Technologie

Automatyka Dystrybucji w sieciach Średnich Napięć

opublikowany przez redakcja 20 listopada 2017 0 komentarzy

W swoim artykule autor zajmujący się tematyką urządzeń dla sieci Smart Grid w firmie Protektel sp. z o.o. z Przasnysza, będącej przedstawicielem hiszpańskiej firmy Arteche S.L. z Bilbao – przedstawia podejście do kosztów inwestycji w DA (Distribution Automation)  w oparciu o materiały firmy Arteche [1] . Autor artykułu jest Product Managerem w firmie Protektel sp. z o.o.
Z racji wielu spotkań z kadrą inżynierską z firm OSD oraz wykonawców pracujących dla tych firm (dostawcy rozdzielnic, szaf sterujących, automatyki EAZ itp.) dostrzega duże zainteresowanie tą tematyką.

Case Study: Automatyka Dystrybucji w sieciach Średnich Napięć

Poniżej autor przedstawia ciekawe doświadczenia hiszpańskiej firmy Arteche z Bilbao, która w zakresie Automatyki Dystrybucji [2] ściśle współpracuje z jednym z głównych OSD na rynku hiszpańskim – Iberdola.

Case Study, Arteche, Hiszpania [1]

Cel:

Wdrożenie w niektórych europejskich firmach OSD, modelu FLISR (Fault Location, Isolation and Service Restoration) czyli systemu lokalizacji zwarcia, jego wyizolowania i przywrócenia zasilania wraz ze zdalnym sterowaniem podziemnymi i napowietrznymi sieciami kablowymi.

Rozwiązanie:

Rozdzielnice pierścieniowe (Ring Main Unit) oraz wyłączniki w tych rozdzielnicach zostały wyposażone lub zmodernizowane poprzez  instalację zdalnych terminali mogących zbierać dane z pomiarów  prądów i napięć przy pomocy nowych sensorów prądowych i napięciowych.

Prezentacja. Charakterystyka ogólna:

Klientami były dwie różne firmy dystrybucyjne operujące na rynkach europejskich i pozaeuropejskich. Jedna z nich jest w grupie  10 największych na świecie operatorów.

Obie firmy OSD posiadają dziesiątki tysięcy podstacji (takich jak np. stacje transformatorowe) na swoich liniach SN od 6 do 36kV (w sieciach zarówno podziemnych jak i napowietrznych) w krajach europejskich, gdzie przeprowadzono te projekty.

Przez wiele lat swojej działalności, obie firmy instalowały bardzo różne modele rozdzielnic pierścieniowych, z różną topologią oraz z różnymi technologiami gaszenia łuku elektrycznego.  Oznaczało to, że firmy posiadały różniące się od siebie rozdzielnice pierścieniowe w zakresie technologii gaszenia łuku, ilości doprowadzonych linii SN, możliwości monitorowania rozdzielnic itp. Uznano w związku z tym, że najnowsze rozdzielnice pierścieniowe planowane do instalacji, powinny być w pełni zautomatyzowane wg zasad Automatyki Dystrybucji.

Zgodnie z wymogami krajowych regulatorów, firmy dystrybucyjne były świadome, że będą musiały instalować w każdej podstacji urządzenia umożliwiające ‘inteligentne pomiary’ parametrów sieciowych. W związku z tym zdecydowały się na budowę sieci Smart, wykorzystując możliwości stwarzane przez automatykę dystrybucji  w sieciach SN.

Wymagania Klienta:

Główne wymagania wobec zaproponowanego rozwiązania były następujące:

  • Maksymalizacja dostępności usług dla konsumentów poprzez wdrożenie systemu FLISR i uzyskanie możliwości stałego monitorowania sieci SN.
  • Ścisłe przestrzeganie istniejących wymogów bezpieczeństwa pracy.
  • Zmniejszenie kar regulacyjnych, związanych z przerwami w dostawie energii, wraz ze szczególnym uwzględnieniem przywrócenia zasilania w ciągu 3 minut.
  • Efektywność kosztowa.
  • Przyjęcie standardowego rozwiązania dla różnych zainstalowanych rozdzielnic pierścieniowych.
  • Łatwość instalacji, obsługi i konserwacji.
  • Wdrożenie technologii transmisji  PLC/BPL dla sieci średnich napięć.

Aplikacja i jej wdrożenie:

Podczas przyłączania urządzeń do pomiaru prądu i napięcia (w tym przypadku sensorów prądowych i napięciowych) konieczne jest zachowanie szczególnej ostrożności przy pracach instalacyjnych w rozdzielnicach pierścieniowych. Jest to  szczególnie istotne podczas instalacji sensorów napięciowych w modernizowanych rozdzielnicach starszego typu, które nie posiadają już gwarancji dostawcy.

Z punktu widzenia odbioru instalacji, należy pamiętać, że powinna ona być tak zaprojektowana, aby całość prac instalacyjnych było wykonana w krótkim czasie, przy zachowaniu zasad bezpieczeństwa i mając na uwadze późniejszą eksploatację. Jest to ściśle związane z faktem, że żadne z wybranych urządzeń nie wymaga dodatkowej kalibracji po instalacji, a operacje w rozdzielnicy są wykonywane w krótkim czasie.

Rozwiązania mogą być sklasyfikowane w trzech poniższych grupach.

Rozwiązania dla automatyki i monitorowania rozdzielnic pierścieniowych w izolacji gazowej GIS

wykorzystywane są tu sensory napięciowe PLUGSENS, instalowane w symetrycznych głowicach konektorowych zgodnych ze standardem DIN C. Do pomiaru prądu ARTECHE oferuje kilka opcji, w tym konwencjonalne przekładniki prądowe niskich mocy LPCT.ICN-1 (Rys.1) , sensory prądowe LPCT.PSI (Rys. 2) lub sensor RGW.PSI – czyli cewkę Rogowskiego z rozpinanym modułem (Rys. 3).

Rys.1. Pomiar prądu przekładnikiem niskiej mocy ICN, pomiar napięcia sensorem PLUGSENS [1], [3]

Rys. 2. Pomiar prądu sensorem LPCT.PSI, pomiar napięcia sensorem PLUGSENS [1], [3]

 

Rys. 3. Pomiar prądu sensorem RGW.PSI, pomiar napięcia sensorem PLUGSENS [1], [3]

Wprowadzenie transmisji PLC / BPL w sieciach SN było szczególnie trudne w środowisku,  w którym występują ograniczenia dostępnej przestrzeni i brak dedykowanego punktu przyłączenia do sieci SN. Łącze PLUGCOM firmy ARTECHE jest rozwiązaniem integrującym w jednym kompaktowym urządzeniu sensor napięciowy i urządzenie o charakterze pojemnościowym PLC/BPL zapewniającym transmisję danych. Jest to możliwość  odpowiedzi na tego typu wyzwania dla firm OSD (Rys. 4). Tego typu rozwiązania nie są u nas jeszcze praktykowane.

Rys. 4. Sensory napięciowe PLUGSENS oraz łącze PLC/BPL PLUGCOM zainstalowane w rozdzielnicy w izolacji gazowej (GIS) [1], [3]

Automatyka rozdzielnicy pierścieniowej jest realizowana przez sterownik adaTECH FRC.

Rozdzielnice pierścieniowe dotychczas niemonitorowane zostały wyposażone w urządzenie adaTECH FRM (monitor), zapewniające monitoring rozdzielnicy w czasie rzeczywistym.

Na rynku krajowym są dostępne sterowniki firm takich, jak Apator Elkomtech czy Mikronika, które z powodzeniem zapewniają komunikację z  sensorami Arteche.

Rozwiązania dla rozdzielnic pierścieniowych w izolacji powietrznej (AIS)

Najczęstszym wyborem jest sensor napięciowy UNDERSENS (Rys. 5), mający niewielkie wymiary i zapewniający niezawodność działania. Realizacja pomiarów prądów oraz sterowania przez urządzenia IED nie różni się od rozwiązań dla rozdzielnic GIS. Sensor napięciowy UNDERSENS może współpracować z przekładnikami niskich mocy, sensorami prądowymi czy sensorami – cewkami Rogowskiego [4]. W tym roku sensory UNDERSENS zostały wykorzystane w projektach dla ENEA. Sensory UNDERSENS zostały także wprowadzone do specyfikacji firmy ENERGA – OPERATOR SA [5] jako mogące współpracować ze sterownikami firmy Elkomtech.

Rys. 5. Sensor napięciowy UNDERSENS zainstalowany w rozdzielnicy w izolacji powietrznej (AIS) [1], [3]

Rozwiązania dla automatyki rozłączników w liniach napowietrznych

Do pomiaru napięcia wykorzystywany jest sensor OVERSENS lub konwencjonalne przekładniki napięciowe. Natomiast do pomiaru prądu najczęściej wybierane są konwencjonalne przekładniki prądowe SN. (Rys. 6)

Rys. 6. Sensor napięciowy OVERSENS zainstalowany na słupie linii napowietrznej [1], [3]

Korzyści z wdrożenia

Dzięki wykorzystaniu  produktów ARTECHE, operatorzy systemów dystrybucyjnych mogli wdrożyć systemy usługi FLISR, które umożliwiły znaczne obniżenie kosztów operacyjnych OPEX i dawały korzyści z oszczędności w ramach kosztów inwestycyjnych CAPEX.

Redukcje w kosztach OPEX:

  • -35% redukcja kosztów kar związanych z brakiem zasilania w energię elektryczną: nieprzywrócenie dostaw po 3 minutach po przerwie było na poziomie ok. 65% przed rozpoczęciem projektu i 45% po wdrożeniu nowych rozwiązań
  • -25% redukcja kosztów obsługi

Redukcje w kosztach CAPEX:

  • 30% oszczędności dzięki odroczeniu wydatków inwestycyjnych CAPEX (wydłużony okres trwałości środków trwałych) oraz oszczędności, dzięki integracji kilku funkcji zarządzania zużyciem energii przez urządzenia IED.

Bibliografia:

[1] www.arteche.es ‘ Case study. Medium Voltage Distribution Automation’

[2] www.protektel.pl ‘Automatyka Dystrybucji’

[3] www.protektel.pl ‘Zastosowanie sensorów napięciowych i prądowych SN w Automatyce Dystrybucji’

[4] Dembski J., ‘Energetyka & Elektrotechnika’ nr 3/2017, ‘Pomiary prądów i napięć w sieciach SN Smart Grid’

[5] www.energa-operator.pl/centrum_informacji/standardy_techniczne Zespoły sterownika do szafek AMI/SG.

 

Zebrał i opracował:

mgr inż. Janusz Dembski

MV Product Manager

Protektel sp. z o.o.

Piłsudskiego 92, 06-300 Przasnysz

tel. +48 29 752 57 84, kom. +48 502 418 993

e-mail: janusz.dembski@protektel.pl

www.protektel.pl

Warto zobaczyć

Zostaw komentarz