AGILE DIGITÁLIS ALÁLLOMÁSOK A digitális technológiában rejlő potenciálok felszabadítása KULSKI Krzysztof - 2013. szeptember 12. GRID
A digitális alállomás Switch yard = szabadtéri transzformátorállomás Smart substation area = Okos alállomási terület Substation control room = Alállomás vezérlőhelyisége 2
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
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
Technológiai busz definíciója az IEC61850 szabvány szerint Station Control = állomásvezérlés Station Bus = állomási busz PB Segment = TB-szakasz Process Bus Segment = technológiai busz szakasza IE61850-8-1 GOOSE/riportok IE61850-9-2 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 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Measure = mérés
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
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
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 GL317 550kV COSI-CT 9
10 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Convert = Átalakítás
Primer átalakítók és egyesítőegységek XMU800 MU Agile AMU előlap Optimalizálja a potenciálisan kíméletlen kültéri környezetben elhelyezett elektronika mennyiségét. Az egyesítőegységek az IEC 61850-9-2 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
MU Agile: a számítástechnikából a hálózatba 3 fő funkció: 1. Hagyományos CT-k és VT-k egyesítése. Összesen 3 garnitúra CT és VT 12 2. CT és VT jelek szinkronizált összegyűjtése egy órán keresztül, 1PPS, IEEE1588, 3. SV átvitele egy digitális kereten belül a technológiai buszon 61850-9-2LE (Ia, Ib, Ic, In; Va, Vb, Vc,Vn)
Hagyományos CT/VT alállomások - Előnyök Vezérlési rendszer PRIMER INTERFÉSZ ÉS VEZETÉKEZÉS Ethernet IEC 61850-8.1 állomási busz Terepi CT és VT transzformátorok IEC 61850-8-1 Relé Vezetéke s CT/VT Kültéri egyesítőegység In Yard IEC 61850-9-2 Ethernet IEC 61850-9.2 technológiai busz 13 Felújítási ciklus: 25-50 éves élettartam Technológiaváltás: ~15 évenként
14 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Protect = Védelem
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 Q4. 2012 C-sorozatú kapcsolócellavezérlő Kapcsolócellavezérlő opcionális védelemmel: : GR4 kidolgozás alatt CA Q1. 2013 15
Összeköttetés a primer berendezésekkel: 120 rézvezeték helyett 1 optikai vezeték Biztonság: nincs többé feszültség alatti összeköttetés a HV eszközökkel, csak szigetelt optikai szál 16
Példák a digitális alállomásra GIS példa 17
Teljesen digitális vezérlőszekrény Távolsági védelem Egyesítőegység Kapcsolócella vezérlő egység Ember gép interfész Kevesebb kábel 18
19 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Control = Vezérlés
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
DS Agile kapcsolócellavezérlők és MiCOM védelmi relék C264 IEC 61850 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
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 61850-3) Belső PC és kapcsolócellavezérlő kapcsolók Külső állványba szerelhető kapcsolók 22
Kapcsolóberendezés-vezérlők Gyors adatgyűjtés és átvitel (1ms) az IEC61850-8-1 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 Alstom Grid s offer = Az Alstom Grid ajánlata Monitor = Felügyelet
Példa: A CBR, GCB, GIS monitorozása CBWatch 2 Kioldás Üzemeltetés Olaj Motorok Hőmérséklet Tekercsek Nyomás 25
26 Projektek és következtetések
27 CIGRE 2012 kiállítás
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 CT420 24 COSI NXMU MICOM P594 1PPS Redundancia 2. kábel MICOM P594 1PPS 28 Védelem: 24 P546 12 P594 9-2LE Diff 2 9-2LE
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
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
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 5 4 3 Terepi tapasztalatok eredménye: Monitoring: > 1300 kapcsolócella Vezérlés: 3000 digitális vezérlőrendszer Védelem: 400 000 digitális relé Ezek a digitális megoldások már készek Ezek a digitális megoldások bővíthetőek 31
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
VÉGE 33 Az Alstom Agile digitális alállomás példa nélkül álló teljesítményt kínál az intelligens primer rendszerek és testreszabott automatizálási megoldások igénybevételével