Forum Dystrybutorów Energii Lublin, Imagination at work.

Transkrypt

1 Synchrofazorowy system wykrywania i lokalizacji miejsca zwarcia w sieciach SN ILMS - kluczowy element prawidłowych działań ruchowych przywracających zasilanie FDIR Forum Dystrybutorów Energii Lublin, Imagination at work. jan.zurowski@ge.com

2 GE Power - Automatyzacja Dystrybucji Rozwiązania poprawiające niezawodność dostaw energii Zaawansowany System Zarządzania Dystrybucją ADMS PowerOnAdvantage SCADA Zarządzanie dystrybucją Zarządzanie przerwami w zasilaniu FDIR /APRS Monitorowanie, automatyka, sterowanie Czujniki liniowe Infrastruktura komunikacyjna Sterowanie urządzeniami pierwotnymi Monitorowanie nn Integracja ze SCADA GE Power 2015 General Electric Company. Proprietary. All Rights Reserved. 2

3 Prezentacja Istota prezentowanej technologii wykrywania i lokalizacji awarii - ILMS ILMS opis rozwiązania Możliwości i właściwości systemu ILMS ILMS - kluczowy element prawidłowych działań ruchowych przywracających zasilanie - FDIR Referencje Podsumowanie GE Power 2015 General Electric Company. Proprietary. All Rights Reserved. 3

4 Istota prezentowanej technologii wykrywania i lokalizacji awarii (ILMS) OBSZAROWA SYNCHRONIZACJA MONITORINGU (WIDE AREA SYNCHRONIZED MONITORING) Rozproszone w sieci dane zsynchronizowane w czasie z dokładnością pomiaru fazy: +/- 0,6 (synchrofazory U 0 i I 0 ) są zbierane, koordynowane i analizowane w celu niezawodnego określenia rodzaju i miejsca awarii szczególnie w systemie z nieuziemionym bezpośrednio punktem neutralnym z możliwością praktycznego wykrywania prądów doziemienia o wartościach od kilku A To nie jest zestaw wskaźników przepływu prądu zwarcia w potocznym tego słowa znaczeniu.

5 ILMS opis rozwiązania

6 Struktura systemu wykrywania i lokalizacji awarii ADMS - APRS SCADA - FDIR Sterownik lokalny brama komunikacyjna - zbiera dane o synchrofazorze U 0 GPRS GPS Czujniki montowane na przewodzie, zasilane prądem linii mierzą krytyczne parametry linii: prąd (synchrofazor I 0 ) i temperaturę przewodu; przechowują je we własnej pamięci buforowej Węzeł monitorujący w stacji Czujniki liniowe RADIO Serwis Web Powiadamianie w terenie Synchronizacja czasowa GPS! 2.4 GHz radio 2G/3G (GPRS/UMTS) TCP/IP Port komunikacyjny Ethernet Port komunikacji seryjnej Serwer operatora - aplikacja webowa, aplikacje analityczne i kalkulacyjne Lokalizacja i rodzaj awarii Historia awarii Profile obciążenia GPRS Bateria słoneczna GPS Sterownik lokalny Jeden z węzłów monitorujących w głębi sieci Sterownik lokalny brama komunikacyjna - zbiera dane z czujników o synchrofazorze I 0 i przekazuje je do serwera komunikacja dwukierunkowa GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 6 /

7 Funkcjonalność wykrywania i lokalizacji awarii - w działaniu przykład prostej sieci z rozgałęzieniem i 3 węzłami monitorującymi System pokazuje miejsce wystąpienia awarii przez wskazanie odcinka sieci między ostatnim węzłem, który wykrył awarię, a pierwszym węzłem na tej linii, który nie wykrył awarii. System wykrywa i rejestruje: doziemienia zwarcia zaniki napięcia awarie kaskadowe - cross country faults Węzeł monit. 1 Węzeł monit. 1 Węzeł monit. 2 Węzeł monit. 2 Węzeł monit. 3 Węzeł monit. 3 System łatwo integruje się ze SCADA GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 7 /

8 Funkcjonalność wykrywania i lokalizacji awarii - w działaniu praktyczny przykład doziemienia Węzeł monit. 2 Węzeł monit. 3 Węzeł monit. 1 Węzeł monit. 2 Węzeł monit. 3 Serwer sprawdza wartość I R prądu, który jest zdefiniowany dla sieci z nieuziemionym bezpośrednio punktem neutralnym jako: I R = 3I 0 * cos φ 0 Gdzie φ 0 jest kątem między U 0 a 3I 0. Jeśli wartości I R jest większa niż wartość progowa, wówczas uznaje się to za awarię wewnątrz strefy monitorowanej, a zatem jest lokalizowana. W przeciwnym razie nie jest lokalizowana. GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 8 /

9 Możliwości i właściwości systemu System jako taki - łatwy w montażu (nie inwazyjny, pod napięciem, nie wymaga lokalnie montażu przekładników napięciowych) i nieuciążliwy w eksploatacji (wszelkie nastawy zdalnie z aplikacji webowej OSD) Minimalny prąd doziemienia praktycznie 1 A Obsługa rekonfiguracji sieci zmiana punktów rozcięć sieci SN SCADA <-> ILMS Ogólnie dostępna infrastruktura komunikacyjna GSM Niewrażliwość na układ przewodów poziomy / pionowy Prosta integracja ze SCADA

10 ILMS - kluczowy element prawidłowych działań ruchowych przywracających zasilanie Zebrane obszarowo zsynchronizowane dane rozproszone zapewniają wiarygodne dane o stanie sieci wykorzystywane w praktyce przez moduły FDIR / APRS Zasilenie modułów FDIR / APRS takimi danymi ma istotny wpływ na skrócenie okresów przerw w zasilaniu i poprawę niezawodności / jakości dostaw e.e. ILMS => SAIDI = Odbiorcy

11 FDIR szybkie i niezawodne przywracanie ILMS - obszarowa synchronizacja monitoringu zasilania Control Room to wiarygodność danych monitorowanych z punktu widzenia ich wykorzystania w sterowaniu a to niezawodność działania automatyki dystrybucji poprawa SAIDI DMS /SCADA Primary FEP DMS /SCADA ADMS - APRS DMS /SCADA Secondary FEP SCADA - FDIR ILMS APL. WEB. Wybrane obwody lub cała sieć obsługiwana jest jednym systemem inteligentnej logiki obszarowego przywracania zasilania, pracującym w dedykowanej monitorowaniu i sterowaniu infrastrukturze komunikacyjnej. GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 11 /

12 Referencje

13 Projekt UPGRID Horizon 2020 ILMS sprawdzony w warunkach rzeczywistych jako jedno z różnorodnych rozwiązań automatyzacji dystrybucji UPGRID szwedzkie Demo3 monitorowanie sieci SN i nn Testy rozwiązań inteligentnej sieci w rzeczywistych warunkach systemu Vattenfall Wspólpraca urządzeń z otoczeniem systemowym Poprawa jakości dostaw e.e. Instalacja dedykowanego systemu DMS dla nn (PowerOn Advantage) Obliczenia przepływów obciążeń dla nn z wykorzystaniem danych z inteligentnych liczników Monitorowanie nn bazujące na urządzeniu DGCM Monitorowanie linii napowietrznej / lokalizacja doziemień bazująca na rozwiązaniu ILMS (10kV lines) Projekt prowadzony przez 4 OSD 19 partnerów Czas projektu: 36 miesięcy od stycznia 2015 do grudnia Preparation for future Smart Grid implementation within Vattenfall Distribution International Software Summit , Sorrento 13 /

14 Projekt UPGRID Horizon 2020 integracja ILMS - SCADA/ADMS GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 14 /

15 Ocena czujników liniowych GE - wykrywanie i lokalizacja awarii w sieci SN Vattenfall Testy ziemnozwarciowe polegały na połączeniu linii 10 kv do ziemi przez rezystor (3kΩ-5kΩ). Rezystancja ta naśladuje doziemienie i jest podłączana przez około 0,5 sekundy na test. W sieci demo obecne przekaźniki zabezpieczające wykrywające awarię odłączają obwód w przypadku trwania jej dłużej niż 1 sekundę. Wyniki testu od każdego dostawcy różnią się: Czujniki liniowe GE ILMS dokonały poprawnej rejestracji prawie wszystkich zdarzeń związanych z doziemieniami Wyniki dla nie były zgodne z oczekiwaniami, wykryto tylko jedno przejściowe uszkodzenie kabla Wyniki dla są trudne do analizy z powodu kilku nieporozumień instalacyjnych Podsumowując wyniki GE - jest oczywiste, że ustawienia ILMS mogą być zmienione, co czyni czujniki teoretycznie zdolne do wykrywania wszystkich typów awarii w przeprowadzonym teście. GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 15 /

16 EPRI Smart Grid Demonstration Initiative ESB Networks Samonaprawiający się system zadziałał z powodzeniem w ponad 12 oddzielnych przypadkach awarii wyizolowując uszkodzoną sekcję i przywracając zasilanie w ciągu kilku sekund Technologie i testy: Inteligentny system wykrywania i lokalizacji zwarć został zainstalowany w obwodach Kerry. Ten system lokalizuje i analizuje awarie i przekazuje informacje do operatorów sieci przez GPRS w celu ułatwienia szybkiej reakcji. Zgłoszenie awarii jest wysyłane do iphone'ów techników sieciowych. Wyniki oraz wnioski Powodzenie w zastosowaniu technologii doprowadziło do planów zmiany najsłabszych odcinków sieci występujących w kraju w obwody samonaprawiające się. EPRI (The Electric Power Research Institute) SMART GRID DEMONSTRATION INITIATIVE FINAL UPDATE 16 /

17 Referencyjne zdarzenia w sieci PGE Dystrybucja Rzeszów linia 15 kv Krosno - Równe

18 PGE Dystrybucja Rzeszów - Rejon Krosno Aplikacja webowa Czujnik liniowy SNG i moduł zasilania z baterii słonecznej Węzeł monitorujący GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved SCADA 18 /

19 Stan aktualny i zarejestrowane awarie GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 19 /

20 Awaria 564 GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 20 /

21 Awaria 564 GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 21 /

22 Awaria 576 Prąd w fazie S nie jest wielki, ale zmiana I 0 jest znaczna, dlatego możemy tutaj wykryć lokalizację GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 22 /

23 Awaria 608 Prąd w fazie S nie jest wielki, ale zmiana I 0 jest znaczna, dlatego możemy tutaj wykryć lokalizację GE Proprietary Copyright 2017 General Electric Company. All rights reserved 23 /

24 Podsumowanie wykorzystywanej technologii Technologia wykorzystująca synchrofazory z miejsc rozproszonych w sieci dystrybucyjnej - obszarowo zsynchronizowany monitoring - do wykrywania i lokalizacji awarii wydaje się rozwojową

25 Podsumowanie Możliwości systemu, niezawodność i nowoczesność wykorzystywanej technologii synchrofazorów w obszarowej synchronizacji monitoringu sprawiają, że ILMS to kluczowy element prawidłowych działań ruchowych przywracających zasilanie Wiarygodne określenie miejsca awarii istotny warunek bezpiecznej automatyzacji przywracania zasilania Zwiększenie efektywności i niezawodności sieci poprawa jakości dostaw usług dystrybucyjnych

26 Pytania? Dziękuję za Państwa uwagę