Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Testování vlastností PQA a PMU pro účely SmartGrids

SP2011/161

Bilík Petr prof. Ing., Ph.D.

prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D.

01. 01. 2011 - 31. 12. 2011

Předmětem projektu je automatizované testovací pracoviště a postupy pro testování přístrojové techniky využívané v oblasti distribuce a přenosu elektrické energie. Jedná se o přístroje pro analýzu kvality elektrické energie a dále o přístroje pro monitorování synchronních fázorů, případně o kombinované přístroje. Velmi důležitým faktorem je skutečnost, že tyto přístroje jsou velmi aktuální pro budování tzv. SmartGrids. Systém bude využíván pro vědeckou práci na Katedře měřicí a řídicí techniky. Pro účely spolupráce napříč katedrami bude systém v případě potřeby k dispozici také dalším katedrám Fakulty elektrotechniky a informatiky, které se oblastí SmartGrids zabývají nebo hodlají zabývat. Od počátku roku 2010 ve spolupráci se společností E.ON česká republika, s.r.o. jsme na katedře realizovali dva srovnávací testy analyzátorů kvality elektrické energie. Výsledky z testů byly publikovány jak na konferenc EPE2010 (ISI WoK) tak na odborné konferenci Českého komitétu CIRED 2010 (400 účastníků), kde sklidily značný ohlas a vyvolaly živou diskuzi. Aktuálnost tématu dokládá skutečnost, že v nedávné minulosti vyšly nová vydání zásadních norem pro oblast analyzátorů kvality elektrické energie (IEC61000-4-30, IEC61000-4-7, IEC61000-4-15), které z části či úplně reflektují zjištěné nedostatky stávající přístrojové techniky. Pokud bude projekt podpořen, umožní to další rozvoj oblasti, která je zajímavá i pro TU-Dresden, jejíž dva pracovníci přijeli na pozvání řešitele tohoto projektu na pracovní schůzku, která se uskutečnila v listopadu 2010 na FEI, VŠB-TUO. TU-Dresden hledá partnera se zkušenostmi z oblasti testování PQA pro získání Evropských projektů řešených napříč univerzitami. Oblast testování PMU je vysoce aktuální a v případě podpory tímto projektem to bude mít velmi pozitivní vliv na prestiž pracoviště a potažmo fakulty. Jedná se o oblast, která přes svou aktuálnost je velmi málo prozkoumaná a zabývá se jí pouze několik pracovišť na světě. Statické vlastnosti PMU a komunikace jsou popsány ve standardu IEEE C37.118, nelze zde však nalézt požadavky na chování během dynamických dějů na síti. K tomu je připravován nový standard IEEE, který vyjde v roce 2011. V oblasti PMU je řešitel tohoto projektu aktivní ve vztahu ke společnosti ČEPS, kdy se zůčastnil několika jednání jak v Ostravě, tak v Praze a je předjednáno nasazení PMU na bázi virtuální instrumentace v ČEPS. Pro zmíněné dvě oblasti je rovněž velmi důležitá a zajímavá oblast softwarových nadstaveb pro zpracování, koncentraci a vyhodnocení dat z přístrojů PQA a PMU. V rámci možností bude rozvíjena i oblast softwarových nadstaveb, které je zapotřebí rovněž testovat jak bylo možné slyšet na výše zmíněných konferencích. Skupina měření Katedry měřicí a řídicí techniky je personálně a částečně i technicky vybavena pro rozvoj výše uvedených oblastí. V navrhovaném tématu bude aktivně využita kooperace s průmyslovým partnerem, který má dlouholeté zkušenosti v oblasti vývoje měřicí techniky pro oblast analýzy kvality elektřiny a v oblasti monitoringu synchronních fázorů. Průmyslový partner dodává na světový trh produktovou řadu analyzátorů kvality elektřiny, prostředky pro vyhodnocení fázorů a má rozsáhlé tuzemské i zahraniční kontakty v této oblasti. Průmyslový partner disponuje dlouhodobě budovaným know-how a také potřebnou kalibrační technikou, kterou katedra nemá. Testovací technologie budou vyvíjeny ve dvou paralelních větvích odlišujících se typem testované techniky: • Testy souladu vlastností s mezinárodními standardy pro PQA (analyzátory kvality elektrické energie) • Testy souladu vlastností s mezinárodními standardy pro PMU (jednotky vyhodnocení synchronních fázorů) Vzhledem k existujícímu vybavení bude zapotřebí některá zařízení typu kalibrátor PMU vyrobit vlastními silami za použití komponent, které jsou na katedře k dispozici. Jedná se zejména o modulární systémy PXI a cRIO, které vybavené modulárními vstupy a výstupy a zejména vyvinutým software budou srdcem připravovaných testovacích systémů, které tento projekt popisuje. Výše uvedené oblasti vyžadují poměrně odlišné způsoby testování vzhledem k charakteru vyhodnocovaných veličin. Navrhovaná koncepce virtuální instrumentace umožní pouhou změnou software flexibilně měnit vlastnosti testeru a bude možné použít společný již existující hardware pro oba testery. Po studiu mezinárodních standardů bude pro každý vyhodnocovaný parametr stanoven testovací postup, který s využitím řady testovacích signálů dokáže odhalit případné nedostatky. Po pečlivém návrhu a důkladné obhajobě navržených testovacích stavů bude algoritmus naimplementován pro platformu PXI nebo cRIO a následně bude ověřen. Pro automatizaci procesu testu se předpokládá zvládnutí komunikace s testovanými přístroji. Pokud přístroje např. díky uzavřenému komunikačnímu protokolu neumožní, bude stanoven poloautomatický postup testu. Předpokládá se, že pro každou smysluplnou ucelenou sestavu testů bude publikován vědecký přínos a zjištěné výsledky.

prof. Ing. Pavel Santarius, CSc.
doc. Ing. Jan Žídek, CSc.
doc. Ing. Ludvík Koval, Ph.D.
prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D.
Ing. Tomáš Wittassek, Ph.D.
prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D.
Ing. Jakub Maňas
Ing. Petr Pětvaldský
Ing. Marek Hořínek
Ing.Bc. Jan Bešina
Bc. Jakub Kvapil
Bc. Jan Štambachr
Bc. Petr Silber
prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D.

Cílem projektu je vytvořit unifikované automatizované testovací postupy pro testování přístrojové techniky využívané v oblasti distribuce a přenosu elektrické energie.
Primárním cílem je vytvořit platformu pro vědeckou práci, kdy bude možné zkoumat vlastnosti komerčně dostupných přístrojů a následně také navrhovat algoritmy, které poskytnou přesnější a rychlejší data tak aby výsledky byly přínosné pro oblast měřicí techniky pro SmartGrids.Sekundárním cílem je využití ve výuce, kdy studenti budou moci prakticky vyzkoušet automatizaci měření a testování na praktických komerčně dostupných výrobcích.

Předpokládané publikace související s řešením projektu:
•Publikace na konferenci CIRED Tábor – 11/2011
•Publikace na konferenci EPE 2011, Kouty n. Desnou (ISI WoK), min. 4 články – 05/2011
•Publikace na konferenci APPEL 2011, Plzeň (ISI WoK), min. 4 články – 09/2011
•Publikace na konferenci IDAACS 2011, Praha (ISI WoK), min. 4 články – 09/2011
•Publikace na konferenci EPQU 2011, ??? (ISI WoK), min. 4 články – 09/2011
•Publikace v Metrology and Measurement Systems Journal