Conceptul de Smart Grid

REZUMAT :

In acest articol se prezinta conceptual si viziunea smart grids in europa, sunt descrise cerintele de tipul smart grids le au de indeplinit pentru a satisfacere obiectivele stabilite prin strategia de la Lisabona si anume: Flexibilitate, Accesibilitate , Siguranta, Economie. Se prezinta o comparative intre retelele electrice actuale si Smart Grids. De asemenea sunt descrise principalele beneficii ale retelelor inteligente si notiunea de retea electrica virtuala.

INTRODUCERE

In ultimii ani, numarul problemelor legate de calitatea energieie electrice a crescut dramatic. Cresterea cererii de energie electrica si consecutiv extinderea numarului si puterii instalatiilor electroenergetice, alaturi de schimbarea structurii agentilor energetici si cresterea numarului de receptoare de mare putere au condus la inrautatirea parametrilor de calitate a energiei electrice, cu implicatii serioase asupra regimurilor de functionare a retelelor si consumatorilor.

In aceasta perioada economica, foarte dificila si impredictibila, concumatorii de energie se confrunta cu o situatie energetic complexa, pe care si specialistii in domeniu o inteleg si o pot gestiona destul de greu. Preturile energiei electrice se afla intr-o tendinta relative ascendenta tarile dezvoltate, care este posibil sa continue, datorita tendintelor globale legate de schimbarile structural in furnizarea de energie electrica si necesitatea crescanda de iinvestitii in noi tehnoogii si surse de energie.

Datorita aparitiilor acestor noi provocari in sistemul electroenergetic, a fost lansat un nou concept numit Smart Grid (SG). Acest concept a fost lansat in anul 2005 , in cadrul European technology platform for electricity networks of the future, a Programului Cadru 7 al Comisiei Europene. Scopul acestei platform este de a formula si promova o viziune asupra dezvoltarii retelelor electrice din Europa in viitorul apropiat. In plus, aceasta viziune constituie baza pentru cercetare, dezvoltare si programe demonstrative cu finantare europeana, dar si locala. Se doreste ca tranzitul de energie catre retelele viitorului sa se realizeze printr-o abordare integrate si inovatoare pe plan ethnic, comercial si reglementare.

SMART GRIDS – CONCEPT SI VIZIUNE

Conceptul de “Smart Grid – SG”

Conceptual de Smart Grid este utilizat astazi mai mult ca un termen de maketing decat ca o definitie tehnica, astfel incat nu exista inca criteria clare care sa specifice ce este smart si ce nu este.

Cu toate acestea tehnologiile inteligente inbunatatesc observabilitate si/sau controlabilitatea sistemului de putere.

Smart Grid este integrarea tehnologiilor electrice si de informatii intre orice punct de generare si orice punct de consum.

Platforma tehnologica europeana Smart Grid defineste reteaua inteligenta dupa cum urmeaza:

“O retea nteligenta este o retea de energie electrica, care poate integra intelligent actiunile tuturor utilizatorilor conectati la ea: generatoare, consuamtori – in scopul de livra efficient aprovizionarea durabila, economica si sigura de energie electrica”

O retea inteligenta utilizeaza produse si servicii inovatoare, impreuna cu o monitorizare inteligenta, control si comunicare, precum si tehnologii de self-heal:

– sa faciliteze o mai buna conectare si functionare a generatoarelor de orice putere si tehnologie;

– permite consumatorilor sa joace un rol in optimizarea functionarii sistemului;

– furnizeaza consuamtorilor informatii si posibilitatea alegerii unui furnizor;

– reduce semnificativ impactul asupra mediuluisi intregului sistem de alimentare cu energie electrica;

– ofera un nivel sporit de fiabiliate si securitate a aprovizionarii;

Noile tehnologii de tip Smart Grid inbunatatesc controlul si analiza sistemului energetic si au capacitatea sa transforme reteaua electrica dintr-o infrastructura static intr-una dinamica.

Retelele de tipul Smart Grid sunt cel mai bine definite dupa functiile pe care le au de indeplinit, mai ales ca tehnologiile de baza pentru atingerea acestor obiective sunt nca in evolutie. Astfel se propun sapte obiective pentru ca o retea sa devina Smart Grid:

Sa permita participarea activa a consumatorilor;

Sa se acomodeze la toate optiunile de generare si stocare;

Sa dezvole noi produse, servicii si piete;

Sa asigure calitatea energiei electrice pentru toata gama de nevoi din economia secolului 21;

Sa permita optimizarea utilizarii activelor si functionarii eficiente;

Sa localizeze incidenele, sa le prevna, sa le izoleze sis a le repuna autoomat in functiune;

Sa reziste la atacuri de ordin fizic si cybernetic si la dezastrele naturale;

Viziunea SG in Europa

Paragraful ce urmeaza prezinta cerintele pe care retelele de tipul Smart Grid le au de indeplinit pentru a satisface obiectivele stabilite prin strategia de la Lisabona, si anume:

Flexibiliate. Retelele electrice trebuie sa prezinte configuratii care sa permita mentinerea continuitatii in alimentarea cu energie electrica a consumatorilor in rice ocnditii de functionare. O cale de crestere a flexibilitatii pentru implementarea pietelor de energie electrica, printr-un management efficient al congestiilor interne de retea sip e liniile de interconexiune, inbunatatirea transportului la distanta si integrarea surselor de energie regenerabila.

Accesibilitate. Retelele electrice trebuie sa permita accesul liber tuturor utilizatorilor, atat a consumatorilor cat si a producatorilor. In particular retelele electrice trebuie sa permita oricarei surse de energie regenerabila sa sa conecteze fara restrictii, chair daca acestea prezinta probleme specifice de functionare(intermitatii puterii produse).

Siguranta. Securitatea functionarii, atat a producatorilor, cat si a consuamtorilor este o cerinta impusa retelelor electrice moderne. In plus, cerintele unei societati digitale sunt indeplinite prin asigurarea calitatii energiei electrice. Numarul mare de incidente produse, in ultimii ani , in mai multe sisteme electroenergetice cau au condus la avarii extinse dovedeste factul ca este necesara o crestere a capacitatii de transfer a retelei electrice prin cresterea fiabilitatii a a puterii nominale a liniilor si transformatoarelor, respectiv , prin rezervarea in surse de productie, care include si sisteme de stocare. Pe langa aceasta este necesara si reinoirea si inovarea retelei electricce printr-un management efficient al activelor, prin cresterea gradului de automatizare in scopul inbunatatirii calitatii serviciilor, prin utilizarea sistemelor de control de la distanta.

Economie. Dezvoltarea infrastructurii retelelor electrice trebuie incurajata prin inovare, management efficient al energiei, competitie si reglementari tehnice, deoarece orice cheltuiala nejustificata se reflecta asupra pretului energiei electrice la consumatorul final.

Pentru a atinge aceste obiective, retelele electrice trebuie sa devina active, permitand integrarea noilor tehnologii. In viitor, sistemul eletroenergetic va fi impartit inttre productia centralizata si productia distribuita.

Generatoarele distribuite pot fi aggregate si controlate astfel incat sa formeze microretele sau centrale virtual care vor facilita integrarea acestora in sistemul fizic dar sip e piata de energie electrica . O centrala electrica virtuala este o colectie de unitati mici si foarte mici de productie descentralizate, care este monitorizata si controlata printr-un sistem super coordonat de gestionare a energiei.

In general, aceste unitait de generare produc incalzirea si racirea, precum si energia electrica. Functionarea cu success a unei centrale electrice virtuale necesita urmatoarele echipamente tehnice:

– un sistem de management al energiei care monitorizeaza si optimizeaza functionarea unitatilor descentralizate de alimentare;

– un sistem de prognoza pentru sarcini, care este in masura sa calculeze previziunile pe termen foarte scurt (1 ora) si prognoze pe termen scurt (7 zile);

– un sistem de prognoza pentru generarea de unitati de energie regenerabila. Aceasta prognoza trebuie sa fie in masura sa utilizeze prognozele meteo, pentru a anticipa generarea centralelor electrice eoliene si fotovoltaice;

– un sistem de management al energii datelor care colecteaza si pastreaza date care sunt necesare pentru optimizare si prognoze, de exemplu, profile de generare si sarcini precum I datele contractuale pentru alimentarea clientului.

O legatura puternica pentru comunicarea sistemului de management energetic cu unitatile de putere descentralizate.

Un exemplu de SG este prezentat in figura 1 unde se poate observa cum sursele de energie regenerabila joaca un rol important in producerea energiei electrice.

Fig. 1 Integrarea surselor de energie distribuite in sistemul electroenergetic classic

Generatoarele distribuite nu vor fi singurele surse de productie care vor alimenta consuamtorii ci vor fi integrate in sistem. Astfel de retele electrice de medie tensiune si de joasa tensiune vor devein active, avand capacitatea de a furniza servicii de sistem. La nivelul retelei de distributie, care in mod traditional este orientate catre serviciul de furnizare si alimentare a consumatorilor, apar noi practice precum dispecerizarea acestora, calculi de retea in timp real etc., ce se gaseau initial in activitatile operationale de la nivelul retelei de transport. La nivelul retelei de transport este necesara dezvoltarea unei noi strategii si unor practice operationale care sa permita o functionare descenrtalizata, dar cu un control centtralizat.

Obbiectivele strategice ale acestei viziuni includ:

– crearea unui set de instrumente si a unui portfolio de solutii dovedite tehnic care pot fi implementate rapid si efficient in retelele existente si care sa permita injectii de putere de la toate sursele de energie;

– armonizarea reglementarilor din Europa pentru a facilita comercializarea transfrontaliera a energiei electrice si a serviciilor din sistem .

– stabilirea in comun de standarde tehnice si protocoale, care sa asigure accesul liber la echipamente de la orice producator ales.

– dezvoltarea de sisteme informatice de calcul si sisteme de telecomunicatii, care sa permita clientilor servicii inovatoare pentru a inbunatati eficienta.

– crearea de interfete intre sistemele de automatizare si control pentru a asigura interoperabilitatea echipamentelor vechi cu cele moderne.

C) BENEFICIILE SG

– Reducerea poluarii mediului;

-Reducerea timpului de reabilitare;

– Integrarea generarii distribuite;

-Reducerea costurilor congestiilor;

– Creeare de locuri de munca si crestere PIB;

– Reducerea intreruperilor fortate;

D) SISTEMUL ELECTROENERGETIC SI SMART GRIDS

Principiile de baza ale retelei actuale au fost adopatate acum mai bine de 150 de ani : retea centralizata unidirectionala, sistem de transport si distributie, controlul sistemului bazat pe echilibrul productie-consum.

Retelele au fost construite pentru un sistem in care energia electrica provine de la unitati mari, cum ar fi centralele pe baza de carbunesau gaze, centrale nucleare sau hidro.

In ultimii 20 de ani, retelele de alimentare cu energie electrica fac din ce in ce mai greu fata cerintelor noi privind : riscurile care tin de securitatea sistemului, planurile existente la nivel national sau regional in privinta promovarii productiei de energie din surse regenerabile; solicitarile din ce inc e mai numeroase pentru un serviciu de alimentare cu energie electrica cu nivel de disponibilitate comparabil cu cel al sistemelor electronice (GSM, Internet, E-banking).

In conditiile aparitiei mai multor surse de energie de putere mica distribuite in intragea retea, dar mai ales datorita aparitiei centralelor electrice eoliene, circulatia de puteri poate schimba periodic sensul si poate crea problem de reglaj al frecventei si/sau tensiunii.

Aceste noi situatii conduc la necesitatea transformarii retelei din modelul unidirectional spre unul integrat, interactiv (Fig. 3)

Fig. 3 Evolutia retelelor electricce

Tabelul 1 ofera o imagine de ansamblu a principalilor factori de conducere pe care retelele electrice inteligente ar trebui sa le indeplineasca pentru a satisface necesitatile din ce in ce mai exigente ale consumatorilor.

Tabelul 1. O vedere de ansambllu a factorilor de conducere principali pentru retele inteigente

1.3. Cerintele tehnice pentru implementarea Smart Grid

Pentru a evidential de ce este necesar ca reteaua electrica actual sa devina o retea de tipul Smart Grid, este necesar sa enumeram sarcinile pe care aceasta le are de indeplinit. Astfel o rtea de tipul Smart Grid trebuie:

Sa fie capabila sa izoleze defectele si sa indetifice automat cai de restabilire a alimentarii;

Sa puna la dispozitia consumatorilor elementele care sa permita participarea active la functionarea retelei;

Sa asigure un serviciu de siguranta in functionare, evitand pierderile determinate de intreruperile in alimentarea cu energie electrica;

Sa permita racordarea sistemelor actuale de generare si stocare distribuita;

Sa permita pietelor de enegie sa—si extinda activitatea;

Sa asigure functionarea eficienta;

Sa permita rezolvarea problemelor determinate de lipsa de predictibilitate a surselor regenerabile distribuite;

1.4 Integrarea surselor de energie distribuite

Infrastructura de masurare avansata (AMI) si citirea automata a contoarelor (AMR) trebuie sa furnizeze mijloacele necesare pentru masurare, analiza si sa comunice consumul de energie catre o baza de date centrala pentru facturare, depanare si analiza.

Functii ce se doresc a fi implementate in Smart Metering:

-sa permita achizitionarea in timp real a valorilor tensiunii , curentului, frecventei, energiei total consummate, costului total al energiei consummate si a platilor effectuate;

– stocarea valorilor masurate si inregistrate pe diferite perioade de timp;

– comunicarea bidirectionala de date cu conturul;

– contoarele trebuie sa contina o interfata prin care sa comunice datele continute de acestea la dispozitive aditionale de la domiciliul clientului in timp real .

– in cazul in care sursa de producere a energiei este amplasata in cladirea locuit modelul contorului ales trebuie sa tina cont de implicatiile pe care acesta le poate avea asupra sistemului si asupra pietei de energie;

– posibilitatea de a comuta intre furnizorii de energie

– posibilitatea de a crea un istoric al consumului de energie care sa fie accesibil atat furnizolrului, cat si consumatorilor;

– contoarele sa aiba unctii multiple;

– sa asigure protectia consumatorului la supratensiune, supracurenti, variatii de frecventa inadmisibile, prin restaurarea imediata a acestor parametrii;

– sa elimine posibilitatea consumului illegal de energie electrica;

CONCLUZII

Exista mai multe definitii care exprima conceptual de SMART GRID. Din acest motiv este foarte importanta analiza situatiei actuale sistemului electroenergetic. Trebuie analizat daca sistemul electroenergetic actual este capabil a suporte noile cerinte impuse de SMART GRID.

O retea pentru a deveni de tipul SMART GRID, trebuie sa indeplineasca functiile asa cum –au descris anterior. Bineinteles ca pentru ca reteaua enegetica actual sa ajunga sa satisfaca aceste conditii, este necesarca ea sa evolueze treptat prin modernizarea segmentelor importante ale retelei.

Sistemul energetic actual satisface alimentarea consumatorilor de mai bine de un secol. Implementarea brusca a noilor tehnologii (netestate suficient) ar conduce catre o instabilitate a sistemului déjà foarte bine cunoscut. Se poate aprecia ca integrarea unui sistem informatic alaturi de sistemul electroenergetic este vitala pentru o retea de tip SMART GRID.

Analiza comparativa efectuata ubliniaza avantajele sistemelor SMART GRID , care echipate cu scheme de comunicatie si tehnici de masurare in timp real, permit imbunatatirea rezistentei, prognozie, precum si protejarea impotriva amenintarilor interne si externe.

2 . 1 REZUMAT:

Pentru reteaua inteligenta, comunicatiile reprezinta aspectul de baza care permite satisfacerea cerintelor de performanta. Lucrarea trateaza rolul retelelor de comunicatii private versus retelele de comunicatii publice, tehnologia cu fir sau fara fir, cele 5 nivele ale retelelor de comunicatii, precum si protocoale de comunicatii si elementele cheie: disponibilitatea, supravietuirea, acoperirea, latent, securitatea, controlul. Se pune in dezbatere necesitatea abordarii cu prioritate a retelei de comunicatii aferenta SCADA-DMS si apoi a retelei de comunicatii A.M.I.

2 . 2 INTRODUCERE IN COMUNICATII

Furnizarea de energie electrica este una dintre industriile care se sprijina cel mai mult pe comunicatii. Chiar si pentru cei mai mari furnizori de utilitati, efortul de planificare si exploatare a sistemului de comunicatii la distant (telecom) presupune eforturi intense, de mare complexitate si diversitate.

Trebuie acordata o atentie marita elaborarii unei strategii de omunicatii. Pentru cele mai multe firme de utilitati, elaborarea initiala a planurilor retelei inteligente trebuie sa se bazeze pe o strategie de comunciatii orientate catre viitor. Aceasta trebuie sa fie complexa la nivel orizontal, stratificata pep e vertical si axata in principal pe proprietatea privata a firmelor de utilitati asupra mijloacelor fixe de comunicatii. Astfel, va exista garantia ca sistemul de comunicatii va fi sigur , robust, fiabil. Acest design va constitui fundatia pe care se pot cladi aplicatiile de retea inteligenta.

O revizie strategic a infrastructurii de comunicatii pentru firmele de utilitati de multe ori implica actualizarea unei abordari existente asupra unui astfel de design de comunicatii sau telecom (comunicatii la distanta), cel putin pentru cele mai mari firme de utilitati. Pentru firme de utilitati de dimensiuni medii si mici, designul va fi mai putin complex, mai putin sofisticat, mai putin costisitor, cu putine nivele.

Industria utilitatilor a ajuns la un consens: este timpul sa inlocuim infrastructura demodata de retea. Ceea ce ramane neclar este tipul de platforma de comunicatii care vor sustine aceasta modernizarea de amploare.

Injectarea unui volum mare de fonduri stimulative in aceasta industrie a oferit un imbold producatorilor de produse de comunicatii care intra pe piata utilitatilor. Unele dintre aceste produse nu sunt proiectate special pentru aplicatii in utilitati.

Sensibilitatea unica a fluxurilor ioperationale in utilitati, complexitatea mediului de reglementare si ritmul mult mai lent al implementarii tehnologiilor au ca rezultat o formula complex ape baza careia firmele de utilitati trebuie sa-si aleaga platform potrivita pentru reteaua inteligenta.

Pe masura ce firmele de utilitati abordeaza subiectul in profuinzime, in incercarea de a stabili care este cea mai buna retea de comunicatii pentru nevoile lor de retea electrica inteligenta, cautarea pare mai degraba se genereza intrebari decat sa ofere raspunsuri.

2 . 3 CICLURI TEHNOLOGICE SCURTE SI PERIMAREA SISTEMULUI

Apritia retelei inteligente reprezinta fuziunea a doua industrii: tehnologia informationala (IT) si industria electrica. Din punct de vedere al ritmului in care aceste industrii implementeaza inovatia si schimbarea, ele par sa se situeze la poli opusi. Aceasta situatie prezinta un onstacol major cand se pune problem ace platform de comunicare va allege o firma de utilitati pentru planurile sale.

“Problema este ca firmele de utilitati au funstionat intr-un mediu in care echipamentele legate de retea cum ar fi unitatile terminale la distant (remote terminal units, RTU) si dispozitivele electronice inteligente (intelligent electronics devices, IED) sunt inlocuite la o perioada de 15 pana la 30 de ani. In IT, consideram ca orizontul de timp pentru reinoirea tehnologica este de cinci ani. A convinge o firma de utilitati sa gandeasca in acesti termini inseamna o adevarata schimbare de cultura. ”

Se observa ca o amre parte din tehnologia de retea inteligenta este inca in stadiu incipient, asta ca luarea deciziilor in acest moment constituie o provocare, mai ales daca luam in considerare evolutia standardelor.

“Efortul de a elabora standard de interoperabilitate a obligat industria sa gandeasca intens, pentru ca nu ne putem gandi in mod definitive la standard pana nu am luat o decizie in cea ce priveste arhitectura.” Una din zonele de dezbateri este platform Apple in comparatie cu platform Microsoft.

Securitatea este un element cheie al cadrului general al retelei inteligente. Securitatea trebuie incorporate in arhitectura de la baza la varf. Cata vreme tehnologia infromationala evolueaza in ritm mai rapid(de la doi la patru ani) decat ciclurile de investitie de capital in utilitati(15 pana la 20 de anis au mai mult), fabricantii de echipamente si furnizori de servicii trebuie sa se angajeze pe termen lung sa sprijine retelele pus ein functiune. Pentru mutle firme de utilitati, un motiv de ingrijorare exprimat deschis este ca sunt “fortate” de tehnologizarile mai rapide ale companiilor de telefonie sa isi modernizeze un numar mare de contoare montate si dispositive electrice sau, daca nu, sa suporte consecintele unei tehnologii care nu mai este compatibila.

Cele mai multe firme mai amri de utilitati au o combinative de client in zone rurale, suburbane si urbane dens populate. Aceste firme vor avea nevoie de tehnologii multiple pentru a furniza comunicatii pe intreg teritoriul lor de serviciu. Multe firme de utilitati folosesc tehnologia wideband (un nou niveld e acces la internet cu amre viteza) sau tehnologia mesh(plasa) fara fir pentru a mari capacitatea retelei lor private pe firba optica sau microunde in zone urbane si suburbane – si tehnologii de banda ingusta (narrowband), cu amre putere si capacitate de penetrare in zoneel rurale su suburbane limitrofe. Cea mai mare provocare de acoperire sunt retelele subterane in central oraselor mari. Tehnologiile broadcast fara fir nu se propaga prin gurile de vizitare. In aceste spatii, optiunile sunt tehnologiile mesh wireless de tip “Stocheaza si trimtie” (store and forward) cum ar fi ZigBEE sau purtatoare de informative pe linii de curenti tari (power line carriers).

Unele firme de utilitati cauta solutii de comunicatii pentru infrastructura avansata de contorizare, dar aceasta nu va oferi performanta dorita pentru automatizarea distributiei si nu este clar ce tip de performanta ar oferi pentru raspunsul dynamic la cerere. “Marea problema este automatizarea distributiei , unde iti automatizezi liniile si vrei sa poti inchide un intreruptor in interval de milisecunde. Nu vei obtine asa ceva cu un system AMI.”

Analizand problemele cheie ale comunicatiilor pentru utilitati, acestea sunt:

– Disponibilitatea

Firmele publice de telecomunicatii pot avea un grad inalt de disponibilitate de retea, dar serviciile pe care le ofera sunt partajate cu piata comerciala. In consecinta, performanta se poate degrada dramatic in conditii de reatea aglomerata.

– Supravietuirea

Retelele publice de telecomunicatii au un istoric amestecat in ce priveste supravietuirea, respective flexibilitatea sistemului in conditii adverse. O lipsa de surse alternative (backup power) pe retelele comerciale de comunicatii are ca rezultat faptul ca reteaua publica ramane indisponibila pena cand se restabileste serviciul electric.

– Acoperirea

Retelele particulare ale firmelor de utilitati folosesc de multe ori o combinatie de tehnologii fara fir (wireless) pentru a-si atinge tintele de aooperire. Sistemele si modelele de functionare ale firmelor publice de comunicatii sunt optimizate in jurul cerintei de furniza acoperire pentru cel mai mare numar de conusumatori posibil in comparative cu a fi proiectate pentru a acoperi in mod ubicuu un intreg teritoriu de serviciu. Zonele care nu sunt deservite sau sunt sub-deservite nu sunt fezabile din punctd e vedere economic pentru firmele publice de telecomunicatii.

– Latenta

Unele aplicatii de importanta critica, cum ar fi automatizarea distributiei si modernizarea pe arii intinse, au nevoie de latent foarte scazuta (timpul necesar datelor sa treac prin retea). In comparative cu tehnologiile wireless particulare, care ating latent in intervalul 10 msec pana la 100 msec, tehnologiile publice de tip cellular, functionanad pe scara larga in rpezent, ofera lantente in itnervalul 100msec pana la 1000 msec.

– Securitatea

Capabilitati de securitate si protective exista in retelele wireless bine proiectate, ata publice cat si private. Un aspect suplimentar de securitate in contextul functionarii firmelor de utilitati este nevoia de a asigura integritatea si disponibilitatea sistemului chair in conditii adverse, cum ar fi atacurile sau intreruperile cauzate din exterior sau avrfurile de sarcina.

– Controlul

Unul dintre avantajele unei retele private este ca se poate proiecta si implementa o retea care indeplineste nevoile de securitate si fiabilitate ale aplicatiilor de importanta critica penru reteaua inteligenta , facand pe parcurs orice negocieri si chimburi de cost sau tehnologie care sunt necesare. Spre diferenta de retelele private, firmele de telecomunicatii publice sunt proiectate conform obiectivelor economice ale opreatorului de celular, care pot sa nu concorde cu cele ale furnizolrului de utilitati.

2 . 4 CU FIR SAU FARA FIR

Este clar ca firmele de utilitati trebuie sa aleaga ceea ce este mai bun , atat din tehnologiile cu wireline cat si din cele wireless. O combinative a celor doua abordari va oferi ceea ce este necesar pentru platform de comunicatii cu arhitectura stratificata, care satisface cerintele de comunciatii pentru datele operationale.

Unele din modalitatile wireless pentru comunicatii in firmele de utilitati sunt in uz de mai bine de 60 de ani, incepand cu aplicatiile de telemetrie radio din anii 1940. Optiunea wireless de astazi include microundele, radioul cu licenta, satelitul si mai recent, retelele de telefonie mobila si de tip intretesut sau mesh, bazate pe spectru fara licenta.

O privire de ansamblu asupra segmentarii comunicatiilor pentru planificatorii de utilitati ar include:

– nivelul 1 : infrastructura de magistrale de retea;

– nivelul 2: retele de transport;

– nivelul 3: retele in teren;

– nivelul 4: retele de vecinatate /domestice;

Daca sistemele de comunicatii din cladiri ar fi proprietatea firmei de utilitati ar putea fi private ca un al cincilea nivel.

Aplicatiile de exploatare a retelei inteligente sunt mai ales bazate pe fire , de la central de control in statia electrica, sisteme de protective si sisteme automatizate ale statiei. Acestea sunt aplicatii esentiale de protective a sistemului si aproape toate firmele urbane de utilitati fac apel la cabluri din fibra optica si la linii inchiriate pentru magistralele de retea si transmisia backhawl a datelor chieie de exploatare.

Pentru automatizarea distributiei, aplicatiile de stabilizare a tensiunii axate pe monitorizarea si controlul dispozitivelor pe stalpi si retea sunt in curs de a suferi o schimbare majora in directia comunicatiilor fara fir si probabil vor ramane in forma radioului cu licenta din cauza necesitatii de a avea comunciatii sigure si securizate in cele mai adverse conditii.

In ce priveste consumatorul, aplicatiile de retea inteligenta sunt mai ales fara fir pentru obtinerea de date de contorizare, cu un grad de folosire a metodelor cu fir care folosesc tehnologii PLC si BPL. Wireless-ul este folosit si pentru comunicatiile in cladire pentru gama larga de aplicatii privind consumatorul, inclusive managementul energetic si raspunsul dynamic al cerere.

Tabelul nr. 1 – Aplicarea pentru reteaua inteligenta

Tabelul nr. 2 – tehnologii de comunicatii in retelele pentru utilitati, nivele in arhitectura de retea largime de banda si interval de latenta.

2 . 5 TIPOLOGIA DE COMUNICATII

Sumarul de mai jos se bazeaza pe observatii privind comunicatiile folosite de firmele de utilitati. Lista reprezinta numai un esantion al firmelor active in segmentele respective:

– PLC/DLC

Aceasta este o metoda verificata “low band rate” pentru a comunica inspre si dinspre dispozitivele aflate la distant si este folosita uneori in aplicatiile de control al sarcinii.

– Retele celulare sau mobile

Tehnologia celulara- fie ca e bazata pe mesh sau pe point-to-multipoint este mult folosita de firmele de utilitati care fac parte din infrastructura avansata de contorizare (AMI).

-Satelit

Obtinerea de date de la satelir joaca un rol extreme de important in industria de petrol si gaze, in urmarirea navelor maritime, GPS si alte segmente. Pe plan global, firmele de utilitati cheltuiesc peste 175 milioane USD pentru obtinerea de date de la locatii aflate la distanta.

Interoperabilitatea la nivel mondial pentru accesul prin microunde (WIMAX)

Acest nou protocol de comunicatii ofera acces fix si mobil la internet. Dezvolatarea WIMAX a faut posibile viteze care se apropie de 40Mb/sec. ultima versiune iEE 802.16 furnizeaza 1Gb/sec putere de tranzit.

Sisteme multi-adrese 900Mhz pentru radio cu licente , folosit la control, supraveghere si achizitie de date (SCADA) si la AMI.

900Mhz MAS, spectru fara licenta, este mai putin costisitor decat radioul cu licenta, dar marea problema o reprezinta zgomotul.

Sunt furnizori de servicii comerciale pentru cele mai multe telefoane fixe si mobile de uz in prezent. Aceste firme intra in parteneriate cu firmele de utilitati pentru a furniz acoperire in present. Aceste firme intra in parteneriate cu firmele de utilitati pentru a furniza acoperire in portiunile de arie de serviciu care nu sunt acoperite de retele private ale firmelor de utilitati. Ceea ce este mai important, aceste firme lupta pentru un rol mai proeminent in noua era de automatizare avansata a distributiei si a aplicatiilor de contorizare automata. Aceste firme lucreaza pentru a construe capabilitati de a patra generatie (4G) pentru retelele lor. In momentul de fata decid daca sa mearga inainte cu evolutia pe termen lung sau cu WIMAX ca fundament pentru ofertele 4G. La firmele mari de utilitati se vor folosi cel mai probabil in mod selective si limitat aceste noi oferte de servicii comerciale, insa acestea se vor bucura de popularitatea ca firmele care implementeaza acum retele inteligente si unde nu exista la dispozitie capital pentru a construe si a intretine retele private de comunicatii.

2 . 6 CONVERGENTA COMUNICATIILOR

Pe masura ce piata AMI se dezvolta se se maturizaeaza, infrastructura de comunicatii legata de ea este in multe privinte la fel ca fibra neagra in sensul ca poate exista capacitate semnificativa in exces nefolosita care poate fi pusa la lucru pentru unii participant, sau pentru toti participantii la o retea ADA.

Bineinteles, alegerea va fi determinate de gradul perceput de adecvare din punct de vedere al securitatii, fiabilitatii , flexibilitatii si gradului adecvat de largime a benzii si latent, dupa cum sunt acestea cerute diferitelor operatiuni cu date de automatizare a distributiei.

In unele cazuri, fabricantii de contoare inteligente au stabilit parteneriate cu una sau mai multe firme specializate pe comunicatii, motivul fiind ca acesta este segmental din aria de servicii de utilitati pe care nu exista proprietate private. Furnizorii de solutii totale obtin un avantaj de piata pentru ca ofera o solutie care include hardware si software de contorizare impreuna cu servicii de comunicatii. Este de asteptat ca fiecare din cele patru segmente cheie ale pietei DA – comunicatii broadband, dispozitive si echipamente de teren inteligente, elemente de control pentru dispozitive si software pentru aplicatii sa se dezvolte.

2 . 7 PROTOCOALE DE COMUNICARE

Predominant se foloseste protocolul DNP3 , cu Modbus pe locul urmator ca importanta. ANSI C12.18 este un standard ANSI ce descrie un protocol folosit pentru comunicare in dublu sens cu un contor electronic, intalnit in cea mai mare parte e pietelor americane. Standardul C12.18 este formulat in mod special pentru comunicatii prin intermediul unui Port Optic ANSI Tip 2 si specifica detalii de protocol la nivel inferior. ANSI c12.19 specifica tabele de date reale. ANSI C12.21 este o extensie a C12.18 , formulat pentru comunicatii prin modem in loc de comunicatii optice si este, in consecinta, mai potrivit pentru citirea contorizata automata. IEC61107 este un protocol de de comunicatii pentru contoare inteligente, publicat de IEC, care este folosit pe scara larga pentru contoarele de utilitati in UE .

Exista tendinta de a folosi tot mai mult tehnologia TCP/IP ca platform comuna de comunicatii pentru aplicatiile de contoare inteligente, cu scopul ca furnizorii de utilitati publice sa poata configura multiple sisteme de comunicatii cu folosirea tehnologiei IP ca platform comuna de administrare. Alte solutii propun folosirea unui singur conector universal care separa functia dispozitivului de retea inteligenta de modulul ei de comunicatii. O interfata universal de contorizare ar permite dezvoltarea si productia de masa a contoarelor inteligente si a dispozitivelor de retele inteligente inainte de stabilirea standardelor de comunicatii, urmand ca modulele de comunicatii necesare sa fie adaugate sau schimbate la locul unde se afla .

Aceasta procedura ar limita riscul de a investi intr-un standard neadecvat si ar permite, in egala masura, sa se foloseasca un singur produs pe scara globala, chair daca standardele regionale de comunicatii variaza.

2 . 8 ADMINISTRAREA DATELOR

Cealalta tehnologie critica pentru sistemele de contorizare inteligente este tehnologia informationala a serviciului public de utilitati care inregistreaza retelele de contorizare inteligenta. Este de asemenea important pentru implementarea retelelor intelogente ca tehnologiile de comunicare pe liniile de tensiune (PLC, BPL), folosite in interiorul unei zone de retea de utilizatori casnici (HAN) sa fie standardizate si compatibile.

2 . 9 INFRASTRUCTURA AVANSATA DE CONTORIZARE

AMI consta in sistemele care masoara , colecteaza si analizeaza date privind consumul de energie si comunicca cu dispozitive de contorizare. Aceste sisteme propun computer, programe, tretele de comunicatii, ecrane de afisaj si puncte de control, sisteme legate de consumatori, programe dde administrare a datelor contorizate.

Reteaua intre dispozitivele de masurare si sistemele de livrare permite colectarea si distribuirea informatiei catre client, furnizori, companii de utilitati si furnizori de servicii.

REZUMAT :

Se aduc in dicutie trei tipuri de comunicatie utilizate in prezent atat in Romania cat si in tarile din Uniunea Europeana. Cele trei sunt relativ asemanatoare, ele fiind axate pe zona de smart metering si parametrizare a retelelor.

3 . 1 ENERGSys

Este un sistem modern , implementat si devoltat de ELECTROMAGNETICA, utilizat in monitorizarea consumului de energie electrica la consumatorii casnici monofazati si consuamtorii trifazati. Sistemul se adreseaza in primul rand consumatorilor care sunt grupati natural (blocuri de locuinte) si au contoarele amplasate in afara apartamentelor in firide de palier. Prin modificari relative simple , sistemul poate fi adaptat si in alte configuratii (topologii).

Sistemul poate fi utilizat pentru abinatii casnici izolati prin folosirea comunicatiei radio ntre grupurile de masura indivduale si punctele de concentrare.

ENERGSys permite citirea si stocarea datelor privind consumurile de energie electrica a mai multor receptoare (abonati). Totodata sistemul permite inregistrarea pentru fiecare abonat/punct de concentrare a unei liste de evenimente (caderi de tensiune, incercari de acces neautorizat in sistem sau incercari de frauda).

Sistemul asigura protectia informatiilor vehiculate prin paroled e acces si metode suplimentare de frauda.

Sistemul asigura protectia informatiilor vehiculate prin parole de acces si metode suplimentare de protective hardware. Arhitectura produsului urmareste conceptual de sistem deschis permitand dezvoltarii ulterioare si adaugarea de functii suplimentare prin upgrade hardware si software.Instalarea sistemului se realizeaza odata cu modernizarea retelei de distributie a energiei electrice prin scoaterea contoarelor de energe electrica din aparatamentele abonatilor si in FDCP in cazul abonatilor grupati si in BMP in cazul abonatilor izolati.

3 . 1. A STRUCTURA SISTEMULUI

Sistemul este proiectat pe trei nivele: ale consumatorului, transmisie de date si al serverului din punctual central; fiacre nivel are autonomie si in final poate forma un sistem unitary. Prezentare sistem, in cazul onsumatorilor casnici:

– a fost destinat initial abonatilor casnici concentrate natural in blocuri de locuinte , avand contoarele montate in firide de distributie si contorizare amplasate pe palier.

– arhitectura sistemului este de tip modular expandabil in concept deschis, permitand dezvoltari ulterioare, adaugari de functii suplimentare prin upgrade hardware si software.

Fig. 1 schema bloc corespunzatoare consuamtorilor grupati in blocuri de locuinte.

Fig. 2 Schema bloc a sistemului de telecitire in cazul consumatorilor izolati(comunicatie radio);

Blocuri functionale:

– echipament abonat

-echipament achizitie (modul local de citire – ML; modul central – MC; modul interfata radio – MIR;)

– modul de deconectare abonat (functie realizata de ML sau MIR);

– echipament de comunicatie (modem GSM);

– modul functii special (alarme , analiza calitatii energiei)

– sursa independenta energie electrica;

– echipamentul de la sediul central (server, modem GSM , PC, UPS si sotware pentru comunicatie si gestiune sistem);

Fig.3 structura sistemului si modul de echipare a BMP pentru abonati individuali.

3. 1 . B FUNCTII ALE APLICATIEI PENTRU CONDUMATORI CASNICI

– masoara energia electrica

– achizitionarea automata a datelor din contoare;

– transmisie date la punctul central;

– prelucrare date, curbe de consum, rapoarte, statistici;

– analiza consum de energie la abonat sau grupe de abonati;

– acces securizat pe baza de utilizator distribuit pe trei nivele;

– istoric al operatiunilor, memorare;

– deconectarea/reconectarea de la distanta a abonatilor, monitorizare permanenta a parametrilor privind calitatea energiei;

– generare mesaje de avertizare in timp real;

– arhiveaza date, creste viteza de acces la acestea;

– valideaza indecsi dupa diferite criterii;

– exporta date si rapoarte;

– transfera date automat catre sistemul de facturare;

3 . 1 . C AVANTAJELE IMPLEMENTARII SISTEMULUI ENERGSys

– Modernizarea RED de JT, coroborat cu alinierea sistemelor de masurare diferite pe piata romaneasca.

– Evidentierea in timp real a calitatii energiei electrice furnizate clientilor, prin monitorizarea timpilor de intrerupere.

– Optimizarea in functionare a retelei electrice de distributie prin controlul sarcinii la consuamtorul de JT sip e cele trei faze si nul , pe baza rapoartelor generate de sistem.

– Eliminarea sau diminuarea posibilitatilor de furt energetic.

3 . 2 POWER LINE COMUNICATIONS

PLC – abrevierea se refera la sistemul de comunicatie(transmisie de date), care utilizeaza reteaua electrica de alimentare a consumatorilor de joasa tensiune si respectiv reteaua electrica de medie tensiune, la care este racordat postul de transformare, din care sunt alimentati respectivii consumatori, ca suport de transmisie.

Prin tehnologia de transmitere a informatiilor de tip PLC( power line communication), vor fi transmise datele inregistrate in grupurile de masurare integrate in sistem, catre colectorul de date (concentrator) montat in camera de comanda/camera de conexiuni de medie tensiune a statiei de transformare, ce le va retransmite prin prin reteaua de comunicatii la serverul de la punctul central.

De la punctul central vor fi transmise pe calea " Server de punct central -> fibra optica -> concentrator->fibra optica -> Amplificator de semnal(TCU) ->Transformator de injectie- >PLC(retea mt -> post de transformare->retea de joasa tensiune ->Endpoint asociat contorului electronic de energie electrica ->Disjunctor" comenzi de deconectare/reconectare in conditiile stabilite contractual.

Sistemul de telemasurare a energiei electrice la consumatori, este parte integranta a sistemului de automatizare a distributiei al operatorului de retea, corelat cu obiectivele operatorului comercial: citirea, facturarea si incasarea in timp real a consumului de energie electrica.

3.2.a. Functiile sistemului de telemasurare a energiei electrice la consumatori

– citirea si stocarea datelor privind consumul de energie electrica a consumatorilor casnici, in mod automat la intervale de timp programabile de la 15 min la 1 luna sau la cererea utilizatorului;(orare)

– inregistrarea unei liste de evenimente referitoare la parametrii energiei electrice, in punctul de masura precum : valori ale tensiunii in afara limitelor prestabilite, caderi de tensiune, prag de putere programat, cunoasterea si inregistrarea curbelor de sarcina pe contoare individuale sau pe grup de contoare;

– inregistrarea altor evenimente in punctul de masura, cum ar fi: intreruperea alimentarii cu energie electrica a consumatorului;

– conectare/deconectarea prin comenzi de ia Punctul Central a oricarui abonat;

– comunicatia prin PLC in ambele sensuri,atat la initiativa echipamentului(modul de primire/transmitere date-endpoint) din firida/blocul de masura si protectie consumator (transmiterea alarmelor) cat si la initiativa concentratorului, respectiv a serverului de la Punctul Central;

– transferul automat al datelor citite(achizitionate) din sistemul de telegestiune catre sistemul de facturare al beneficiarului, care permite facturarea pe baza de date reale, citite lunar;

– exportul datelor utilizate de catre aplicatie, in format…., pentru prelucrari diverse{curbe de sarcina/grup de abonati si allele).

– Interfatarea cu alte sisteme si importul/exportul de date utilizate in activitatea de facturare si gestionare a energiei distribuite furnizate(SAP, SCADA).

3.2.b. Structura sistemului automat de telemasurare a energiei electrice la consumatori

Sistemul automat de telemasurare a energiei electrice la consumatori si deconectare la distanta cuprinde:

Interfata de comunicatie(Endpoint): dipozitiv electronic montat sub capacul de borne/sau pe capacul de borne al contorului de energie electrica, care asigura comunicatia in dublu sens in mediul PLC si are urmatoarele functiuni:

-receptia datelor din contorul de energie electrica ;

-transmiterea datelor receptionate din contor catre un concentrator montat in statia de transformare.

– receptia datelor din concentrator privind conectarea/deconectarea consumatorului

Transmiterea comenzilor de deconectare / reconectare (primite pe calea: server-punct central>FO->concentrator->amplificator de semnal(TCU)->transformator de injectie > PLC(reteaua electrica de medie si joasa tensiune)-> Endpoint) /contor electronic-catre disjunctor(intr.automat);

Transmiterea datelor citite din contor pe calea contor electronic-> Interfata de comunicatie(Endpoint) -> (disjunctor)->PLC(reteaua electrica de medie si joasa tensiune) ->TC-cefu!a de linie> concentrators FO ->Serverul de la punctul central.

Fig. 4 Modul de instalare si comunicare a sistemului PLC

Concentrator(colector de date) – dispozitiv electronic montat in camera de comanda sau sala de conexiuni de 20KV, conectat prin intermediul unor clesti/transformatoare de curent toroidale, in circuitele de masura ale transformatoarelor de curent, fara a se intrerupe tensiunea.

-receptia simultana a datelor transmise de endpoint-uri prin PLC (curbe de sarcina, indecsi); -transmisia datelor receptionate/memorate de concentrator catre un server de punct central eel putin prin fibra optica si routerul existent,

-receptia comenzilor de deconectare/reconectare emise de la serverul de punct central -transmiterea comenzilor primite de la serverul de punct central catre disjunctoarele/intreruptoarele automate, conectate la endpoint-urile asociate contoarelor electronice monofazate/trifazate de energie electrica, individual sau pe grupuri predefinite,prin intermediul TCU( amplificatorul de semnal).

Legatura intre Concentrator si amplificatorul de semnal(TCU) se realizeaza printr-un cablu de fibra optica.

-Numarul de interfete de comunicatie(Endpoint-uri), asociate contorilor sau controlerelor pt temperatura exterioara PTA, de la care poate primi simultan date, un concentrator ( colector de date) este de aproximativ 38000, in tehnologia PLC, multi banda..

In situatia in care numarul de abonati {implicit numarul de interfete de comunicatie endpointuri), este mai mare de

Concentratorul este parte a sistemului de comunicatii, prin reteaua de joasa si medie tensiune prin tehnologia PLC.

Amplificator de semnal – "unitate de transformare pentru cuplare"-TCU, cu rol in amplificarea semnalelor transmise de Concentrator catre contoare + interfata de comunicatie(endpoint-uri). Se amplaseaza in statia de transformare 110/20/6 kV si se conecteaza la bara de medie tensiune a statiei prin intermediul unui transformator de injectie. Un cablu de fibra optica monomod, va face legatura intre amplificatorul de semnal(TCU) si concentrator.

Bloc de masura si protectie (monofazat/trifazat), echipat cu:

-contoare monofazate / trifazate ( in montaj direct sau semidirect) electronice.cu enpoint-uriie asociate, ce transmit prin reteaua de alimentare de joasa/medie tensiune (PLC), la concentrator si de ia concentrator prin FO catre serverul de la punctul central urmatoarele date: -curbele de sarcina, indecsii de facturare; -diagnoza si indexul (indecsii) din momentui solicitarii acesteia. -cu posibilitatea limitarii puterii la consumatori.

Comunicatia intre endpoint si contorul electronic (mono sau trifazat) se realizeaza printr-o interfata seriala unidirectionala (de la contor la endpoint), conform SR EN 62056-21, modul D (1 logic=deschis, 0 logic=inchis, 1200baud), izolata optic fata de contor.

-intrerupatoare automate de joasa tensiune, comandabile de la un punct central (telecomandabile, numite in continuare disjunctoare) prin intermediul succesiunii de medii de transmitere a comenzilor (de inchidere si deschidere) fibra optica+PLC si comandabile local prin semnal analogic (Ucomanda = 230 Vca);

Intreruptoarele automate vor fi prevazute cu protectie diferentiala si protectie la supratensiune. Disjunctorul (intreruptorul automat) de deconectare/reconectare are urmatoarele caracteristici tehnice:

-curent nominal (Ith) 80 A;

-tensiune nominala: 230/400V;

-siguranta de decuplare termica la 100 gradeC;

Disjunctorul va avea senzor de stare si un buton de reconectare care in urma actionarii ramane cuplat doar daca reconectarea a fost autorizata din punctul central.

Instalarea, montarea deconectarea/reconectarea contoarele cu dispozitive tip EndPoint se realizeaza prin interfata grafica Comand Centre. Aceasta permite accesul la o multitudine de actiuni si informatii legate de functionarea elementelor contructive ale intregului sistem .

Sistemul colecteaza pentru fiecare consumator informatii precum :

– energia consumata – care este stocata si verificata si prin interfatarea cu sistemul de facturare este trimisa la facturare.

– tensiune, curent;

– calitatea energiei;

– informatii privind intreruperile;

– starea bransamentului conectat/deconectat;

De asemenea sistemul mentine comunicatiile bidirectionale cu fiecare contor montat la consumatori si importeaza date si despre starea functionala a cestora. In cazul in care un dispozitiv nu inregistreaza correct, nu transmite datele, nu raspunde comenzilor de citire automata si manuala softul aplica protocoale de revenire la stare normala. Daca dupa incercarile de restabilire a echipamentelor nu se repara situatia, soft-ul trimite acel dispozitiv in stare de “Bolnav” si afiseaza in panoul frontal toate echipamentele a caror stare nu s-a putut repara automat.

In cazul unor intreruperi cu alimentare a consumatorilor pe portiuni mari de retea fie de joasa tensiune fie de medie tensiune, se pot localiza zonele de defect prin accesarea in Centrul de comanda a hartii interactive ce semnalizeaza geografic zonele afectate de intreruperi (Fig. 6)

Fig. 6 Amplasarea prin coordonate GPS a echipamentelor si grupelor de echipamente.

3 . 2. C Avantajele implementarii sistemului PLC:

Sistemul permite achizitia tuturor parametrilor de functionare a unui sistem atat de comunsumatori cat si de distributie de energie electrica.

Mentine comunicatiile bidirectionale in permanenta, astfel realizand diferite atentionari pentru situatii precum :

– supra/sub tensiuni;

– supra/ sub curenti;

– scurtcircuite;

– intreruperi in JT si MT;

– localizarea prin GPS a zonelor afectate de intreruperi;

– calcul de curbe de sarcini si puteri;

– incercari de consum fraudulos prin monitorizarea curbei de sarcina.

– intreruperi in comunicatie;

– defectarea/ deteriorarea echipamentului de masura;

De asemenea realizeaza deconectarea/ reconectarea de la distanta consumatorilor fara a fi necesara prezenta abonatului sau deplasarea personalului autorizat la fata locului.

Arhiveaza date, exporta si trimite la facturare datele culese de la echipamentele de masura.

Se poate instala cu orice tip de contor electronic – limitand posibilitatea cererii de informatii de catre CC la functiile de care dispune contorul.

Dupa implemetarea si instalarea tehnologiei necesare pentru preluarea datelor din celulele de medie tensiune nu mai este nevoie decat de instalarea la abonatii noi a BMP continand echipamentul de deconectare/reconectare si interfata de comunicatie endpoint.

3 . 3 BROADBAND OVER POWER LINE

Sistemul prezentat mai jos are la bază tehnologia de transmisie de date în bandă largă prin rețeaua de energie electrică de joasă și medie tensiune. Această tehnologie poartă numele de Broadband over Power Lines (BPL). BPL a avansat semnificativ în ultimii ani, fiind în prezent o tehnologie matură care poate asigura un suport robust pentru transmisia de date pentru aplicații critice.

Liderul de piață, firma canadiană Corinex Communications a dezvoltat o serie de produse BPL care sunt în exploatare de mai mulți ani în sistemele Smart Grid aparținând mai multor distribuitori de energie electrică din lume. Generația actuală asigură viteze de peste 200Mbps și este utilizată la diverse tipuri de aplicații de tip Smart Grid: Automatizări în substații, automatizarea distribuției, infrastructură AMI, rețele de date. Corinex este prima firmă care a realizat o infrastructură de citire a contoarelor (AMI) prin cablurile de transport a energiei, folosind tehnologia BPL.

Câteva din funcționalitățile care recomandă soluția AMI furnizată de Corinex:

♦ Soluție interoperabilă, compatibilă cu contoarele de la producători diferiți

♦ Raportarea evenimentelor și citirea profilelor din contor în timp real

♦ Transmisie criptată a datelor

♦ Mecanism avansat de validare a integrității datelor

♦ Management în timp real al cererilor de consum

♦ Upgrade de firmware de la distanță

♦ Mecanism de autoadaptare și autoreparare

Avantaje

Echipamentele Corinex permit contorizarea consumului și rularea de aplicații specifice în timp real (citirea instantanee a înregistrărilor din contor, deconectarea utilizatorului din dispecerat, etc.). Lățimea de bandă disponibilă pentru fiecare abonat nu este disponibilă la alte tehnologii datorită diferitelor limitări.

Furnizorul utilizează infrastructura proprie, nefiind nevoit să facă investiții în mediul de transmisie sau să plătească abonamente la terți furnizori de date.

Soluția furnizată include într-un pachet unitar atât componenta hardware cât și cea software, neexistând posibilitatea apariției unor disfuncționalități datorate incompatibilității.

Modulul de comunicație BPL este implementat în interiorul contorului. Aceasta este o altă premieră mondială realizată de Corinex.

Timp rapid de instalare. Softul de integrare Smart Grid Connect poate înregistra până la 10.000 contoare într-o singură oră.

3 . 3. A Principiul de funcționare

În stația de transformare sau în substație se instalează un echipament care are rolul de a prelua datele și de a gestiona contoarele de pe o rază de 1000 metri. Acest echipament este denumit în mod uzual gateway. Datorită flexibilității și versatilității metodelor de cuplare la rețea, gateway-ul AMI se poate conecta la mai mult de 3 faze la un moment dat dacă e necesar. Gateway-ul este conectat la un router pentru a transfera datele în rețeaua WAN a furnizorului.

Rețeaua Corinex BPL are o structură de tip "mesh" pentru obținerea unei fiabilități maxime. Toate contoarele amplifică semnalul din rețea, iar topologia rețelei se construiește în mod automat de către firmware-ul Smart Grid Connect (SGC). Datorită acestui mod de operare, rețeaua AMI poate fi considerată a fi una de tip plug-and-play. Contoarele și gateway-urile trebuie doar să fie conectate la rețea, după care SGC va face în mod automat parametrizarea tuturor echipamentelor. Astfel există potențialul ca fiecare contor să aibă la dispoziție mai multe căi de comunicație cu gateway-ul, crescând redundanța rețelei în cazul unei avarii. De asemenea dacă e nevoie se pot instala pe teren gateway-uri AMI suplimentare programate să funcționeze în regim de repetor pentru a amplifica semnalul în zonele cu mult zgomot în rețea.

Softul de implementare instalat în dispeceratul operatorului (NOC) asigură instalarea, managementul și monitorizarea echipamentelor. Smart Grid Connect interoghează individual contoarele la intervale de timp setabile de către furnizorul de energie (increment 5 minute), citind în timp real toți regiștrii din contor (tipic în număr de 70-90). Interogările se fac cu un timp de răspuns similar cu cel obținut în mod obișnuit pe o conexiune LAN, viteza obișnuită de interogare pentru o conexiune directă la contor fiind de 5 secunde pentru 80+ profile. Datele circulă între contoare și gateway cu o viteză medie de 20-40 Mbps. Datele sunt automat transferate la sistemul de management al datelor din contoare (Meter Data Management System – MDMS) sau la Enterprise Service Bus prin interfața API integrată in Smart Grid Connect.

1. DATE GENERALE

1.1. Denumirea lucrarii : Pr.nr. 2939/2012 „Sistem automat de telemasurare a energiei electrice la consumatorii racordati la LEA 20KV Scurtesti si de deconectare/conectare la distanta a utilizatorilor prin reteaua electrica ca mediu de cornunicatie"- SDEE Buzau.

1.2. Amplasamentul lucrarilor:

Lucrarile de modernizare necesare realizarii sisiemului automat de telemasurare se vor executa la instalatiile electrice ( bransamente, PTA-uri) existente In zona rurala aferenta judetului Buzau, in intravilanul localitatilor apartinatoare comunelor Vadu Pasii, Sageata, respectiv statia 110/20/6KV Buzau Nord, pentru instalatiile sistemului si sediul SDEE Buzau pentru serverul de date.

2. Situatia existenta.

2.1. Scopul lucrarii. Necesitatea si oportunitatealucrarii

Scopul acestui proiect este introducerea unui sistem automat de telemasurare a energiei electrice la consumatori si de deconectare la distanta a utilizatorilor prin reteaua electrica ca mediu de cornunicatie,simultan, cu modernizarea instalatiilor de distribute a energiei electrice apartinand FDEE Electrica Distribute Muntenia Nord/SDEE Buzau, pentru un numarde : 5004 consumatori alimentati monofazat si trifazat din aceleasi retele de joasa tensiune racordate la 25 PTA-uri cu puteri de 63, 100,160,250 KVA, din care :

– 3795 consumatori alimnetati monofazat prin bransamente nemodernizate si racordate la LEA JT aimentate din 25 PTA-uri; -1019 consumatori alimentati monofazat prin bransamente modernizate(BMPM montate pe peretele caselor sau FDCS montate pe staip ia limita de proprietate), racordate la LEA JT aiimentate din 25 PTA-uri; -121 consumatori alimnetati trifazat prin bransamente nemodernizate si racordate la LEA JT aiimentate din 25 PTA-uri;

69 consumatori alimentati trifazat prin bransamente modernizate cu BMPT si racordate la LEA JT aiimentate din 25 PTA-uri:

– 6 mici consumatori alimentati din PTA_uri de abonat de 63-100 KVA;

– 7 mari consumatori alimentati din PTA_uri de abonat de 160-400 KVA.;

Toate PTA_uriIe sunt aiimentate din LEA 20KV Scurtesti, linie racordata la Statia Buzau Nord 110/20 kV.

Prin aceasta se urmareste atat Tncadrarea Tn limitele impuse privind consumul propriu tehnologic (CPT) conform standardului de performanta cat si reducerea costurilor, asigurarea unei baze de date, asigurarea indicatorilor de calitate ai energiei electrice la consumatori.

Amplasarea contoarelor in interiorul locuintelor, permite sustragerea de energie electrica si prezinta inconveniente mari in ceea ce priveste accesul personalului de exploatare, care periodic trebuie sa inspecteze starea aparatelor de masura a energiei electrice.

Instalatiile de distribute existente prezinta rise de accidente In exploatare si favorizeaza posibilitatea sustragerii de energie electrica.

2.2. Consecinte privind mentinerea instalatiilor in functiune:

intreruperi in furnizarea energiei electrice catre consumatori;

furnizarea energiei electrice catre consumatori ia parametri necorespunzatori;

cresterea CPT;

costuri mari de exploatare;

posibilitatea sustragerii de energie;

scaderea nivelului de siguranta in exploatare;

cresterea riscului de electrocutare a consumatorilor si a personalului de exploatare;

sistemul de citire de regularizare prezinta dificultati in controlul exact al consumului real ce trebuie facturat catre consumatori.

2.3. Situatia instalatiilor existente:

Consumatorii mentionati in prezenta documentatie sunt alimentati din reteaua de distribute de j.t. din posturile de transformare aeriene (PTA) existente in zona, racordate radial si alimentate din LEA 20kV Scurtesti.

LEA 20kV Scurtesti este conectata in bucla , in schema retelelei de distribute 20KV, cu functionare radiala. LEA 20kV Scurtesti este racordata la un capat in statia 110/20/6KV Buzau Nord, cu posibilitatea rezervarii alimentarii si din statia 110/20KV Pogoanele, in situatie de avarie. -La fiecare post de transformare aerian(PTA) exista un numar de 2-4 circuite de 0.4kV, racordate in cutia de distribute a PTA.

Cutiile de distributie de la PTA_uri sunt echipate cu sigurante SIST/MPR, atat pe partea de alimentare din transformator cat si pe circuiteie(plecarile) de distributie, la care sunt racordate circuiteale LEA JT ce alimenteaza consumatorii casnici monfazati si micii consumatori trifazati.

Racordurile( coloana generala) dintre transformatoare si cutiile de distributie sunt realizate cu conductor AFY dimensionate corespunzatoare puterii fiecarui transformator de 63,100,160 , 250, 400 kVA.

Circuitele de distributie 0.4kV din cutiile de distributie sunt racordate prin coloane principale, realizate in cablu / aerian la retelele aeriene de 0.4kV, executate cu conductoare torsadate/ clasice, din care sunt alimentati consumatorii casnici ( monofazati) sau agentii economic! ( consumatori trifazati).

Consumatorii casnici si micii consumatori sunt racordati la reteaua de joasa tensiune prin bransamente monofazate cu sau fara stalp intermediar.

Un numar 3795 consumatori sunt alimnetati monofazat prin bransamente nemodernizate si racordate la LEA JT aimentate din 25 PTA-uri.

Un numar de 1019 bransamente monofazate, sunt modernizate prin montarea de BMPM pe zidul casei sau de FDCS.montate pe stalp ia iimita de proprietate.

Un numar de 121 consumatori alimnetati trifazat prin bransamente nemodernizate si racordate la LEA JT alimentate din 25 PTA-uri.

Un numar de 69 consumatori alimentati trifazat prin bransamente modernizate cu BMPT si racordate la LEA JT alimentate din 25 PTA-uri.

Bransamentele existente nemodernizate monofazate sunt realizate cu AFY 2x10mmp, iar cele trifazate cu AFY 4x10mmp

Statia 110/20/6KV Buzau Nord in care este racordata LEA 20KV Scurtesti, si in care se vor amplasa instalatiile sistemului de telemasurare a energiei electrice, este o statie a sistemului de distributie de 110KV, care cuprinde statia exterioara de 110KV, cu bara dubla, cu 6 celule de LEA 110KV, 4 celule de transformator, o celula de cupla transversala si 2 celule de masura si 2 statii de conexiuni de 20KV si respectiv de 6KV.

Statia de conexiuni de 20kV este cu bara simpla sectionata, 2×12 celule si este echipata cu celule tip ZS1(furnizor ABB)24KV, 1250A, 25KA, prevazute cu intreruptor cu comutatie in vid si terminale numerice de comanda si protectie si este alimentata din transformatoarele 3 si 4, 110/20KV,25MVA. Tratarea neutrului pe 20KV este realizata prin bobina de stingere.

3. Caracteristiciletehnice ale instalatiiior proiectate.Descrierea lucrarilor

La alegerea solutiei de modernizare si securizare a grupurilor de masura s-au avut in vedere principiile de dezvoltare realizare a retelelor electrice de joasa tensiune, Tn conformitate cu prevederiie Codului de masurare a energiei electrice si Regulamentui de furnizarea energiei electrice.

Aceste principii se refera la asigurarea accesului tuturor partilor implicate ia citirea contorifor de energie electrica si la respectarea cerintelor de securitate, prin eliminarea posibilitatilor de interventie a persoanelor neautorizate si depistarea Tncercarilor de frauda.

3.1 Solutia tehnica propusa pentru realizarea Sistemului automat de telemasurare a energiei electrice la consumatori si de deconectare la distanta a utilizatorilor prin reteaua electrica ca mediu de cornunicatie- PLC, presupune urmatoarele categorii de lucrari:

I. Lucrari de modernizare a bransamentelor la consumatorii casnici monofazati sau micii consumatori(trifazati)

Lucrari de modernizare (racord + BMP) la un numar de 3795 de bransamente monofazate ce alimenteaza consumatorii casnici. Lucrari privind inlocuirea bransamentelor existente- conductoare+stalpi (in situatia bransamentelor cu stalp(i) intermediar), cu conductoare care sa asigure sarcina de consum proiectata si securizarea masurii energiei electrice;

Lucrari de modernizare (racord + BMPT) la un numar de 121 de bransamente trifazate ce alimenteaza micii consumatori. Lucrari privind inlocuirea bransamentelor existente- conductoare+stalpi (in situatia bransamentelor cu stalp(i) intermediar), cu conductoare care sa asigure sarcina de consum proiectata si securizarea masurii energiei electrice;

Lucrari de montare a blocurilor de masura si protectie monofazate sau trifazate pe zidul exterior al cladirii si de racordare a bransamentului-in situatia bransamentelor nemodernizate care se vor moderniza (3795 br.monof. + 121 br. trif. = 3 916 bransamente);

La un numar de 1019 de bransamente monofazate existente si modernizate se vor inlocui si monta pe acelasi amplasament BMP.

La un numar de 69 de bransamente trifazate existente si modernizate se vor inlocui si monta pe a celasi amplasament BMPT.

Blocurile de masura si protectie sunt echipate cu contori electronici monofazati/trifazati prevazuti cu interfata de comunicatie(endpoint) cu sistemul automat de telemasurare a energiei electrice si intreruptor automat comandabil( permite conectarea/deconectarea la distanta).

II . Lucrari la PTA de retea (25 PTA)

Lucrari de completare a cutiilor de distributie in cazul a 10 PTA de retea, prin montarea de transformatoare de curent adecvate, contori electronici, prevazuti cu interfata de comunicatie (endpoint) cu sistemul de telemasurare a energiei electrice si respectiv de montare a intreruptoarelor trioplare automate adecvate puterii fiecarui transformator. Refacerea instalatiilor de legare la pamant ale PTA-urilor;

Inlocuirea cutiei de distributie tip CD 1-4 sau CD2-4, la 15 posturi de transformare aeriene, care va fi echipata cu : contor electronic trifazat, cu interfata de comunicatie(endpoint), care sa comunice cu sistemul de telemasurare si sa permita realizarea balantelor la nivel de PTA si intreruptor tripolar automat pe circuitul de alimentare din PTA.

Se vor inlocui coloanele de alimentare dintre trafo si cutiile de distributie PTA , necorespunzatoare.Coloanele vechi, uzate se vor demonta si se vor inlocui cu coloane noi de tip A FY dimensionate corespunzator puterii transformatoarelor ( 250 si 400 kVA).

Refacerea instalatiilor de legare la pamant ale PTA-urilor;

La posturile de transformare aeriene, se vor realiza masuratori si verificari la prizele de pamant existente, iar daca valorile acestora nu vor fi corespunzatoare se vor realiza prize noi.

Prizele prolectate se vor realiza cu trei contururi de dirijare a potentiator, cu valoarea rezistentei de dispersie de max. 4 Q.utilizand electrozi din teava zincata dp = 2.5 " si banda de otel zincata de 40×5 mm.

La PTA de abonat (6+7=13 PTA) se face lucrari la cutiile de distributie a posturilor de transformare aeriene, mai precis se va monta cate un contor electronic trifazat, cu interfata de comunicatie (endpoint) care sa comunice cu sistemul de telemasurare si intrerupator automat trifazat.

3.2. Lucrari necesare implementarii sistemului de telemasurare in statia de transformare 110/20/6KV Buzau Nord

a) Lucrari in statia de conexiuni de 20KV

-In sala statiei de conexiuni de 20KV , se va monta o celula noua de 24KV,1250A,25KA, tip ZS1, de acelasi tip cu cele existente, in completare la sectia A, in care se va racorda transformatorui de injectie 20/0.4kV, aferent sistemului de telemasurare a energiei electrice, utilizand tehnologia de transmitere a datelor,prin PLC, pe LEA 20KV Scurtesti.

-in camera de comanda se va monta un UPS, de 2000VA, 230Vca, cu carteia de management, ca sursa de rezerva pt instalatia de telecomunicatii, utiiizata ca suport pentru aceasta aplicatie. b)Lucrari de montaj a instalatiiior aferente sistemului de telemasurare in statia 110/20/6KV Buzau Nord

3.3 Lucrari necesare implementarii sistemului de telemasurare, la punctul central-sediul SDEE Buazu

Solutia de modernizare a bransamentelor si realizare a sistemuiui de telemasurare la distanta, proiectat are Tn vedere urmatoarele aspecte:

– inlocuirea cutiilor de distributie existente, care sunt deteriorate, ruginite, cu Tncuietorile defecte si echipate cu sigurante MPR, care nu asigura o protectie seiectiva a circuitelor de joasa tensiune;

– inlocuirea bransamentelor existente care nu permit securizarea masurii si care sunt subdimensionate in raport cu cerinte normativelor in vigoare

– Inbunatatirea protectiei circuitelor de abonat prin inlocuirea sigurantelor fuzibile cu Tntreruptoare automate, prevazute cu protectie diferentiala, asociate cu dispozitive care sa asigure si protectia la supratensiune;

– scoaterea contoarelor din locuinte si montarea pe peretele exterior al cladirii ,de blocuri de masura si protectie, echipate cu contori electronici, prevazuti, cu interfata de comunicatie(endpoint) de telecitire, supraveghere si deconectare de la distanta, al consumatorului;

– inlocuirea contoarelor de inductie cu uzura fizica si morala avansata cu contoare electronice performante;

– posibilitatea de deconectare de la distanta a clientilor cand situatia o impune.

3.4.lnfrastructura si elementele de comunicatie

Infrastructura si elementele de telecomunicatie pentru Sistemului automat de telemasurare a energiei electrice la consumatori si deconectare la distanta a utilizatorilor, folosind reteaua electrica, ca mediu de comunicatie-PLC" trebuie sa cuprinda:

Punctul central (amplasat la sediul SDEE Buzau):

serverul de achizitie, procesare date, testare si backup de date, rack-abil, cu sistem operare MS Windows 2008 Server, de la un furnizor(brand) recomandat de beneficiar;

Achizitia si procesarea datelor se vor face pe acelasi server. Testarea nu se va efectua pe datele productive.

echipamentele conexe gen rack, cabluri, etc.;

smart UPS tip APC, cu durata de minima de functionare in regim de avarie de 30 minute pentru servere(minim 3000VA), rack-abil

comunicatia intre punctul central amplasat la sediul SDEE Buzau si concentratorul din statia Buzau Nord.va fi asigurata de FDEE Electrica Distributie Muntenia Nord-SDEE Buzau , prin cablul cu fibra optica existent si routerele, existente intre cele doua locatii.

Software-ul specializat atat pe colectare, stocare, agregare, achizitie, prelucrare si evidenta a datelor de proces, cat si pe conectare/deconectare contoare:

cu tehnologie tip client-server;

sistem de gestiune baze de date MS SQL

cu configurare/parametrizare centralizata ( de la distanta) a sistemului, respectiv a masurarilor / inregistrarilor / transferurilor de date / raportarilor;

cu parametrizare centralizata si comanda de la distanta a endpointurilor, disjunctoarelor si concentratoarelor

functionabil pe configuratia dispozitivelor de citire/conectare/deconectare a contorului(endpoint, disjunctor/intreruptor automat)

cu posibilitatea de deconectare/reconectare de la distanta a consumatorilor, reconectarea urmand a se face manual, local, nu de la distanta;

functionabil pe configuratia minima de client cu sistem de operare Windows XP SP2, 4G RAM;

de tip multiuser (administratori, utilizatori);

care sa permita receptia si stocarea datelor la nivel de concentratoare ;

care sa permita receptia, agregarea, stocarea si prelucrarea datelor transmise de concentratoare la nivel de centru de date prin transfer la interval prestabilit sau la cerere; intervalul va fi parametrizabil de la punctul central

care sa permita sincronizarea ceasului intre contor, echipamentele atasate contorului si punctul central

cu interfata grafica ( cu optiunile sistemului) usor de utilizat, cu meniuri si instructiuni in limba romana/engleza;

cu posibilitate de cautare in intreg sistemul a unor contoare dupa serie

import/export de fisiere cu date de facturare si alte date disponibile din contor

citirea la cerere a contorilor

cu vedere de ansamblu asupra functionarii sistemului-nr. contoare integrate, cate se citesc, avertizarea despre eventualele probleme de comunicatie, ale concentratoareloe/contoarelor

cu posibilitatea personalizarii niveluriior de securitate pentru utilizatori, de la drepturi de vizualizare , pana la drepturi depline( modificare parametri sistem)

cu modul de administrare propriu pentru autorizare si configurare useri la nivel de aplicatie;

cu protectie si securitate useri si date conform cerintelor din caietul de sarcini;

c cu monitorizare utilizatori (useri) asupra operatiunilor pe care le fac acestia in sistem

cu posibilitate arhivare date, iar arhiva accesibila de pe suportul de arhivare (in format prelucrabil – ex. Excel, etc.), cu pastrare 7 ani conform Standardului ANRE;

care sa contina optiune de backup programabila a bazei de date si optiune de restaurare a bazei de date; ambele optiuni vor fi programate automat pe server si extern de catre aplicatie.

cu transmisie securizata de date catre punctul central de la echipamentele din sistem.

bazele de date vor fi dimensionate corespunzator numarului maxim de contoare integrate in sistem

• Licentele pentru sistemele de operare servere, sistemul de gestiune a bazeior de date, aplicatie (pentru tinta finala de 100 000 contoare-stabilit de beneficiar) si programele de comunicatie, cu specificarea termenului de valabilitate al acestora.

TABEL 1. GRAFIC DE REALIZARE ORIENTATIV A INVESTITIEI

TABEL 2. Lucrarile de modernizare a LEA O,4 kV din LEA 20kV Scurtesti

Fig. 1 Schema monofilara echipare PTA

3.5 LUCRARI DE EXECUTAT

Solutia tehnica propusa pentru realizarea Sistemului automat de telemasurare a energiei electrice la consumatori si de deconectare la distanta a utilizatorilor prin reteaua electrica ca mediu de comunicatie- PLC, presupune urmatoarele categorii de lucrari:

I. Lucrari la consumator

Lucrari de modemizare a bransamentelor la consumatorii casnici monofazati sau micii consumatori(trifazati):

– lucrari privind inlocuirea bransamentelor existente-conductoare+stalpi (in situatia bransamentelor cu stalp(i) intermediar), cu conductoare care sa asigure sarcina de consum proiectata si securizarea masurii energiei electrice;

– lucrari de montare a blocurilor de masura si protectie monofazate sau trifazate pe zidul exterior al cladirii si de racordare a bransamentului-in situatia bransamentelor nemodernizate; Blocurile de masura si protectie sunt echipate cu contori electronici monofazati/trifazati prevazuti cu interfata de comunicatie(endpoint) cu sistemui automat de telemasurare a energiei electrice si intreruptor automat comandabil( permite conectarea/deconectarea la distanta).

– lucrari de completare -in cazul bransamentelor modernizate, care se refera , la inlocuirea blocurilor de masura si protectie monofazate sau trifazate si cu blocuri de masura si protectie echipate cu contori electronici monofazati/trifazati prevazuti cu interfata de comunicatie(endpoint) cu sistemui automat de telemasurare a energiei electrice si intreruptor automat comandabil( permite conectarea/deconectarea la distanta).

Lucrari de modemizare sau de completare a cutiilor de distributie a posturilor de transformare aeriene din reteaua de distributie:

– Inlocuirea cutiei de distributie tip CD 1-4 sau CD2-4, la 15 posturi de transformare aeriene, care va fi echipata cu : contor electronic trifazat, cu interfata de comunicatie(endpoint), care sa comunice cu sistemui de telemasurare si sa permita realizarea balantelor la nivel de PTA si intreruptor automat pe circuitul de alimentare din PTA;

– pentru celelate 10 cutii de distributie se va monta contor electronic trifazat, cu interfata de comunicatie(endpoint), care sa comunice cu sistemui de telemasurare; c3)refacerea instalatiilor de legare la pamant ale PTA-urilor, modernizate;

– Lucrari de completare a cutiilor de distributie a posturilor de transformare aeriene de abonat: se va monta contor electronic trifazat, cu interfata de comunicatie(endpoint), care sa comunice cu sistemui de telemasurare.

II. Lucrari necesare implementarii sistemului de telemasurare in statia de transformare 110/20/6KV Buzau Nord

Lucrari de completare in statia de conexiuni de 20KV

-In sala statiei de conexiuni de 20KV , se va monta o celula noua de 24KV,1250A,25KA, tip ZS1, de acelasi tip cu cele existente, in completare la sectia A,(celula Q27K), in care se va racorda transformatorul de injectie 20/0.4kV, aferent sistemului de telemasurare a energiei electrice, utilizand tehnologia de transmitere a datelor,prin PLC, pe LEA 20KV Scurtesti.

-Montare racord in cablu -LES 20KV, tip A2XSY 3x1x150/25mmp, intre celula Q27K si transformatorul de injectie 20/0.4KV,100-160KVA, amplasat in statia exterioara. -Montare cabluri de circuite secundare intre celula Q27K si transformatorul de injectie.

-in camera de comanda se va monta un UPS, de 2000VA, 230Vca, cu cartela de management, ca sursa de rezerva pt instalatia de telecomunicatii, utilizata ca suport pentru aceasta aplicatie.

Lucrari de montaj a instalatiilor aferente sistemului automat de telemasurare in statia 110/20/6KV Buzau Nord

In statia exterioara de 110KV, se vor monta :

-amplificatorul de semnal(TCU), care este montat intr-o carcasa metalica si permite ampiasarea in exterior, la o distanta maxima de 45m, fata de colectorul de date(concentratorul), amplasat in camera de comanda.

-transformatoruI de injectie, este interfata intre retea si sistemul de telemasurare a energiei electrice la consumatori si este un transformator cu izolatie in ulei, de 20/0.4KV,160KVA montat intr-o anvelopa metalica, in statia exterioara.

Puterea transformatorului de injectie, se stabileste, in conformitate cu cerintele tehnolologice, de optimizare a comunicatiei sistemului prin PLCJmpuse de distanta fata de amplificatorul de semnal si respectiv impedanta % a transformatorului de putere, 110/20KV, 25MVA,care alimenteaza statia de conexiuni de 20KV.

In camera de comanda se va monta coiectoru! de date(concentratorul), care este un rack de 19inch si care va fi conectat printr-un cablu cu fibra optica la amplificatorul de semnai(TCU). Legatura dintre LEA 20KV Scurtesti si colectorul de date(concentratorul), se reaiizeaza prin conectarea prin intermediul unor clesti/transformatoare de curent toroidale, in circuitele de masura ale transformatoarelor de curent, fara a ie intrerupe, aie celulei de racord LEA 20KV Scurtesti.

Legatura intre ciesti/transformatoarele de curent toroidale, montate pe conductoarele circuiteior de masura ale transformatoarelor de curent si amplificatoru! de semnai(TCU) se reaiizeaza cu cabiu torsadat, tip STP( cate unui pt fiecare faza).

Pentru comunicatia catre serverul de la punctul central, se utilizeaza routerul existent in statia Buzau Nord, cablui cu fibra optica existent intre statia Buzau Nord si sediui SDEE Buzau si routerul de ia sediui SDEE Buazu.

Legatura intre concentrator (colectorul de date) si router se reaiizeaza prin cablu torsadat de tip STP.

Ill Lucrari necesare implementarii sistemului de telemasurare, la punctul central-sediul SDEE Buzau

3.6. DESCRIEREA LUCRARILOR

Lucrari necesare implementarii sistemului de telemasurare in statia de transformare 110/20/6KV Buzau Nord sunt urmatoarele:

3.6.1 Lucrari in statia de conexiuni

a) Circuite primare-celula 20KV

-In sala statiei de conexiuni de 20KV , se va monta o celula noua de 24KV,1250A,25KA, tip ZS1, de aceiasi tip cu cele existente, in completare la sectia A,(celula Q27K), in care se va conecta racordul LES 20KV, de la transformatorul de injectie 20/0.4kV( montat in statia exterioara), aferent sistemului de telemasurare a energiei electrice, utilizand tehnologia de transmitere a datelor,prin PLC, pe LEA 20KV Scurtesti.

Celula noua de 24KV,1250A,25KA, Q27K, va fi echipata cu intreruptor cu comutatie in vid, debrosabii si terminal numeric de comanda si protectie.

Celula va fi de tip inchis cu sistem simplu de bare, compartimentata, rezistenta la arc electric, cu intreruptor debrosabil cu comutatie in vid si racord in cablu, de aceiasi tipodimensiune si furnizor, cu cele existente in statia de conexiuni 20KV.

Fiecare celula electrica se va compune dintr-o cabina metalica ( constructie metalica sudata ) compartimentata, in care se va monta aparatajul corespunzator destinatiei celulei.

Celula de 20(24) kV, 1250A, – trafo de injectie ;

-intreruptor cu comutatie Tn vid, 24 kV, 630A, 25 kA; – carucior debrosabil, 24 kV, 630A,

-trei transformatoare de curent 24 kV, 2×50/5/5A

Montarea celulei de 24KV,1250A,25KA, in pasul liber, se va realiza in aliniament cu sirul de celule aferent barei A-20KV.

Celula Q27K,de 24KV,1250A,25KA se va monta pe o constructie metalica de sustinere( profile U10, similare cu cele existente la celelalte celule , pentru a permite amplasarea in aliniament si prinderea de celula Q25K, din sirul de celule existent al barei A-20KV.

Furnizorul va indica modul de fixare al echipamentelor elementelor constructive necesare astfel meat constructorul sa poata asigura amenajarile necesare pe partea de constructie.

Conditii de electrosecuritate

Pentru securitatea personalului la fiecare celula se vor prevedea urmatoarele:

-toate confectiile metalice si toate aparatele din echiparea primara se vor lega la pamant prin legaturi specifice;

-blocajele mecanice si electromecanice pentru prevenirea aetionarii incorecte a aparatelor;

-la extragerea caruciorului intreruptorului(respectiv al transformatoarelor de tensiune din celula de masura), orificiile de trecere ale contactelor vor fi ecranate automat, -conditionarea deschiderii panoului cutiilor terminale ale cablurilor de separatorul de legare la pamant

Celulele vor fi prevazute cu interblocaje mecanice si electromagnetice care sa nu permita efectuarea de manevre gresite sau intempestive.

Blocajul mecanic in pozitie de lucru trebuie sa reziste la fortele de smulgere din contactele debrosabile datorita efectului produs de curentul limita electrodinamic.

Pentru asigurarea unei protectii totale a personalului de exploatare Tmpotriva unor manevre gresite vorfi prevazute blocaje Tmpotriva posibilitatii de atingere a partilor sub tensiune de catre personalul de exploatare. Comanda Tntrerupatoarelor se va face de pe fata celulei prin butoane si respectiv din terminalul de comanda si protectie, iar viteza de actionare a lor va fi independents de operator.

b) Instalatia de legare la pamant-celula Q27K

Un colector general de masa, al celulei, va asigura regruparea circuitelor si maselor metalice care trebuie legate la pamant, si anume:

carcasa metalica;

separatorul de legare la pamant;

tresele cablurilor de MT si accesoriile de MT;

borna de masa a indicatoarelor luminoase;

extremitatile JT ale divizoarelor capacitive;

Colectorul general de masa poate fi constituit printr-un circuit de bare de cupru neizolat. El trebuie sa suporte fara a fi distrus curentul de stabilitate termica timp de 1 secunda (25 kA).

Colectorul general al al celulei,Q27K, se va racorda la instalatia interioara de legare la pamant pentru statia de conexiuni 20KV, cu platbanda de OL-Zn 40×4, conform 1-IP-30/04 si FS-4/82.

c) Circuite secundare-celula 20KV-Q27K

Celula noua de 24KV,1250A,25KA, Q27K, va fi echipata cu un terminal numeric de comanda si protectie, care sa asigure urmatoarele functii:

comanda-control (comanda, semnalizare, blocaj.supraveghere)

masura (curent, tensiune,putere activa si reactiva.frecventa)

protectie

autotestare si autosupraveghere testarea declansarii Tntreruptorului

supravegherea circuitelor de declansare

Tnregistrarea evenimentelor

osciloperturbograf

– comunicatii

c1 .Functiile de protectie ale terminalului de comanda si protectie din celula de 20 kV- proiectata sunt dupa cum urmeaza:

-protectie directionata homopolara de curent temporizata, ; -protectie maximala directionata;

-protectie maximala de curent temporizata Tmpotriva defectelor polifazate de pe Iinie . -protectie maximala cu sectionare de curent netemporizata, Tmpotriva defectelor polifazate de pe o portiune din Iinie

-protectie homopolara de curent temporizata, impotriva scurtcircuitelor monofazate

-protectie de arc

-DRRI

c2.Sistemul de comanda si protectie al celulei de 20(24) kV, se va realiza , cu un terminal numeric, de comanda si protectie, care va fi echipat cu interfete pentru transferul serial al datelor catre sistemul de conducere si supraveghere(SCADA) al statiei 110/20/6KV Buzau Nord.

Interfetele seriale si protocoalele de date pentru comunicatia cu sistemul de conducere al statiei sau cu alte sisteme de protectie vor fi in conformitate cu IEC 60870-5-103( protocol implementat pt celelalte echipamente integrate in SCADA.

Celula de 20 kV, se va echipa pentru functionarea retelei de MT cu neutrul tratat prin bobina de stingere.

De la celulele de 20 kV, se va forma o bucla de semnalizare, care va transmite in dulapul de semnalizari centrale , un semnal in situatiile specificate mai jos. Se va transmite un semnal de alarmare in urmatoarele situatii: -declansare prin protectie intreruptoare celule 20 kV

-lipsa tensiune operativa (220Vcc) celula 20 kV-(declansare intr.automate celula sau declansare intreruptoare automate PSIcc)

-declansare intreruptoare automate transformatoare de tensiune celula de masura -punere la pamant cc

-defect terminal de comanda si protectie celula 20 kV -defect intreruptor 20 kV

c3. Circuite de comanda, semnalizare, blocaj si alegerea tensiunilor

1 )circuite de comanda si semnalizare intreruptor celula 20 kV-Q27K Comanda intreruptorului se poate face:

-local

-prin butoane de actionare (actionare trifazata) din dispozitivul de actionare al intreruptorului

-din terminalul de comanda si protectie al celulei – din butoane de actionare de pe panoul sinoptic al celulei -de la distanta, din camera de comanda, din sistemul de comanda si supraveghere SCADA.

2)circuite de semnalizare,blocaj CLP

Actionarea CLP , este manuala, de pe fata celulei. Semnalizarea pozitiei CLP, este realizata tn terminalul de comanda si protectie si cu indicatoare de pozitie montate pe schema sinoptica, a ceiuielor de 20 kV.

c4)Supravegherea sigurantelor de alimentare a circuitelor de comanda si semnalizare se va realiza prin functia de supraveghere ardere sigurante, a terminaluiui de comanda- protectie si respectiv cu relee intermediare sau prin mtreruptoare monopoiare cu contacte auxiliare, pentru fiecare celula, care va semnaliza ardere siguranta c.c.

Circuitele de blocaj ale ceiuielor de 20 kV, sunt alimentate, prin dispozitive de comutare deconectare , montate Tn fiecare celula .

c5)Realizarea scheme! de blocaje generale

Blocajeie se vor realiza direct prin contactele comutatoarelor de semnalizare auxiliare ale intreruptoarelorsi CLP-urilor.

Alimentarea blocajelor generale punct de conexiuni de 20 kV, se va realiza din +/-BC din celula de masura.prin intreruptoare(sigurante) separate.

Supravegherea sigurantelor de alimentare a circuitelor de blocaje generale se va face cu un reieu intermediar sau cu un Tntreruptor monopolar cu contacte auxiliare care va semnaliza ardere siguranta c.c. blocaje generale.

Schema de blocaje la nivelul ceiuielor de 20 kV,se va realiza prin conexiuni directe (prin contacteie auxiliare ale intreruptorului si CLP).

Se vor realiza urmatoarele blocaje generale Tn statia de conexiuni 20 kV :

-blocarea actionarii cutitului de legare la pamant (CLP) bara 20 kV-statie de conexiuni 20KV, Tn functie de pozitia intreruptoarelor ceiuielor barei de 20kV respective si a cuplei longitudinale;

– blocarea actionarii intreruptoarelor ceiuielor statiei de conexiuni de 20kV, functie de pozitia cutitului de legare la pamant (CLP) bara 20 kV-statie de conexiuni si a intreruptorului cuplei.

La nivel celula se va realiza blocarea cutitului de legare la pamant (CLP), Tn functie de pozitia intreruptorului celulei.

Achizitia si prelucrarea datelor aferente starii echipamentelor punctuiui de conexiuni de 20 kV, trebuie asigurate tot timpul si informatiile incerte (pozitii intermediare, transfer defectuos de date etc.) nu trebuie sa permita operatiuni de comutare.

Logica interblocarilor se realizeaza Tn scopul Tmpiedicarii efectuarii unor comenzi (automate, dar mai ales manuale ) care ar putea conduce la : ■ actionarea unui CLP sub sarcina;

– Tn situatia unui defect intern al terminaluiui de comanda si protectie, acesta trebuie sa blocheze executarea comenzilor de comutare.

c6)Realizarea scheme! de alegere a tensiunilor

Schema de alegerea tensiunilor se va realiza direct, prin contactele auxiliare ale dispozitivelor de actionare ale intreruptoarelor.

Protectia si masura celulei Q27K, proiectate, se vor racorda la buclele de tensiune ale barei A- 20KV.

Semnalizarea declansarii Intreruptoare lor automate montate pe tensiunile de masura se va face m panoul sinoptic ai terminalului de comanda si protectie, din celuia de masura (declansare Intreruptoare transformatoare de tensiune) si in SCADA

d) Integrarea in sistemul de conducere si supraveghere (SCADA) al statiei 110/20/6KV Buzau Nord, a terminalului numeric, de comanda si protectie al celulei de 20(24) kV -Q27K Terminalul numeric de comanda si protectie va fi echipat cu interfata de comunicatie, pentru transferui serial al datelor catre sistemul de conducere si supraveghere(SCADA) al statiei 110/20/6KV Buzau Nord ,in conformitate cu IEC 60870-5-103, de acelasi tip cu eel al echipamentelor existente in statie.

Realizarea conectivitatii locale sub protocol IEC 60870-5-103, matricile de mapare pentru echipamentele sistemului de comanda-protectie-automatizari SCADA din Statia Buzau Nord, dezvoltarea schemeior sinoptice SCADA, va fi realizata prin grija furnizorului de echipamente. Pentru corectitudinea maparilor pentru echipamentele implementate si realizarea conectivitatii acestora, maparile vor fi puse la dispozitia beneficiarului/ executantului, de catre furnizorul de echipamente.

d1) Software-ul de baza de aplicatie, al sistemului SCADA implementat in statia 110/20/6 KV Buzau Nord, va fi completat(configurat), cu elementele software de aplicatie, pentru celula de 20KV, Q27K, proiectata .

d2) Lucrari pentru integrare celula Q27K in sistemul SCADA Lucrarile necesare pentru integrarea in SCADA sunt urmatoarele: -Montare echipament tehnologic – celula Q27K.;

-Instalarea retelei de fibra optica, multimod, de transmisie date, intre terminalele numerice de protectie, aferente celulelor de 20KV din statia de conexiuni, celulele Q27K,Q25K, Q26K si RTU, din dulapul SCADA ,statia 110/20/6 kV Buzau Nord ; -Alimentare cu tensiune operativa a celulei de 20KV,.Q27K, proiectatai; -Parametrizare, testare si validare terminal numeric de comanda si protectie aferent celulei de 20KV Q27K si configurare Server SCADA, in statia 110/20/6 kV Buzau Nord;

Echipamentele sistemului automat de telemasurare a energiei electrice, precum si cele de comunicatii, se vor conecta/ integra ca semnalizari in SCADA-statie.

-Completare baza de date la nivel Server SCADA -dispecer si respectiv RTU statie . -Probe finale punct cu punct, cu SCADA statia 110/20/6 kV Buzau Nord.

d3)Fibra optica se va monta in canalele de cabluri, va fi protejata individual cu tub metalic flexibil; protectia prin tub se va prelungi pana la nivelul terminalelor numerice de comanda si protectie din celulele 20KV.

Patch cord-urile aferente fibrei optice vor fi cu protectie pentru rozatoare. Cablarea fibrei optice se va face conform tehnologie de montaj specifice. Se vor efectua teste de verificare de atenuare cu emitere de buletine pentru toate segmentele de FO.

3.7 Montare racord in cablu -LES 20KV, tip A2XSY 3x1x150/25mmp, intre celula Q27K si transformatorul de injectie 20/0.4KV,160KVA, amplasat in statia exterioara, pe amplasamentul figurat Tn desenul -Vedere in plan statia de 110/20/6kV Buzau Nord -situatia proiectata 2939- 12-004/2, in statia exterioara .

LES 20 kV de racord, A2XSY 3x1x150/25mmp, intre celula Q27K si transformatorul de injectie 20/0.4KV,160KVA, se va realiza, pozat in pamant, pe un traseu care ocoleste cladirea statiei de conexiuni 20kV existente.

Pozarea LES 20 kV, se va face la adancimea de 0,9 m, respectandu-se prevederile normativului NTE 007/08/00, privind apropierea de alte cabluri de energie sau cabluri de circuite secundare.

Capetele terminale se vor executa in tehnologie Raychem sau 3M sau ait tip recomandat de furnizorul cabluiui.

Se va determina traseui cablurilor de 20 si 6 kV existente , din interiorul statiei, atat prin detectie, cat si prin sondaje.

3.8 Lucrari de montaj a instalatiilor aferente sistemului automat de telemasurare in

statia 110/20/6KV Buzau Nord

3.8.1. In statia exterioara de 110KV, se vor monta :

-amplificatorul de semnal(TCU), care este montat intr-o carcasa metalica si permite amplasarea in exterior, la o distanta maxima de 45m, fata de colectorul de date(concentratorul), amplasat in camera de comanda.

-transformatorul de injectie, care este interfata intre retea si sistemul de telemasurare a energiei electrice la consumatori si care este un transformator de 20/0.4KV,160KVA, cu izoiatie in uiei, de tip etans, montat intr-o anvelopa metalica, in statia exterioara.

Transformatorui de injectie, se va proteja pe partea de joasa tensiune, cu un intreruptor automat tripolar, 0.4KV, 400A, cu deciansator electronic, cu posibilitatea reglajului la suprasarcina la lr=300A si domeniul (0.4-1)xlr.

Intreruptorul automat se va amplasa intr-un cofret cu grad de protectie IP 54, in incinta anvelopei metalice , in care este montat si transformatorui de injectie.

Anvelopa de metal in care se va monta transformatorui de injectie, se va amplasa conform vedere in plan a statiei 110/20/6KV Buzau Nord, desen 2939-12-004/2, pe un strat de piatra si apoi pe un radierde beton C12-C15, cu grosimea de 15cm.

3.8.2.Lucrari de montaj echipamente in camera de comanda

ln camera de comanda se va monta colectorul de date(concentratorul), care este un rack de 19inch si care va fi conectat printr-un cablu cu libra optica la amplificatorul de semnal(TCU).

Amplasamentul echipamentelor sistemului automat de telemasurare a energiei electrice, prin PLC, proiectat, pt consumatorii aferenti LEA 20KV Scurtesti,este specificat in vederea in plan a statiei 110/20/6KV Buzau Nord, desen 2939-12-004/2.

Legatura dintre LEA 20KV Scurtesti si colectorul de date(concentratorul), se realizeaza prin conectarea prin intermediul unor clesti/transformatoare de curent toroidale, in circuitele de masura ale transformatoare lor de curent, fara a le intrerupe, ale celulei de racord LEA 20KV Scurtesti.

Legatura intre clesti/transformatoarele de curent toroidale, montate pe conductoarele circuitelor de masura ale transformatoare lor de curent si amplificatorul de semnal(TCU) se realizeaza cu cablu torsadat, tip STP( cate unul pt fiecare faza).

Pentru comunicatia catre serverul de la punctul central, se utilizeaza routerul existent in statia Buzau Nord, cablul cu fibra optica existent intre statia Buzau Nord si sediul SDEE Buzau si routerul de la sediul SDEE Buazu.

Legatura intre concentrator (colectorul de date) si router se realizeaza prin cablu torsadat de tip STP.

-in camera de comanda se va monta un UPS, de 2000VA, 230Vca, cu cartela de management, ca sursa de rezerva pt instalatia de telecomunicatii, utilizata ca suport pentru aceasta aplicatie.

– Circuite de alimentare in curent alternativ,

Pentru alimentarea echipamentelor( concentratorul) aferente sistemului automat de telemasurare a en. electrice, se va folosi tensiunea de 230 V c.a. din PSI c.a. statie Buzau Nord si in acest scop se vor monta in PSI c.a. , intreruptoare automate suplimentare.

Se va asigura selectivitatea protectiei circuiteior de la sursa pana la consumator.

Aparatele de comutatie si protectie sunt dimensionate astfel incat sa suporte solicitarile dinamice si termice, care apar in timpul unor defecte de natura electrica, la valorile maxime care pot fi inregistrate la locul de montare a acestora. Capacitatea de rupere minima, ceruta pentru intreruptoarele de c.a. este de 16 kA.

3.8.3 Lucrari necesare implementarii sistemului de telemasurare, la punctul central – sediul SDEE Buzau

Serverul de aplicatie si de prelucrare a datelor de la punctul central , se va monta pe amplasamentul stabilit de beneficiar, respectiv in camera serverelor, existenta in sediul SDEE Buzau.

Se vor asigura conditiile de mediu pentru functionarea in conditii de siguranta a serverului( temperatura controlata a incalzirii, si respectiv instaiatie de climatizare pentru racire, reducerea la minimum posibil a prafului din incapere).

In acest scop prin grija beneficiarului se va verifica asigurarea conditiilor cerute pentru ampalsamentul serverului aplicatie si de prelucrare a datelor de la punctul central, aferent sistemului de telemasurare a energiei electrice prin PLC.

Pentru comunicatia catre serverul de la punctul central, si concentrators din statia Buzau Nord se utilizeaza routerul existent in statia Buzau Nord, cablul cu fibra optica existent intre statia Buzau Nord si sediul SDEE Buzau si routerul de la sediul SDEE Buzau. Legatura intre serverul de aplicatie si router se realizeaza prin cablu torsadat de tip STP. Alimentarea cu energie electrica a serverului, de la punctul central, al sistemului proiectat, se va face prin UPS prevazut ca sursa de rezerva, 230Vca, 3000VA.

In figura de mai jos se poate observa schema monofilara reprezentand lucrarile necesare in interiorul si exteriorul statiei 110/20/6kV Buzau Nord

4. CALCUL ECONOMIC SIMPLIFICAT

In concluzie montarea sistemului PLC pe o linie electrica de medie tensiune in program pilot si cu un numar de aprozimativ 5000 de consumatori trecuti pe Smart Metering si modernizarea distributiei pe zona respectiva astfel reducand pierderile de energie si intreruperile, inbunatatind calitatea energiei s-a obtinut o suma totala de aproximatov 150 miliarde Lei Vechi / 15 mil RON.

Pentru continuarea lucrarii si montarea de noi echipamente la consumatori se iau in calcul doar costurile pe echipamentele ce se monteaza la consumator.