Hazai tapasztalatok a szélessávú PLC (BPL) technológia SmartGrid irányú felhasználásában.

Átírás

1 Hazai tapasztalatok a szélessávú PLC (BPL) technológia SmartGrid irányú felhasználásában. 1

2 Tartalomjegyzék A BPL technológia nemzetközi SmartGrid felhasználása BPL alapú városi adatátviteli hálózat, Nyíregyháza Ipari /vízmő/ adatgyőjtı és távvezérlı rendszer, Debrecen BPL alapú lakossági Internet szolgáltatás, Budapest érések, tapasztalatok kistérségi KIF hálózatokon 2

3 A BPL technológia nemzetközi SmartGrid felhasználása BPL (Broadband over PowerLine) A gyakorlati felhasználást a spanyol ENDESA városi hálózataiban (Barcelona, Sevilla, Zaragosa) kiépített KÖF hálózati SmartGrid alkalmazások jól mutatják. A teljesség igénye nélkül néhány példán keresztül: - Kábelhiba elırejelzése - Távfelügyeleti integráció - Távmérés, -leolvasás (AR) 3

4 Hiba elırejelzés a BPL átviteli paramétereinek változása alapján október 21-én 14:49-kor a B2538 transzformátor állomáson egy hibát észleltek. A hiba a BPL hálózaton már elıre látható volt. Az érintett hálózatrész egjegyzés TÁ elvi rajz KÖF TR KIF A hiba helye A hiba analízise során kiderült, hogy a probléma a primer oldali fıkábelen van. Ez a típusú KÖF kábel kapcsolja a transzformátort védelmet a primer bemenetre. A hiba csak a fázis kábelt érintette. A hiba a teljes transzformátor állomást bénította, a hibát 3 óra alatt teljesen elhárították. 4

5 Hiba elırejelzés a BPL átviteli paramétereinek változása alapján A 34 perccel a hiba bekövetkezése elıtt a BPL hálózat felügyeleten riasztás érkezett, az érintett szakaszon az adatátviteli csatorna sávszélessége lecsökkent. A riasztás alapján az KÖF hálózat felügyelet lokalizálta a hibát. Grafikonok a D2538 és D2874-as TÁ-ok közötti PLC adatcsatornáról, 2004 Október 21. PLC csatorna kapacitás Jel/Zaj viszony változása bit/s # changes in SNR/min A BPL csatorna adás iránya 14:15-kor hirtelen lecsökken, a vételi irány enyhén csökken. Hiba detektálás 14:49-kor Hirtelen csúcs az adás irány jel/zaj diagramján 14:15-kor és a vételi oldalon 14:30-kor a köztes idıben a PLC kommunikáció megszakadt 5

6 KÖF hálózat felügyeleti funkciók a BPL hordozó hálózaton érési, felügyeleti megoldások a második generációs, szélessávú BPLval. Valós idejő rövidzár detektálás a KÖF hálózaton. KÖF/PLC Hálózati egoldások A valós idejő Icc észlelés elınyei Transzformátor Állomás (KÖF) TÁ TÁ TÁ TÁ TÁ TÁ Alállomás vagy elosztó központ (Fej egység, switch) TÁ TÁ HIBA - Excavator - Dielectric breakdown - Join failure - Other causes TÁ TÁ TÁ Kb. 60%-kal csökkenti a kiesési idıt. Csökkenti a KÖF hálózat hibajavítási költségeit. egnöveli a KÖF hálózat élettartamát. Nagyobb biztonság az embereknek és berendezéseknek. Könnyő SCADA integráció. egkönnyíti a döntéshozást. Rövidzár érzékelık (I CC ) A rövidzár detektorok digitális kimenetükön jelzik a rövidzárat. A rövidzár detektorok beüzemelési és fenntartási költségei alacsonyak. A rövidzár detektor technológia független. 6

7 Közös BPL és SCADA felügyeleti rendszer kialakítása 1 Szélessávú PLC a belsı szolgáltatói célokra. A BPL és KÖF elosztó hálózati távfelügyeletek integrációja. KÖF/PLC Adatátviteli Alaphálózat KÖF/PLC Hálózat Rendelkezésre állása Adatsebesség (bit/s) Hiba% Fogyasztás (A) Hımérséklet ºC 7

8 Közös BPL és SCADA felügyeleti rendszer kialakítása 2 Az Endesa számos K+F munkán dolgozik, hogy felfedezze a PLC technológiában rejlı összes lehetıséget, mellyel villamos hálózatának analízisét és üzemeltetését minél pontosabban tudja végezni. Adatbázis Hiba jelzés osztályozás, hiba behatárolási modellek és minták ÜIK KÖF Topológia Adatgyőjtı és feldolgozó központ PLC hálózat V NETWORK Szakértıi Rendszer Folyamatos képzés Valós idejő felügyelet és hibajelzés Adat lekérés Adat lekérés BT Adat lekérés Riportok Riasztás jelzés Hiba analízis és diagnózis Fizikai hibabehatárolás Események tárolása Szigetelés minıség/kor analízis Érzékelık 8

9 Távmérés, távleolvasás (AR) PLC technológiával Különbözı stratégiák, távközlési megoldások alkalmazhatók a távmérésre (AR), de a PLC technológiának számos plusz elınye van a szolgáltató számára. egjegyzés Távleolvasás (A) PLC hálózaton át AR Topológia A Szélessávú PLC alkalmazása lehetıvé teszi a különféle szolgáltatások nyújtását KÖF, mint adathordozó hálózaton keresztül. elyek kötıdhetnek a villamos elosztáshoz (AR, SCADA), vagy egyéb közmőhöz (Gáz, Víz, Riasztás, stb.). KÖF hálózat ILEVO PLC BT PLC Fejegység KIF háló Electronic meters A Szélessávú PLC a KIF hálózaton gazdaságosan alkalmazható lakossági környezetben. A szélessávú PLC hálózat lehetıvé teszi a kívánt transzformátor elérését biztosítva más távközlési technológiák (Rádió, Optika, ADSL) kapcsolódását Az BPL eszközök IP interfésze nyílt rendszerként fogadja és továbbítja a különbözı technológiák adatait a Távfelügyeleti központ felé. Hálózat Felügyeleti Központ BPL Optikai háló ADSL Rádió... KIF hálózat BPL Alacsony sávszélességő PLC PLC ismétlı Electronic meters Gas & water meters PLC 9

10 A PLC, BPL technológia nemzetközi tapasztalatainak összefoglalása A BPL technológia kellıen érett a kereskedelmi lakossági szolgáltatások nyújtására és különbözı belsı szolgáltatói felhasználásokra. A PLC használható Energia enedzsment eszközként, lehetıvé teszi a szolgáltatási minıség emelését, fejleszti és segíti a tervezési, üzemeltetési és fenntartási munkákat, csökkenti az üzemi költségeket és növeli a felhasználók elégedettségét. A BPL szélessávú átviteli utat biztosít az alternatív adat, hang szolgáltatóknak, független rendszerként A PLC biztosítja az intelligens villamoshálózat (SmartGrid) kialakítását mőködik ahol szükséges lehetıvé teszi a gyors reakciót kiterjeszthetı a KIF hálózatra távleolvasási és egyéb távirányítható szolgáltatási célból (lekapcsolás, valós idejő számlázás) támogatja az üzleti alkalmazásokat A technológiát tovább ponton tovább kell fejleszteni hogy minden villamos alkalmazást kielégítsen pl.: tartalék tápellátás, AC szint, lefedettség és költség. 10

11 Hazai tapasztalatok BPL alapú városi adatátviteli hálózat, Nyíregyháza Ipari /vízmő/ adatgyőjtı és távvezérlı rendszer, Debrecen BPL alapú lakossági Internet szolgáltatás, Budapest érések, tapasztalatok kistérségi KIF hálózatokon 11

12 BPL alapú városi adatátviteli hálózat, Nyíregyháza Célok: - Öt transzformátor állomás bevonásával egy lakótelepi környezetben a PLC technológia tesztelése, piaci alkalmazhatóságának vizsgálata. (riasztások, térfelügyelet, közlekedésirányítás, ipari kommunikáció, stb.) - Az áramszolgáltatóval való együttmőködés kidolgozása, a technológia hasznosítása az áramszolgáltató szemszögébıl, típustervek elıkészítése, az áramszolgáltatói objektumokban való eszköz elhelyezési módok vizsgálata. - A technológia adatátviteli tulajdonságainak vizsgálata 0,4kV-os, 10kV-os kábeleken, valamint szabadvezetéki hálózaton, és épületeken belül. - Internet szolgáltatás tesztelése felhasználóval, valamint néhány középiskolai intézmény bevonásával Debrecen, Batthányi utca 22/c, obil: , Tel.: , Fax:

13 BPL topológia, Nyíregyháza teszt pilot 13

14 Ipari adatgyőjtı és távvezérlı rendszer. Debreceni Vízmő A BPL rendszer a Debreceni Vízmő 10 kútja és a központ között létesült adatgyőjtési és telemetriai feladatok kommunikációs igényének ellátására. Elızmények: A hangfrekvenciás modem átvitel helyett alternatív megoldásra volt szükség. A modem lassú, a jelzıkábelek sorra elromlanak, újratelepítésük körülményes, költséges. Az erıátviteli kábelek rendelkezésre állnak, amíg a kút mőködıképes. egoldás folyamata: Elızetes mérések elvégzése Tervezés Helyszíni szerelés Beüzemelés Elsı mérési eredmények kiértékelése A rendszer korrigálása Folyamatos mérés, kiértékelés, korrigálás 4024 Debrecen, Batthányi utca 22/c, obil: , Tel.: , Fax:

15 Debreceni Vízmő - A kutak elhelyezkedése 400m D5 D3 450m 300m D4 D1 300m 700m 400m D2 Központ 350m D8 250m D6 800m 250m É2 600m É1 É5 15

16 Debreceni Vízmő egy kút BPL panelbeépítése 16

17 Debreceni Vízmő Becsatolási módok Induktív becsatolás - Kapacitív becsatolás 17

18 Debreceni Vízmő Jelbeadási módok 18

19 Debreceni Vízmő jel/zajviszony megváltozása a villamos terhelés és a felharmonikus zaj hatására HE REP HE REP Központ D2 kút Központ D2 kút BPC sum:5156/26bps BPC sum:5438/29bps 19

20 Debreceni Vízmő - következtetés - Alapos megvalósíthatósági felmérés szükséges a munka felvállalásához - A kritikus helyeken legalább 24 órás mérés (a terhelés és a kábelek idıszaki változása) - A rendszer hibatőrı képessége stabilitása jó. - A kültéri eszközök klímatőrése jó (nyári meleg). - A rendszer eszközeinek (motor, frekvenciaváltó) zaja rontja az átvitelt, e zajokat kiszőrni nehéz és költséges 4024 Debrecen, Batthányi utca 22/c, obil: , Tel.: , Fax:

21 BPL alapú lakossági Internet szolgáltatás Budapest - editerrán Lakópark Cél: - Jelen: - Jövı: Inernet szolgáltatás / 4, 6, 8bps VoIP telefon szolgáltatás IPTV Távfelügyelet Távleolvasás Eszközök: Pilot projekt - technológiai teszt Szabályozás: - Áramszolgáltató Belsı folyamatok őszaki együttmőködés Kereskedelmi együttmőködés - Társasház Együttmőködési megállapodás 21

22 editerrán Lakópark - Jellemzık A editerrán Lakópark bemutatása: - 30 lépcsıház - A társasházak 4-5 emeletesek, szintenként 4-8 lakással -A lépcsıházakban 1-4 felszálló kábel van, a mérıórák a lakások mellett a szintenkénti elosztókban helyezkednek el. 22

23 editerrán Lakópark - Rendszertechnika Rendszertechnika Optikai kábel a lépcsıházakig. Jelmagyarázat: Optikai szál Internet Gerinc 23

24 editerrán Lakópark - Lépcsıház 5 4 CPE 3 CPE A lépcsıházak aljából egy BPL fej egység szolgálja ki a lépcsıházban lévı elıfizetıi modemeket fázis 0 CPE 3 fázis -1 Geyer szekrénytıl Villamos elosztó HE 24

25 editerrán Lakópark - Tapasztalatok Tapasztalatok a tesztkörnyezetben Jelterjedés: - Eredetileg tervezett PLC gerinc /30bps/ helyett optika gerinc >100bps - Felszálló ágakban jó terjedés. (-1. és 5. szint között legfeljebb felére csökken a fizikai sávszélesség) - A lakáson belül kiszámíthatatlan terjedés, rossz kábelezés, zavarforrások - A betápláló hálózat irányába gyengén terjed (pl. azonos KIF elosztószekrényen levı lépcsıházak között). Külsı zavarjelekre való érzékenység: - ipari motorok kábelérıl szóródó és azok lágyindítói, frekvenciaváltói termelte zavarjelek (rövid ideig tartó erısebb zavar, 150kHz és 4Hz között a BPL jellel összemérhetı, az 1-2Hz tartományban azt meghaladó mértékő). - CATV (47Hz feletti jel, a koax csatlakozóhoz közeli dugaszoló aljzatban erıs zavarás) - A rádióamatır frekvenciákkal való interferencia esetén a power mask ad megoldást. - Kapcsolóüzemő tápegységek felharmonikusai. - HomePlug rendszerő PLTvel párhuzamos üzemben is jól mőködik. 25

26 érések, tapasztalatok kistérségi KIF hálózatokon 1 26

27 érések, tapasztalatok kistérségi KIF hálózatokon 2 1 oszlopköz 2 oszlopköz 3 oszlopköz 4 oszlopköz 5 oszlopköz Táv (kb) Kereszttartós RX max bps Össz mérés őködött % 100% 70% 38% 40% Kötegelt RX max bps Össz mérés őködött % 100% 100% 100% 100% 27

28 érések, tapasztalatok kistérségi KIF hálózatokon 3 A BE VET diákjai Dr. Varjú György professzor úr vezetésével minden olyan jellegő, hivatalos és hiteles mérést elvégezték, melyek a jelenleg használt DS2 90xx chip-szetre épülı BPL berendezések lakossági és ipari környezetben való felhasználásakor az érvényben lévı jogi, környezetvédelmi és mőszaki normáknak való megfelelés céljából szükséges volt. A vizsgálatok eredményeibıl jegyzıkönyv és diplomamunkák (publikációk) készültek. A vizsgálatok/mérések: editerrán lakópark EC vizsgálata (vezetett, kisugárzott zavarok) Lakossági elszámolási villamos fogyasztásmérıkre gyakorolt hatások /BE VET PLC Laboratórium ADSL, VDSL PLC egymásra hatások /T-CO PKI Laboratórium Budapesti őszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamos Energetika Tanszék Villamos ővek és Környezet Csoport Villamosenergia-rendszerek fıszakirány 28

29 Köszönöm a figyelmet! kristof.voo@hu.schneider-electric.com Budapesti őszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamos Energetika Tanszék Villamos ővek és Környezet Csoport Villamosenergia-rendszerek fıszakirány 4024 Debrecen, Batthányi utca 22/c, obil: , Tel.: , Fax: