WAProtector

WAProtector
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Nadzor globalnega EES-a v 20 ms realnem
času
Dr. Tadeja Babnik, Bojan Mahkovec, ELPROS
PIES, November 2010
1
WAMS (Wide Area Measurement System)
• Potreba po WAMS-u
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
–
–
–
–
–
–
Deregulacija
Spremenjena vloga interkonekcije
Nepričakovani povečani pretoki v/med EES-i
Prenos moči na dolge razdalje
Prisotnost alternativnih virov energije
Obratovanje EES-a na robu
zmogljivosti
– Razpadi EES
– Za preprečitev razpadov je
pomembna hitra in zanesljiva
informacija o stanju EES-a
Vir: ENTSO https://www.etsovista.org/
2
Primerjava SCADA/EMS in WAMS
• SCADA/EMS sistemi
– Dinamika pridobivanja meritev je 1-10 s.
– Podatki niso sinhronizirani.
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• WAMS
– Zbiranje podatkov iz RTP-jev EES-a na nivoju države in
meddržavna izmenjava vsakih 20 ms.
– Vsak podatek je opremljen s časom in sinhroniziran z µs
točnostjo.
– Analiza časovno usklajenih podatkov v realnem času (20 ms).
– Omogoča nadzor faznih kotov.
– Post-mortem analize.
3
WAProtector
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• WAProtector je sistem za spremljanje, nadzor, zaščito in
vodenje EES-a.
• Sistem je osnovan na UniFusion platformi.
• Funkcionalnost WAProtector-ja vsebuje:
– kompleksen koncentrator podatkov,
– analize podatkov v realnem času,
– detekcijo nenormalnih
obratovalnih stanj EES-a,
– arhiviranje podatkov,
– vizualizacijo podatkov,
– izmenjavo podatkov v realnem času.
Operater
Analitik
SCADA/EMS
Drugo podjetje
PDC
Uporabnik
Drugo podjetje
PDC
Komunikacijsko
omrežje
WAProtector
WAProtector
IEC 60870-5-101/104
gonilnik
Server PMU
gonilnik
Dogodki
Alarmi
Ciklična
baza
Baza
oscilografij
Sinhronizacija podatkov
& izračuni v realnem času
Client PMU
gonilnik
Client PMU
gonilnik
Client PMU
gonilnik
PDC & analize v realnem času
Arhiviranje
Web SCADA
server
Vizualizacija
Komunikacijsko
omrežje
GPS
PMU
PMU
PMU
PMU
4
Komunikacijska povezljivost
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Gonilnik za zajemanje sinhro-fazorjev (odjemalec) po IEEE 1344 in
IEEE C37.118.
• Gonilnik za posredovanje sinhro-fazorjev (strežnik) po IEEE 1344 in
IEEE C37.118.
• IEC 60870-5-101/104 gonilnik za izmenjavo podatkov s
SCADA/EMS sistemi.
5
Analize podatkov
• Časovna sinhronizacija podatkov iz vseh podatkovnih virov.
• Stabilnostne analize:
-
detekcija razlike faznih kotov,
detekcija nizko-frekvenčnih oscilacij,
detekcija napetostne nestabilnosti,
detekcija prekoračitve dovoljenih vrednosti,
itd.
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Signalno obdelovalne funkcije
-
FFT za analizo trajnih oscilatornih pojavov,
korelacijske funkcije.
• Uporabniško programabilne funkcije, ki omogočajo uporabniku
kreiranje lastnih funkcij:
-
logične funkcije (in, ali,…),
aritmetične operacije (+, -, *, /,…),
pogojne funkcije (>,<, =, ...),
itd.
6
Detekcija nizko frekvenčnih oscilacij
• Detekcija nizkofrekvenčnih oscilacij na: delovni moči,
frekvenci in razliki faznih kotov. Ločimo:
– medsistemske oscilacije: 0.1 – 0.5 Hz
– lokalne oscilacije: 0.5 - 2 Hz
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Izhod iz modula detekcije nizkofrekvenčnih oscilacij je:
–
–
–
–
–
dominantna frekvenca detektirane oscilacije
amplituda dominantne frekvence oscilacije
koeficient dušenja oscilacije
start status, ko je nastavljena vrednost prekoračena
status proženja, ko je nastavljena vrednot prekoračena preko
tolerančnega časa.
7
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Primer detekcije nizkofrekvenčne oscilacije
moči
8
Podatkovne baze
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Ciklične podatkovne baze (14 dnevna, časovna
resolucija 20 ms.)
• Podatkovne baze dogodkov,
• Podatkovne baze alarmov,
• Podatkovne baze oscilografij.
9
Vizualizacija podatkov
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Sistem za vizualizacijo
omogoča prikazovanje:
– meritev in izračunanih vrednosti
v realnem času
– pretekle podatke za zadnjih 14
dni
– dogodke in alarme
– zapise dogodkov
– shranjenih podatkov na
računalniku uporabnika
– animacijo preteklih dogodkov.
• Uporabnik lahko izbira med:
– prikazi trenutnih podatkov,
– 2D, 3D in polarno opazovanjem
trenda meritev in izračunanih
vrednosti,
– geografsko opazovanje
napetostnih kotov.
10
Imlementacija v prenosnem omrežju
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Elektro-Slovenija
• Amprion (Nemčija)
• Elering (Estonija)
Primeri zabeleženih dogodkov
• Razpad UCTE omrežja novembra 2006
• Nizkofrekvenčna oscilacija
• Vklop 400 kV daljnovoda
11
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Dogodek: Razpad UCTE nov. 2006
Vir: T. Babnik, U. Gabrijel, B. Mahkovec , M. Perko, G.Sitar: “The road from WAMS to WAPCS”, Study Committee B5 Colloquium, October 19-24, 2009, Jeju Island,
Korea, PS3-304
12
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Dogodek: Nizkofrekvenčna oscilacija
Vir: T. Babnik, U. Gabrijel, B. Mahkovec , M. Perko, G.Sitar: “The road from WAMS to WAPCS”, Study Committee B5 Colloquium, October 19-24, 2009, Jeju Island,
Korea, PS3-304
13
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Dogodek: Vklop 400 kV daljnovoda
Vir: T. Babnik, U. Gabrijel, B. Mahkovec , M. Perko, G.Sitar: “The road from WAMS to WAPCS”, Study Committee B5 Colloquium, October 19-24, 2009, Jeju Island,
Korea, PS3-304
14
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Imlementacija v NN omrežju
• Za raziskovalne in testne namene je WAProtector implementiran na
nizkonapetostnem nivoju (230 V).
• PMU-ji so priključeni na 230 V (110 V Amerika) v podjetjih in
fakultetah po svetu.
• WAProtector instaliran v Ljubljani zbira podatke vsakih 20 ms in
izvaja analize v realnem času, shranjejuje podatke in vizualizacijo
podatkov.
• PMU-ji priključeni na NN omrežje dajejo zadovoljivo meritev
frekvence in nizkofrekvenčne oscilacije na razliki faznih kotov, ki je
blizu situaciji v VN omrežju.
15
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Dogodek: Nizko frekvenčna oscilacija
16
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
Sinhronizacija Turškega EES-a z ENTSO-E kontinentalno
Evropo
17
Zaključki
© Copyright 2010 ELPROS d.o.o. All rights reserved.
• Sistem služi za spremljanje stanja EES-a v realnem času in
alarmiranja v primeru dogodka.
• Prihodnost sistema je vključitev zaščitnih funkcij in funkcij vodenja.
• Za realizacijo je potrebna zanesljiva komunikacijska infrastruktura z
determinističnimi časi delovanja.
• Glavni fokus v bodoče je:
– postopno uvajanje sistemske zaščite,
– razvoj ekspertnih sistemov za preprečitev razpadov EES-a,
– postopno uvajanje preventivnih in korektivih ukrepov:
• razbremenjevanje,
• izklopi (preklopi) enega ali več vodov za ohranitev stabilnosti sistema,
• blokiranje regulacijskih transformatorjev z odcepi,
• itd.
– prenos samo pomembnih informacij do uporabnika (avtomatsko reduciranje
velike količine podatkov).
18