SIGMA-NOT - PORTAL INFORMACJI TECHNICZNEJ - Największa baza artykułów technicznych online

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY

Miesięcznik ISSN 0033-2097, e-ISSN 2449-9544 - rok powstania: 1919
Czasopismo Stowarzyszenia Elektryków Polskich (SEP)

Wykorzystanie pomiarów synchronicznych do realizacji obszarowej automatyki odciążania

DOI:10.15199/48.2019.02.07
Mariusz TALAGA Adrian HALINKA

Streszczenie
W artykule przedstawiono wybrane aspekty dotyczące obszarowej automatyki elektroenergetycznej. Na przykładzie automatyki odciążania przedstawiono ograniczenia jej funkcjonalności związane z wykorzystaniem lokalnych sygnałów pomiarowych. Podjęto próbę opisania warunków działania automatyki odciążania w kilku charakterystycznych warunkach pracy Systemu Elektroenergetycznego. Przedstawiono szkic koncepcji adaptacyjnej automatyki odciążania opartej na bilansowaniu obszaru sieciowego z wykorzystaniem pomiarów synchronicznych do definiowania dodatkowych kryteriów decyzyjnych. Pozwala to na realizację funkcji trudnych lub niemożliwych do wykonania przez klasyczną lokalną automatykę elektroenergetyczną. Poruszono także problem wrażliwości standardowych algorytmów estymacji częstotliwości na sygnały zakłócające.
Słowa kluczowe: SCO, adaptacyjna automatyka odciążania, synchrofazor, automatyka obszarowa, .
Abstract
In the article chosen aspects of Wide Area Control System (WACS) are described. Some limitations of load sheding systems based on local signals are presented. Description of load sheding systems in some characteristic conditions of electro power systems is provided. A concept of adaptive load sheding system based on the balance of network area with synchrophasor technology utilized to define additional decision criteria is proposed. This concept allows the implementation of the new functions which are difficult or impossible to create by classical local automation. The problems with sensitivity on some disturbing signals of standard frequency estimation algorithms are discussed. (Synchrophasor technology utilization to implement wide area load sheding system).
Keywords: under frequency load sheding , adaptive load sheding system, synchrophasor, Wide Area Control System.
Wykorzystanie techniki pomiarów synchronicznych w elektroenergetyce stwarza potencjalne nowe możliwości, m.in. w zakresie monitorowania i sterowania w obszarowych (rozległych) strukturach sieci elektroenergetycznych. Możliwość dokładnej synchronizacji pomiarów z czasem uniwersalnym (UTC) którą oferuje technika synchrofazorów pozwala na porównywanie i analizę wyników pomiarów pozyskiwanych z oddalonych miejsc systemu elektroenergetycznego z zachowaniem ich spójności informacyjnej. Istnieje wiele potencjalnych zastosowań tej techniki dla poprawy funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (SEE) [1]. Cecha spójności informacyjnej pomiarów jest szczególnie pożądana w opisie stanów dynamicznych pracy SEE, np. podczas kołysań mocy, szybkich zmian częstotliwości czy wydzielania części systemu do pracy wyspowej, a więc w sytuacjach awaryjnych lub zagrożenia awarią. Przy rosnącej liczbie w strukturze SEE rozproszonych źródeł energii (często niestabilnych funkcjonalnie) możliwość szybkiej i poprawnej estymacji stanu pracy obserwowanej sieci nabiera jeszcze większego znaczenia. W tym kontekście wykorzystanie techniki pomiarów synchronicznych wydaje się działaniem efektywnym, szczególnie w zakresie poprawy "jakości" i bezpieczeństwa pracy krajowych jak i regionalnych systemów elektroenergetycznych. Autorzy dostrzegają również potencjalne możliwości wykorzystania pomiarów synchronicznych do realizacji dodatkowych kryteriów decyzyjnych wspierających działanie klasycznej elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ), poprzez lepszą identyfikację stanu pracy sieci, czy możliwość detekcji i lokalizacji miejsca zwarcia na podstawie obszarowych pomiarów. Wydaje się, że ta technika będzie efektywna przy automatyzacji sieci szczególnie SN (SmartGrid) w kontekście postępującego nasycania ich lokalnymi źródłami OZE. Główną zaletą jest tu możliwość realizacji zaawansowanej automatyki obszarowej, pozwalającej w uzasadniony ekonomicz [...]

ZAKUP JEDNORAZOWY I DOSTĘP DO WIRTUALNEJ CZYTELNI
PRENUMERATA PAPIEROWA

Czytaj za darmo! »

Prenumerata

Szanowny Kliencie!
Zamów roczną prenumeratę w wersji PLUS a uzyskasz dostęp do archiwalnych publikacji tego czasopisma.
Nie zwlekaj - skorzystaj z tysięcy publikacji o najwyższym poziomie merytorycznym.

prenumerata papierowa roczna PLUS (z dostępem do archiwum e-publikacji) - tylko 780.00 zł
prenumerata papierowa roczna PLUS z 10% rabatem (umowa ciągła) - tylko 702.00 zł *)
prenumerata papierowa roczna - 690.00 zł
prenumerata papierowa półroczna - 345.00 zł
prenumerata papierowa kwartalna - 172.50 zł

okres prenumeraty:

*) Warunkiem uzyskania rabatu jest zawarcie umowy Prenumeraty Ciągłej (wzór formularza umowy do pobrania).
Po jego wydrukowaniu, wypełnieniu i podpisaniu prosimy o przesłanie umowy (w dwóch egzemplarzach) do Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT.

Zaprenumeruj także inne czasopisma Wydawnictwa "Sigma-NOT" - przejdź na stronę fomularza zbiorczego »

Bibliografia

[1] NASPI. Actual and potential phasor data applications. 12/1/2009.
[2] Klimpel. Zabezpieczenia póładaptacyjne podczęstotliwościowe i póładaptacyjna automatyka SCO. Automatyka Elektroenergetyczna nr. 9/2015.
[3] A. Klimpel. Odciążanie jako ostateczny środek obrony. Elektroenergetyka, 3-4 2012.
[4] ENTSO-E. Statistical Factsheet. 2013.
[5] Awaria systemowa w dniu 4 listopada 2006. Raport końcowy. UCTE 2007.
[6] Energotest. Opracowanie własne. Dane pochodzące z zainstalowanych jednostek Phasor Measurement Unit (PMU) typu RZ40/PMU.
[7] PSE. Roczny raport 2015.
[8] Adrian Halinka, Michal Szewczyk, Mariusz Talaga. Możliwości zwiększenia potencjału obronności KSE poprzez wykorzystanie pomiarów synchronicznych w systemie SmartLoad. Konferencja Black-Out. Poznań, 2014.
[9] A. Halinka, P. Rzepka, M. Szablicki. Systemy automatyki częstotliwościowego odciążania i bilansowania mocy czynnej obszarów sieciowych. Przegląd elektrotechniczny, nr 8/2014.
[10] IEEE C37.118.1-2011 - IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems.
[11] IEEE C37.118.1a-2014 - IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems -- Amendment 1: Modification of Selected Performance Requirements.
[12] A. Halinka, M. Talaga Wybrane metody cyfrowego pomiaru częstotliwości w systemie elektroenergetycznym. Wiadomości Elektrotechniczne, nr 3/2016.
[13] CRISP. Distributed intelligence in critical infrastructure for sustainable power. D.1.5. Intelligence Load Shedding. 2005
[14]A.Klimpel, M.Głaz, "Potrzeba oceny i badań automatyki SCO w KSE", XVII seminarium ENERGOTESTU "Automatyka w elektroenergetyce" Zawiercie 23 - 25. 04. 2014.

INNE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE

A hybrid tomography for assessing the moisture level of walls and building condition - DOI:10.15199/48.2019.02.23

Tomasz RYMARCZYK Michał OLESZEK Jakub SZUMOWSKI Paweł TCHÓRZEWSKI Przemysław ADAMKIEWICZ Jan SIKORA

The non-destructive method [4,20,26,27,34] of brick wall insulation is tested using electrical impedance tomography (EIT). The aim of the presented method is to obtain image reconstruction using the proposed solution. The set was used to determine the humidity of the test wall on specially constructed models. The presented algorithms have been successfully used in the reconstruction of model wall measurement data. These approaches were based on the sensitivity analysis. An effective algorithm for solving forward and inverse problems would also improve many numerical results of the proposed methods. In modeling the problem in electrical tomography, it is required to identify unknown conductivities from near-limit potential measurements [17-19,21]. The discussed technique can be used to solve inverse problems in electrical impedance tomography. Fig. 1. Hybrid tomography system. Electrical tomography consists in restoring the conductivity of the interior of the tested object with the knowledge of currents and tensions imposed on its surface. Most of the available research methods allow only a point evaluation of moisture, thanks to which it is possible to achieve only the discrete distribution itself. Permeation of moisture in the walls of old buildings, which are in direct contact with the soil, leads to migration of soluble salts in relation to many wall problems. Building porous materials (eg bricks or concrete), both natural and made, has pores (like a sponge). The data collection system collects the measured voltage from the electrode and then processes the data [1-3,5-11,13-15,28-33]. Figure 1 presents the model of a hybrid tomography system. Measurement system The electrical tomography is a technique of i więcej »

Algorytmy samoczynnego częstotliwościowego odciążania w świetle obowiązujących rozporządzeń Komisji Europejskiej - DOI:10.15199/48.2019.02.02

Jacek HANDKE Bartosz OLEJNIK Aleksandra SCHÖTT

Niezawodne i stabilne działanie systemu elektroenergetycznego odnosi się zarówno do ciągłości zasilania odbiorców, jak i do jakości energii elektrycznej, którą odbiorcy są zasilani. Jednym z elementów określających jakość energii elektrycznej jest częstotliwość sieciowa. W idealnym przypadku wartość częstotliwości sieciowej w polskim systemie elektroenergetycznym to 50 Hz, należy jednak zwrócić uwagę również na te sytuacje, gdy częstotliwość ta odbiega od swojej wartości znamionowej. W przypadku zaistnienia znaczących różnic między wartością znamionową częstotliwości, a wartością zmierzoną w systemie wykorzystywana jest automatyka samoczynnego częstotliwościowego odłączania (SCO). W przypadku niezbilansowania się mocy zapotrzebowanej i wygenerowanej w systemie elektroenergetycznym, generatory automatycznie zwiększą moc turbin po przez załączenie do sieci rezerw wirujących, jeśli takie występują, do momentu uzyskania częstotliwości znamionowej. Jednak w przypadku, gdy generatory osiągną szczyt swoich możliwości regulacyjnych nastąpi gwałtowny spadek częstotliwości, a zabezpieczenia podczęstotliwościowe mogą nawet wyłączyć generator, w celu uniknięcia jego zniszczenia. W ogólnym przypadku generatory mogą pracować na obrotach niższych niż znamionowe, lecz zmniejsza się wtedy generowana przez nie moc wyjściowa, a co za tym idzie zwiększa się deficyt mocy w systemie. Potrzeby własne elektrowni wymagają natomiast do poprawnej pracy częstotliwości większych niż 47,5 Hz. Dla częstotliwości 46 Hz mówi się o pracy krytycznej, kiedy następuje efekt kaskadowego odłączania silników asynchronicznych potrzeb własnych. Ze względu na ograniczenia konstrukcyjne stosowanych w systemie urządzeń, należy zabezpieczyć system przed gwałtowanym spadkiem częstotliwości poniżej wartości znamionowej. W takich sytuacjach niezbędna jest automatyka pozwalająca na odłączanie nadmiarowych mocy zapotrzebowanych. Automatykę SCO definiować można jako skoo więcej »

Analiza aspektów termicznych oraz niezawodnościowych na przykładzie opraw ze źródłami LED do oświetlenia miejsca pracy - DOI:10.15199/48.2019.02.16

Mariusz SOCHACKI Piotr GIEMZA

Podstawową zaletą źródeł światła w postaci diod LED jest możliwość konstruowania wysokowydajnych, pod względem jakości oświetlenia oraz sprawności energetycznej, opraw oświetleniowych zasilanych napięciem stałym bez konieczności przekraczania dopuszczalnych wartości napięć dotykowych. Przy aktualnej skuteczności świetlnej diod LED generujących światło białe na poziomie powyżej 100 lm/W do oświetlenia stanowisk pracy wystarczające są oprawy oświetleniowe o mocy około 30 - 50 W, co w zdecydowany sposób sprzyja nie tylko wypieraniu tradycyjnych źródeł żarowych, ale także świetlówek kompaktowych w tego typu aplikacjach. Podstawowym zagadnieniem do rozwiązania w tego typu aplikacjach przy zastępowaniu lamp fluorescencyjnych jest ograniczenie dużego olśnienia wynikającego z wysokiej luminancji dochodzącej do 107 cd/m2. W przypadku specjalizowanego oświetlenia miejsca pracy odpowiednio zaprojektowany i wykonany dyfuzor jest nieodłącznym elementem konstrukcyjnym oprawy oświetleniowej wykorzystującej diody LED. Małe wymiary źródeł LED pozwalają konstruować lekkie i kompaktowych rozmiarów oprawy oświetleniowe, gdzie podstawowym problemem staje się gęstość rozpraszanej w postaci ciepła mocy. Dobór punktu pracy diod LED przy szeregowym łączeniu źródeł światła w moduły i równoległym łączeniu modułów decyduje, przy zdefiniowanej wartości przewodności cieplnej materiałów konstrukcyjnych, o wartości uzyskiwanego docelowo strumienia świetlnego oraz niezawodności oprawy oświetleniowej. Bardzo ważną i powszechnie pomijaną zaletą źródeł LED ze względu na brak standaryzacji jest możliwość bardzo wyraźnego zwiększenia efektywności energetycznej poprzez zasilanie opraw oświetleniowych z centralnej magistrali napięcia stałego o odpowiednio dobranej wartości, co w bardzo skuteczny sposób redukuje problemy ochrony przeciwporażeniowej i zmniejsza ryzyko powstawania pożarów przy awariach instalacji elektrycznych. Wykorzystanie komponentów półprze więcej »

Analiza napięć i prądów pobieranych przez zespół pomp wodociągowych - DOI:10.15199/48.2019.02.09

Jacek BARTMAN Aleksander MARSZAŁEK Mateusz DRABCZYK

Wykorzystanie na szeroką skalę przemienników częstotliwości do regulacji prędkości obrotowej silników indukcyjnych spowodowało przełom w technice pompowej. Umożliwiło ono poprawę energochłonności zespołów pompowych, co jest korzystne ze względów ekologicznych, ale także pozwoliło obniżyć koszty ich eksploatacji. W przypadku stosowanej wcześniej regulacji ciśnienia przez dławienie energia przekazana przez pompę do cieczy była tracona bezpowrotnie na zaworze dławiącym. Natomiast w przypadku regulacji przez zmianę prędkość obrotowej, pompa przekazuje do cieczy ilość energii adekwatną do aktualnych potrzeb. W konsekwencji regulacja przez zmianę prędkości obrotowej jest zawsze korzystniejsza energetycznie niż regulacja przez dławienie [1] Przez długi okres czasu przeszkodą w upowszechnieniu regulacji ciśnienia wody w sieci wodociągowej przez prędkość obrotową był koszt przemienników częstotliwości. W miarę wzrostu wielkości produkcji koszt ten stopniowo ulegał zmniejszeniu i obecnie urządzenia te weszły do powszechnego użycia, stając się niemal standardowym składnikiem zespołu pompowego. Stosowanie przemienników częstotliwości powoduje wprowadzenie silnych nieliniowości do obwodu elektrycznego, czego konsekwencją jest odkształcenie pobieranego przez odbiornik (zespół pompowy) prądu [2-4] oraz negatywne oddziaływanie na źródło zasilania. Analizy odkształcenia napięcia i prądu wywołane nieliniowością odbiornika energii są szeroko dyskutowane w literaturze [2, 4-11] i najczęściej bazują na metodach czasowych oraz częstotliwościowych. Obszerne badania przebiegu napięcia wyjściowego przemiennika częstotliwości, którego funkcjonowanie jest przyczyną nieliniowości tegoż elementu przedstawiono w pracach [3, 12-15]. Możliwy zakres regulacji prędkości obrotowej zespołu pompowego Zastosowanie w zespole pompowym napędu z regulowaną prędkością obrotową może powodować pewne problemy w eksploatacji. Aktualnie produkowane silniki indukcyjne więcej »

Analysis of earth faults in the MV grid using the EMTP-ATP program - DOI:10.15199/48.2019.02.32

Łukasz GRĄKOWSKI Katarzyna GĘBCZYK

Short-circuits are one of the most common disturbances in the power system. In the MV grid, most of them are ground faults, which constitute about 75% of all short circuits [1]. The most interesting type of short-circuit from the point of view of the analysis is the arc fault. These faults can be divided into permanent or interrupted ones. The type of short circuit in the grid depends on the grid parameters, fault location and weather conditions. Arc faults, in addition to damage caused by a burning arc at the fault location, significantly affect the operation of the grid. They induce surges reaching the amplitude of the phase voltage several times, they damage the construction of poles, insulators and switchgear, they generate higher harmonics and disrupt the operation of protection automation [2]. Until recently, the only reliable source of information on the behavior and effects of the burning arc was expensive research in the real grid [1]. Currently, in the era of ubiquitous computer simulations, specialized computer programs are increasingly being used, which allow to carry out research quickly and comparatively cheaply. The article presents a mathematical model and simulations of arcing faults in the MV grid. A specialized EMTP-ATP program was used, which is a great tool for modeling transient states in the power system. Mathematical model of a fault arc The mathematical model of the fault arc describes the course of its conductance as a function of arc current (or voltage) and environmental conditions [3, 4]. There are many known relationships describing the behavior of a burning arc. In [5] is presented the mathematical description of the electric arc, burning in the air, which was obtained on the basis of experimental research. This description can be represented by the following first order differential equation: (1)  ( ) więcej »

Bezpieczeństwo energetyczne gminy Gierałtowice – pilotażowe rozwiązania klastrowe - DOI:10.15199/48.2019.02.08

Joachim BARGIEL Bogdan MÓL Daria MACHA Marcin NIEDOPYTALSKI Paweł SOWA

Bezpieczeństwo energetyczne przestało być zagadnieniem zarezerwowanym dla energetyki zawodowej obejmującej swoim zasięgiem olbrzymie terytoria państw. Bezpieczeństwo energetyczne stało się problemem wszystkich użytkowników systemu energetycznego (sieci elektroenergetycznej, gazowej i dostaw innych paliw energetycznych). Dzisiaj, zarówno Jednostki Samorządu Terytorialnego (JST) jak i indywidualni odbiorcy końcowi chcą minimalizować swoje straty wywołane ewentualnymi przerwami w dostawach rożnych rodzajów energii do ich ważnych obiektów. Ci sami odbiorcy przestają już tylko liczyć na odpowiedni poziom zasilania ich obiektów ze strony energetyki zawodowej, ale sami starają się kształtować sposób i pewność zasilania swoich ważnych obiektów. Obserwujemy rozwój świadomości energetycznej różnych obszarów życia społecznego, gospodarczego, technicznego na różnych szczeblach państwa. Bezpieczeństwo energetyczne to już nie tylko problem w wymiarze globalnym (całe państwo), ale przede wszystkim w wymiarze lokalnym (jednostki samorządu terytorialnego, odbiorcy końcowi). Bezpieczeństwo energetyczne na poziomie lokalnym zależy głównie od dostaw energii elektrycznej, w której ważną rolę pełnią sieci średniego napięcia energetyki zawodowej i ich niezawodność. Sieci średnich napięć mają strukturę kształtowaną przez wiele lat i dopasowaną w miarę możliwości do potrzeb odbiorców. W wyniku tego procesu powstała struktura sieci średnich napięć, która tylko w pewnych fragmentach rezerwuje się wzajemnie. Zróżnicowanie struktur, wynika z roli, jakie te sieci mają pełnić - dostarczać energię dla gospodarstw wiejskich, zabezpieczać zasilanie odbiorcom komunalnobytowym w miastach czy też rozdzielać energię na terenie dużych zakładów przemysłowych. Spełnienie tych ról determinuje bardziej lub mniej skomplikowaną strukturę sieci. Ponadto elementy istniejących struktur sieciowych SN napowietrznych i kablowych mają od kilku do kilkudziesięciu lat. Ma więcej »

Comparative analysis of production costs of electricity generated from various renewable energy sources - DOI:10.15199/48.2019.02.15

Marta BĄTKIEWICZ-PANTUŁA

In the last decades, there has been rapid development and use of renewable energy sources (RES) throughout the world. This began to result not only from ever more restrictive decrees requiring the reduction of environmental pollution, but mainly due to economic reasons. Renewable energy sources have almost unlimited renewable energy resources compared to fossil fuels, and that type of resources is constantly shrinking. Political events in the 1970s and the associated fuel and energy crisis caused an increase in a number of research on the use of renewable energy in the industrialized countries to obtain an alternative in the use of oil and gas. The society around the world is also aware that by using fossil fuels further to the same extent and even more, they contribute greatly to pollution of the Earth's environment, causing high emission of carbon dioxide into the atmosphere, which significantly contributes to the greenhouse effect. Overall demand for electricity in Poland and around the world increases every calendar year, thanks to the constantly growing economic development. As a result of this process, new investments are needed to maintain the country's energy demand at an appropriate level. An additional factor affecting the need for new investments in the Polish energy sector is the aging process of existing power units. Investment in renewable energy sources allows to significantly reduce expenses and time devoted to the construction of new power plants, whose main fuel is fossil fuels. Solar and wind energy have the largest share in the energy market, due to the fact that this type of energy is available in almost every corner of the globe. However, the distribution of this energy is uneven, there are places where the value of solar or wind energy is higher, and in others it is much smaller. Therefore, areas that are extremely profitable for the use of solar energy and in other places for wind energy can be dis więcej »

Creativity and innovations in the 21st Century - DOI:10.15199/48.2019.02.01

Jacek F. GIERAS

Introduction Nowadays, new developments in engineering and information technology require design engineers to have qualities of high level of creativity, inventiveness and ability to apply the newest achievements in science and technology to modern products. Creative people need to be able to view things in new ways or from a different perspective. Inventiveness means the power of creative imagination. The goal of science is the pursuit of knowledge for its own sake while the goal of technology is to create products that solve problems and improve human life. Technology is the practical application of science. Creativity There are many definitions of creativity. According to Webster Dictionary, creativity is the ability to make new things or think of new ideas. There are many other definitions, e.g., 1) Creativity is a thought process that involves generating new ideas or concepts or links between existing ideas or concepts; 2) Creativity is the process of developing a new, uncommon or unique idea; 3) Creativity is the ability to generate new ideas, you can learn it, it depends on knowledge, experience, motivation, effort and perseverance; 4) Creativity means creating new combinations from known information. Has anybody ever thought that [1]:  All literature written in contemporary English consists of various combinations of only twenty-six letters;  All images in the world are combinations of only three basic colors: red, yellow and blue;  All music is a composition of up to twelve notes;  All known numbers consist of only ten symbols;  Extremely complex computer calculations are made using two-element systems. That's why, whenever we mention something new, we say in fact, about the innovative arrangement of existing elements. The world of ideas is similar to the world of finance. Investors are active in the financial world, whereas creative people operate in the world of ideas więcej »

Detection of outliers in data streams using grouping methods

Agnieszka DURAJ Łukasz CHOMĄTEK

Introduction A data stream is a set of observations recorded in time intervals, i.e. containing a unit of time. They do not have to be data recorded at regular intervals, but usually these are data which have an equal time interval. An example of a data stream can be:  Air temperature measurement in the room every one second, which gives us a data stream consisting of the time value and the measurement result assigned to it in the form of degrees Celsius.  24-hour registration of the electrocardiographic signal using the Holter method, recording heart activity;  Electricityconsumption;  Record of monitoring at the airport;  Monitoring the workload of networks and websites;  Monitoring and recording of work;  Banking, telemetric and surveillance systems;  Tracking and analysis of biological and medical data;  Stock market data;  Data on all types of physical devices The data stream is defined as an ordered set of values of the analyzed feature or a specific phenomenon at different times (intervals) of time. It is also a series of observations recorded in a strictly defined time. Collection and storage of data in the form of streams increases the development of methods of processing them. There is also an increased problem of detection of outliers in data streams. The problem of detecting outliers in large data collections is, according to the authors, an important research problem. Among others, deterministic statistical methods, as well as methods based on distance and density, are used. However, none of the methods proposed in the literature is universal. A rich overview of this field is given in [1,2]. In addition, their effectiveness depends on the data set as well as on the parameters required for their operation. The authors dealt with the detection of outliers in their earlier works. Among other things, a method of dete-cting outliers więcej »

Eddy Currents Non Destructive Testing and Evaluation of Ferromagnetic Medium - DOI:10.15199/48.2019.02.26

Hamid MEHADDENE Hassane MOHELLEBI Azouaou BERKACHE

There is nowadays an increasing attention and request towards the study and development of systems and techniques for increasing the human safety and security in all aspects of the everyday life. In this framework, the possibility to perform a non-invasive inspection of structures or objects by means of non-destructive testing and evaluation (NDT-NDE) technologies is of particular interests in several applicative fields, ranging from civil engineering to biomedicine, up to aeronautic and nuclear industries [1]. In non-destructive test methods, eddy current technology increasingly gains in importance. The reason for this is that it is a test method that is flexible in its application and that its probes, usually coils of copper wire, are very adaptable and can be produced fairly easily [2]. Eddy current non-destructive evaluation (NDE) is a method based on the fact that when a coil powered by a variable energy source is brought near a conductive part, a change in impedance at the terminals of the coil is driven by the changing of magnetic field lines due to the existence and the distribution of induced currents in the conductive part [3]. Besides the inspection of metallic samples for which ECT has been applied for some decades to detect cracks, voids, corrosion and other defect typologies structures [4, 5], this technique can also be used to distinguish between ferromagnetic and non-ferromagnetic materials. However, this technique does not allow access to accurate information that can characterize a defect in any form; this is why it is essential to dispose for a rapid tool for signal inversion as eddy current. For this, we are interested in an artificial neural networks. This technique is capable of solving complex problems using an artificial reasoning system constructed with basis on the human brain [6]. A calculation tool developed under Matlab environment was used. Simulation of direct problem with FEM The relevant c więcej »

Fast electronically triggered spark gap for HV applications - DOI:10.15199/48.2019.02.18

Radosław SZREDER Przemysław SUL Krzysztof PACHOWICZ

In the high-voltage technology during high-voltage tests it is very often necessary to trigger systems that is at a high potential, at least several kilovolts. A fairly common solution is the use of a three-electrode spark gap construction triggered by the command system, among others due to low construction costs and the possibility of brake-down voltage regulation in a wide range. However, always the problem of the triggering system ocures, due to the fact that it may operate at high potential. That causes the problem of galvanic isolation between the testing system and the control system. Construction The overriding goal in design process of the highvoltage triggering system was to develop a construction characterized by repeatability and a short self-time. The next step was to achieve as small dimensions as possible of the designing device and good energy efficiency. Very important, from the controlling device point of view, was also to ensure the maintenance of galvanic isolation between the control system and the trigger. The assumed goals were achieved by building an electronic triggering system based on the basic topology of flyback converters [1]. However, in this case, instead of the rectifier the ends of the secondary winding (L2) are connected to the auxiliary electrode and one of the main electrodes (Fig. 2). This solution was chosen due to the small number of necessary elements, which is associated with small dimensions of the entire device. The galvanic isolation between the control system and the trigger was implemented więcej »

Gate Driver with Overcurrent Protection Circuit for GaN Transistors - DOI:10.15199/48.2019.02.28

Paweł DERKACZ Piotr MUSZNICKI

Nowadays, achieving high efficiency, power density and reduction of overall weight of power electronics devices is the main researcher’s topics [1]. The main merits of Wide Bandgap (WBG) devices are low on-state resistance, small inter-terminal capacitances, ability to operate at the high temperature and extremely low switching times (ns-range). All those factors allow to break the limits appointed by the stateof- art Silicon transistors. The subsequent issue is the protection of short-circuit current (SCC) which can lead to thermal and/or electrical damage of semiconductor. The SCC operation depends on the inductance in power stage, gate voltage and voltage of DC-Bus (VDC)[2]. The 600 and the 650 V - class GaN transistors have very stable short-circuit (SC) response and relatively large withstand time for VDC below 300 V. For voltage in the range above 400 V the SC withstand time is on the level of hundreds of nanoseconds[3, 4]. Thus, the properly fast protection of WBG semiconductors has a significant impact and should be considered for power converters. Production process of GaN HEMT transistors is constantly developed. The basis and the simplest technology ensure best performing GaN transistor, however, device structure is "normally-on". In "normally-on" devices negative gate voltage should be apply to switch it off. Moreover, without driving voltage permanent state is "on" and that might cause failure of whole device or system (e.g. short-circuit). Due safety of operation power converters it is recommended to apply normally-off device. Currently there are available three types of "normally-off" GaN Transistor: Enhancement- Mode GaN Transistor (e-HEMT), Gate Injection Transistor (GIT) and Cascode GaN Transistor. Their specific parameters are rather different: gate threshold voltage of e-HEMT is relatively low, GaN GIT transistor is characterized by large current flowing in gate circuit, which is required to switch więcej »

Industrial processes control with the use of a neural tomographic algorithm - DOI:10.15199/48.2019.02.22

Tomasz RYMARCZYK Grzegorz KŁOSOWSKI Tomasz CIEPLAK Edward KOZŁOWSKI

Process tomography is picking up in significance alongside innovative advancement [1], [2]. At present, a significant trend can be watched for the robotization of modern procedures, which is firmly identified with process control. The need to automate the control of innovative procedures is one of the fundamental purposes behind the dynamic improvement of IT information handling strategies [3], [4]. Simulation and experimental tests are an important condition for optimizing the control of processes carried out by liquid and suspension mixing systems that under certain circumstances can crystallize [5]. An example of such a substance is biodiesel. Common measurement tools used to quantify physicochemical processes, such as sensors and markers, are often characterized by evaluation capabilities limited to specific points. Due to the high degree of difficulty in modeling the mixing and heating processes of crystallizing substances [6], which are characterized by a distinct non- Newtonian flow, traditional Computational Fluid Dynamics models do not provide a suitable basis for dimensioning mixing and heating systems, and therefore become useless. Classical models do not take into account granulometric parameters. The method of determining the rheological properties of liquids is difficult. In addition, traditional models used to simulate the mixing and heating of multiphase systems are still inaccurate [7], [8]. This fact may lead to misinterpretations, especially with regard to modeling and simulation of mixing and heating processes of non-Newtonian liquids, viscous and loaded with foreign particles. For this reason, reliable forecasts regarding the course of such processes are virtually impossible. The above-mentioned problems are an important reason to intensify efforts to develop an effective method of monitoring and supervising liquid crystallization processes [9]. Electrical impedance tomography (EIT) is a modality with więcej »

Modeling and Analysis Range Extender for Battery Electric Vehicles - DOI:10.15199/48.2019.02.29

Andrzej ŁEBKOWSKI Kamil SOŁTYSIUK

Greenhouse gases emitted by internal combustion engines are mainly: carbon dioxide CO2, carbon monoxide CO, sulfur oxides SOx, nitrogen oxides NOx, hydrocarbons, methane and particulates [1]. As one of theories says, greenhouse gases emitted largely by road transport are responsible for intensifying climate change such as global warming and smog in cities [2]. The simplest solution to reduce greenhouse gas emissions is to reduce the fuel consumption of the vehicle. On this basis, the European Union sets strict requirements regarding the reduction of emissions of harmful substances into the environment, forcing automotive companies to use more and more advanced technologies. To achieve this goal, designers and constructors strive to reduce the resistance of vehicle movement by reducing: vehicle weight, aerodynamic resistance and rolling resistance [3]. The most effective solution to reduce the emission of harmful greenhouse gases is to focus the development of the automotive industry on the improvement of vehicles powered by electricity. The primary disadvantages of electric vehicles include their short range, which is caused by limited capacity of the available batteries and the time needed to charge them, which ranges from a few minutes to even several hours. There are many different technological solutions that aim to increase the range of vehicles while minimizing the emission of harmful greenhouse gases. These solutions include, inter alia, the installation of power lines for the vehicle, installed over the road on which it moves [5] or the construction of a road covered with photovoltaic panels with devices for wireless transmission of energy directly to the vehicle [6, 7]. Another solution to augment an electric propulsion system is to support it with a combustion engine [8-10], micro gas turbine [11-13], fuel cells [14-20], supercapacitors [21], or various types of batteries with the possibility of their charging w więcej »

Modelling of BLDC motor with different fashions of winding connection - DOI:10.15199/48.2019.02.21

Andrzej POPENDA Marcjan NOWAK

Introduction Most brushless direct current (BLDC) motors include three-phase stator winding connected in star fashion. Each phase winding is constructed with numerous interconnected coils placed in the slots of stator. There are two types of motors: trapezoidal and sinusoidal [1,3,4]. The difference comes from both the interconnection of coils in stator phase windings and the option of magnets magnetization or the shape of rotor magnet pole shoes giving the different types of back electromotive force (EMF), in trapezoidal or sinusoidal fashion, respectively. The back EMFs and phase currents of sinusoidal motor are sinusoidal, thus the output torque is smooth in contrast to the deformed back EMF and phase currents as well as the rippled torque of trapezoidal motor, causing the additional vibrations and noise. The stator phase windings should be energized in a proper sequence in order to rotate the BLDC motor. The rotor position angle is required to determine two phase windings, which have to be energized according to the abovementioned sequence. Three Hall effect sensors (HES), embedded into the stator on the non-driving end of the motor, are widely used to determine the rotor position angle of BLDC motor (HES control) [1-6]. In addition to the HES control, the pulse width modulation (PWM) is widely used in order to limit the starting current as well as to control speed and torque of BLDC motor. In the paper a BLDC motor unit, including stator winding and electronic commutation circuit, is studied. Two types of three-phase stator winding, i.e. connected in star fashion and delta fashion, are considered in the studies. Mathematical models of the respective structures are formulated and the results of computer simulation are presented and discussed. Mathematical models of więcej »

Modernizacja i kierunki rozwoju terenowych sieci niskiego i średniego napięcia - DOI:10.15199/48.2019.02.14

Jerzy MARZECKI

Znaczna część sieci terenowych wszystkich napięć w kraju wymaga modernizacji. Przyczyną tego jest znaczny wzrost obciążenia elektroenergetycznego sieci w stosunku do projektowanego. Zasadniczym problemem przy modernizacji tych sieci jest określenie gęstości rozmieszczania stacji transformatorowych SN/nn (od czego z kolei zależy moc transformatorów) oraz przekroje przewodów linii SN i nn, a tym samym nakłady ma modernizacje, koszty roczne sieci oraz straty energii. Przedstawia się model matematyczny optymalnej modernizacji sieci terenowej oraz dokładny i uproszczony sposób rozwiązania tego zagadnienia. Sieci wiejskie niskiego i średniego napięcia pracują najczęściej jako otwarte i mocno rozgałęzione. Najczęściej przyczyną konieczności modernizacji sieci terenowych jest [3], [4]: a) przekroczenie dopuszczalnych obciążeń transformatorów SN/nn, b) przekroczenie dopuszczalnych spadków napięcia linii nn i SN, c) zły stan techniczny poszczególnych elementów sieci. W pierwszym przypadku wymienia się transformator, co zawsze jest możliwe, aż do wyczerpania możliwości konstrukcyjnych stacji. Rozwiązanie tego problemu zwykle jest na ogół proste i stosunkowo tanie. Poprawa stanu technicznego sieci oraz przekroczenie dopuszczalnych spadków napięcia, wymagają znacznych nakładów. Natomiast poprawa jakości napięcia wymaga zwiększenia przekrojów przewodów sieci niskiego napięcia lub/i zagęszczenia stacji transformatorowych SN/nn, co z kolei wymusza konieczność rozbudowy sieci rozdzielczej SN. Założenia i dane do obliczeń modernizacji sieci SN i nn W praktyce projektowej niezbędne są do analiz następujące dane o sieci nn i SN: 1) moc szczytowa PS (poprzednio), obecnie moc umowna i przyłączeniowa [1]; 2) współczynniki jednoczesności obciążeń kj, zależne od liczby zasilanych zagród, obiektów rolniczych, [2], [5], [7]; 3) jednostkowe nakłady inwestycyjne poszczególnych elementów sieci. Wartość nakładów inwestycyjnych obiektów wyraża się więcej »

Monitoring the impact of prosumer micro installations on the electrical parameters of low-voltage network systems - DOI:10.15199/48.2019.02.12

Paweł PIJARSKI Sylwester ADAMEK Robert JĘDRYCHOWSKI Klara SEREJA

Introduction The development of distributed generation will lead to the emergence in the low-voltage network of phenomena occurring so far in higher voltage networks. Particularly important will be phenomena causing changes in power flows and deterioration of power quality parameters, which pose potential threats for devices connected to the network. In order to counteract them, it will be necessary to monitor the work of those parts of the network in which a large number of micro-sources with a relatively high power have been installed. Analysis of the LV (low-voltage) network operation requires in such a case the implementation of complicated, multi-variant simulations and analyses, e.g. voltage conditions in the LV network with various levels of saturation with microinstallations, different structure and load profile. The essence of the problem According to the relevant act [1], micro-installation is "a renewable energy installation with a total installed electrical power not exceeding 40 kW, connected to a power grid with a rated voltage lower than 110 kV or with a heat-generating power in the combination no greater than 120 kW". The connection of low-voltage power sources of this type to end users, according to another act [2], can take place in two ways: - on the basis of the notification, - by submitting an application for determining the terms of connection to the distribution network, The article focuses on the first of the above-mentioned ways of connecting micro-installations - based on the application. The development of micro-installations, especially photovoltaics, caused by a drop in their prices seems to be unavoidable. As a consequence, one should expect various technical problems, among which the most serious will probably be voltage impact [3, 4], resulting from the power flow from the point of connection of these sources towards the MV/LV (medium voltage/low-voltage) substations. It results from the więcej »

Multiband Antenna Design Comprising the Future 5G Mobile Technology - DOI:10.15199/48.2019.02.25

Humberto Xavier de Araujo Antônio Evangelista de Freitas David Nadler Prata Ivan Roberto Santana Casella and Carlos Eduardo Capovilla

The searching for multifunction devices, such as smartphones, is growing in the mobile devices market. These gadgets have several mobile current technologies, for instance: WiFi, high performance mobile internet (3G and 4G), GPS (Global Positioning System), GSM (Global System Mobile) ou (Global System for Mobile communication)and Bluetooth®. In a globalized world it is a trend that the velocity of the internet maintain increasing over the years in order to, among other functions, perform real-time video calls using, for example, a connection provided by a mobile operator. In addition, the screens of these devices are also increasing in size for a better user experience in video calls with high resolution. However, although the screens are increasing, the consumers are also looking for thinner devices. Therefore, in order to reduce the dimensions of a smartphone it is necessary to shrink its internal components. So, some techniques are employed, such as the manufacture of integrated circuits, which considerably decreases the circuit size. Supplementary, is necessary to use printed antennas, which has an extremely small thickness. The necessity of a mobile internet with higher speeds has promoted the research and the constant development of new technologies such as 4G that can reach data rates of 100 Mbps. Despite the fact that this technology was not totally implanted in several places, there is a slightly growing on research and development of the Fifth generation, i.e, 5G of mobile telecommunications, which is capable to operate with extremely high data rates transfer and using the frequency bands of electromagnetic spectrum above 25 GHz [1-3]. In addition, the prospect of growth in the number of devices connected simultaneously after the implementation of the Internet of Things (IoT) has concerned mobile technology companies, who has seek a solution to meet future demand efficiently, highligthing the importance of więcej »

Obszar pracy układu do poprawy jakości energii elektrycznej UPQC - DOI:10.15199/48.2019.02.10

Piotr FABIJAŃSKI

W artykule przedstawiono sposób wyznaczenia i analizę obszaru pracy układu UPQC. Obszar pracy jest to okrąg wyznaczony na płaszczyźnie zespolonej mocy pozornej S określający możliwe do uzyskania w układzie wartości mocy czynnej P i mocy biernej Q. Obszar ten został wyznaczony przy założeniu, że przebiegi napięć i prądów są sinusoidalne. Wyższe harmoniczne prądu i napięcia są pominięte. Obszar pracy został wyznaczony w funkcji wartości zastosowanych elementów RL oraz napięć i prądów występujących w układzie oraz sieci zasilającej. Rozpatrywane są prądy i napięcia są uśrednione w przedziale czasu równym okresowi przełączeń. W rezultacie w rozważaniach można pominąć pulsacje będące wynikiem przełączeń. W analizie przebiegów sinusoidalnych wykorzystano wartości skuteczne zespolone, które odpowiadają tym przebiegom. UPQC układ do poprawy jakości energii elektrycznej. Układ UPQC jest zbudowany z dwóch układów filtrów aktywnych równoległego APF1 i szeregowego APF2 połączonych wspólnym obwodem prądu stałego [1][2]. Oba układy mogą pracować niezależnie. Na rysunku 1 pokazano schemat układu UPQC z podziałem na część równoległą i szeregową. Układ APF1 umożliwia: symetryzację prądu odbiornika, kompensację harmonicznych w prądzie odbiornika, kompensację mocy biernej, kompensację szybkozmiennych wahań mocy czynnej, regulację napięcia w obwodzie pośredniczącym prądu stałego. Układ APF2 umożliwia: stabilizację i symetryzację napięcia na zaciskach odbiornika, kompensację harmonicznych w napięciu sieci zasilającej. Rozpatrywany układ UPQC jest układem trójfazowym czteroprzewodowym, dlatego można go traktować jako trzy niezależne układy jednofazowe skojarzone w system trójfazowy. Dlatego działanie takiego układu UPQC można analizować upraszczając jego schemat do jednofazowego układu o odpowiednim napięciu fazowym i prądzie przewodowym. Obszar pracy układu do poprawy jakości energii elektrycznej UPQC. Obszar pracy UPQC można podzielić na więcej »

Ocena zagrożeń występujących podczas wykonywania łączeń ruchowych na sekcjach rozdzielni potrzeb własnych elektrowni wynikających z przesunięć fazowych pomiędzy fazorami napięć - DOI:10.15199/48.2019.02.04

Marek BOGDANOWICZ Kazimierz KRUPNIK Piotr MILLER Marek WANCERZ

Wstęp W artykule poruszono szereg zagadnień związanych z wykonywaniem operacji łączeniowych za pośrednictwem wyłącznika zmierzających do połączenia dwóch węzłów (a oraz b) rozpatrywanej sieci. Może się zdarzyć, że węzły te w chwili poprzedzającej załączenie, mogą mieć napięcia różniące się miedzy sobą co do: - modułu (Ua, Ub), - argumentu (θa, θb), - częstotliwości (fa, fb), przy czym możliwe jest, że te różnice będą obejmowały wszystkie trzy wielkości. Jeżeli częstotliwości napięć łączonych węzłów nie różnią się, mówi się o łączeniu synchronicznym, w pozostałych przypadkach mamy do czynienia z łączeniami asynchronicznymi. Wszystkie omawiane w ramach niniejszego artykułu przypadki łączeń mają charakter łączeń synchronicznych. Wykonywanie operacji łączeniowych przy wystąpieniu dużych różnic napięć na otwartych biegunach wyłącznika (co do modułu i/lub fazy) może spowodować silne udary prądowe, groźne dla systemu, jego elementów bądź innej aparatury zainstalowanej w sieci. Konieczna wydaje się więc ilościowa i jakościowa ocena zagrożeń, które mogą wystąpić w czasie wykonywania operacji łączeniowych. W celu wykonania takiej oceny można zastosować zarówno metody symulacyjne, jak i metody uproszczone, zbliżone do analizy zwarciowej [1]. Do symulacji stanów nieustalonych wywołanych operacjami łączeniowymi wykonywanymi przy znacznych różnicach napięć na otwartych biegunach wyłącznika można użyć modeli matematycznych i programów komputerowych służących do symulacji elektromagnetycznych lub elektromechanicznych stanów nieustalonych. Powyższe metody symulacji oraz wykorzystywane przez nie modele matematyczne zostały szerzej opisane w [2-4]. Są one zwykle pracochłonne i czasochłonne, wymagają stosowania modeli dynamicznych uwzględniających parametry układów regulacji, do których dostęp bywa utrudniony. Skomplikowana jest także interpretacja otrzymanych wyników takich symulacji. Dlatego też z punktu widzenia prowadzonych więcej »

On / Off - board chargers for electric vehicles - DOI:10.15199/48.2019.02.30

Artur J. MORADEWICZ

The interest in electric vehicles and their charging systems is in the focus of not only large automotive companies, but also start-ups and energy companies that want to diversify their production. On 7th June 2016, Deputy Prime Minister of Poland, Mateusz Morawiecki, announced that the Council of Ministers will prepare an Electromobility Development Plan for Poland. The Electromobility Development Plan is to become one of the pillars of the Responsible Development Plan. It is expected to create conditions for the development of manufacturing and spreading of electric vehicles. The Ministry of Energy assumes that there will be 1 million electric vehicles on Polish roads by 2025. It will be the key component of the National Framework for the Deployment of Alternative Fuels Infrastructure that Member States are required to prepare under the Directive 2014/94/EU and notify to the European Commission by 18 November 2016. However, despite government support and significant progress in EV technology, there are still limitations to their massive use. These include, above all: -high price of electric cars (about 30-50% higher than its equivalent with an internal combustion engine), still small range based on one battery charging, long battery charging time, lack of developed battery charging infrastructure. Many of these problems help to solve advanced and modern power electronics. Therefore, the power electronics system has broadly entered electromobility in the area that can be broadly divided into three specific departments: the power station charging system architecture (in particular ultra-fast charging), battery charger systems themselves, and regulated electric drives with AC motors. The solid-state transformer The element of infrastructure of EV chargeres that provides a connection between an electric vehicle (EV) and a depleted battery and electric source, very often implemented as energy transformers in the SST arrange więcej »

Powrót na listę Web of Science i co dalej?

Po pięciu latach przerwy Przegląd Elektrotechniczny wrócił na tak zwaną Listę Filadelfijską. Ale tym razem nie jest to obecność na liście Expanded z obliczanym Impact Factorem. Firma Clarivate zawiadująca listą stosuje teraz taktykę poczekalni, nazywaną listą Emerging. Pismo z tej listy obserwowane jest przez 3 - 4 lata i jeśli zanotuje znaczący wzrost cytowań i znaczące zmniejszenie autocytowań to może awansować na pełną listę. Ale może też spaść z listy Emerging. Sytuację tę dobrze zilustrował Profesor Tadeusiewicz. "Mamy przed sobą długą drogę i to pod górkę, ale dotychczas staliśmy przed zamkniętym szlabanem". Co więc powinniśmy robić? Odpowiedź nie jest wcale taka oczywista. Z punktu widzenia środowiska elektryków polskich powinno nam zależeć na jak najwyższej punktacji pisma. Ułatwia to bowiem awans i ocenę zarówno poszczególnych autorów jak i instytucji naukowych. Patrząc szerzej jest to wręcz racja stanu. Troską Ministerstwa Nauki są niskie miejsca w rankingach polskich uczelni. Ale przecież te rankingi biorą pod uwagę liczbę publikacji w znaczących czasopismach naukowych. Jeśli nie będziemy mieli własnego pisma o wysokiej pozycji to nie ma co marzyć o awansie polskich uczelni w rankingach. Ale czy mamy do tego dążyć za wszelką cenę? Jest w Pols więcej »

Próba systemowa uruchomienia bloku cieplnego w Elektrowni Turów jako weryfikacja możliwości wykorzystania Elektrowni Wodnej Dychów w procesie restytucji KSE - DOI:10.15199/48.2019.02.06

Ireneusz GRZĄDZIELSKI Krzysztof SROKA1 Daria ZŁOTECKA1 Adam KURZYŃSKI2 Marcin KACZMAREK2 Michał BRZOZOWSKI3 Jarosław BORODYNKO4

Konieczność opracowywania szczegółowych planów obrony i odbudowy systemu elektroenergetycznego wynika z realnego zagrożenia awariami systemowymi. Odbudowa systemu po wystąpieniu awarii systemowej uwzględnia podanie napięcia z jednostek pozostających w ruchu, bądź zdolnych do samorozruchu. Istotnym etapem procesu odbudowy systemu, po spełnieniu warunków zawartych w Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej (IRiESP) [1], jest możliwość tworzenia układów wyspowych wokół elektrowni cieplnych, prowadząc w konsekwencji do pracy równoległej maszyn uruchamianych oraz maszyn samostartujących. Scenariusz podania napięcia z elektrowni szczytowopompowej do jednostki wytwórczej elektrowni cieplnej zrealizowano podczas próby systemowej w dniu 10 lipca 2016 r. uruchomienia bloku energetycznego w elektrowni cieplnej Turów (dalej Elektrowni Turów), aktualnie PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów, z elektrowni wodnej Dychów (dalej EW Dychów), aktualnie wchodzącej w skład spółki PGE Energia Odnawialna S.A. Oddział ZEW w Dychowie Celem zrealizowanej próby systemowej było: 1) potwierdzenie możliwości uruchomienia bloku Elektrowni Turów przyłączonego do szyn R-220 kV z wykorzystaniem napięcia i mocy podawanej wydzielonym torem rozruchowym 110 i 220 kV z samostartującej Elektrowni Wodnej Dychów, 2) potwierdzenie możliwości synchronizacji bloku w Elektrowni Turów z torem rozruchowym, 3) potwierdzenie możliwości pracy równoległej jednostek wytwórczych w Elektrowni Turów i EW Dychów obciążonych potrzebami własnymi i pompami w EW Dychów z regulacją częstotliwości i napięcia. Zakres próby systemowej Próba systemowa obejmowała swoim zakresem wykonanie: 1) samostartu EW Dychów, w tym realizację:  zaniku napięcia na szynach rozdzielni potrzeb własnych hydrozespołów i ogólnych EW Dychów,  samostartu hydrozespołu 2GA z wykorzystaniem agregatu prądotwórczego o mocy znamionowej Pn = 200 kW, więcej »

Próba systemowa uruchomienia z Elektrowni Wodnej Włocławek bloku cieplnego w Elektrowni Pątnów - DOI:10.15199/48.2019.02.03

Marcin KACZMAREK Adam KURZYŃSKI Marcin SURLEJ Michał BRZOZOWSKI

Na przestrzeni ostatnich lat do katalogu standardowych działań organizowanych przez Operatora Systemu Przesyłowego (OSP), którego zadania realizuje PSE S.A., weszły organizowane cyklicznie próby systemowe odbudowy zasilania KSE na wypadek wystąpienia awarii katastrofalnej (blackout). W próbach tego typu uczestniczą elektrownie świadczące usługi samostartu, elektrownie cieplne uczestniczące w procesie obrony i odbudowy KSE, operatorzy sieci dystrybucyjnych i sieci przesyłowej oraz niezależne firmy eksperckie, którym powierza się prace związane z przygotowaniem, nadzorem merytorycznym nad realizacją oraz udokumentowaniem przebiegu próby. Pomimo znacznych nakładów organizacyjnych i finansowych próby te stanowią dla wszystkich ich uczestników nieocenione źródło wiedzy praktycznej, dotyczącej istniejących procedur oraz możliwości technicznych i organizacyjnych odbudowy zasilania. Przykładem takich działań była przedstawiona w niniejszym artykule próba systemowa uruchomienia bloku nr 2 w Elektrowni Pątnów z Elektrowni Wodnej (EW) Włocławek. O ile w przypadku EW powyższe zadanie można uznać za standardowe ze względu na fakt regularnego uczestnictwa, czy to w próbach systemowych, czy też realizowanych zgodnie z wymaganiami zawartymi w [1] testach samostartu elektrowni ze stanu beznapięciowego, o tyle w przypadku bloku nr 2 (TG2) El. Pątnów, pomimo potwierdzonej odpowiednimi testami odbiorczymi gotowości do uczestnictwa w procesie odbudowy zasilania KSE, realizacja zakresu omawianej próby systemowej była wyzwaniem nowym, dodatkowo trudnym ze względu na fakt podjęcia decyzji o zaangażowaniu w nią praktycznie wszystkich układów i urządzeń niezbędnych dla pracy bloku. Przygotowanie próby systemowej Scenariusz każdej próby systemowej wiąże się z wypracowaniem kompromisu pomiędzy chęcią maksymalizacji zakresu próby i tym samym przyjęciem jak najbardziej realistycznego scenariusza testów, a jego minimalizacją ze względu na istniejące więcej »

Solar Power Plant with Distributed System of PV Panels - DOI:10.15199/48.2019.02.11

Mariusz ŚWIDERSKI Michał GWÓŹDŹ

Currently, photovoltaic systems solutions consist of a single PV panel and a single converter or group of PV panels and a single converter. Taking into account mainly the improvement of the reliability of the solar system while, maintaining or even increasing the efficiency of energy conversion, a solution using a distributed system, i.e. separation of the PV on practically single cells (or a few) and coupling it with low power electronics converters is proposed in [1]. This approach requires very sophisticated controlling and refreshing the already known structures of inverters, but also the control algorithms. In addition, there will be considered option to implement in converters modern transistors based on gallium nitride (GaN) material. In this case, it is required to develop a new method of control of power devices in the structure of power converters [2]. The characteristics of GaN transistors let achieve a much higher switching frequency - in relation to Si or even SiC devices. However, at the present stage of the work low loss, ultra fast power MOSFETs are taking into account. The main goal of the research is to increase the reliability of the system and the resultant efficiency of the entire system, so that it could be achieved the greatest efficiency of converting solar energy into electricity. For this purpose mini converters with a total power equal to the power of a single photovoltaic panel to which, they are connected. Such a solution can increase the reliability of the system, because in the event of failure of one of the DC/DC converters or PV panels, the device can continue to operate with less power, and service of devices can take place at a convenient time, moreover converters operate sequentially with regard to their working conditions e.g. temperature, in order to achieve the operational wear to be uniform. In the studies will be verified the validity of the thesis that converters in distributed sys więcej »

System dystrybucji sygnału do synchronizacji izolowanych sensorów prądu i napięcia - DOI:10.15199/48.2019.02.17

Paweł MICHALSKI Jerzy CHUDORLIŃSKI Karol MAKOWIECKI

Kontrola procesu przesyłania, rozdzielania i użytkowania energii elektrycznej poprzez sterowanie aparaturą łączeniową i zabezpieczanie elementów systemu elektroenergetycznego wymaga zastosowania urządzeń elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ). Urządzenia tego typu muszą posiadać wiarygodne dane pomiarowe, a więc informacje na temat wartości płynących prądów czy wartości napięć obecnych na zaciskach pomiarowych, a także o zależnościach czasowych pomiędzy wartościami chwilowymi. Od elementów pomiarowych odpowiedzialnych za bezpieczeństwo dostaw energii i bezpieczeństwo ludzi wymaga się wysokiej niezawodności podczas wykonywania zadań w całym okresie eksploatacji, jak i stabilnej pracy niezależnej od czynników środowiska zewnętrznego. Jako medium pomiarowe prądów i napięć fazowych wykorzystywane są czujniki prądu i czujniki napięć. Od prawidłowości danych pochodzących z tych podstawowych elementów konstrukcji stacji elektroenergetycznych zależy bezpieczeństwo ludzi i dostaw energii, a od samych czujników wymaga się wysokiej niezawodności podczas wykonywania zadań w całym okresie eksploatacji, jak i stabilnej pracy niezależnej od czynników środowiska zewnętrznego. Często przewody pomiarowe są równolegle prowadzone do szyn, prądowych, lub montowane są w miejscach o wysokich natężeniach pół elektromagnetycznych odpowiedzialnych za wprowadzanie błędów pomiarowych. Rozwiązanie proponowane w projekcie uodparnia cały system pomiarowo - zabezpieczeniowy od tego typu błędów zapewniając jednocześnie wysokim poziom izolacji galwanicznej warunkującej wysokie bezpieczeństwo infrastruktury i personelu. W projekcie klasyczne analogowe czujniki prądu i napięcia zastąpiono sensorami prądu i napięcia wyposażonymi w wyjścia światłowodowe. Topologia systemu Wszystkie - zarówno nowe, jak i klasycz więcej »

The diagnostics of the emergency modes of the variablefrequency electric drive of the pumping complex - DOI:10.15199/48.2019.02.24

Mykhaylo ZAGIRNYAK Roman MANKO Tetyana KORENKOVA

At frequent switch on/off of the pumps, sharp shutting the stopcock, switch of the pipelines, unplanned change of the schedule of water consumption, etc. in PC pipeline network there appear wave processes of different amplitude and frequency. They may result in the occurrence of emergency modes such as water hammer, leakage, cavitation, pipeline clogging and others. Papers [1 - 4] contain a rather wide analysis of the wave processes in PC pipeline network. Therefore, paper [1] analyzes the problem of the diagnostics and localization of leakages in pipeline networks; paper [2] research the wave processes in the head pipeline at the water hammer; papers [3, 4] describe the cavitation phenomena in the impellers of the centrifugal pumps and the pipeline network. One should keep in mind that in most cases the above mentioned emergency modes are considered only from the point of view of hydrodynamics and do not take into account the pipeline network wave processes influence on the characteristics of the electrohydraulic complex on the whole. The above said determines the topicality of the problems related to the diagnostics of the emergency modes in PC variable-frequency electric drive for the timely response to the development of the contingency situations in the pipeline network and warning the maintenance staff. Research method To research the emergency modes of PC operation we created a mathematical model of the automatic control system (ACS) for the pump variable-frequency electric drive with the function of the stabilization of the pressure in the consumer’s network. The block diagram (Fig. 1) of the proposed model includes: a model of the frequency converter (FC); a PI-regulator; a model of an induction motor (IM) in u,v,0-coordinates; a model of the pump with a block of setting the coefficients of the turbomechanism published characteristics; a block of forming the moment of resistance of the turbomechanism; a mod więcej »

The influence of mutual position of joints generating a bipolar field on the decay of the components of the vector of electromagnetic field - DOI:10.15199/48.2019.02.13

Bogdan KWIATKOWSKI Jacek BARTMAN

Methods of measurement of the electromagnetic field The axial magnetic field generated by the coil’s joints can be measured by concentrically arranged coils placed in the spaces between the joints. In these coils during the flow of the current through the contact circuit (fig.1) the tension is induced. The value of the tension measured in the particular coils allows to calculate, on the basis of relations (1) the value of the electromagnetic induction B in relation to the radius of the coil on the joint’s surface. Analyzing the equation (1), it can be observed that the tension, or more precisely the difference of tensions between the subsequent coils, is the measure of the electromagnetic field and can be described with the formula: (1) n n n V S d B dt   where: Vn-the tension induced on the n-coil, Sn-the surface of the joint comprised by the n-coil, Bn-the density of the electromagnetic field’s stream. Fig. 1a. The examples of measuring the electromagnetic field: with the use of concentrically placed coils. The examples of the arrangement of the coils and measuring systems are presented in picture 1. While measuring the joints were connected with copper rod and the coils were arranged concentrically in such a way, so the field does not influence on the measured value of the tension. (fig.1a) [8] [9]. Fig. 1b. The examples of measuring the electromagnetic field with the use of the so called measuring probe The calibration of coils was made in the field generated by the special and big enough solenoid in such a way, to obtain a homogenous field on the surface of embraced by the calibrated coil. The endings of the coil were screwed in a way to eliminate the unfavorable impact of the wires connecting the coil with the measuring system [10]. The other method to measure the decay of the electromagnetic field between the surfaces of the coils was presented in pic.1b. In this case to measur więcej »

The model of a vacuum circuit breaker for switching on capacitor bank - DOI:10.15199/48.2019.02.31

Joanna BUDZISZ

The development of the industry and the steady increase in the demand for electricity has forced electrical equipment manufacturers to seek new technological solutions in the areas of switching processes and environmental protection. Vacuum circuit breakers are one of the dynamically developing branches of low and medium voltage circuit breakers. The reasons for their popularity can be found in their better technical parameters when compared to other types of circuit breakers. Vacuum circuit breakers are characterized with having small dimensions, a low failure rate, resistance to environmental exposure and a reduced need for maintenance [1]. The use of vacuum circuit breakers as an alternative to devices that use a sulphur hexafluoride quench chamber (SF6) was forced, among other things, by the need to take care of the natural environment. Fluorinated greenhouse gases represent 1.5% of all greenhouse gases emitted by highly developed countries. They are 22 thousand times more effective at binding heat than CO2, and their presence in the atmosphere is estimated at thousands of years [2]. The interruption of current in a vacuum is characterized by a very fast diffusion of ionized particles from the contact gap, which lasts a few microseconds, and also a high speed of increase in arc strength [1]. The very fast increase in the strength of the contact gap is a direct cause of overvoltages and overcurrents, the values of which depend on mechanisms that are characteristic for vacuum circuit breakers e.g. natural current interruption, forced current interruption and voltage escalation. Moreover, the nature of a circuit affects the values of overvoltages and overcurrents. Inductive circuits are characterized by the occurrence of high values of overvoltages. In turn, capacitive circuits are characterized by lower values of overvoltages, but increased values of overcurrents.[3,4] Analysis of the phenomena occurring in vacuum circui więcej »

Uwarunkowania biomechaniczne stawu skroniowo-żuchwowego pod kątem pomiaru przemieszczenia ruchu żuchwy - DOI:10.15199/48.2019.02.20

Kamila JADCZAK Rafał BIAŁEK Michał WIŚNIOS Marek KUCHTA

Tomografia komputerowa stożkowa (CBCT) wykonywana w gabinetach stomatologicznych jest obecnie bardzo precyzyjnym narzędziem pozwalającym na uzyskanie trójwymiarowego obrazu tkanek twarzoczaszki pacjenta. Badanie tomografem wykonuje się nie tylko przed rozpoczęciem leczenia implantologicznego, ale również podczas planowania zabiegów chirurgicznych przeprowadzanych na żuchwie czy szczęce pacjenta. Jednocześnie obraz kości uzyskany z tomografii komputerowej wraz z obrazem otrzymanym ze skanera stomatologicznego pozwala uzyskać pełen obraz warunków anatomicznych pacjenta, co umożliwia precyzyjne zaplanowanie leczenia. Niestety, tomografia jest badaniem statycznym i nie daje informacji na temat dynamiki ruchu żuchwy względem czaszki. Dodatkowo staw skroniowożuchwowy odpowiedzialny za ten ruch jest strukturą na tyle złożoną, zbudowaną z kości, więzadeł i chrząstki włóknistej, że niemożliwe jest zobrazowanie jego struktury przy użyciu tomografii. Umożliwia to natomiast, ze względu na widoczne na obrazach tkanki miękkie (chrząstki), badanie rezonansu magnetycznego. Jednakże musi być ono wykonywane w pozycji leżącej, co dyskwalifikuje je jako narzędzie do obrazowania stawu skroniowo-żuchwowego. Aby możliwe było lepsze zobrazowanie budowy stawu skroniowo-żuchwowego oraz opisanie ruchu głowy żuchwy i krążka stawowego w panewce stawowej, należy w odpowiedni sposób zmierzyć przemieszczenia ruchu żuchwy względem podstawy czaszki. Celem opracowania optymalnej metody wykonywania takich pomiarów, należy zapoznać się z budową oraz biomechaniką stawu skroniowo-żuchwowego. Budowa stawu skroniowo-żuchwowego Staw skroniowo-żuchwowy jest miejscem ruchomego połączenia żuchwy z czaszką. Zaliczany jest do stawów kłykciowych, dwujamowych. Składa się z: powierzchni stawowych kości skroniowej i głowy żuchwy, krążka stawowego (chrząstki śródstawowej), torebki i wiązadeł stawowych. Krążek stawowy dzieli staw skroniowożuchwowy na dwie części. Powierz więcej »

Visual and photometric consequences of using semi-spherical LEDs in diffuser shades - DOI:10.15199/48.2019.02.33

Wojciech ŻAGAN Rafał KRUPIŃSKI

The current development of light sources, especially those intended for use in flats, is carried out through various implementations of the so-called LED’s, or electroluminescent light sources, which are supposed to be a replacement for traditional light bulbs [1 - 4]. Careful analysis of this development process allows us to expect that the LEDs of semi-spherical shape of a glowing body (semi-capsule) will soon become the main source of light in homes. The source dimensions resemble the shape of the main bulb of the series. In terms of installation options, they can be screwed into a traditional E27 or E14 handle. The characteristic feature of this source, in terms of the structure of the luminous body, is the radiation of the luminous flux from the semi-spherical surface. This fact should be combined with a specific, photometric body, which is already far away from the regular light distribution. Comparability of luminous flux values, installation adequacy and size similarity are not enough to fully accept this source as a full replacement for a traditional bulb [5, 6]. The following considerations aim to show the aesthetic and photometric implications of the use of this innovative light source in diffuser shades. Photometric characteristics of a semi-spherical LED It can be assumed that the semi-spherical LED belongs to the average luminance sources of light (luminance about 20-30 thousand cd/m2). Its distinctive feature in relation to popular sources used in flats is the shape of a glowing body. It is usually a semi-spherical diffuse dome with a diameter of about 40 mm. The interior of this dome is filled with LED chips emitting white light, so the role of the semidome comes down only to a good mixing of light and its diffusion, approximately in accordance with Lambert's law (from each surface element). After lighting, the outer surface has a fairly even luminance. This source, due to the shaping of the luminous więcej »

Wpływ wirtualnej inercji na system elektroenergetyczny - DOI:10.15199/48.2019.02.05

Zbigniew LUBOŚNY Krzysztof DOBRZYŃSKI Jacek KLUCZNIK

Regulacja częstotliwości i mocy czynnej jest jednym z dwóch podstawowych procesów regulacyjnych realizowanych w systemach elektroenergetycznych. Przebieg procesu regulacji częstotliwości zależy od struktur i parametrów układów regulacji źródeł energii [1, 2, 3, 4, 5]. Jednym z parametrów, mających duży wpływ na początkowy przebieg tego procesu, jest inercja systemu. Inercja systemu elektroenergetycznego związana jest z energią mas wirujących jednostek wytwórczych pracujących w systemie. Jednak tylko jednostek wytwórczych, których prędkość kątowa wirników jest bezpośrednio związana z częstotliwością. Do tej grupy zalicza się głównie jednostki wytwórcze i napędy z generatorami synchronicznymi przyłączonymi do sieci elektroenergetycznej bezpośrednio oraz w pewnym stopniu źródła i odbiory z maszynami asynchronicznymi przyłączonymi do sieci również bezpośrednio. Na inercję systemu nie mają wpływu źródła energii przyłączone do sieci przez przekształtniki energoelektroniczne, tj. elektrownie wiatrowe z generatorami synchronicznymi i elektrownie fotowoltaiczne, oraz napędy z silnikami zasilanymi z sieci przez przekształtniki energoelektroniczne. Zmiana struktury wytwarzania w systemach elektroenergetycznych, wynikająca głównie z rozwoju OZE, prowadzi do zmniejszania się inercji systemów. A zmniejszanie się inercji systemu prowadzi z kolei do większych wahań częstotliwości, szybszych zmian częstotliwości po zaburzeniu, a także do zmniejszania się tłumienia kołysań elektromechanicznych. Dlatego operatorzy systemów przesyłowych, dążąc do ograniczenia tych negatywnych efektów, wprowadzają w swoich kodeksach sieciowych wymogi na, będącą miarą inercji systemu, wartość dopuszczalną pochodnej częstotliwości RoCoF (ang. Rate of Change of Frequency). Proces ustalania tych wartości wymaga pogodzenia oczekiwań operatorów systemowych z możliwościami technicznymi obiektów, które powinny zostać dostosowane do wymagań operatorskich. W ogólnośc więcej »

Zastosowanie modelu pogodowego w optymalizacji lokalizacji punktów rozcięć w sieciach dystrybucyjnych - DOI:10.15199/48.2019.02.27

Szczepan MOSKWA Slawomir KOZIEL Marek SIŁUSZYK Zbigniew GALIAS

Pomimo ciągłego rozwoju systemów elektroenergetycznych, nie jest możliwe przy standardowych warunkach zasilania pełne wyeliminowanie przerw w dostawach energii. Dlatego też podejmowane są ciągłe działania mające na celu minimalizowanie skutków tych awarii, w szczególności ograniczenie czasu braku zasilania u odbiorcy końcowego. Wiele prac naukowych powstałych w ostatnich latach w tym zakresie, obejmuje zarówno poszukiwanie metod ograniczenia wpływu awarii na zasilanie odbiorcy końcowego jak również metody prewencji w przypadku dużego prawdopodobieństwa wystąpienia awarii. Uwzględniając strukturę systemu elektroenergetycznego obejmującego sieci przesyłowe i dystrybucyjne, jak również ilość awarii oraz ich wpływ na odbiorcę końcowego, szczególną uwagę należy zwrócić na sieci dystrybucyjne. W niniejszym artykule przedstawiono analizę wpływu warunków pogodowych na awaryjność sieci oraz średni czas braku zasilania poprzez wyznaczenie wartości wskaźników SAIDI (ang. System Average Interruption Duration Index) i SAIFI (ang. System Average Interruption Frequency Index) dla parametrów modelu pogodowego obejmującego trzy różne stany pogodowe, sklasyfikowane jako warunki normalne, warunki pogorszone oraz bardzo złe (ekstremalne). Dodatkowo, przeprowadzono analizę możliwości poprawy tych parametrów poprzez sekcjonowanie struktury sieciowej rozmieszczając w jej strukturze punkty rozcięć. Wykorzystując algorytmy ewolucyjne wyznaczono optymalne lokalizacje dla tych punktów. Przeprowadzone analizy i symulacje zostały dokonane dla wybranego obszaru sieci dystrybucyjnej znajdującej się w okolicach Krakowa (Polska) oraz dane dotyczące jej awaryjności w latach 2012-2013 oraz dane pogodowe dla tego samego okresu. Przeprowadzona analiza wpływu warunków pogodowych na wartości wskaźników SAIDI i SAIFI została przeprowadzona w oparciu o model pogodowy zaproponowany w pracy [1], gdzie obliczenia prowadzone były z wykorzystaniem danych teoretycz więcej »