Driving the future

Koordinirana regulacija napetosti v

distribucijskem omrežju

mag.Samo Ceferin Kolektor Sinabit d.o.o.

4.2.2014 stran 1

En.Grids 014

Konferenca Tehnološke platforme za pametna omrežja

www.Kolektorsinabit

All rights reserved by KOLEKTOR®

Driving the future

• FE – Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana

• MR – Reinhausen 2e d.o.o.

• SmartCom d.o.o.

NAŠI PARTNERJI

4.2.2014 En.Grids 14, Ljubljana stran 2 www.Kolektorsinabit

www.Kolektorsinabit

Driving the future

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 3

OBSTOJEČE STANJE NA PODROČJU REGULACIJE NAPETOSTI V PRENOSNIH OMREŽJIH

• Regulacija napetosti se večinoma vrši na nivoju 400/110 kV ter na 110/21kV • V ta namen se uporabljajo klasična „ON-Load“ stikala za regulacijo napetosti pod

bremenom • Sistem je učinkovit ob centralizirani proizvodnji električne energije in razpršeni porabi • Z vključevanjem razpršenih virov energije na nizkonapetostnem nivoju prihaja v sistemu

do nezaželenih nihanj napetosti, ki so pogosto izven toleranc, ki jih predpisujejo standardi • Izziv pri gradnji „pametnih omrežij“je regulacija napetosti pod bremenom na 0.4 kV nivoju

www.Kolektorsinabit

Kolektor Sinabit d.o.o.

Driving the future

ZA NAMEN REGULACIJE NAPETOSTI POZNAMO DVA RAZLIČNA NAČINA REGULACIJE

• Centralni nadzor napetosti

– Obstoječa regulacijska stikala (OLTC)

• Koordiniran nadzor napetosti

– usklajeno delovanje različnih komponent omrežja in uporabnikov na podlagi meritev napetosti v več točkah distribucijskega omrežja

– voden prek centralnega sistema vodenja, ki na podlagi podatkov o razmerah v omrežju in algoritma vodenja sprejema odločitve in pošilja ukaze različnim komponentam

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 4

Kolektor Sinabit d.o.o.

www.Kolektorsinabit

Driving the future

SHEMATSKI PRIKAZ INTEGRACIJE SISTEMA REGULACIJE NAPETOSTI

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 5

www.Kolektorsinabit

Kolektor Sinabit d.o.o.

Driving the future

• Problematika regulacije napetosti v distribucijskih omrežjih ob prisotnosti RV (razpršenih virov)

– RV vplivajo na napetostni profil

klasična regulacijska shema lahko odpove

• Naprednejša regulacija napetosti

– merjenje napetosti v več točkah omrežja

– regulacija generiranja jalove moči RV

– uporaba regulacijskega transformatorja (VN/SN, SN/NN)

– sodobne kompenzacijske naprave

– potrebna je koordinacija med različnimi regulacijskimi shemami

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 6

www.Kolektorsinabit

Laboratorij za električna omrežja in naprave

Driving the future

VPLIV RV NA NAPETOST

• Napetostni profil radialnega voda

– priključen eden ali več razpršenih virov

RV spreminja pretoke moči v omrežju

Laboratorij za električna omrežja in naprave

TR

VN/SN

SNVN omrežje

NN vod

TR

SN/NN

Na

pe

tost

1 pu

Gen1 priključen

Gen1 odklopljen

GGen1

R S

R

RVR PU U

U

RV lahko povišajo

napetost na priključnem

mestu

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 7

www.Kolektorsinabit

Driving the future

• Regulacija s pomočjo regulacijskega VN/SN transformatorja

– merjenje napetosti v eni točki omrežja – možna uporaba kompavndacije

Laboratorij za električna omrežja in naprave

problemi vzdrževanja napetostnega profila ob prisotnosti RV

KLASIČNA REGULACIJA NAPETOSTI

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 8

www.Kolektorsinabit

Driving the future

• Regulacija s pomočjo regulacijskega VN/SN transformatorja

– merjenje napetosti v več točkah omrežja – spreminjanje referenčne vrednosti

• Regulacija s pomočjo regulacijskega SN/NN transformatorja

– uporaba stikala iTap

• Regulacija s pomočjo jalove moči RV

– regulacija generiranja jalove moči RV

• Uporaba pasivnih in aktivnih regulatorjev

– pasivni kompenzator – aktivni filter

Laboratorij za električna omrežja in naprave

Aktivni

filter

C

Omrežje

ui

up

Lp

iv

uv

ib

ip

Zb

Breme

udc

Zom

NAPREDNEJŠA REGULACIJA NAPETOSTI

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 9

www.Kolektorsinabit

Driving the future

OPREMA ZA REGULACIJO NAPETOSTI CELOSTNI PRISTOP REGULACIJE NAPETOSTI

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 10

Reinhausen 2e d.o.o.

www.Kolektorsinabit

Driving the future

REGULACIJSKI DISTRIBUCIJSKI TRANSFORMATORJI

Z NAPETOSTNIM REGULATORJEM

GRIDCON® ITAP

regulator Napetostne meritve na NN zbiralkah

PV

= 3~

PV

= 3~

PV

= 3~

G

OLTC

porabnik

srednja napetost

nizka napetost

napetostni regulator 3

transformator 1

On-load tap-changer 2

NN omrežje TP SN- omrežje

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 11

www.Kolektorsinabit

Reinhausen 2e d.o.o.

Driving the future

KOMPENZACIJA JALOVE MOČI – PASIVNA IN AKTIVNA KOMPENZACIJA

• Klasične kompenzacijske naprave za regulacijo jalove moči

– Klasične (kontaktorji) in dinamične (tiristorska stikala)

pasivne kompenzacijske naprave

• Sodobne kompenzacijske naprave za regulacijo jalove moči

– Dinamične kompenzacijske naprave na osnovi močnostne

elektronike (IGBT, tiristor) za SN in NN omrežja Aktivni fitri (GRIDCON ® AcF) - NN

GRIDCON ® SVC, Statcom

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 12

www.Kolektorsinabit

Reinhausen 2e d.o.o.

Driving the future

PRIMERI DOBRE PRAKSE – GRIDCON® ITAP V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU Z RV

– veliko število PV sistemov na 0,4 kV nivoju, vasica Larrieden na Bavarskem

– napajalna TP opremljena z iTAP

Uservice: 95% + 1% časovno obdobje:

05:00h-20:00h

merilni senzorji na NN zbiralkah

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 13

www.Kolektorsinabit

Reinhausen 2e d.o.o.

Driving the future

PRIMERI DOBRE PRAKSE – GRIDCON® ITAP V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU Z RV

• Regulacijski distribucijski transformatorji – regulator napetosti

iTAP

– do novembra 2013 več kot 200 referenčnih projektov uporabe iTAP

v omrežjih z visokim deležem RV

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 14

www.Kolektorsinabit

Reinhausen 2e d.o.o.

Driving the future

• Trenutna rešitev

• Velikost diktira regulacijsko stikalo

• Veliki materialni stroški

• Nova rešitev

• Kompaktna izvedba

• Nižji stroški

REGULACIJSKI DISTRIBUCIJSKI TRANSFORMATOR

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 15

www.Kolektorsinabit

Kolektor Etra d.o.o.

Driving the future

REGULACIJSKI DISTRIBUCIJSKI

TRANSFORMATOR

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 16

www.Kolektorsinabit

• Razvoj nove konstrukcije regulacijskega distribucijskega transformatorja v Kolektor Etri:

– Razvoj novega tipa distribucijskega transformatorja

– Vgradnja stikala prilagojenega za uporabo v distribucijskih transformatorjih GRIDCON iTAP (stikalo induktivnega tipa z vakuumskim odklopnikom, kontrola položaja s koračnim motorjem

– Dimenzije obstoječega transformatorja se bistveno ne spremenijo Vir: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2012

Kolektor Etra d.o.o.

Driving the future

PRINCIP DELOVANJA

TRANSFORMATORJA • Za omejevanje preklopnega toka se uporablja dušilka

Kolektor Etra d.o.o.

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 17

www.Kolektorsinabit

Driving the future

• Distribucijski regulacijski transformator:

– Nižja cena transformatorja v primerjavi s predhodno

rešitvijo – Produkt, ki ponuja reševanje problematike razpršenih

virov – Nove možnosti nadzora omrežja na strani porabnikov – Pametna omrežja

REGULACIJSKI DISTRIBUCIJSKI TRANSFORMATOR

Kolektor Etra d.o.o.

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 18

www.Kolektorsinabit

Driving the future

ZASNOVA KOMUNIKACIJSKEGA OMREŽJA ZA KOORDINIRANO REGULACIJO NAPETOSTI V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU

• Ključne zahteve za komunikacijski sistem: – Komunikacija v (skoraj) realnem času

– Izpolnjevanje zahtev SLA (razpoložljivost, zakasnitve, spremembe

zakasnitev, izguba paketov)

– Varnost povezav

– Specifične zahteve (delovanje v zahtevnih okoljskih in EMC

pogojih)

VN

TR VN/SN

SN

TR SN/NN NN vod

GRazpršeni

vir

Merilne

točke 1...n

TP postaja

DCV

Komunikacijski

prehod TP

VPN/FW

LAN

Varna povezava

Centralni

strežnik

RTU

RF GW

Komunikacijsko omrežje

WPAN

TK dostopovno omrežje

(optično, Wimax, WPAN)

Komunikacija z

merilnimi točkami

Javna TK omrežja

(predvsem v dostopu

GPRS, xDSL) v sedanjem

stanju ne zagotavljajo

pogojev glede zahtev,

predvsem SLA.

Smart Com d.o.o.

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 19

www.Kolektorsinabit

Driving the future

KOMUNIKACIJSKE TEHNOLOGIJE ZA KOORDINIRANO REGULACIJO NAPETOSTI V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU

– Zagotavljanje SLA (predvsem razpoložljivost) zahteva uporabo tehnologij, ki to omogočajo

– Komunikacija DCV –TP z uporabo fiksnih omrežij in/ali

brezžičnih omrežij, ki zagotavljajo QoS

– Komunikacija TP – merilne točke z uporabo WPAN

tehnologije IEEE 802.15.4 (TG4k: LECIM – Low

Energy Critical Infrastructure)

Smart Com d.o.o.

www.Kolektorsinabit

4.2.2014 En.Grids 014, Ljubljana stran 20

Driving the future

HVALA ZA POZORNOST

•All rights reserved by KOLEKTOR®

www.Kolektorsinabit

4.2.2014 stran 21