zenon – Maestrul Reţelelor Electrice de Distribuţie

 

                                                                                                            Echipa Kreatron Automation

Un Sistem de Management al Distribuţiei (DMS) este necesar pentru a gestiona o reţea electrică. În termeni generali, o reţea electrică poate funcţiona fără a fi gestionată – precum în cazul unei instalaţii electrice dintr-o casă. Însă, reţeaua electrică de acasă este una foarte mică. Dacă o astfel de reţea pică, acest lucru nu afectează cu nimic alte locuinţe. În plus, acest tip de reţele sunt rareori refăcute sau extinse.

Sistem de management al reţelei necesar pentru reţelele de distribuţie

Când o reţea electrică este extinsă pentru a acoperi necesităţile unui oraş, district sau o întreagă regiune, aceasta devine o reţea de distribuţie. Inevitabil, această extindere va aduce cu sine noi provocări: o defecţiune într-o secţiune a reţelei poate afecta numeroase locuinţe, în timp ce o defecţiune totală poate afecta sute de mii de persoane. În comparaţie cu o reţea domestică, reţeaua de distribuţie este “vie”.

Aceasta este extinsă şi adaptată constant pe măsură ce alte locuinţe sunt adăugate şi noi afaceri deschise. Odată cu cererea crescută pentru energie vin noi linii de alimentare. În aceste condiţii, o reţea nu poate rămâne negestionată deoarece s-ar ajunge la un black-out permanent. Datorită acestui fapt, un sistem de management al reţelei este necesar – un sistem cu o vedere de ansamblu constantă care arată poziţiile întrerupătoarelor de înaltă tensiune şi ce operaţii sunt necesare pentru a integra noi linii şi cabluri sau pentru a executa lucrări de mentenanţă. Sistemul de management al reţelei are rolul de a preveni întreruperile de curent sau de a limita o întrerupere de acest fel la cât mai puţini clienţi posibil.

Înainte, era suficient să se folosească o hartă a reţelei pe care erau marcate cu bolduri de diferite culori poziţiile întrerupătoarelor şi să se noteze toate operaţiile într-un registru. Comunicarea cu tehnicienii se efectua prin intermediul telefonului sau prin radio, în timp ce specialiştii executau calculele pentru reţea în mod manual.

În ziua de azi, persoana responsabilă cu sistemul de management al reţelei (operatorul) are nevoie de suport tehnic datorită volumului mare de date ce se acumulează în centrul de comandă-control al unei reţele. Acest sistem se numeşte Distribution Management System (DMS sau Sistem de management al distribuţiei). În linii mari, un DMS are două sarcini. În primul rând, întocmeşte o hartă a valorilor măsurate şi a poziţiilor întrerupătoarelor de înaltă tensiune şi le înregistrează operaţiile. Această parte este cunoscută ca şi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). A doua parte presupune calcularea reţelei având în vedere fluxurile de sarcină, calculele de scurt-circuit, setările bobinelor de tratare a neutrului, treptele pentru transformatori, etc. Ambele părţi sunt necesare pentru a menţine reţeaua operaţională. În cele din urmă, reţeaua poate fi influenţată de un număr variabil de factori. Aceştia pot include operaţii de comutare planificate care sunt necesare pentru extinderea reţelei sau pentru a executa lucrări de mentenanţă, însă cele mai problematice aspecte sunt sarcinile variabile, generarea de energie şi defecţiunile. Pentru o adaptare rapidă la aceste influenţe şi pentru o funcţionare fără probleme a reţelei, operatorului i se pun la dispoziţie o multitudine de informaţii. De exemplu, ei primesc informaţii în timp real de la întrerupătoare sub formă de mesaje, alarme şi notificări legate de status. Se folosesc de asemenea informaţii anterior înregistrate, cum ar fi punctul de localizare a unei probleme sau câţi clienţi sunt afectaţi. Această informaţie poate veni, de exemplu, de la un sistem de informare geografică (GIS) sau un sistem informatic integrat precum SAP.

 Ce ar trebui să facă un DMS

Privind un sistem DMS din punct de vedere tehnic, avem două întrebări ce ar trebui puse: de unde vin toate aceste date și cum poate un DMS să înlocuiască harta tradițională? Răspunsul la prima întrebare este unul simplu: datele sunt furnizate prin interfețe. Un sistem DMS are nevoie de interfețe pentru toate zonele de lucru. Informații care până acum erau comunicate prin telefon, acum ajung automat prin tehnologia telecontrol din cadrul DMS-ului. Din păcate, nu este cazul pentru fiecare întrerupător din cadrul unui sistem de management al rețelei.

În funcție de configurația rețelei (remote network) sau de necesități, pot exista întrerupătoare care nu sunt controlate de la distanță. Pentru a întocmi harta întrerupătoarelor în DMS, este nevoie de o funcție asemănătoare cu cea a tracking-ului manual. În zenon, această funcție este denumită manual correction. Avantajul corecției manuale în DMS este faptul că acesta calculează simultan starea rețelei și oferă operatorului informații adiționale.

Operatorul poate afla dacă o linie este funcțională, oprită, pusă la pământ sau folosită pentru alimentări multiple. În același timp, DMS-ul poate depista înainte de conectare dacă o intervenție va afecta diferiți consumatori sau va supraîncărca alte secțiuni ale rețelei. Astfel, sistemul asistă operatorul și previne eventuale greșeli.

Pe lângă interfețele pentru detectarea stării rețelei și pentru controlul de la distanță al diferitelor echipamente precum întrerupătoare, transformatoare, aparate de protecție, etc., DMS-ul mai are nevoie de interfețe cu alte sisteme pentru geo-informații, date clienți și stocare de date colectate pentru folosirea lor de către alte sisteme. Astfel, DMS-ul are rolul unei intersecții sau gateway pentru o varietate de tipuri de informație. De asemenea, DMS-ul nu este “scutit” de trend-uri: datele necesare diferitelor sisteme pot fi stocate în cloud.

Atunci când un sistem DMS este folosit, este important să se vadă starea rețelei. Calculele necesare pentru acest lucru sunt făcute de către un modul de debit de sarcină. Acest modul ia în calcul topologia rețelei, alimentările și încărcăturile/sarcinile și folosește aceste informații pentru a calcula tensiunile și distribuția energiei și curenților. Aceste calcule pot fi folosite pentru a deriva funcții care sunt necesare pentru monitorizarea rețelei sau pentru a indica posibilele supraîncărcări de sistem din timpul operațiilor de comutare. În plus, calcularea fluxului de sarcină poate fi folosit și în modul simulare.

În timpul monitorizării, calculele N-1 sunt efectuate pentru a anticipa ce s-ar putea întâmpla dacă o sursă eșuează. Ar fi o altă sursă suprasolicitată, avariată? Ar avea loc o reacție în lanț? Cu rezultatele calculelor N-1, măsuri de precauție pot fi luate înainte ca orice să se întâmple.

Resursele smart ajută la menținerea stabilității rețelei

Calculul fluxului de sarcină presupune că rețeaua prezintă mai multe valori constante măsurate. Însă, acest statut nu este strict necesar pentru estimarea stării rețelei. Estimatorul de stare calculează starea actuală de alimentări și încărcături. Verifică valorile măsurate, detectează valorile incorecte și estimează valorile măsurate ce lipsesc (de unde și numele de estimator). Acest procedeu este bazat pe valorile măsurate curente, de la sistemul de control al proceselor. Folosind aceste date, estimatorul pentru modelul rețelei poate găsi o soluție pentru tensiunile complexe care să se potrivească cel mai bine cu valorile măsurate existente.

Scopul estimării de stare a rețelei este de a oferi un set constant și complet de valori măsurate, care să stea la baza viitoarelor calcule de flux de sarcină sau de scurt-circuit. În plus, valorile calculate sunt comparate cu valori-limită. De obicei, valorile calculate sunt vizualizate cu identificatorul lor.

Operatorii sau supraveghetorii de sistem sunt informați cu privire la devieri mari de la valorile măsurate existente. Calculul fluxului de sarcină și funcțiile estimatorului de stare sunt printre cele mai importante funcții din cadrul managementului de rețea și părți intrinseci ale unui DMS. Din acest motiv, COPA-DATA lucrează la implementarea acestor funcții. Nu numai în scopul extinderii afacerilor în direcția rețelelor de distribuție, dar și pentru a-și consolida poziția în domeniul automatizării stațiilor, deoarece, și aici, este o cerere în continuă creștere pentru algoritmi de calcule complexe pentru electricitate și tensiuni.

                        (articol original: zenon – The Distribution Network Maestro, Jurgen Resch, IU Magazine – COPA-DATA)

 

Share