Testy systemu SKOLE

Na należącej do RWE Stoen Operator linii 110 kV, w pobliżu GPZ Mory, po raz pierwszy zostały zamontowane elementy systemu monitorowania parametrów linii energetycznej. Głównymi składnikami SKOLE (System Kontroli Obciążalności Linii Elektroenergetycznych) są: instalowane na przewodach czujniki, stacja bazowa i pogodowa oraz zbudowany w oparciu o technologię GIS system wizualizacji i analiz.


System ma być narzędziem wykorzystywanym do działań prewencyjnych (unikanie przeciążeń sieci, które mogą doprowadzić do zwarcia lub utraty elementów systemu elektroenergetycznego, w tym zrywania linii) oraz do zarządzania siecią. Poza parametrami prądowymi monitoruje również parametry mechaniczno-termiczne przewodu, w tym odkształcenie wywołane temperaturą, np. podczas upałów czy mrozu (oblodzenie przewodów). Umieszczone na przewodach sensory dostarczają bieżących informacji o temperaturze przewodu, odkształceniu mechanicznym, wielkości natężenia prądu w przewodzie, stacja pogodowa natomiast dostarcza aktualnych danych meteorologicznych. Wszystkie te informacje umożliwiają służbom dyspozytorskim zdefiniowanie potencjalnego zagrożenia dla zdolności przesyłowej oraz przyczyn zakłóceń, a także pozwalają określić możliwości dociążenia linii.


SKOLE to pierwszy w pełni polski system monitorowania parametrów linii napowietrznych, który został opracowany przy wsparciu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. U źródeł jego powstania leży potrzeba poprawy bezpieczeństwa energetycznego krajowych metropolii oraz zapewnienia wystarczalności sieci. Bezpieczeństwo energetyczne należy tu rozumieć jako „zdolność systemu do zachowania ciągłości pracy w sytuacji kryzysowej", natomiast wystarczalność jako zapewnienie „realizowania dostaw energii elektrycznej do odbiorców według zapotrzebowania".

Spółki dystrybucyjne powinny postrzegać SKOLE jako system, który wspomoże procesy techniczno-biznesowe oraz podejmowanie przez operatorów decyzji na bieżąco, ale także ułatwi rozwiązywanie problemów, z którymi borykają się operatorzy sieci elektroenergetycznych (ściślej operatorzy sieci przesyłowych i sieci dystrybucyjnych) zarówno w Polsce, jak i w niektórych krajach europejskich.

Według Raportu Biura Bezpieczeństwa Narodowego (z 9 maja 2008 r.) „sieci przesyłowe (...) są częścią infrastruktury krytycznej" dla bezpieczeństwa państwa. W ocenie autorów raportu „infrastruktura techniczna krajowych sieci elektrycznych jest przestarzała i niedoinwestowana". Na dowód przytaczają dane: 99% linii o napięciu 220 kV i 79% linii o napięciu 400 kV ma powyżej 20 lat. Nowych inwestycji w ostatnim dwudziestoleciu zrealizowano niewiele.

Najwięcej zdekapitalizowanego majątku sieciowego występuje we wschodniej Polsce. Wiek sieci wpływa istotnie na zdolność systemu do zachowania ciągłości pracy w sytuacjach kryzysowych, a także na realizację dostaw energii elektrycznej zgodnie z zapotrzebowaniem odbiorców. Innymi słowy jest jednym z czynników odpowiedzialnych za przerwy w dostawach prądu. W Polsce przerwy te według URE wynoszą w roku średnio 329 minut na odbiorcę. Pomiar wykonywany jest za pomocą wskaźnika SAIDI - System Average Interruption Duration Index - i obliczany według jednolitych reguł w krajach UE. Wskaźnik ten uważany jest powszechnie za najlepszy miernik infrastruktury sieciowej i jakości energii elektrycznej w sieciach. Średnia dla krajów Europy Zachodniej wynosi 50 minut przerwy, ale np. dla Niemiec tylko ok. 15 min.

Słaby poziom niezawodności sieci przesyłowej w Polsce wynika m.in. z nierównomiernego dostępu do źródeł wytwórczych energii elektrycznej. Dotyczy to zwłaszcza regionu północno-wschodniego, który otrzymuje energię z elektrowni znajdujących się w centrum kraju, a więc oddalonych o ponad 200 km od miejsc zapotrzebowania. W efekcie sieci przesyłowe są bardzo podatne na przeciążenie, które z kolei może spowodować blackout, tj. awarię systemową na określonym obszarze, która wyróżnia się utratą (zanikiem) napięcia.


Zdarzające się w ostatnich latach w Polsce awarie oraz przerwy w dostawach energii odsłaniają słabości systemu elektroenergetycznego. Operatorzy planują wiele różnych inwestycji, tymczasem problem efektywnego zarządzania siecią wciąż pozostaje nierozwiązany. Chodzi o to, by podejmując decyzję o przesyle czy dystrybucji energii, operator dysponował wiedzą o stanie przewodu przęsłowego na danym odcinku. Umiejętność wykorzystania technologii informatycznych oraz przewidywania wystąpienia uszkodzenia jest niezwykle przydatna przy podejmowaniu decyzji o przekierowaniu prądu w systemie. Zwłaszcza że tzw. drugorzędne awarie potrafią doprowadzić do blackoutu na dużą skalę.

SKOLE koncentruje się na monitorowaniu mikroinfrastruktury sieciowej (krótkie odcinki linii przesyłowej i dystrybucyjnej) i dostarcza informacji przydatnych do podejmowania decyzji w skali makro.

Na świecie wykorzystywane są podobne rozwiązania, m.in. w Irlandii, Norwegii i Rosji, jednak w porównaniu z polskim systemem ich funkcjonalność jest ograniczona, a koszt instalacji znacząco wyższy. Przewaga polskiego rozwiązania polega na tym, że zapewnia ono aktualny (w czasie rzeczywistym) pomiar zwisu przewodu spowodowany zarówno jego wydłużeniem termicznym (efekt nagrzewania się latem), jak również obciążeniem fizycznym (np. oblodzenie zimą). Podstawową korzyścią zastosowania tego systemu w elektroenergetyce jest możliwość dopasowania obciążenia sieci do aktualnych warunków pogodowych. Tym sposobem możliwe się staje przesyłanie latem większej niż dotychczas mocy (poprzez podniesienie obciążenia bez obawy o uszkodzenie przewodu spowodowane jego nadmiernym rozgrzaniem) oraz monitorowanie i wyprzedzające alarmowanie o potencjalnych sytuacjach kryzysowych (np. o ryzyku zerwania linii z powodu oblodzenia). Możliwości, jakie oferuje system SKOLE, mogą istotnie wpłynąć na poprawę bezpieczeństwa oraz zwiększenie efektywności sieci przesyłowych, które jak wiadomo są w fatalnym stanie technicznym. Dzięki niemu możliwa staje się dalsza bezpieczna eksploatacja bez konieczności ponoszenia olbrzymich nakładów na remonty istniejących bądź budowę nowych odcinków sieci. System pomaga wyodrębnić miejsca krytyczne, od których zależy funkcjonowanie całej sieci. A jako że są one narażone na częste awarie, wymagają dodatkowego nadzoru oraz remontu w pierwszej kolejności.

Na kolejnym etapie rozwoju system będzie wspierał podejmowanie decyzji inwestycyjnych w zakresie modernizacji i rozbudowy sieci.

Pierwsze obserwacje funkcjonowania pilotowej instalacji potwierdzają prawidłowość działania systemu, a tym samym spełnienie wszystkich założeń projektowych. W najbliższym czasie w ramach współpracy z Zakładem Budownictwa Ogólnego Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej wskazania zwisu zostaną zweryfikowane za pomocą pomiaru laserowego.

Jacek Jastrzębski, Krzysztof Kochanowski, Procesy Inwestycyjne