–    energetikos sistemų ir tinklų matematinis modeliavimas ir valdymo problemų tyrimas;

–    energetikos sistemų informacinių ir valdymo sistemų modeliavimas ir optimizavimo tyrimai.

 

Sistemų valdymo ir automatizavimo laboratorija atlieka tyrimus ir siūlo paslaugas šiose srityse:

–    Elektros energetikos sistemų (EES) matematinis modeliavimas, parametrų tyrimas ir įvertinimas;

–    EES valdymo problemų tyrimas ir valdymo algoritmų kūrimas (dažnio, aktyviosios ir reaktyviosios galios valdymas, statinis ir dinaminis stabilumas, nuostolių mažinimas, elektros energijos kokybė, avarijų prevencija, elektros rinka);

–    EES pažangių valdymo metodų bei naujų automatinių valdymo priemonių ir informacinių ir ryšių technologijų (IRT) taikymo tyrimai;

–    EES patikimumo, rizikos ir saugumo tyrimai bei vertinimai;

–    EES darbo optimizavimas konkurencinės elektros rinkos sąlygomis, balansavimo, sisteminių ir papildomų paslaugų konkurencinių mechanizmų kūrimas;

–    Atsinaujinančių išteklių (vėjo, saulės ir kt. elektrinių) bei paskirstytosios generacijos integravimo į EES tyrimai;

–    EES valdymo ir elektros energijos vartojimo teisinio reglamentavimo problemos;

–    EES valdymo ir plėtros bei elektros energijos vartojimo ekonominio efektyvumo analizė.

 

Sparčiai plėtojantis IRT, elektros energetikos sistemose daugėja valdymo ir apsaugos techninių priemonių bei intelektinių elektroninių valdiklių (angl. IED – Intelligent Electronic Device). EES valdymo algoritmai tampa sudėtingesni, nes reikia suderinti šių priemonių veikimą taip, kad EES režimas būtų valdomas nepažeidžiant ribinių parametrų bei koordinuojamas visoje jungtinėje sistemoje. Taikoma globalinė padėties nustatymo sistema (GPS) ir ja grindžiama didelio valdymo rajono apsaugos sistema (angl. WAPS – Wide Area Protection System). Siekiama realiuoju laiku apdoroti daugiau informacijos (telematavimų, telesignalų) iš įvairių EES objektų ir pagal ją:

1)   suformuoti EES būseną atitinkančius valdymo poveikius ir perduoti juos EES valdymo įrenginiams;

2)   parinkti optimalius apsaugos ir valdymo automatikos įtaisų nuostatus.

Siekiama nustatyti optimalų EES centralizuoto ir decentralizuoto valdymo santykį, didinant decentralizuoto valdymo dalį. EES kuriamos lanksčiosios kintamosios srovės perdavimo sistemos (angl. FACTS) – galios elektronikos įrenginių, didinančių tinklų pralaidumą ir EES darbo stabilumą. Tobulesnis valdymas didina ekonominį EES veiksmingumą, mažina avarinių įvykių riziką, leidžia nustatyti avarijos vietą nacionalinėje sistemoje ar išvengti jos išplitimo jungtinėje sistemoje. Atsižvelgdami į šiuos EES plėtros dėsningumus, laboratorijos mokslininkai atlikdami tyrimus taiko naujus požiūrius ir metodus.

2011 m. laboratorija vykdė sutartinius mokslo tiriamuosius darbus 2 Lietuvos Respublikos ūkio subjektams.

AB LESTO užsakymu atliktoje studijoje Skirstomųjų tinklų Utenos regiono Molėtų teritorinio skyriaus 10 kV oro linijų patikimumo studija buvo siekiama optimaliomis priemonėmis padidinti Utenos regiono Molėtų teritorinio skyriaus 10 kV skirstomojo tinklo patikimumą. Darbas vykdytas kartu su Branduolinių įrenginių saugos laboratorija bei UAB Energetikos tinklai institutu. Atlikta elektros tiekimo nutraukimų Molėtų skyriaus 10 kV skirstomajame tinkle 2005–2009 m. statistinė analizė pagal užsakovo pateiktus nutraukimų registravimo duomenis. Analizės tikslas buvo iš statistikos duomenų nustatyti tinklų patikimumui ir jų kitimo tendencijoms reikšmingus dėsningumus. Duomenys analizuoti pagal atskirus laikotarpius (metus, mėnesius), priežastinius įvykius ir paveiktus/pažeistus tinklų įrenginius. Ištirtas atskirų 10 kV skirstyklų ir transformatorinių bei linijų pažeidimų dažnumas bei patikimumas, sudarytas avaringiausių linijų sąrašas, pateiktos statistinės analizės išvados.

Siekiant automatizuotai įvertinti skirstomųjų tinklų patikimumą, optimizuoti jų plėtrą ar rekonstrukciją ir pasiekti pageidaujamą patikimumo lygį bei įvertinti reikiamas investicijas, buvo sukurtas specialus matematinis modelis ir atitinkama kompiuterinė programa ETPA (Elektros tinklo patikimumas ir atnaujinimas). Joje sujungtos programos Microsoft Office Excel 2007 ir programų kūrimo bei valdymo paketo Microsoft Visual Basic galimybės. ETPA programa parengtas Molėtų skyriaus 10 kV skirstomojo tinklo atnaujinimo scenarijus, įvertinant išlaidas pageidaujamam patikimumo lygiui pasiekti optimaliomis priemonėmis.

UAB VEVP užsakymu vykdytas Perdavimo tinklo stabilumo ir įtampos lygių tyrimas įjungus didelės galios vėjo elektrinių parką projektas. Ateityje UAB VEVP planuoja Telšių rajone statyti apie 200 MW galios vėjo elektrinių parką. Įdiegiant nemažą (palyginti su Lietuvos EES apkrova) vėjo generacijos kiekį, sutelktą gana mažame plote, būtina įvertinti parko įtaką Lietuvos EES darbui.

 

 

Vėjo elektrinių generatorių aktyviosios galios kitimas (1 snt.vnt.=1000 MW) įvykus trifaziam trumpajam jungimui vėjo elektrinių parko 30/330 kV skirstyklos 330 kV pusėje

 

Studijoje ištirtas Lietuvos EES statinis ir dinaminis stabilumas, įtampų lygiai bei svyravimai. Pagal skaičiavimo rezultatus nustatytos įtampų stabilumo atsargos bei įtampoms valdyti reikalingas papildomas reaktyviosios galios kompensavimas prijungus parką prie 330 kV elektros perdavimo linijos Mūša- Telšiai. Skaičiavimai atlikti SIEMENS gamintojo SWT-2.3-101 tipo vėjo elektrinių modeliais; kitame etape numatyta atlikti tyrimą su SINOVEL gamintojo SL3000-113 tipo vėjo elektrinėmis. Studijos techninė užduotis ir rezultatai suderinti su suinteresuotąja šalimi AB Litgrid.

Pagal Nacionalinę mokslo programą Ateities energetika vykdytas projektas Energetikos sistemų patikimumo ir jo įtakos energetiniam saugumui vertinimo metodika bei tyrimas (kartu su Branduolinių įrenginių saugos laboratorijos mokslininkais). Projekto tikslas – sukurti vieningą Lietuvos energetikos sistemų patikimumo vertinimo metodiką ir patikimumo matematinius modelius ir įvertinti patikimumo įtaką energetiniam saugumui. Energetikos sistemų pagrindiniai elementai yra elektros, šilumos, dujų ir naftos perdavimo tinklai.

Šiame projekte buvo sprendžiami trys uždaviniai:

 1 uždavinys. Elektros tinklų, elektros tiekimo patikimumo bei rizikos vertinimo metodikos ir patikimumo modelių sukūrimas bei tyrimas.

2 uždavinys. Šilumos tinklų patikimumo vertinimo metodikos ir patikimumo modelių sukūrimas bei tyrimas.

3 uždavinys. Dujų ir naftos tiekimo tinklų patikimumo vertinimo metodikos ir patikimumo modelių sukūrimas bei tyrimas.

2010 –2011 m. laboratorija sprendė 1-ąjį uždavinį. Kuriant bendrąją EES patikimumo vertinimo metodiką buvo siekiama išplėtoti specialius metodus bei sukurti metodikas, skirtas:

–     atskirų EES (tinklo) įrenginių patikimumui;

–     visos EES patikimumui;

–     EES darbo režimams modeliuoti;

–     pagrindinėms elektros energijos tiekimo charakteristikoms vertinti.

Sukurta patikimumo vertinimo metodika vadovaujasi tiek klasikine patikimumo teorija ir metodais, tiek naujai plėtojamais parametriniais ir neparametriniais tikimybinio bei statistinio vertinimo metodais. EES patikimumo vertinimo metodiką bus galima taikyti pagal realius duomenis. Projekto vykdymo metu išplėtota inovatyvi elektros tinklų patikimumo ir rizikos vertinimo metodika bei programinė įranga tinklo atskiriems mazgams ir integralinėms patikimumo charakteristikoms vertinti, galimoms avarijoms analizuoti bei jų pasekmėms nustatyti. Šia įranga atlikti bandomieji skaičiavimai.

Sukaupta patirtis ir sukurti EES atskirų dalių patikimumo vertinimo bei analizės metodai leidžia kokybiškai naujai vertinti EES patikimumą, t. y. integruotą sistemos patikimumą, kai įvertinama atskirų jos dalių tarpusavio sąveika ir įtaka visos EES patikimumui.

Laboratorijos darbuotojai kartu su Branduolinių įrenginių saugos bei Energetikos kompleksinių tyrimų laboratorijų mokslininkais baigė vykdyti trejų metų valstybės subsidijomis finansuotą mokslo tiriamąjį darbą Lietuvos energetinio saugumo tyrimas. Jo tikslas buvo sukurti energetinio saugumo vertinimo metodiką ir indikatorių sistemą ir su jomis įvertinti Lietuvos energetinį saugumą iki 2025 m., taip pat pagal energetinį saugumą palyginti įvairius Lietuvos energetikos plėtros scenarijus bei Lietuvos energetinį saugumą su kai kurių ES šalių saugumu.

Darbo ataskaitoje pateikti energetikos sistemos saugumo vertinimo principai ir sukurta energetinio saugumo analizės metodika. Atlikta energetikos sistemos grėsmių analizė ir išsami trikdžių analizė, pateikiamas trikdžių plėtojimosi modelis bei energetinės sistemos modeliavimas ekonometriniais bei tikimybiniais modeliais, sukurtas energijos tiekimo saugumo lygio įvertinimo indikatoriais skaičiavimo algoritmas. Laboratorijos mokslininkai aktyviai dirbo sudarinėjant EES indikatorių sąrašą bei jiems parenkant svarbos koeficientų reikšmes, atliko sistemos darbo režimų tyrimą vertinant statinius ir dinaminius procesus.

2011 m. laboratorija antrus metus vykdė (kartu su Efektyvaus energijos naudojimo tyrimų ir informacijos centru bei Branduolinių įrenginių saugos laboratorija) ES 7-osios Bendrosios Programos projektą Technologinių produktų ir procesų kompiuterinis projektavimas energiškai efektyviems gamybiniams įrenginiams, veikiantiems intelektinių valdiklių terpėje (Product and Process Design for Ambient Intelligence Supported Energy Efficient Manufacturing Installations). Projekto kodinis pavadinimas – DEMI. Tai IRT mokslo krypties projektas, kurį LEI vykdo kartu su 8 partneriais iš 4 ES šalių. Projekto naujovė – siekiama pademonstruoti energijos sąnaudas įvertinančių kompiuterinių programų naudojimo tikslingumą pramoninių produktų ir procesų projektavimo reikmėms. Šias programas sukurs projekto partneriai. Bus pademonstruota, kaip jos leidžia projektuotojui mažinti energijos sąnaudas produktui gaminti ar procesui eksploatuoti keičiant produkto konstrukciją ar proceso struktūrą. Sumažinimas bus optimizacinis, t. y. atitinkantis minimalias produkto gamybos ir naudojimo ar proceso palaikymo sąnaudas. Pavyzdinės technologijos, kurias apima DEMI projektas, yra suspausto oro tiekimo sistema (mažinamos elektros sąnaudos), plastikinio liejinio aušinimo sistema (mažinamos cirkuliacinės aušinimo sistemos elektros sąnaudos) ir metalurginių gaminių terminio grūdinimo procesas (mažinamos dujų sąnaudos).

DEMI projekto sistema kuriama kaip automatizuota informacinė sistema, kurią sudaro minėtosios kompiuterinės programos ir duomenų bankas, tarpusavyje komunikuojantys per internetines sąsajas į paslaugas orientuotos architektūros (SOA – service-oriented architecture) principu.

Laboratorija 2011 m. prisidėjo prie DEMI projekto koncepcijos tikslinimo ir projekto sistemos specifikacijų (pagrindinių techninių reikalavimų) sudarymo. Kaip ir dauguma inovatyvių IRT projektų, DEMI pateko į didesnės rizikos projektų grupę ir buvo tikrinamas Europos Komisijoje Briuselyje. Laboratorijos atstovas, kartu su kitais LEI atstovais, pristatė projekto tarpinius rezultatus, o Komisijos pareigūnai bei ekspertai pritarė projekto eigai.

2011 m. birželio 28 d. Lietuvos energetikos institutui tapus Išmaniųjų technologijų asociacijos (ITA) nariu, laboratorijos darbuotojai aktyviai dalyvauja jo veikloje, siekdami prisidėti prie išmaniojo tinklo koncepcijos kūrimo bei jo plėtros Lietuvoje.

 

2011 m. atliktų tyrimų rezultatai paskelbti dviejose tarptautinėse konferencijose bei pateikti trys straipsniai recenzuojamiems mokslo leidiniams.