Přejít k hlavnímu obsahu

Přenosová a distribuční soustava - 3. část

Dispečink, systémy chránění, komunikace a HDO

V předchozích dvou článcích jste měli možnost blíže se seznámit s vedením VVN a s transformovnami VVN/VN. Nyní je čas podívat se na dispečerský řídicí systém, chránění, komunikaci a systém HDO.

 

Dispečink, systémy chránění, komunikace a HDO

Dispečerský řídicí systém

V naší společnosti je provozováno velké množství rozvoden, které v principu slouží k řízenému rozložení elektrické energie v distribuční soustavě (DS) a její směrování od míst výroby až do míst spotřeby ke koncovým zákazníkům. Takovému řízení DS se říká dispečerské řízení. Řízení provozu DS je prováděno dispečinkem, a to jak za normálního provozního stavu, tak v případě všech různých poruch, které mohou v provozu nastat. Dispečink k tomuto účelu používá sofistikovaný nástroj zvaný dispečerský řídicí systém (DŘS). DŘS je základe celého řízení DS. Je to systém, který z každé rozvodny shromažďuje všechny potřebné informace, jako jsou stavové signalizace silových prvků (vypínače, odpojovače, …), dále poruchové a provozní stavy a měřené analogové veličiny, případně i další potřebná data. Všechny tyto informace jsou pak přímo zobrazovány pracovníkovi dispečinku, který díky tomu může provádět příslušné operace a řídit tak jemu přidělenou část DS. Mezi takové úkony dispečinku patří manipulace v rozvodnách za účelem změn konfigurace sítě při řešení provozních i poruchových stavů v síti a pro potřeby různých odstávek či provádění revizí na zařízeních. Pro porovnání je na druhém snímku zobrazeno historické pracoviště dispečinku v Brně z roku 1966.

Pro řízení celé DS 110 kV i 22 kV na území jižní Moravy a jižních Čech je v současné době instalován jednotný DŘS. Systém je realizován dvěma dispečerskými řídicími centry v Brně a v Českých Budějovicích. Ta pracují v takovém režimu, jenž umožňuje při výpadku jednoho centra převzít nouzově řízení sítě postižené oblasti z druhého dispečerského centra a navíc i napříč oběma napěťovými hladinami 110 a 22 kV. K tomuto účelu je nezbytné, aby data mezi oběma centry byla vzájemně synchronizována. V každém dispečerském centru je umístěno jádro DŘS, ke kterému jsou připojeny pracovní stanice uživatelů dispečerského centra.

Současný DŘS společnosti ECD slouží pro řízení DS napěťových hladin VVN a VN, tedy 110 kV a 22 kV. Cílem však je rozšířit tento DŘS rovněž o funkcionalitu potřebnou k řízení sítí NN a systém řízení výpadků v DS. Od této nadstavby je očekáváno zejména zvýšení komfortu pro podporu prací v DS. Znalost aktuálního zapojení sítě NN poskytuje větší možnosti k jejímu řízení a má dopad na snížení času pro odstranění poruch, a tedy vyšší efektivitu provozu a zlepšení kvality dodávky.

Řídicí systém rozvodny

Mít však pouze DŘS nestačí. Proto, aby mohly být provozovány rozvodny v plně bezobslužném režimu (resp. bez trvale přítomné obsluhy), musí být také každá rozvodna vybavena ještě svým vlastním řídicím systémem, který je na nadřazený DŘS komunikačně navázán. Tento řídicí systém na rozvodně fakticky zprostředkovává dispečerské řízení. Mezi některé základní funkce řídicího systému rozvodny patří zajištění dálkového ovládání jednotlivých prvků v rozvodně, dále pak signalizování poruchových a provozních stavů. Také musí mimo jiné provádět výpočet a realizaci softwarových blokovacích podmínek. To je potřeba z důvodu bezpečnosti, aby nemohlo dojít k nechtěné manipulaci, která by měla za následek například spojení do zkratu, čímž by došlo ke značným materiálním škodám a v horším horším případě i k újmě na zdraví.

Řídicí systémy u nových a modernizovaných rozvoden 110 kV a 22 kV jsou realizovány tzv. decentralizovaným řešením. To znamená, že na jednom místě v rozvodně je umístěn rozvaděč s jádrem řídicího systému rozvodny, do kterého jsou pomocí síťové komunikace připojeny ochrany jednotlivých polí rozvodny 110 kV i rozvodny 22 kV a tyto ochrany jsou součástí řídicího systému rozvodny. Ochrany rozvodny 110 kV i 22 kV jsou do řídicího systému zapojeny optickými propojovacími kabely.
Komunikační propojení ochran 110 kV i 22 kV je provedeno v kruzích, a to z toho důvodu, aby byla zajištěna komunikační cesta i v případě, kdyby v některém místě došlo k přerušení spojení. Některé z těchto ochran jsou nazývány multifunkční terminály polí. Je to proto, že kromě své základní ochranné funkce včas vypnout poškozené vedení nebo transformátor, jsou to zařízení, kterými je také současně prováděno několik dalších činností. Pomocí multifunkčního terminálu je možné přímo místně ovládat prvky v rozvodně, tedy vypínat a zapínat nebo odpojovat a uzemňovat. Multifunkční terminály dále například zpracovávají provozní měření napětí a proudů, umí zaznamenávat poruchy pro zpětné dohledání či lokalizovat místo poruchy vedení a další.

Mikrodispečink

Na rozvodně je ještě navíc vedle řídicího systému rozvodny takový třetí typ řídicího systému, kterému se říká místní manipulační pracoviště, jinak také nazýváno mikrodispečink. Již název napovídá tomu, že se jedná o obdobu DŘS, ovšem pouze pro danou rozvodnu.  Toto pracoviště slouží k tomu, aby bylo možné přímo na rozvodně přehledně zobrazit stav zapojení této rozvodny a případné poruchové signalizace. Tímto systémem je také možné rozvodnu přímo ovládat, a to ovšem po dohodě s příslušným pracovníkem dispečerského řídicího centra a s jeho souhlasem.

Systémy chránění

Na rozvodně jsou pro každé pole, jako je vývod na vedení 110 kV i 22 kV, nebo vývod na transformátor 110/22 kV a další důležité části rozvodny, instalovány ochrany.

Ochrany

Tyto ochrany společně s příslušným vypínačem můžeme zjednodušeně přirovnat k jističi v domovním rozvaděči. Dle důležitosti daného vývodu je instalován potřebný počet ochran. Základní funkcí a úkolem ochrany je v co nejkratším možném čase vypnout postiženou část soustavy, která je v daném okamžiku v poruše. Ochrany musí rozlišit, zda jde o poruchu, např. zkrat či přetížení, anebo o normální provozní stav. Musí plnit požadavky na selektivitu, což je schopnost vypnout pouze to místo v soustavě, které je v poruše, a tím zajistit, aby vlivem této poruchy došlo k omezení co možná nejmenšího počtu zákazníků napájených z DS. Selektivita je ostatně důležitá i pro běžné elektroinstalace v domácnostech. I zde je žádoucí, aby zareagoval pouze ten jistič, který napájí výhradně úsek rozvodů, kde došlo k poruše a „nevylítl“ hned hlavní domovní jistič. Dalšími velice důležitými požadavky na ochrany jsou rychlost, citlivost, přesnost a také spolehlivost. Při tak velkých zkratových výkonech, které mohou při poruše vzniknout, je zásadní, aby došlo k vypnutí v co nejkratším možném čase, protože jedině tak může být zabráněno velikým materiálním škodám a delším nedodávkám elektrické energie zákazníkům. Pro příklad lze uvést, že v dnešní době je možné při správné konfiguraci ochran vypnout postižené vedení VVN ve zkratu řádově do času 100 ms.

Jedno z možných dělení ochran je dle chráněného objektu. Rozlišujeme ochrany vedení (venkovních či kabelových), přípojnice, transformátoru, generátoru aj. Dnešní digitální ochrany jsou složitá zařízení, která obsahují, lépe řečeno mohou obsahovat, hned několik ochranných funkcí. Jednotlivé ochranné funkce pracují na odlišném principu. Tím je zajištěno co nejrychlejší vypnutí pro každý možný druh poruchy.

Přenosy a komunikace

Aby bylo možné provozovat v DS bezobslužné rozvodny, je potřeba mít v každém okamžiku správné informace o stavu DS a mít možnost využívat spolehlivé komunikační prostředky pro dálkové řízení a pro sběr všech potřebných dat. Spolehlivá a robustní komunikační síť je dnes pro zajištění potřeb dispečerského řízení sítí naprosto nezbytná.

Pro tyto účely je na distribučním území ECD vybudována a dále rozvíjena telekomunikační síť, která je realizována především na bázi optických vláken. Přenos dat optickými kabely je v současnosti nejrychlejší a nejspolehlivější způsob pro zajištění komunikace. Jak již bylo v článku o vedeních VVN předesláno, pro budování telekomunikační sítě jsou využívána kombinovaná zemnicí lana (KZL) na vedeních 110 kV.

KZL má jako primární funkci ochránit fázové vodiče venkovního vedení před přepětím vzniklým přímým úderem blesku. Sekundární funkcí KZL je přenos dat po optických vláknech uložených v jádře zemnicího lana pro účely dispečerského řízení distribuční sítě. Dnes jsou instalována KZL typicky se 48 optickými vlákny. Další možné varianty optických kabelů jsou zemní optický kabel nebo samonosný optický kabel, případně závěsný optický kabel. Dokonce existuje i kombinované fázové lano, kde optická vlákna vedou uprostřed pracovního vodiče vedení, tento způsob se však v praxi v naší společnosti příliš neosvědčil a je spíše raritou.

Vlákna

Systém HDO

Do široké oblasti sekundární techniky patří také hromadné dálkové ovládání (HDO). Systém HDO představuje nástroj využívaný provozovatelem DS pro řízení strany spotřeby.

Vysílač

Pomocí předem plánovaného spínání zátěže u odběratelů na hladině nízkého napětí je regulována křivka spotřeby elektrické energie tak, aby v průběhu celého dne byla co nejvíce rovnoměrná, bez velkých výkonových skoků. Tyto výkyvy by totiž způsobovaly v DS značné problémy. DS umí elektrickou energii přenášet, nikoli akumulovat. Proto, když by nastal v síti problém s akutním přebytkem nebo nedostatkem elektrické energie, je využit systém HDO k vyslání hromadného povelu na odlehčení nebo naopak na připnutí zátěže, a tím DS a potažmo přenosovou soustavu vyregulovat. Tomuto se říká krizové řízení sítě pomocí HDO. Výhodou je, že od zjištění problému v síti lze pomocí tohoto nástroje velice rychle zareagovat a zabránit tak kolapsu sítě. Pro představu lze uvést, že od vyslání hromadného impulsu k přijímačům v síti dojde zhruba do jedné minuty k připnutí nebo naopak odepnutí veškeré potenciální zátěže.

Pro přenos signálu HDO z vysílače k přijímači je používáno silové vedení DS. Informace pro přijímač je vysílána ve tvaru impulsního kódu, kterému se říká telegram.

Telegram HDO

Telegram HDO

Vysílaný impulsní kód je superponován na základní napětí sítě. Tento impulsní kód má odlišný kmitočet od kmitočtu v síti a úroveň jeho napětí je udržována na zhruba 2 % napětí soustavy. Přijímač signálu HDO musí být naprogramován způsobem, aby reagoval na předem určené impulsy a tím následně spínal a odpínal zátěž.

 

Další část si můžete přečíst v článku Vedení vysokého (VN) a nízkého napětí (NN).

Současné pracoviště dispečinku 110 kV v Brně
Současné pracoviště dispečinku 110 kV v Brně 

 

Historické pracoviště dispečinku
Historické pracoviště dispečinku

 

Rozvaděče řídicího systému rozvodny
Rozvaděče řídicího systému rozvodny

 

Rozvaděče ochran 110 kV
Rozvaděče ochran 110 kV

 

Pracoviště mikrodispečinku na rozvodně
Pracoviště mikrodispečinku na rozvodně

 

Ochrany
Ochrany

 

Vysílače HDO
Vysílače HDO

 

Přijímač signálu HDO
Přijímač signálu HDO