Zastosowanie analizatorów jakości energii elektrycznej w instalacjach OZE

Wprowadzenie: Odnawialne Źródła Energii w Systemie Elektroenergetycznym

Odnawialne Źródła Energii w Systemie Elektroenergetycznym (OZE) stały się integralną częścią systemu elektroenergetycznego, z mocą zainstalowaną prawie 28 GW, z czego 10 GW pochodzi z energii wiatru. Wzrost mocy zainstalowanej jest szczególnie dynamiczny w sektorze fotowoltaiki. Wzrost OZE wprowadza wyzwania związane z magazynowaniem energii, które są trudne zarówno technicznie, jak i ekonomicznie.

Wymagania dotyczące jakości energii elektrycznej (JEE) w instalacjach OZE

Nowe źródła energii wiążą się z problemami JEE. Operatorzy systemów elektroenergetycznych wprowadzają dodatkowe wymagania dla instalacji OZE dotyczące standardów JEE, takich jak częstotliwość, migotanie światła i odkształcenia harmoniczne napięcia (THDu).

Normy i przepisy dotyczące JEE

Wymagania dotyczące JEE są określone w Rozporządzeniu Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 22 marca 2023 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego oraz normie PN-EN 50160:2010. Parametry te obejmują średnią częstotliwość, skuteczne napięcie, wskaźnik migotania światła (PLT), składową symetryczną napięcia oraz całkowity współczynnik odkształcenia napięcia (THDu) i poszczególnych harmonicznych do 50 rzędu.

Dodatkowe wymagania dla farm wiatrowych i sieci SN

Dodatkowe wymagania operatorów mogą obejmować emisje harmonicznych napięcia dla farm wiatrowych, które nie powinny przekraczać 0,7% dla sieci 110 kV i 1,5% dla sieci SN, z THD mniejszym niż 2% dla sieci 110 kV i 4% dla sieci SN.

Spełnienie wymagań JEE wymaga ciągłych i dokładnych pomiarów, realizowanych przez stacjonarne analizatory jakości energii elektrycznej spełniające normy IEC 61000-4-30 klasy A oraz IEC 62586. Analizatory te posiadają cztery wejścia napięciowe i cztery lub pięć wejść prądowych, umożliwiające pomiar za pomocą przekładników prądowych, cęgów pomiarowych lub Cewek Rogowskiego.

Zdalny dostęp i rejestracja parametrów JEE

Analizatory energii elektrycznej są wyposażone w złącza komunikacyjne RS232/RS485 oraz Ethernetowe, umożliwiające komunikację po protokole Modbus RTU/TCP oraz współpracę z protokołami IEC 60870-5-104 lub IEC 61850. Zdalny dostęp jest kluczowy dla farm wiatrowych i fotowoltaicznych, zlokalizowanych często w trudno dostępnych miejscach.

Rejestratory zapisują parametry takie jak THD prądu i napięcia, asymetria napięcia, współczynniki mocy (cos φ i PF) oraz migotanie światła zgodnie z normą IEC 61000-4-15. Oprócz zapisu ciągłego, rejestratory spełniają funkcję rejestratorów zakłóceń, umożliwiając zapis wartości oscyloskopowych przy częstotliwości 10,24 kHz lub 40,96 kHz. Analizatory mierzą także moc czynną i bierną w układzie czterokwadrantowym, co pozwala na określenie kierunku przepływu mocy i charakteru mocy biernej (indukcyjnej lub pojemnościowej).

Znaczenie pomiarów JEE w sieciach niskiego napięcia

Wzrost udziału OZE oraz prosumentów w sieciach niskiego napięcia wymaga prowadzenia pomiarów JEE na każdym poziomie napięcia. Analizatory jakości energii elektrycznej, spełniające wysokie wymagania jakościowe, są kluczowe dla oceny jakości energii, rozwiązywania konfliktów oraz planowania prac remontowych i inwestycyjnych. Przeprowadzone pomiary pokazują, że analizatory te są skuteczne w ocenie parametrów JEE i jakości pracy sieci elektroenergetycznej.