SVEUČILIŠTE U RIJECITEHNIČKI FAKULTETDIPLOMSKI SVEUČILIŠNI STUDIJ ELEKTROTEHNIKE

IZBORNI PROJEKT – ELEKTRANE

UPRAVLJANJE I NADZOR ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA

Domagoj Radoš

25.svibnja.2012

1. Uvod........................................................................................................................................3

2. GLAVNI ELEMETNI ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA.........................................4

2.1. Generatori..........................................................................................................................4

2.1.1. Osnovni dijelovi.........................................................................................................4

2.2. Transformatorske stanice..................................................................................................5

2.3. Rasklopno postrojenje.......................................................................................................7

2.3.1. Osnovni dijelovi rasklopnog postrojenja...................................................................8

2.4. Elektroenergetski vodovi................................................................................................11

2.4.1. Nadzemni elektroenergetski vodovi........................................................................11

2.4.2. Kabelski elektroenergetski vodovi..........................................................................14

3. UREĐAJI ZA UPRAVLJANJE I NADZOR ELEKTROENERGETSKIM SUSTAVOM..16

Uređaji koji omogućuju upravljanje i nadzor EES-a i postrojenja :..........................................16

3.1. Operatorska stanica.........................................................................................................17

3.1.1. Slike.........................................................................................................................18

3.1.2. Liste.........................................................................................................................19

Lista KRD (lista kronologije)................................................................................................22

3.2. Komandno signalna ploča (KSP)....................................................................................23

3.3. Sinoptička ploča..............................................................................................................23

3.4. Ormarić polja vanjskog postrojenja (OVP)....................................................................25

3.5. Ormar alarmne signalizacije (JAL) , kronološki registrator događaja (KRD), daljinska stanica (DAS).............................................................................................................................25

3.6. Ormar sekundarne opreme (sekundarno postrojenje).....................................................26

4. RAZINE UPRAVLJANJA I NADZORA ELEKTROENERGETSKIM SUSTAVOM.......30

4.1. Elektroenergetsko postrojenje EEP.................................................................................32

4.2. Centar daljinskog upravljanja.........................................................................................32

4.3. Dispečerski centar...........................................................................................................32

4.4. Nacionalni dispečerski centar.........................................................................................32

4.5. Hijerarhijske razine upravljanja......................................................................................33

5. Zaključak...............................................................................................................................35

6. Literatura................................................................................................................................36

1

ZADATAK:

Tema Rada :  Upravljanje i nadzor elektroenergetskog sustava. 

U projektu je potrebno prikazati   razine upravljanja  i nadzora elektroenergetskim sustavom. Elektroenergetsko postrojenje,centar daljinskog upravljanja,dispečerski centar, nacionalni dispečerski centar  te ukratko opisat  uređaje za upravljanje i nadzor elektroenergetskim sustavom (operatorska stanica,komandno-signalna ploča,ormarić polja vanjskog postrojenja,sinoptička ploča,ormar alarmne signalizacije te ormare sekundarne opreme)

U Rijeci, 20.04.2012

2

1. Uvod

Hrvatski elektroenergetski sustav (EES) čine proizvodni objekti i postrojenja, prijenosna  i distribucijska mreža i potrošači električne energije na području Republike Hrvatske. Radi sigurne i kvalitetne opskrbe kupaca električnom energijom i razmjene električne energije, hrvatski EES povezan je s EES-ima susjednih država i ostalim sustavima članica UCTE-a koji zajedno tvore sinkronu mrežu UCTE-a. Kupci u Hrvatskoj opskrbljuju se električnom energijom iz elektrana na području Hrvatske, iz elektrana izgrađenih za hrvatske potrošače u susjednim državama i nabavom električne energije iz inozemstva.

Svojom veličininom hrvatski EES spada u manje sustave u Europi. Zbog svojstvenog zemljopisnog položaja i rasporeda proizvodnih objekata, u većem dijelu godine električna energija prenosi se s juga na sjever i obrnuto, te sa sjevera prema istoku. 

Hrvatski EES je upravljačko područje koje vodi HEP-OPS. Zajedno sa slovenskim EES-om i EES-om Bosne i Hercegovine čini upravljački blok SLO – HR – BIH unutar UCTE mreže.

3

2. GLAVNI ELEMETNI ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA

Jedan od sastavnih dijelova elektroenergetskog sustava koji umnogome određuje njegove značajke i kvalitetu, je i prijenosna mreža. Zadatak prijenosne mreže je povezivanje proizvodnih postrojenja i velikih grupa potrošača koji se nalaze na međusobno većim ili manjim udaljenostima, s ciljem da se električna energija proizvedena u bilo kojoj elektrani u sustavu prenese do svih čvorišta mreže preko više mogućih pravaca. Prijenosna mreža stoga omogućava najekonomičniju i najpovoljniju kombinaciju proizvodnje elektrana u sustavu određenog trenutka, te opskrbu potrošača (direktnih, odnosno pojedinih čvorišta na nivou razdjelne mreže) sa dovoljnom sigurnošću, ovisno o njenoj izgrađenosti.

Povezivanjem susjednih elektroenergetskih sustava interkonekcijskim prijenosnim vodovima postižu se dodatne prednosti koje čine sustav ekonomičnijim i sigurnijim. Kod međusobno povezanih EES-a ekonomičnije se iskorištavaju proizvodni kapaciteti u pojedinim dijelovima, smanjuju različitosti i osobnosti pojedinih sustava u odnosu na cjelinu što je posebno značajno kod velikog udjela hidroenergije u sustavu, te se smanjuje potreba za izgradnjom novih elektrana zbog veće tromosti povezanih sustava i smanjenja rotirajuće i hladne rezerve.

2.1.Generatori

Generatori su vrlo važni elementi elektroenergetskog sustava. To su rotacijski električni strojevi koji mehaničku energiju pogonskog stroja pretvaraju u električnu energiju Prema vrsti struje koju proizvode, može ih se podijeliti na istosmjerne i izmjenične, a prema broju faza, na jednofazne i trofazne generatore.

2.1.1. Osnovni dijelovi

Jednostavni generator se sastoji od zavojnice koja se vanjskim utjecajem okreće u stalnom magnetskom polju. Generator se sastoji od pokretnog dijela – rotor i nepokretnog dijela – stator . Da bi nastala električna energija treba se okretati rotor. Generator ima mnogo navoja žica. Svaki navoj žice pokreće izvjestan broj elektrona, a svi navoji zajedno stvaraju jaku električnu struju. Tako se u generatoru energija gibanja pretvara u električnu energiju.

4

Električni generator

2.2.Transformatorske stanice

Transformatorske stanice su namijenjene za napajanje električnom energijom tvornica, ureda i drugih objekata, a podrazumijevaju kompletnu strukturu koja uključuje dovodni srednjenaponski vod, srednjenaponski dovodni, mjerni i razvodni blok, energetske transformatore, niskonaponske dovode i razvodni blok, odvodne niskonaponske vodove, zaštite, prateću opremu i pomoćne razvode.

Blok shema transformatorske stanice

5

Postoji nekoliko izvedbi transformatorskih stanica

Izvedbe transformatorskih stanica

6

2.3.Rasklopno postrojenje

Na početku ovog poglavlja definirati će se rasklopna postrojenja. Znači, rasklopna postrojenja su sastavni dijelovi elektrana i mreža, a služe za transformaciju električne energije, razvod, mjerenje, zaštitu, upravljanje i signalizaciju na putu od generatora do potrošača.

. Blok shema rasklopnog postrojenja

Rasklopno postrojenje treba u pravilu postojati u svakom čvorištu mreže, bez obzira da li u dotičnom čvorištu postoji transformacija. Tako rasklopna postrojenja postoje u elektranama, u kojima im je zadatak da raspodjeljuju energiju proizvedenu u generatorima na vodove koji povezuju elektranu s mrežom. Među rasklopnim postrojenjima u mreži razlikujemo transformatorske stanice, ako u rasklopnom postrojenju, osim čvorišta vodova, postoji i transformacija, i razdjelne stanice, ako je rasklopno postrojenje čvorište vodova istog napona. I kod većih potrošača postoje rasklopna postrojenja koja služe za preuzimanje energije iz mreže, za transformaciju i razvod energije.

Prema smještaju razlikuju se postrojenja unutarnje i vanjske izvedbe .

7

Postrojenja unutarnje izvedbe smještena su u zgradama. Aparati u postrojenjima unutarnje izvedbe zaštićeni su od vanjskih utjecaja (atmosferski, prašina), pa su pojedini dijelovi (izolatori, kabelske glave i dr.) jednostavnije konstrukcije. Postrojenja unutarnje izvedbe zahtijevaju posebne zgrade, koje u slučaju vrlo visokih napona moraju biti velike, što uvjetuje visoke troškove izgradnje. Zbog toga se pri vrlo visokim naponima prelazi na postrojenja vanjske izvedbe, a elementi postrojenja moraju biti tako konstruirani da mogu ispravno funkcionirati i kad su izloženi vanjskim utjecajima. Aparati pojedinog dijela rasklopnog postrojenja unutarnje izvedbe mogu biti postavljeni među pregradama, tako da je svaki dio postrojenja smješten u posebnu ćeliju. U nekim slučajevima izvode se postrojenja i bez pregrada. U oba slučaja govorimo o otvorenoj izvedbi rasklopnog postrojenja. Nasuprot tomu rabe se rasklopna postrojenja zatvorene (ili oklopljene) izvedbe, pri kojoj je cijela ćelija oklopljena limom. Takve ćelije izrađuju se i montiraju u tvornici, a mogu se postaviti bilo u zgradi, bilo na otvorenom prostoru.

2.3.1. Osnovni dijelovi rasklopnog postrojenja

U ovom dijelu opisivat će se primarna štićena oprema. Primarna štićena oprema obuhvaća objekte i naprave koje neposredno predstavljaju distribucijsku mrežu koja je sastavljena od dalekovodnog, transformatorskog, spojnog te mjernog polja. Slijedi opis svakog od njih.

Dalekovodno polje

U njemu pored sabirničkog rastavljača postoji i linijski rastavljač s noževima za uzemljenje. Linijski rastavljač se postavlja za vidljivo rastavljanje postrojenja od dalekovoda ili kabela. Isključeni rastavljač omogućuje pregled i popravak prekidača. Noževi za uzemljenje služe da se preostali naboj nakon isklapanja voda odvede u zemlju. U svakom odvodu postavlja se i odvodnik prenapona za zaštitu postrojenja od prenapona. U dalekovodno polje postavljaju se i mjerni transformatori koji služe za priključenje mjernih i zaštitnih uređaja. Vodovi dalekovoda ne služe samo za prijenos energije već i za prijenos visokofrekventnih struja malih snaga (omogućuju prijenos govornih signala, mjerenja i sl.). Kroz vodiče protječe rezultantna struja pa se postavljaju visokofrekventna prigušnica i visokofrekventni kondenzator kako bi se po potrebi odvojile visokofrekventne struje od struja induktivne frekvencije. Za struje visokih frekvencija

prigušnica ima vrlo veliki otpor (X L=2πf⋅L ), kondenzator (XC= 1

2 πf⋅C ) vrlo mali pa struja ne odlazi u postrojenje nego VF uređaje gdje se impulsi pretvaraju u govor ili dr. Transformatorsko polje

Sastoji se od transformatora s pripadajućim rasklopnim aparatima. U električnim postrojenjima transformatori su priključeni između sabirnica različitog napona, te se zbog toga moraju s obje strane transformatora postaviti rastavljači i prekidači. Ako se u postrojenju nalazi samo jedan transformator te ako se napaja samo s jedne strane, dovoljno je postaviti prekidač samo na strani napajanja, ali rastavljače s obje strane. U postrojenju gdje dva ili više transformatora rade paralelno, prekidač se mora postaviti s obje strane (zbog isključenja onog transformatora koji je u kvaru kako bi se obavio popravak ili zamjena).

8

Spojno polje

U postrojenjima s dvostrukim sabirnicama treba postojati mogućnost da se svi odvodi s jednog sabirničkog sistema prebace na drugi sabirnički sistem – to nam upravo omogućava spojno polje.

Mjerno polje

U njega se postavljaju naponski mjerni transformatori koji se priključuju na sabirnice, a na njegov sekundar se priključuju instrumenti i zaštitni releji. Mjernih polja u postrojenju ima onoliko koliko ima sabirničkih sistema. Na sabirnice nazivnog napona do 35 kV naponski transformatori se priključuju preko rastavljača.

Nadalje, u primarnu štićenu opremu ubrajaju se osnovni dijelovi rasklopnog postrojenja, odnosno elementi kroz koje prolazi jaka struja. To su sljedeći elementi:

Generatori

Rotacijski električki strojevi koji mehaničku energiju pogonskog stroja pretvaraju u električnu energiju.

Transformatori

Statički električki uređaj u kojem se električna energija iz jednog ili više izmjeničnih krugova koji napajaju primarne namote transformatora prenosi u jedan ili više izmjeničnih krugova napajanih iz sekundarnih namota transformatora s izmijenjenim iznosima jakosti struje i napona, te nepromijenjenom frekvencijom.

Sabirnice

Predstavljaju električku okosnicu rasklopnog postrojenja. One povezuju vodove kojima se dovodi energija s vodovima koji je dalje odvode. Svi su vodovi dakle spojeni sa sabirnicama, pa su one za normalan pogon rasklopnog postrojenja od najveće važnosti.Izvode se od neizoliranih bakrenih ili aluminijskih vodiča. Za rasklopna postrojenja unutarnje izvedbe do nazivnog napona 35 kV dolaze u obzir okrugli, plosnati ili U-profili, dok se za postrojenja višeg napona, bilo unutarnje bilo vanjske izvedbe, upotrebljavaju užeta ili cijevi.

Vodovi

Osnovni elementi voda su užad i žice koji imaju zadatak da vode električnu energiju i jedini su aktivni dio voda. Najznačajniji materijali su aluminij i bakar.

9

Prekidači

Uređaji koji služe za uklapanje i sklapanje strujnih krugova, ali također i za zaštitu strujnih krugova od struja kratkog spoja. Dijelimo ih na visokonaponske i niskonaponske. Kod visokonaponskih prekidača javlja se problem električnog luka. Slijedi da se kod visokog napona prekidači dijele na: uljne, malouljne, hidromatske, pneumatske, SF6, plinotvorne, s uskim rasporom, DEION rešetkom, vakuumski. Visokonaponski prekidači se najčešće koriste u rasklopnim postrojenjima u trafostanicama. Postavljaju se prije rastavljača, jer se prema rasporedu iskapčanja prvo isključuje prekidač, a zatim rastavljač.

Rastavljači

Uređaji koji služe da vidljivo odvoje dio rasklopnog postrojenja koje nije pod naponom od dijela koji je pod naponom. Njihov je, dakle, primarni zadatak da povećaju sigurnost osoblja koje radi na dijelu rasklopnog postrojenja, pri čemu se naročito naglašava da položaj noževa rastavljača mora biti vidljiv.

Mjerni transformatori

Služe da mjerne, signalne i zaštitne strujne krugove odvoje od energetskih strujnih krugova, odnosno da transformiraju mjerne veličine na iznose pogodne za zaštitne i mjerne uređaje.

Razlikuju se strujni i naponski transformator. Prvi služi za transformaciju struje od veličine koja protječe kroz vod, generator ili transformator, na veličinu koja se može pustiti kroz instrument ili relej. Druga vrsta mjernih transformatora, naponski – transformiraju visoki napon na onaj, koji mogu izdržati uređaji za mjerenje i zaštitu. Odvodnici prenapona

Koriste se za zaštitu instalacija i električnih uređaja od prenapona koji može biti uzrokovan direktnim udarom groma ili je posljedica rasklopnih manipulacija. Vrste odvodnika prenapona: iskrišta, cijevni odvodnici, ventilni odvodnici.

Uzemljivači

Zadatak uzemljivača je da ostvare vezu sa zemljom preko što manjeg otpora kako bi se što lakše odvela struja u zemlju. Prema načinu izvedbi uzemljivači mogu biti:

- dubinski (štapasti, pločasti),- plitki (trakasti, mrežni).

Otpornici za uzemljenje nul-točke transformatora

Upotrebljavaju se u distributivnim mrežama izmjenične struje za ograničenje struje greške koja teče od zvjezdišta transformatora u slučaju dozemnog spoja u sustavu. Nazivna vrijednost se odabire tako da struju greške ograniči na vrijednost potrebnu za proradu zaštitnih releja u traženom vremenskom periodu (obično 5, 10 ili 30 sekundi).

10

2.4.Elektroenergetski vodovi

Elektroenergetski vodovi dijele se na nadzemne vodove i kabele.

2.4.1. Nadzemni elektroenergetski vodovi

Nadzemne vodove nazivamo još dalekovodima ili zračnim vodovima. Vodiči nadzemnog voda se vode iznad zemlje učvršćeni na izolatorima sa odgovarajućim nosivim konstrukcijama, te su najzastupljeniji u prijenosu električne energije. U odnosu na kabele, nadzemni vodovi imaju prednost u cijeni i održavanju, a nedostatci su im izloženost klimatskim (led, vjetar, grom) i slučajnim (letjelice, neovlaštene osobe) oštećenjima.

Nadzemni vodovi se mogu podijeliti prema:

- nazivnom naponu voda,- broju strujnih krugova voda,- materijalu i konstrukciji vodiča,- materijalu i konstrukciji stupova.

Nadzemni elektroenergetski vod je skup svih dijelova koji služe za nadzemno vođenje, te prenose i razvode električnu energiju. Nadzemni elektroenergetski vod može biti s neizoliranim (golim) vodičima ili s izoliranim vodičima.Osnovni dijelovi nadzemnih vodova su: vodiči, izolatori, stupovi, spojni, ovjesni i zaštitni pribor, zaštitno uže, uzemljenje stupova, temelji

Osnovni dijelovi nadzemnih vodova

11

Vodiči

Vode električnu struju i jedini su aktivni dio voda. Opterećeni su termički i na vlak.

Zahtjevi za vodiče:

- dobra električna vodljivost, velika mehanička čvrstoća, dobra mogućnost obrade, otpornost protiv korozije, oštećenja, starenja, niska cijena.

Materijali za vodiče nadzemnih vodova:

- bakar (Cu) – najbolja vodljivost, najmanji specifični otpor, najbolji vodič, ali skup, rijetko se koristi za nadzemne vodove,

- aluminij (Al) – danas prevladava kao materijal za izradu vodiča za nadzemne vodove, dva puta manja vodljivost od Cu, ali puno lakši, osjetljiv na mehanička oštećenja (sklon rastezanju i pucanju) i lako korodira,

- čelik (Če) – loša električna svojstva, ali dobra mehanička svojstva i zato se koristi u kombinaciji s drugim materijalima.

Izvedbe vodiča nadzemnih vodova:

- pune žice (homogene, nehomogene), sukani vodiči (homogeni, kombinirani), specijalne izvedbe, snopovi, izolirani vodiči, učinkoviti vodiči – nove izvedbe (TAL vodiči, kompaktni - GAP vodiči, crni vodiči, OPGW – vodiči sa svjetlovodnim nitima).

- Izolatori

Električni izolator je materijal u kojem nema slobodnih nositelja električnog naboja, pa zbog toga vrlo slabo vodi električnu struju. Imaju dvostruku ulogu: električki izoliraju vodiče od stupa, te mehanički drže vodiče u određenom položaju. Opterećeni su električki, mehanički i termički (kod električnog luka).

Zahtjevi za izolatore:

- električna čvrstoća na preskok, električna čvrstoća na proboj, mehanička čvrstoća, otpornost na atmosferske utjecaje, otpornost na promjenu temperature, sigurnost od prekida, trajnost, ekonomičnost i lako održavanje.

Materijali za izolatore su:

- klasični materijal (porculan, elektroporculan),- novi materijali (staklo, umjetni materijali).

Izolator se dijele na potporne,viseće i provodne izolatore. Potporni izolatori nose sabirnice i ostale neizolirane dijelove. Viseći nose sabirnice u postrojenjima gdje su one izvedene od užeta, dok provodni izolatori imaju zadatak da izoliraju gole vodiče od zida ili metalnih dijelova.

12

Stupovi

Stup je općenito konstrukcija koja nosi izolatore, vodiče i zaštitno uže. Osigurava vodičima odgovarajuću visinu nad tlom. Opterećeni su mehanički.

Materijali koji se koriste za izradu stupova su: drvo, čelik, beton, aluminij i polimeri.

Stupove možemo podijeliti:

- prema položaju u trasi voda (linijski, kutni), - prema funkciji (nosni, zatezni, specijalni).- prema obliku glave stupa (jela stup, portalni stup, kanadski stup, mačka stup, Y – stup,

bačva stup, dunav stup, dvostruka jela, sidreni V – stup, sidreni finski stup).

Spojni, ovjesni i zaštitni pribor

- Spojni pribor – ima funkciju da omogući prolaz električne struje.- Ovjesni pribor – mehanički povezuje vodič i izolatore sa stupom.- Zaštitni pribor – ima razne zaštitne funkcije, kao što su zaštita od vibracija, otklanjanje

električnog luka od vodiča i izolatora, promjena izgleda električnog polja (homogenizacija) i slično.

Zaštitno uže

Zaštitno uže (vodič) ima nekoliko funkcija:

- štiti fazne vodiče od direktnog udara groma (povećanje pogonske sigurnosti voda),- doprinosi pouzdanom radu relejne zaštite kod kratkih spojeva prema zemlji,- galvanski povezuje uzemljivače svih stupova i time poboljšava cjelokupni sustav

uzemljenja voda,- služi za prijenos informacija – optički kabeli (OPGW).

- Uzemljenje stupova

Uzemljenje, odnosno uzemljenje nadzemnog voda ima zadatak da uspostavi galvansku vezu sa zemljom uz neki neizbježni prijelazni otpor (otpor rasprostiranja uzemljivača). U širem smislu uzemljenje obuhvaća: zaštitno uže, uzemljivač stupa, međusobne galvanske spojeve metalnih dijelova koji nisu pod naponom.

Uloga uzemljenja:

- sigurnost pogona nadzemnog voda,- sigurnost ljudi koji dolaze u blizinu dalekovodnih stupova.

13

Postoji nekoliko vrsta uzemljivača, a to se cijevni (vertikalno zabijene cijevi duge nekoliko metara), pločasti (vertikalno ukopane ploče) i trakasti (žica, uže ili traka horizontalno ukopana u zemlju; danas najčešće korišteni oblik uzemljivača).

Temelji

Stupovi nadzemnih vodova moraju se učvrstiti u tlu tako da bude osigurana dovoljna stabilnost i spriječeno nedopušteno pomicanje stupova pri predviđenom opterećenju stupova. Zadatak je temelja da sve sile sa stupa prenesu na tlo.

Vrste temelja betonskih i čeličnorešetkastih stupova prema načinu izrade i obliku:

- temelji od armiranog betona,- temelji od nearmiranog betona,- monolitni temelj – jedan temelj za cijeli stup,- raščlanjeni temelj – svaka noga stupa ima poseban temelj,- oblici betonski temelja – betoniranje na licu mjesta (pravokutna prizma, krnja piramida,

složeni temelji),- temelji od drvenih pragova ili ploča,- temelji od montažnih elemenata,- sidreni temelji u stijeni, - vertikalni valjkasti temelji u močvarnim terenima.

2.4.2. Kabelski elektroenergetski vodovi

Kabelski elektroenergetski vodovi su izolirani i zaštićeni za polaganje u zemlju (slika 2.8.).Prema konstrukcijskoj izvedbi postoje:

- maseni kabeli – kabeli izolirani papirom i s olovnim plaštem (pojasni, H – kabeli, troolovni kabeli),

- uljni kabeli (niskotlačni uljni kabeli, visokotlačni uljni kabeli),- plinski kabeli (savitljivi kabeli s plaštem, kruti cijevni kabeli),- termoplastični kabeli,- cijevni kabeli sa plinom pod tlakom jedinom izolacijom,- kabeli velikih snaga (hipervodljivi i supravodljivi kabeli).

Osnovni parametri EE kabela:

- nazivni napon kabela,- konstrukcija kabela,- materijal i presjek vodiča.

14

Kriteriji za izbor EE kabela:

mehanički – zahtjevi za konstrukciju kabela:

- mjesto i uvjeti trase,- mjesto i način polaganja,- očekivana mehanička opterećenja,- utjecaj korozije,- očekivane vibracije,- zahtjevi za savitljivost,- strmost trase.

električni:

- nazivni napon kabela U N (kV ) - određen nazivnim naponom EE voda / mreže; očekivana naponska naprezanja kabela; zahtjevi na izbor i dimenzioniranje izolacije,

- materijal i presjek vodiča kabela – potrebna prijenosna snaga (moć) kabela SPR ( MVA )

određuje potrebnu struju prijenosa kabela I PR ( A ) ; kontrola izabranog vodiča na strujno opterećenje za vrijeme kratkog spoja na kabelu; kontrola izabranog vodiča na kvalitetu prijenosa električne energije – dozvoljeni pad napona.

ekonomski:

- minimiziranje (optimiziranje) ukupnih troškova EE kabela tijekom cijelog životnog vijeka.

15

3. UREĐAJI ZA UPRAVLJANJE I NADZOR ELEKTROENERGETSKIM SUSTAVOM

Uređaji koji omogućuju upravljanje i nadzor EES-a i postrojenja :

1.Operatorska stanica (OS)

2.Komandno signalna ploča (KSP)

3. Sinoptička ploča (SP)

4. Ormarić polja vanjskog postrojenja (OVP)

5. Ormar alarmne signalizacije,kronološki regulator događaja, daljinska stanica (JAL,KRD,DAS)

6.Ormar kompleta sekundarne opreme (KSO,DKSO)

16

3.1. Operatorska stanica

Vrste prikaza procesnih signala preko operatorske stanice mogu biti :

1. Slike2. Liste

Operatorska stanica u CDU-u sa dva upravljačka mjesta.

Slika operatorske stanice u CDU-u

17

3.1.1. Slike

Slike su dinamički promjenjivi grafički prikazi koji kontinuirano prikazuju dunamičko stanje nadziranog procesa,postrojenja ili sustava. Vrste prikaza na slikama koje se koriste za nadzor i upravljanje EES-om mogu biti sljedeće :

Slika jednopolne sheme

Postoji prikaz jednopolne sheme elektroenergetskog postrojenja koja sadrži sljedeće podatke- uklopna stanja aparata (rastavljači , prekidači)- mjerenja (napon,struja,snaga radna i jalova,frekvencija)- regulacija ( način rada regulacije te položaj regulacijske preklopke)- način upravljanja stanicom i poljem (lokalno ili daljinski)- grupni alarmi i dojave

Slika tabličnih prikaza

Postoje četri vrste tablica koje su prikaz dinamičkog stanja procesnig signala u realnom vremenu, a to su :

- slika tabličnog prikaza pojedinačnih signala- slika tabličnog prikaza grupnih signala- slika tabličnog prikaza kombinirano grupnih i pojedinačni signali- slika tabličnog prikaza mjerenja

Slika jednopolne sheme i tabličnih prikaza

Uz prikaz jednopolne sheme postoji i tablica sa dinamičkim prikazom procesnih signala.

Slika sheme informacijskog sustava

Postoje dvije vrste koje predstavljaju informacijski sustav :

1.Slika sheme informacijskog sustava CDU-u (prikaz stanja) :- Računala- Međuračunarskih veza- Komunikacijskih jedinica

2.Slika sheme informacijskog sustava EEP-u (prikaz stanja) :

- Staničnog računala- Uređaja zaštite- Jedinica nadzora i upravljanja poljem- Operatorske stanice- Veza sa CDU-om

18

3.1.2. Liste

Predstavljaju dinamički prikaz događaja u postrojenju. Postoje sljedeće vrste listi :

Lista događaja

Predstavlja povijesni prikaz svih događaja i alarma koji su se dogodili u zadnje vrijeme rada sustava s preciznošću nastanka od jedne sekunde (u novim objektima i milisekunde). Lista sadrži sljedeće kategorije događaja :- Procesni događaj - nastaju spontano u nadziranom procesu (u EES-a)

- Operatorske akcije –evidentiraju sve akcije operatora (izdavanje komandi, unos vrijednosti)

- Sistemski događaji – događaji koji opisuju stanje uređaja informacijskog sustava (prekid komunikacije s nadziranim objektom,kvar računala,kvar pisača itd...)

Osvježavanje liste je tako da najnoviji događaj prikazuje se na vrhu stranice, a stariji pomiče za jedan red dolje.

Prikaz liste događaja

19

Lista alarma

Predstavlja listu svih alarma i čini podskup liste događaja . Potvrdom alarma, redak sa nazivom i stanjem signala nestaje iz liste

Prikaz liste alarma

Lista kvarova

20

Predstavlja listu svih aktivnih kvarova u sustavu i čini podskup liste događaja. Nakon otklanjanja kvara,zapis nestaje iz liste .

Prikaz liste kvara

21

Lista KRD (lista kronologije)

Predstavlja povijesni pregled svih pojedinačnih signala kojima su uređaji za kronološku registraciju (npr. daljinske stanice) pridjelili točno vrijeme nastanka događaja u postrojenju s preciznošću od jedne milisekunde

Prikaz liste KRDDestinacije prikaza pojedinih slika i listi preko operatorske stanice , odnosno terminala upravljanja mogu biti :- Ekran

- Pisač

- Datoteka (arhiva)

- Video projekcija

Redak događaja sadrži :- Vrijeme nastanka događaja

- Naziv procesnog signala koji opisuje događaj i koji je unaprijed definiram u statičkoj bazi podataka

- Stanje procesnog signala

22

3.2. Komandno signalna ploča (KSP)

Karakteristična je za starija postrojenja . Omogućuje :- Upravljanje i dvopolažajnu signalizaciju aparata

- Prikaz jednopolne sheme kompletnog postrojenja

- Prikaz mjerenja preko mjernih instrumenata (P,Q,U,I)

- Prikaz grupnih i pojedinačnih signala na signalnom tablou

3.3. Sinoptička ploča

Sinoptičke ploče prema tome što omogućuju i prikazuju mogu se podijeliti u dvije skupine : - Sinoptičke ploče s prikazom procesnih informacija

- Sinoptičke ploče s prikazom procesnih informacija i upravljanjem

Sinoptičke ploče s prikazom procesnih informacijaPrikazuje približno topološko-geografski prikaz EES-a i omogućuje uvid u :

- Uklopno stanje EES-a preko ignalnih žaruljica

- Globalno stanje alarmne signalizacije

- Stanje komunikacije s daljinskim stanicama

- Naponsko stanje sabirnica i vodova razmjene

- Stanje pojedinih mjerenja, prikazom mjerenja registacijskim instrumentima ili pokaznim instrumentima

Sinoptička ploča s prikazom procesnih informacija u DC-u prikazuje približno topološko-geografski prikaz EES-a i omogućuje uvid u :

- Uklopno stanje EES-a preko signalnih žaruljica

- Prikaz mjerenja (radna snaga,jalova snaga, naponi) pokaznim instrumentima

Sinoptička ploča s prikazom procesnih infomacija i upravljanjem

Za razliku od prethodno opisanih sinoptičkih ploča, preko ovih se mogu izvršavati komande upravljanja elektroenergetskim postrojenjem. Ove sinoptičke ploče sadrže :

- Jednopolnu shemu cijelog postrojenja

- Dinamičke promjene stanja aparata

- Komandne preklopke za upravljanje aparatima

- Instrumente za prikaz mjerenja (P,G,U,I,f )

- Prikaz grupnih signala po polju preko signalnog tabloa

23

Pruikaz dinamičke sinoptičke ploče

24

3.4. Ormarić polja vanjskog postrojenja (OVP)

Ormarić se nalazi u vanjskom postrojenju i služi za upravljanje aparatima. Sadrži :

- Prikaz jednopolne sheme

- Tipkala za upravljanje aparatima

Prikaz ormarića polja vanjskog postrojenja

3.5. Ormar alarmne signalizacije (JAL) , kronološki registrator događaja (KRD), daljinska stanica (DAS)

Ormar alarmne signalizacije omogućava dojavu alarma za potrebe lokalnog nadzoraSadrži :

- Signalni tablo koji se sastoji od 50 ili 25 signalnih lampica

- Trubu za zvučnu signalizaciju

- Preklopku za uključivanje i isključivanje napajanja te signalizaciju nestanka napajanja samog uređaja

- Taster za testiranje lampica

25

- Taster za kvitiranje trube

Prikazani procesni signali su :- Grupni signali

- Pojedinačni signali (vod bez napajanja,zaštita prebačena na spojno itd.)

Kronološki registrator događaja bilježi pojedinačne procesne signale. Daljinska stanica prihvaća i obrađuje mjerenja,pojedinačne i grupne signale te ih prenosi u nadređeni centar . U daljinsku stanicu je ugrađen KRD .

3.6. Ormar sekundarne opreme (sekundarno postrojenje)

Ormar sekundarne opreme omogućuje :

- Upravljanje i nadzor postrojenjem na nivou polja (vodno,transformatorsko,spojno) iz uklopnice. Upravljanje je izvedeno pojedinačno za svako polje tipkalima za upravljanje te prikazom jednopolne sheme polja.

- Prikaz procesnih signala izveden preko signalnog tabloa. Signali mogu biti pojedinačni ili samo grupni.

- Prikaz mjerenja (U,P,Q,I). Sadrži u sebi mjerne pretvarače

- Funkciju uređaja zaštite (nalaze se na stražnjoj strani ormara)

Za razliku od KSP-a preko koje se upravlja cijelim postrojenjem,preko KSO ormara upravlja se samojednim poljem (vodno polje,trafo polje ili spojno polje) , a uređaji zaštite i mjerenja su smješteni u tom istom ormaru.

Signalizacija položaja

Signalizacija (dojava) položaja pruža obaviještenost o uspostavljenom položaju aparata glavnog postrojenja (ponekad i ključnih aparata pomoćnog postrojenja). Velika većina sklopnih aparata (prekidači, rastavljači..) ima dva moguća položaja (uključeno i isključeno) a neki više položaja (regulacijske sklopke, npr.) te se razlikuje:

- signalizacija položaja dvopoložajnih aparata ,signalizacija samo jednog od ta dva položaja ili signalizacija oba položaja

- signalizacija položaja višepoložajnih aparata.

26

Poticajni i pokazni elementi

Poticajni elementi signalizacije položaja dvopoložajnih aparata su uklopni i isklopni kontakti signalnih preklopki koje su u mehaničkoj vezi s položajem primarnih elemenata aparata. Pokazni elementi signalizacije položaja su:

- pokazivači položaja

- signalne žarulje

- tipkala sa žaruljicama

- komandno-potvrdne preklopke

- mehaničke zastavice (meh.pokazivači, bez električkog posredovanja, npr.na prekidačima ili na rastavljačima u oklopljenim plinom izoliranim postrojenjima, gdje je položaj noževa rastavljača nedostupan pogledu)

- ekranski prikazi na monitoru.

Signalizacija stanja

O spontanom nastupu nekih događaja u postrojenju, koji inače nisu neobični ili kritični, može biti korisna ili čak nužna obaviještenost. Nastup (ili/i prestanak) takvih stanja javlja signalizacija stanja. Primjeri u električnim postrojenjima:

- dio postrojenja pod naponom - bez napona

- opruga u motorno-opružnom mehanizmu prekidača nategnuta - nije nategnuta (te se prekidač ne može uključiti)

- neki ključni element postrojenja uključen - isključen

- neki rezervni uređaj automatskim nalogom stavljen u pogon

- otvaranje ulaznih vrata (ulazak) u postrojenje

- vođenje pogona nekog polja ili čitavog postrojenja oduzeto s lokalnog mjesta višoj razini vođenja

- kakvo spremište (rezervoar) na gornjoj - donjoj razini napunjenosti.

Alarmna signalizacija

Alarmna signalizacija osigurava trenutnu obavještenost o nastupu alarmnih, kritičnih stanja, osobito:

- ako je došlo do zastoja dijela primarnog, glavnog postrojenja, djelovanjem zaštite (te je moguć izostanak opskrbe električnom energijom)

- ako je neka veličina ili neko stanje primarnog postrojenja takvo da prijeti zastoj, ako se pravodobno ne intervenira

- ako je u sekundarnom, pomoćnom postrojenju nešto u zastoju.

27

Poticaj za alarm može biti:

- trenutni (npr.isključenje zaštitom)

- trajni (npr.nestanak pomoćnog napona ispadom osigurača).

- Nastup alarmnog stanja najčešće je signaliziran dvostruko:zvučno (akustički) - znači da se nešto dogodilovidno (optički) - iskazuje što se dogodilo.

Zvučna i vidna alarmna signalizacija često se grupira. Uobičajeni način grupiranja zvučnog alarma je u dvije grupe:

- alarm 1 (A1) - zastoj se zbio (zvuk trubom)

- alarm 2 (A2) - zastoj prijeti (zvuk zvonom).

Prihvat alarmnih signala

- Uobičajena obrada alarmnih signala (i signala stanja) je svrstavanje u grupu za zvučni signal i aktiviranje zvučnog uređaja, te svrstavanje u grupu i prikaz ili prikaz pojedinačnog vidnog signala.

- Signali moraju trajati sve dok nadzorno osoblje ne potvrdi da ih je prihvatilo, neovisno o tome da li je poticaj bio trenutni ili i dalje traje. Nakon alarmiranja nadzornog osoblja, zvučni se signal ponajprije mora moći prekinuti ("kvitirati") i po tom se treba pristupiti sagledavanju aktiviranih vidnih signala. Ti se moraju moći također potvrditi, nakon čega "nestaju" na elementima vidnog prikaza, ako im je poticaj bio trenutni ili ostaju prikazani ako poticaj još uvijek traje.

Mjerenje

- Mjerenje u postrojenjima omogućuje utvrđivanje vrijednosti pogonskih električnih i neelektričnih veličina, radi sagledavanja pogonskog stanja postrojenja - kako električne mreže u kojoj je to postrojenje čvorište, tako i uređaja u postrojenju, samih za sebe.

- Električne veličine koje se mjere: struja, napon, djelatna i jalova snaga, faktor djelatne snage, djelatna i jalova energija, frekvencija. Najčešće neelektrične veličine koje se mjere u postrojenjima su temperatura i tlak (kojim se mjerenjem utvrđuje stanje pojedinih elemenata postrojenja). Mjerenje neelektričnih veličina može biti električko (npr.temperature termoelementom ili tlaka piezoelektričnim elementom).

- Mjerenje može biti pokazno (iskazuje tekuću vrijednost veličine), registracijsko (pamti ostvarene tekuće vrijednosti u prethodnom razdoblju) i integracijsko (integrira ostvarenja

28

tijekom proteklog vremena). Mjerenje električne energije može biti za pogonske ili za obračunske (kupoprodajne) potrebe.

- Izvor električnih mjernih veličina u električnim visokonaponskim postrojenjima su mjerni naponski i strujni transformatori, a u niskonaponskim postrojenjima priključak mjernih instrumenata može biti neposredan, no pri većim strujama i tu je nužna primjena strujnih mjernih transformatora. U razvodu istosmjerne struje, mjerenje napona je neposredno, a mjerenje većih struja ostvaruje se mjerenjem napona na serijskom mjernom otporniku

Prikaz ormara kompleta sekundarne opreme

29

4. RAZINE UPRAVLJANJA I NADZORA ELEKTROENERGETSKIM SUSTAVOM

Vođenje hrvatskog EES-a hijerarhijski je organizirano i provodi se s tri razine:- na najvišoj razini je Nacionalni dispečerski centar (NDC), smješten u Zagrebu,

- na drugoj razini su četiri mrežna centra upravljanja (MC) smještena u Rijeci, Splitu i Osijeku, a četvrti u Zagrebu planira se uskoro izgraditi,

- na trećoj razini su elektroenergetski objekti i postrojenja (transformatorske stanice, elektrane), centri daljinskog upravljanja (CDU), centri vođenja lanca elektrana i centri vođenja elektrana na slivovima.

NDC je glavni centar vođenja EES-a kao cjeline i hrvatskog upravljačkog područja. Obavlja poslove planiranja i analize rada EES-a te vođenja EES-a u stvarnom vremenu. Ovlašten je za koordinaciju aktivnosti s operatorima sustava susjednih upravljačkih područja, koordinatorima upravljačkih blokova i koordinacijskim centrima UCTE-a.

MC-i u pripadajućim prijenosnim područjima obavljaju sljedeće poslove:- nadziru i prema nalozima NDC-a upravljaju mrežom 400, 220 i 110 kV sustavnog

značaja u svom prijenosnom području,- samostalno nadziru i upravljaju mrežom 110 kV koja nije sistemskog značaja u svom

prijenosnom području,- ostale poslove iz ovlasti vođenja EES-a koje im pridijeli NDC.

NDC obavlja poslove MC-a u Prijenosnom području Zagreb do trenutka njegovog osnivanja.CDU je mjesto daljinskog nadzora i upravljanja više prijenosnih postrojenja.

30

Shema modela vođenja hrvatskog EES-a 

Na svakoj razini upravljanja i nadzora postrojenja nalaze se uređaji koji omogućuju prikaz procesnih signala i mjerenja. U daljnjem tekstu svakoj razini pridruženi su uređaji koji to omogućuju i kako bi trebalo izgledat prema razinama upravljanja.

31

4.1.Elektroenergetsko postrojenje EEP

Vanjsko postrojenje

- Ormarić polja vanjskog postrojenja (OVP)

Komandna prostorija

- Komandno-signalna ploča (KSP)

- Ormar alarmne signalizacije (JAL), kronološki registrator događaja (KRD), daljinska stanica (DAS)

- Ormar sekundarne opreme (KSO,DKSO)

- Sinoptička ploča (SP)

- Operatorska stanica (OS)

4.2.Centar daljinskog upravljanja

- Sinoptička ploča (SP)

- Operatorska stanica (OS)

- Video projekcija

4.3.Dispečerski centar

- Sinoptička ploča (SP)

- Operatorska stanica (OS)

- Video projekcija

4.4.Nacionalni dispečerski centar

- Sinoptička ploča (SP)

- Operatorska stanica (OS)

32

4.5. Hijerarhijske razine upravljanja

Iz mrežnog centra (MC) se daljinsko upravlja elektroenergetskim objektima u kojima nije potrebna stalna pogonska posada, npr. transformatorske stanice 110/x kV. Dok kod većih i značajnih elektroenergetskih objekata kao šta su elektrane upravlja se iz komandne prostorije gdje se nalazi stalna pogonska posada koja vrši naloge operatora iz MC-a .

Daljnim razvojem opreme za daljinsko upravljanje omogućeno je da se elektroenergetski objekti izvode bez posade. U normalnim okolnostima objektom se upravlja daljinski iz drugog postrojenja ili upravljačkog centra udaljenog desetke ili stotine km. U izvanrednim situacijama, u postrojenje dolazi interventno pogonsko osoblje i preuzima upravljanje.

Tako se danas za transformatorske stanice 110/x kV u Hrvatskoj elektoprivredi definiraju četiri nivoa upravljanja aparatima (prekidači i rastavljači):

- lokalno sa aparata,

- lokalno sa komadnog ormara polja (upravljačka jedinica),

- lokalno iz komandne sobe (centralno upravljačko mjesto),

- daljinski iz nadređenog centra daljinskog upravljanja (CDU).

Tri prva nivoa imaju preklopku za izbor lokalnog ili daljinskog upravljanja.

Prvo mjesto koje ima najveći prioritet izbora upravljanja je poslužni ormarić aparata. Ukoliko je preklopka u poslužnom ormariću u položaju „lokalno“, sva ostala mjesta upravljanja dotičnim aparatom su onemogućena. Ovo upravljanje se vrši bez blokade, dok sve ostale razine sadrže blokadu. Ovo lokalno mjesto je predviđeno samo za potrebe servisnog održavanja ili pregleda aparata u beznaponskom stanju.

Sljedeće mjesto izbora upravljanja polja je komandni ormar polja. Ovo upravljanje je predviđeno samo u slučaju izvanrednih situacija, u slučaju kvara centralnog računala i prilikom ispitivanja ili servisiranja postrojenja.

Daljnje mjesto koje omogućava izbor upravljanja je centralno računalo gdje se može pomoću funkcionalnih tipki birati upravljanje lokalno / daljinski. Lokalno znači upravljanje iz komandne sobe trafostanice putem centralnog računala ( centralno upravljačko mjesto), a daljinski znači upravljanje iz nadređenog CDU.

Budući da je transformatorska stanica predviđena da radi bez posade, normalno mjesto upravljanja je CDU, a lokalno samo onda kada se u transformatorskoj stanici vrše lokalne manipulacije.

NAPOMENA: Pod najvišom razinom upravljanja tretira se daljinsko upravljanje, a potom slijedi centralno upravljanje iz komandne prostorije, a na kraju lokalno sa aparata.

33

Prikaz hijerarhijske razine upravljanja

34

5. Zaključak

Sustav za proizvodnju električne energije sastoji se od niza vrlo različitih postrojenja: hidroelektrana, termoelektrana, rasklopnih postrojenja, trafostanica i drugih. Svako postrojenje ima osim regulacije lokalnih procesa i lokalnu koordinaciju ili upravljanje procesima pomoću računala (nivo 1). Osim toga regionalni upravljački centar (nivo 2) koordiniraju rad lokalnih postrojenja na svom području. On je pak povezan s nacionalnim dispečerskim centrom(NDC) koji objedinjuje vođenje svih regija (nivo 3).

Ova ti navedena nivoa nemaju izravan utjecaj na lokalno postrojenje u smislu nadzora rada pojedinih sklopova. To radi samo računalo na prvom nivou. Regulatori na osnovnom nivou (nivo 0) upravljaju izravno sa stvarnim procesima kao što su nadzor temperature, opterećenost, faza, snaga, potrošnja i drugo). Rad svakog lokalnog postrojenja u dovoljnoj mjeri je definiran i jednostavan, tako da se može upotrijebiti automatsko upravljanje, odnosno mikrokontroler na nultom nivou upravlja pojedinačnim elementima podprocesa koristeći senzore i izvršne uređaje, a računalo na prvom nivou u potpunosti upravlja postrojenjem koordinirajući rad pojedinih mikrokontrolera. Ne služi samo kao pomoćno sredstvo voditelju što je slučaj s računalima višeg nivoa.

Razvoj suvremene tehnologije daljinskog upravljanja omogućio je da se elektroenergetski objekti projektiraju bez pogonske posade, tako da se u normalnim okolnostima objektom upravlja daljinski iz CDU, dok se u izvanrednim situacijama zaposjeda objekt i tada se objektom upravlja centralno iz komandne prostorije samog objekta, odnosno lokalno na samoj opremi.

35

6. Literatura

[1]Jozsa, L.; Energetski procesi i elektrane, Osijek 2006.

[2] HEP-PRIJENOSA d.o.o. Zagreb,Razine upravljanja i nadzora EES-om

INTERNET

[3] s interneta, Razine upravljanja,http://www.hep.hr/ops/usluge/sustav/model.aspx

[4] s interneta, NDC, http://www.tso-epcg.com/nono/ndc.php?page=17

[5] s interneta, Upravljanje i nadzor, http://www.fer.unizg.hr/predmet/ndues

[6] s internet , Elektroenergetski sustavi , http://www.riteh.uniri.hr/.

36