AGILE DIGITÁLIS ALÁLLOMÁSOK

Átírás

1 AGILE DIGITÁLIS ALÁLLOMÁSOK A digitális technológiában rejlő potenciálok felszabadítása KULSKI Krzysztof szeptember 12. GRID

2 A digitális alállomás Switch yard = szabadtéri transzformátorállomás Smart substation area = Okos alállomási terület Substation control room = Alállomás vezérlőhelyisége 2

3 Huzalok, huzalok, huzalok. Biztonsági kérdések berendezések szigetelése, megszakítási és lépcsős potenciál, EMC Vörösréz 10 év alatt 400%-kal nőttek a nyersanyagárak Anyagköltség kapcsolócellák huzalozási és vizsgálati költségei, mukaerőköltség per huzalvéglezárás Kapcsolási rajzok tervezése ellenőrzés költsége, helyszíni munka nagy aránya Építési munka költségei tálcák, kábelágyazás, kábelhez hozzáférés, kilépés Fenntartási költség 3

4 A hagyományostól a digitális alállomásig 4 Rézhuzalozás kiváltása az állomási busznál Rézhuzalozás kiváltása az IED-k és a primer berendezések között Új építés, modernizálás, bővítés esetén Wired process bus = vezetékes technológiai busz Optical Ethernet IEC61850 Bus = Ethernet optikai busz, IEC61850

5 Technológiai busz definíciója az IEC61850 szabvány szerint Station Control = állomásvezérlés Station Bus = állomási busz PB Segment = TB-szakasz Process Bus Segment = technológiai busz szakasza IE GOOSE/riportok IE mintavételezett értékek, periódusonként 80 minta 5 Technológiai busz definíciója az IEC61850 szabvány szerint A technológiai busz kapcsolja össze egy kapcsolócellán belül a primer berendezéseket az IED-kel Egyes alkalmazásoknál a technológiai busz több kapcsolócellára is kiterjedhet 5

6 6 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Measure = mérés

7 Valódi NCIT megoldások Fejlett I- és V-mérési rendszerek Alkalmazás AIS/GIS AIS GIS GIS Technológia Optical-Faraday Kapacitív EVT Rogowski ECT Kapacitív EVT Mérési és védelmi alkalmazások megoldásai COSI-CT I mérés COSI-VT V mérés Rogowski I mérés CEVT V mérés 7 COSI-RECT COSI-CEVT COSI-CT-F3 COSI-CT

8 Előnyök az ügyfél részére Fokozott biztonság: Nincs robbanásveszély, a telephelyet nem szeli át huzalos szekunder áramváltó áramkör. Mérési pontosság dinamikus védelmi tartománnyal kiegészítve. Nincs túlvezérlés, ferrorezonancia, sem pedig nem kívánt tranziensek. Nincs aktív elektronika a HV-nél mind üzemszünet nélkül is hozzáférhető. Kiemelkedő szeizmikus hibatűrés. Páratlan megbízhatóság, teljes öndiagnosztika, zéró-közeli karbantartás. Kis súly, kompakt felépítés, rugalmasság. 8

9 AIS Example: COSI-CT Használjuk ki a COSI-CT könnyű súlya és szigetelőfolyadék-nélküli konstrukciója által teremtett új lehetőségeket műszaki megoldásaink leegyszerűsítése és a szerelési elrendezések megújítása érdekében. A COSI-CT-t szereljük közvetlenül a már meglévő szerkezetekre vagy társítsuk a többi berendezéssel. COSI-CM 245kV COSI-CT+ CVT Jelentős megtakarítás:» Az alállomás alaprajzi méretében,» Az átalakítási munkákban,» Az alapozásoknál és a tartószerkezeteknél,» stb 550kV CB-re szereltcosi-ct John Deer szélerőműtelepe, USA 69 kv vízszintes elhelyezés 550kV CB Alstom GL kV COSI-CT 9

10 10 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Convert = Átalakítás

11 Primer átalakítók és egyesítőegységek XMU800 MU Agile AMU előlap Optimalizálja a potenciálisan kíméletlen kültéri környezetben elhelyezett elektronika mennyiségét. Az egyesítőegységek az IEC szabvány szerinti precíz, időzített adatfolyamot állítanak elő a mintavételezéssel nyert értékekből. XMU 820 / XMU840 MU Agile AMU kihúzható 11 Minden CT és VT érzékelővel kompatibilis, akár digitális, akár hagyományos

12 MU Agile: a számítástechnikából a hálózatba 3 fő funkció: 1. Hagyományos CT-k és VT-k egyesítése. Összesen 3 garnitúra CT és VT CT és VT jelek szinkronizált összegyűjtése egy órán keresztül, 1PPS, IEEE1588, 3. SV átvitele egy digitális kereten belül a technológiai buszon LE (Ia, Ib, Ic, In; Va, Vb, Vc,Vn)

13 Hagyományos CT/VT alállomások - Előnyök Vezérlési rendszer PRIMER INTERFÉSZ ÉS VEZETÉKEZÉS Ethernet IEC állomási busz Terepi CT és VT transzformátorok IEC Relé Vezetéke s CT/VT Kültéri egyesítőegység In Yard IEC Ethernet IEC technológiai busz 13 Felújítási ciklus: éves élettartam Technológiaváltás: ~15 évenként

14 14 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Protect = Védelem

15 A technológiai busz interfész fejlesztései JELENLEG KAPHATÓ MiCOM Alstom P444 és P446 MiCOM Alstom P546 MiCOM Alstom P645 MiCOM Alstom P746 MiCOM Alstom P841 MiCOM Alstom P743 Különféle algoritmiai elvek szerint működő távolsági védelmi relék beépített távvédelemmel és egy- (P444/P446) vagy kétmegszakítós (P446) visszakapcsolással Vonaldifferenciál 2 vagy 3 csatlakozó vonalhoz ciklus alatti távolsággal és egy- vagy kétmegszakítós visszakapcsolással Transzformátordifferenciál legfeljebb 5 végződéshez, fejlett loss-of-life termikus monitorozással Numerikus gyűjtősínvédelem kis gyűjtősínhez (6 tápvezeték, 2 zóna) Átviteli vonal lezáró IED, biztonsági, visszakapcsolási és megszakítóhiba-kezelési célból Közepes/nagyméretű gyűjtősínvédelmi rendszer P740 CA Q C-sorozatú kapcsolócellavezérlő Kapcsolócellavezérlő opcionális védelemmel: : GR4 kidolgozás alatt CA Q

16 Összeköttetés a primer berendezésekkel: 120 rézvezeték helyett 1 optikai vezeték Biztonság: nincs többé feszültség alatti összeköttetés a HV eszközökkel, csak szigetelt optikai szál 16

17 Példák a digitális alállomásra GIS példa 17

18 Teljesen digitális vezérlőszekrény Távolsági védelem Egyesítőegység Kapcsolócella vezérlő egység Ember gép interfész Kevesebb kábel 18

19 19 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Control = Vezérlés

20 DS Agile legfontosabb jellemzők The complete digital substaton solution = a komplett digitális alállomási megoldás Kulcsrakész automatizálási rendszerek digitális alállomásokhoz A DS Agile a legmodernebb hardver-, szoftver- és kommunikációs megoldásokat és a legmagasabb technológiai műszaki színvonalat az IEC61850 szabvány szerinti protokollokkal kombinálja az egy vagy több alállomáson való használat igényei szerint. Interoperabilitás az IEC61850 ethernet hálózaton keresztül Redundáns kommunikációs protokollok (PRP/HSR) Nagykiterjedésű, alállomások közötti adatcsere IEC61131 szabvány szerinti automatikával Számítógépes szempontból biztonságos távoli hozzáférés Bizonyítottan jó MiCOM védelem és mérő IED-k Hatékony kezelőfelület és technikai eszközök Alállomási helyzet alaposabb ismerete Funkciók és architektúra tekintetében teljes mértékben bővíthető megoldás 20 20

21 DS Agile kapcsolócellavezérlők és MiCOM védelmi relék C264 IEC moduláris alállomási kapcsolócella-vezérlő Alállomási vezérlési, kommunikációs, monitoring, védelmi és automatizálási funkciók Nyílt platform a valós idejű automatika rendszerekhez Hagyományos és legmodernebb kommunikációs protokollok LCD grafikus kijelző a helyi vezérléshez, monitoringhoz és karbantartáshoz Alkalmas a meglévő berendezések átalakítására és modernizálására 21

22 DS Agile kapcsolók: interoperábilis architektúrák DS Agile kapcsolók Különféle redundáns Ethernetarchitektúrákhoz: gyűrűs, többgyűrűs, csillagpontos, dupla-csillagpontos Interoperábilis protokollok (PRP/HSR) Gigabit kapcsolók Teljes kompatibilitás a villamos szerelési előírásokkal (IEC ) Belső PC és kapcsolócellavezérlő kapcsolók Külső állványba szerelhető kapcsolók 22

23 Kapcsolóberendezés-vezérlők Gyors adatgyűjtés és átvitel (1ms) az IEC szabvány szerinti GOOSE üzenetekkel Gyors kioldás nagy megszakítóteljesítményű, gyorsműködésű (1ms) kimeneti kontaktorokkal Szinkronizáció IEEE1588 PTP protokollal IEC61850 PRP/HSR protokollal kompatibilis redundáns Ethernet összeköttetés DS Agile SCU Kapcsolóberendezés-vezérlő egység Minden megszakítóval és kapcsolóberendezéssel kompatibilis 23

24 24 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Monitor = Felügyelet

25 Példa: A CBR, GCB, GIS monitorozása CBWatch 2 Kioldás Üzemeltetés Olaj Motorok Hőmérséklet Tekercsek Nyomás 25

26 26 Projektek és következtetések

27 27 CIGRE 2012 kiállítás

28 Energinet, Dánia: teljesen digitális megoldás differenciál védelem 6 db 420 kv földkábel: Jutland Funen - Zealand x6 OHL 420kV 3000A 1. kábel - 420kV 1500A > 20km 9-2LE Diff 1 9-2LE Érzékelők: 72 COSI CT COSI NXMU MICOM P594 1PPS Redundancia 2. kábel MICOM P594 1PPS 28 Védelem: 24 P P LE Diff 2 9-2LE

29 2. példa: Oroszország Jobb alállomási teljesítmény kisebb üzemeltetési költséggel az FGC-nél Oroszországban Az egyesített orosz energiarendszer szövetségi áramhálózati vállalata, a Nagyezsda 110 kv-os kettős gyűjtősínes és 220 kv-os másfélmegszakítós alállomása A technológiai busz védelmi reléi, a kapcsolócellavezérlők, digitális vezérlőrendszerek, CCS panelek, egyesítőegységek és technikai rendszerek szállítása. 29 Megvalósítás alatt

30 Előzetes költségfelmérés (400kV AIS) zöldmezős, teljesen digitális S/S és hagyományos S/S 30 Költségváltozás LV kábel (anyag) -- LV kábel (munkaerő/szerelés) -- Építési munka - Tereprendezés - Földmunka (földelőhálózat) - Gyűjtősínek és csatlakozók -- Rendezőfülkék -- Akkumulátor és töltő +++ Védelem + DCS (kapcsolókkal) + Mérnöki munka (emberóra) - Üzembehelyezés -- Szállítási költség - Szerelés - Várható megtakarítás: Az összes költség néhány %-a Költségekre gyakorolt becsült hatása

31 DIGITÁLIS ALÁLLOMÁS - következtetések Az Alstom teljesen digitális alállomásokkal kapcsolatos szerződéseket teljesít Az Alstom kész arra, hogy a felhasználókat végigkísérje a hagyományostól a digitális megoldások felé vezető úton. Legfontosabb előnyök: Nagyobb 1 biztonság és megbízhatóság 2 Fokozott rugalmasság Eszközgazdálkodás Számítógépes biztonság Tulajdonnal kapcsolatos alacsonyabb összköltség Távoli hozzáférés Vörösréz-mentesség Terepi tapasztalatok eredménye: Monitoring: > 1300 kapcsolócella Vezérlés: 3000 digitális vezérlőrendszer Védelem: digitális relé Ezek a digitális megoldások már készek Ezek a digitális megoldások bővíthetőek 31

32 Előnyök az alállomáson belül Megszűnnek a berendezések kivezetéseinél a nem biztonságos üzemi feszültségek és áramok Csökken a kábelezéssel kapcsolatos munka és ezzel együtt az itt előforduló balesetek száma Jobb helyszíni teljesítmény Gyorsabb tervjóváhagyás Fenntarthatóbb működés, kevesebb nyersanyag Alkatrészek gyári szabványosítása Több kiválasztás kevesebb tervezés Rendeléskor kevesebb IED közül kell választani Kevesebb építési munka 32

33 VÉGE 33 Az Alstom Agile digitális alállomás példa nélkül álló teljesítményt kínál az intelligens primer rendszerek és testreszabott automatizálási megoldások igénybevételével