalności inwestycji przy projektowaniu sieci. System powinien umożliwiać symulację realizowaną przez zmiany stanów łączników lub wprowadzanie nowych (projektowanych) elementów do sieci.

Analizy wspomagające projektowanie pozwalają na opracowywanie zgodnie z obowiązującymi w przedsiębiorstwie wytycznymi do realizacji inwestycji, wariantów rozwiązania z możliwością zapisu na warstwie projektowej, obliczania nakładów, porównywania kosztów, a następnie wyboru właściwego rozwiązania. Proces taki wspomaga tworzenie wszelkiego rodzaju planów inwestycyjnych.

Analizy awaryjności są procedurami czysto statystycznymi i poprzez wizualizacje przestrzenną dają możliwość oceny przyczyn w szerszym aspekcie.