ILMS - System monitorowania sieci dystrybucyjnej

Transkrypt

1 ILMS - System monitorowania sieci dystrybucyjnej Niezawodne wykrywanie i lokalizacji miejsca zwarcia sieci SN o małej wartości prądu zwarcia doziemnego jako kluczowy element prawidłowych działań ruchowych przywracających zasilanie Forum Dystrybutorów Energii Lublin, Imagination at work. jan.zurowski@ge.com

2 Prezentacja Istota prezentowanej technologii wykrywania i lokalizacji awarii - ILMS ILMS opis rozwiązania Możliwości systemu ILMS Falowa lokalizacja miejsca zwarcia opis rozwiązania TWLS Podsumowanie Imagination at work.

3 Istota prezentowanej technologii wykrywania i lokalizacji awarii (ILMS) To nie jest zestaw wskaźników przepływu prądu zwarcia w potocznym tego słowa znaczeniu. 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 3

4 ILMS opis rozwiązania

5 System monitorowania sieci dystrybucyjnej - opis rozwiązania Trzy istotne komponenty: Źródła danych wejściowych o obciążeniu linii, czujniki liniowe: mierzą natężenie prądu (amplitudę i fazę - synchrofazor), z częstotliwością próbkowania 1,6 khz przekładnik pomiarowy, zasilane z wewnętrznego przekładnika 48 godzin podtrzymania bateryjnego posiadają 80-minutową pamięć buforową, rejestrującą dane Sensor Network Gateway (SNG), brama komunikacyjna urządzenie zbierające dane z czujników liniowych (radio 2,4 GHz) i przekazujące je dalej do konsoli systemu. SNG jest również wykorzystywana do przekazywania do systemu synchrofazora napięcia monitorowanego ciągu liniowego Konsola systemowa (zainstalowana na serwerze): Udostępnia interfejs operatora i set-up systemu aplikacja webowa Zawiera moduł oprogramowania wykrywania i lokalizacji awarii analizujący synchrofazory 3U 0 i 3I 0 z wizualizacją, Wyświetla i zapamiętuje obciążenia, Pokazuje historię awarii dla danego ciągu liniowego.. 5 /

6 System monitorowania sieci - architektura Standardowy Model Integracji Serwer SCADA IEC IEC DNP3 Serwer Systemu Multilin Inteligent Line Monitoring Własny protokół Protocol Gateway Windows Service Firewall System database SQL Server 2005 Prywatny APN Event listener Windows Service Sieć mobilna Urządzenia zdalne Web Server Internet Information Service Web Controller ASP.NET Web Application Serwer ILMS w sieci korporacyjnej OSD (cyberbezpieczeństwo!) ILMS 2 Database - baza danych systemu. ILMS 2 Event Listener - aplikacja do komunikacji z urządzeniami w standardzie GPRS / 3G. ILMS 2 DNP3 Gateway Protocol - brama do przekazywania danych ILMS do SCADA w protokole DNP3. ILMS 2 Web Console web owy interfejs użytkownika HTTP/HTPS - w tym scenariuszu aplikacja internetowa może być dostępna tylko z sieci korporacyjnej OSD. 6 /

7 System wykrywania i lokalizacji awarii - struktura ADMS - ZPZ SCADA - FDIR SCADA Sterownik lokalny brama komunikacyjna - zbiera dane o synchrofazorze U 0 GPRS GPS Czujniki montowane na przewodzie, zasilane prądem linii mierzą krytyczne parametry linii: DNP 3 lub IEC 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 Węzeł monitorujący w głębi sieci Sterownik lokalny brama komunikacyjna - zbiera dane z czujników o synchrofazorze I 0 i przekazuje je do serwera komunikacja dwukierunkowa 7 /

8 Wykrywanie i lokalizacja awarii - sekwencja Doziemienie w sieci z nieuziemionym bezpośrednio punktem neutralnym 1 Monitorowanie: W sposób ciągły rejestruje prąd i napięcie i zapamiętuje te dane cykl po cyklu 2 Wykrywanie awarii: Pozion napięcia otwartego trójkąta osiąga nastawiony próg 3 Przechwycenie awarii: Każdy czujnik prądu linii dostarcza zbiór 20 cykli do aplikacji 4 Lokalizacja awarii: Aplikacja analizuje i pokazuje ścieżkę awarii Dane zsynchronizowane czasowo -> GPS 8 /

9 Funkcjonalność wykrywania i lokalizacji awarii - w działaniu WĘZEŁ MON. BLESSINGTON WĘZEŁ MON. CROOKLING WĘZEŁ MON. RAHEEN WĘZEŁ MON. CORBALLY 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 (wysoko i nisko omowe uziemienia punktu neutralnego) zwarcia zaniki napięcia awarie kaskadowe - cross country faults (wysoko omowe uziemienie punktu neutralnego) 9 /

10 Funkcjonalność wykrywania i lokalizacji awarii - w działaniu Serwis WEB Integracja SCADA/DMS WĘZEŁ MON. BLESSINGTON WĘZEŁ MON. CROOKLING WĘZEŁ MON. CORBALLY WĘZEŁ MON. RAHEEN Aplikacja webowa Serwis GSM 10 /

11 Możliwości systemu

12 Historia awarii Historia awarii występujących w poszczególnych segmentach sieci profilaktyka utrzymania sieci 12

13 Profile obciążeń Charakterystyki obciążenia linii wielkość asymetri obciążenia poszczególnych faz jak i segmentów linii, bilansowanie obszarowe itp. 13

14 Integracja z SCADA 14 /

15 Minimalny prąd doziemny uwagi praktyczne Podczas testów przeprowadzanych w sieci Vatenfall a, faktycznie wygenerowano w linii prąd doziemienia 1A i ILMS był w stanie go zmierzyć. ESB (Irlandzki OSD) testowało ILMS na linii przy prądzie doziemienia około 4A i bez problemu było to prawidłowo wykrywane podczas gdy inne porównywane urządzenia gubiły się. Zarejestrowane przez ILMS doziemienie o prądzie doziemienia ok. 1 A Fault Current zrzuty z ekranu obok. 15 /

16 Obsługa rekonfiguracji sieci przed i po 16 /

17 Programowanie progów Wszystkie progi są przesyłane do odpowiednich urządzeń przez serwer: obok zrzut ekranu ustawień, które dotyczą zdarzeń typu I F i U 0 17 /

18 Podsumowanie możliwości systemu System jako taki - łatwy w montażu (nie inwazyjny pod napięciem) 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, TETRA Niewrażliwość na układ przewodów poziomy / pionowy Prosta integracja ze SCADA

19 Falowy lokalizator miejsca zwarcia

20 Rozwiązanie oferowane przez GE: TWFL w RPV /

21 Idea falowej lokalizacji miejsca zwarcia Falowy Lokalizator Miejsca Zwarcia (TWFL Travel Wave Fault Locator) W momencie zwarcia występuje nagła zmiana stanu w systemie el-en. Odpowiedź: powstanie stanu przejściowego - fali wędrującej (od kilku khz do kilkunastu MHZ), która rozchodzi się w obu kierunkach linii. 21 /

22 Rozwiązanie oferowane przez GE: TWFL w RPV-311 Falowy Lokalizator Miejsca Zwarcia: RPV 311 rejestrator zakłóceń, zdarzeń jakości energii RPV jest rejestratorem fali napięciowej (czas rejestracji 100ms) po wyfiltrowaniu 50Hz i harmonicznych wyzwolenie rejestracji (AND/OR): pobudzenie zabezpieczeń lub kryteria U, I, P, itd. częstotliwość próbkowania: 5MHz synchronizacja czasu GPS przez RT ns typowa dokładność do 100m 22 /

23 Rozwiązanie oferowane przez GE: TWFL w RPV-311 RPV311 nowa idea? czy sprawdzone rozwiązanie? pierwsze komercyjne instalacje: 2008 liczne wdrożenia: WN i NN ponad 300 aplikacje z przekładnikami napięciowymi indukcyjnymi i pojemnościowymi instalowane głównie tam, gdzie były kłopoty z tradycyjnym pomiarem miejsca pewność, że pomiar jest dokładny możliwość porównania metod 23 /

24 Podsumowanie - technologia Technologia wykorzystywania fazorów z miejsc rozproszonych w sieci dystrybucyjnej do wykrywania i lokalizacji awarii wydaje się rozwojową Wiarygodne określenie miejsca awarii istotny warunek bezpiecznej automatyzacji przywracania zasilania - FDIR / APRS Zwiększenie efektywności i niezawodności sieci poprawa jakości dostaw usług dystrybucyjnych SAIDI, SAIFI

25 Pytania? Broszura w języku polskim Dziękuję za uwagę