The use of statistical analysis for the simulation investigation of power system dynamics including uncertainties of power system parameters

Obecnie w analizach pracy systemu elektroenergetycznego (SEE), coraz częściej wymagana jest ocena możliwości współpracy istniejących źródeł energii elektrycznej z nowoprojektowanymi źródłami. Podczas takich analiz często pojawia się problem braku wiarygodnych parametrów modeli matematycznych nowoprojektowanych i już działających źródeł w SEE. Problem ten można rozwiązać w różny sposób, między innymi poprzez przeprowadzenie obliczeń wielokrotnych (wariantowych). W artykule zaproponowano sposób ograniczenia niezbędnej liczby symulacji poprzez śledzenie współczynników statystycznych opisujących zbiór uzyskanych rozwiązań. W ramach badań przeprowadzono analizę różnych elektromechanicznych stanów przejściowych występujących w sieci średniego napięcia pracującej autonomicznie.Nowadays, when analyzing the power system (PS) operation, the assessment of the possibility of cooperation of existing power sources with newly planned ones is required more and more often. During the PS analysis, there often appears a problem of the lack of reliable parameters of the mathematical models of newly designed and already operating in PS devices. This problem can be solved in many ways, i.a. by carrying out repeated calculations for the values of unknown parameters being changed in a given search interval. In the paper, there is presented a method for estimating the reliability of the obtained results based on monitoring the statistic factors describing the set of solutions obtained. The analysis of different statistic factors was performed within the framework of the research. The analysis was made for a factory medium voltage (15 kV) power network. The investigated network included the already installed asynchronous generator of 1.9 MW rated power and a newly designed synchronous generator of 4.56 MW rated power. Low voltage induction motors were connected to the network. There were investigated the transient states associated with a transient short-circuit in a line connecting the network of the factory with a high voltage network. The uncertainty of the mathematical model parameters of the generating units and the uncertainty of the PS load state were taken into account based on the measured and recorded average values of the active power taken from the PS

Macroprudential policy in the European Union against systemically important financial institutions

Polityka makroostrożnościowa wprowadzona regulacjami bazylejskimi po globalnym kryzysie finansowym ma charakter prewencyjny, chociaż obejmuje swym zakresem szereg rozwiązań instytucjonalnych i instrumentalnych, służących zapobieganiu materializacji ryzyka systemowego. Analiza tych rozwiązań została powiązana w opracowaniu z ich ukierunkowaniem na finansowe instytucje ważne systemowo (SIFIs), działające w Unii Europejskiej. Wskazuje się w nim, że wprowadzone do polityki makroostrożnościowej rozwiązania instytucjonalne i instrumentalne zwiększają znacznie dyscyplinę regulacyjną w systemie finansowym współczesnej gospodarki, nie zawsze natomiast są przejrzyste, a ich skuteczność ograniczona, z uwagi na właściwości ryzyka systemowego. Rozproszenie regulacyjne obserwuje sie również w Unii Europejskiej w odniesieniu do finansowych instytucji ważnych systemowo. Wzmacnia ono argumenty na rzecz tezy o niskiej skuteczności polityki makroostrożnościowej w dyscyplinowaniu stabilizującej roli SIFIs w systemie finansowym gospodarki globalnej.The macroprudential policy implemented due to the Basel regulations after the global financial crisis has a preventive nature, although it covers a number of institutional and instrumental solutions aimed at preventing the materialisation of systemic risk. The analysis of these solutions has been linked in the article with their orientation on financial systemically important institutions (SIFIs), operating in the European Union. It is indicated that institutional and instrumental solutions, implemented through the macroprudential policy, significantly increase regulatory discipline in the financial system of the modern economy; however they are not always transparent and their effectiveness is limited, due to the nature of systemic risk. Regulatory dispersion in the European Union is also observed in relation to systemically important financial institutions. It strengthens the arguments in favor of the idea that macroprudential policy has low effectiveness in disciplining the stabilizing role of SIFIs in the financial system of the global economy

The impact of the power system uncertainty on polyoptimal parameters of power system stabilizers

W artykule przedstawiono analizę wpływu niepewności parametrów modelu matematycznego systemu elektroenergetycznego na polioptymalne parametry stabilizatorów systemowych typu PSS2A. Kryteria optymalizacyjne określono dla zakłóceń występujących w siedmiomaszynowym systemie elektroenergetycznym, biorąc pod uwagę przebiegi przejściowe mocy chwilowych, prędkości kątowych (przebiegi związane z kołysaniami elektromechanicznymi) oraz napięcia zaciskowego generatorów. Do optymalizacji wielokryterialnej wykorzystano zmodyfikowany algorytm genetyczny. Ocenę wpływu niepewności na jakość pracy stabilizatorów systemowych o zoptymalizowanych parametrach przeprowadzono z wykorzystaniem statystycznych wskaźników deformacji.In the paper there is presented the analysis of the impact of different uncertainty sources of a power system on polyoptimal parameters of PSS2A power system stabilizers. For parameter optimization of power system stabilizers there was used polyoptimization (multi-criteria optimization). The optimization criteria were determined for disturbances occurring in a multi-machine power system. There were taken into account the transient waveforms associated with electromechanical swings (the instantaneous power and angular speed) as well as the waveforms of the terminal voltage of generators. A genetic algorithm with floating point encoding, tournament selection, averaging crossover and non-uniform mutation, modified for research, was used for the optimization. Assessment of the impact of the uncertainty on the quality of operation of the power system stabilizers with optimized parameters was made with the use of deformation factors

The petrographic characteristics of wood pellets available on the Polish market

Pellety drzewne są klasyfikowane jako biomasa stała. Stanowią jedno z najpopularniejszych w Europie paliw stosowanych do ekologicznego ogrzewania, szczególnie w sektorze małego ciepłownictwa, spalane są w domowych kotłach małej mocy. Popularność pelletu oraz automatycznych urządzeń grzewczych umożliwiających spalanie tego paliwa wzrosła ze względu na rosnący problem zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego (smogu) oraz w związku z licznymi powstającymi programami ograniczenia niskiej emisji (PONE). Pellet drzewny powstaje w wyniku kompresji materiału pochodzącego z drzew iglastych (w główniej mierze) oraz liściastych i zaliczany jest do odnawialnych źródeł energii. Celem prezentowanych badań było porównanie jakości pelletów drzewnych pochodzących od różnych producentów, wykorzystywanych w domowych kotłowniach na paliwa stałe na podstawie jakościowej i ilościowej identyfikacji zanieczyszczeń obecnych w badanym paliwie uzyskanym z rynku krajowego. Innowacją w prezentowanej pracy jest zastosowanie analizy petrograficznej dla paliwa w postaci pelletu, która dotychczas stosowana była jedynie w odniesieniu do paliw kopalnych. Analizę mikroskopową przeprowadzono zarówno dla pelletów certyfikowanych (EN Plus/DIN Plus), jak i niecertyfikowanych dostępnych na rynku. Niestety, analiza wykazała obecność niebezpiecznych kontaminacji w obu typach pelletu. Niedopuszczalne wtrącenia organiczne w analizowanych próbkach to: węgle kopalne i ich pochodne oraz materiały polimerowe pochodzenia naturalnego. Niedozwolone inkluzje nieorganiczne wyznaczone w analizowanych próbkach to: rdza, kawałki metalu, tworzywa sztuczne i materiały polimerowe pochodzenia nieorganicznego.Wood pellets are classified as a solid biomass type. They are one of the most popular bio-heating fuels used in Europe, especially in the small heating sector, where pellets are burned in low-power domestic boilers. The pellets and automatic pellet-fired heating devices gained popularity due to the increasing air pollution (smog) problem and the low emission limiting campaigns associated with it. Wood pellets are formed as a result of small forestry particles mechanical compression (mainly conifers originated) and they are listed among renewable energy sources. The purpose of the presented studies was to compare the quality of wood pellets used for pellet-fired boilers and to identify, qualitatively and quantitatively, impurities marked in the samples obtained from the domestic market. The application of petrographic analyses, applied so far in relation to fossil fuels, is a presented work innovation for wood pellets. The microscopic analyses were performed on both certified (ENplus/DINplus) and uncertified wood pellets available on the market. Unfortunately, the analysis revealed that the quality requirements were not met, because of the unacceptable contamination presence. The unacceptable organic inclusions in the analyzed samples are fossil coals and their derivatives, coke, and polymeric materials of natural origin. Unacceptable inorganic inclusions determined in the analyzed samples were: glass, slag, rust, pieces of metal, stone powder, plastic, and polymeric materials of inorganic origin

The determination of contaminants in ashes produced after the combustion of wood pellets using optical petrography

Badania popiołów pod względem składu petrograficznego, chemicznego i właściwości fizycznych prowadzone są na szeroką skalę i prezentowane w licznych opracowaniach naukowych. Popioły te są pozyskiwane z filtrów i elektrofiltrów zamontowanych w dużych instalacjach przemysłowych. Masowe badanie popiołów pozyskanych bezpośrednio z palenisk rusztowych lub nadmuchowych, zamontowanych w kotłach o niskiej mocy, praktycznie rozpoczęło się dopiero w wyniku walki ze smogiem powstającym wraz z niską emisją. Przy czym pobieranie materiału do badań z palenisk domowych zazwyczaj wiąże się z badaniem ich pod kątem ewentualnego spalania odpadów w kotłach o niskiej mocy. Jest to celowe działanie w przypadku kotłów starego typu, które mogły być zasilane praktycznie dowolnym paliwem. Obecnie na rynku są oferowane piece nowego typu na paliwa dedykowane, w których istnieje możliwość spalania paliw wyłącznie do tych kotłów dostosowanych. Ma to na celu spalanie tylko paliw odnawialnych (z biomasy) lub paliw kopalnych mniej uciążliwych dla środowiska, w założeniu o wysokich parametrach jakościowych, np. ekogroszek, brykiety z węgla brunatnego i torfu. Autorzy opracowania skupili się na przebadaniu popiołu pozyskanego z kotłów przeznaczonych do spalania pelletów drzewnych poprzez wykonanie analizy mikroskopowej pozostałości po spalonej biomasie. Tego typu badanie popiołów dostarcza kompleksowej informacji na temat efektywności procesu spalania, zawartości zanieczyszczeń pozostałych w popiele oraz przydatności popiołu do innych zastosowań. Cały proces od momentu pobrania materiału do badań poprzez wykonanie preparatu i przeprowadzenie analizy trwa do 12 godzin, co zapewnia szybką decyzję o regulacji pieca lub zmianie paliwa. Identyfikacja składników popiołu została opracowana na bazie wyników prac przeprowadzonych przez Grupę roboczą do spraw popiołów lotnych (Komisja III) Międzynarodowego Komitetu ds. Węgla i Petrologii Organicznej – ICCP. Wykazana klasyfikacja została uzupełniona o nowe kluczowe elementy występujące w popiołach powstałych w wyniku spalania pelletów drzewnych w kotłowniach przydomowych. Pozwoliło to na określenie procentowej zawartości charakterystycznych składników występujących w badanym materiale, które stają się swoistym reperem do opiniowania o jakości i sprawności kotła oraz spalanego pelletu.Petrographic and physico-chemical analyses of ashes are carried out on a large scale and presented in numerous scientific papers. The mentioned ashes are obtained from filters and electrostatic precipitators mounted in large industrial installations. The large-scale analysis of the ashes obtained directly from grate furnaces or blast furnaces mounted in low-power boilers started with combating smog and low-stack emissions. The collection of ash samples from household furnaces usually involves the analysis of the combustion of waste in low-power boilers. This is justified in the case of old type boilers, which were designed to use virtually any fuel. Currently, new types of boilers, designed to burn dedicated fuels, are offered on the market. The aim is to use only renewable fuels (biomass) or fossil fuels with high quality parameters, which are more environment-friendly, e.g. eco-pea coal, lignite briquettes, or peat briquettes. The authors of the study focused on examining the ash obtained from boilers for burning wood pellets by performing microscopic analysis of residues after biomass combustion. The above mentioned analysis provides a comprehensive information on the efficiency of the combustion process, the content of contaminants remaining in the ash, and the suitability of ash for other applications. The entire process, from the moment of collecting the samples to the execution of the analysis takes up to 12 hours, which ensures a quick decision on furnace adjustment or fuel change. The ash components were determined based on the results obtained by the Fly-Ash Working Group of the International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP). The mentioned classification has been supplemented with new key elements occurring in ashes resulting from the combustion of wood pellets in household boilers. This allowed determining the percentage content of characteristic components in the tested material, which can be used as a specific benchmark when issuing opinions on the quality and efficiency of the boiler and the combusted pellets

Analiza stanów nieustalonych w sieci elektroenergetycznej z uwzględnieniem działania samoczynnego częstotliwościowego odciążenia

The paper presents an analysis of selected transient states of an industrial power grid. It was assumed that power sources with voltage and rotation control systems are installed in the grid. Interaction of the generation units’ control systems with under frequency load shedding relays was analysed. The study included a comparative analysis of transient states for various under frequency load shedding algorithms. The analysis concerned the uncertainty of parameters of selected mathematical models of the power system’s components. Model parameters’ uncertainty was considered by multiple simulations and outlining the envelope (stop bands) of the family of the analysed signals’ waveforms. To estimate the simulation results’ reliability appropriate statistical indicators were used.Autor przedstawia w artykule analizę wybranych stanów przejściowych zakładowej sieci elektroenergetycznej. Założono, że w sieci zainstalowane są źródła energii elektrycznej wyposażone w układy regulacji napięcia i prędkości kątowej. Analizowano interakcje układów regulacji zespołów wytwórczych z zabezpieczeniem samoczynnego częstotliwościowego odciążenia. W ramach badań przeprowadzono analizę porównawczą stanów przejściowych dla różnych algorytmów zabezpieczenia samoczynnego częstotliwościowego odciążenia. W analizie uwzględniono niepewność parametrów wybranych modeli matematycznych elementów badanego systemu elektroenergetycznego. Niepewność parametrów modeli uwzględniono poprzez symulacje wielokrotne i wyznaczenie obwiedni (pasm granicznych) rodziny przebiegów analizowanych sygnałów. Do oszacowania wiarygodności uzyskanych wyników z badań symulacyjnych wykorzystano odpowiednio dobrane wskaźniki statystyczne

Ocena wpływu niepewności parametrów modelu matematycznego systemu elektroenergetycznego na stabilizatory systemowe PSS2A

his paper presents an analysis of the influence of uncertainty of power system mathematical model parameters on optimised parameters of PSS2A system stabilizers. Optimisation of power system stabilizer parameters was based on polyoptimisation (multi-criteria optimisation). Optimisation criteria were determined for disturbances occurring in a multi-machine power system, when taking into account transient waveforms associated with electromechanical swings (instantaneous power, angular speed) and terminal voltage waveforms of generators. A genetic algorithm with floating-point encoding, tournament selection, mean crossover and perturbative mutations, modified for the needs of investigations, was used for optimisation. The impact of uncertainties on the quality of operation of power system stabilizers with optimised parameters has been evaluated using various deformation factors.W artykule przedstawiono analizę wpływu niepewności parametrów modelu matematycznego systemu elektroenergetycznego na zoptymalizowane parametry stabilizatorów systemowych typu PSS2A. Do optymalizacji parametrów stabilizatorów systemo- wych zastosowano polioptymalizację (optymalizację wielokryterialną). Kryteria optymalizacyjne określono dla zakłóceń wystę- pujących w wielomaszynowym systemie elektroenergetycznym, biorąc pod uwagę przebiegi przejściowe związane z kołysaniami elektromechanicznymi (moc chwilowa, prędkość kątowa) i przebiegi napięcia zaciskowego generatorów. Do optymalizacji wykorzystano zmodyfikowany na potrzeby badań algorytm genetyczny z kodowaniem zmiennoprzecinkowym, selekcją turniejową, krzyżowaniem uśredniającym i mutacją perturbacyjną. Ocenę wpływu niepewności na jakość pracy stabilizatorów systemowych o zoptymalizowanych parametrach przeprowadzono z wykorzystaniem różnych wskaźników deformacji

Analysis of power system stabilizer Pareto optimisation-when taking into account the uncertainty of power system mathematical model parameters

The paper presents analysis of optimisation results of power system stabilizer (PSS) parameters when taking into account the uncertainty of mathematical model parameters of the power system (PS) elements. The Pareto optimisation was used for optimisation of the system stabilizer parameters. Parameters of five stabilizers of PSS3B type were determined in optimisation process with use of a genetic algorithm with tournament selection. The results obtained were assessed from the point of view of selecting the criterion function. The analysis of influence of the parameter uncertainty on the quality of the results obtained was performed