1. Prezentacija dosadašnjih rezultata istraživanja u sklopu znanstvenog projekta
Nadzor, zaštita i vođenje širokog područja elektroenergetskog sustava u okruženju dereguliranog i liberaliziranog tržišta električne energije
sufinanciranog od strane
Nacionalne zaklade za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj RH i
Hrvatske elektroprivrede – Operator prijenosnog sustava d.o.o.
Voditelj projekta:
Dr.sc. Srđan Skok

2. Sadržaj Uvod – WAM – PMU tehnologija Opis znanstvenog projekta
Dosadašnji rezultati
Europski trendovi – pogonska iskustva
Buduće smjernice istraživanja i izazovi

3. Popis oznaka i kratica WAM Wide Area Monitoring
WAP Wide Area Protection
WAC Wide Area Control
WAMPC Wide Area Monitoring, Protection and Control
PMU Phasor Measurement Unit
PST Phase Shifting Transformer
PDC Phasor Data Concentrator
EMS Energy Management System
SCADA Supervisory Control And Data Acquisition
UCTE Union for Coordination of Transmmision of Electricity

4. Uvod Izgradnja TS Žerjavinec – pripreme za proces rekonekcije
2003. započet pilot projekt WAM sustava (2 PMU-a u TS Žerjavinec i TS Tumbri) – stručnjaci HEP-a
Krajem – prijava na natječaj Nacionalne zaklade za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj RH za znanstveni projekt “Nadzor, zaštita i vođenje ees-a zasnovano na WAM platformi”.
Boravak dr.sc. Srđana Skoka u SAD-u tijekom 2006., tvrtka KEMA Corporate, rad na implementaciji WAM sustava u Kaliforniji
odobreno trogodišnje financiranje projekta i imenovanje Dr.sc. Srđana Skoka voditeljem projekta
Istraživanje na projektu je započelo
Projekt je sufinanciran od strane HEP-a

5. Uvod Naručitelj: CIEE – California Institute of Energy Efficiency
Project Team Roster:
Damir Novosel – leader
Khoi Vu – co-leader
Arun Phadke
Jim Thorp
Miroslav Begovic
Siri Varadan
Bill Snyder
Yi Hu
David Korinek
Virgilio Centeno
Faramarz Maghsoodlou
Yuri Makarov
Ralph Masiello
Srdjan Skok
Naručitelj: CIEE – California Institute of Energy Efficiency
Cilj:Cost-benefit analiza ugradnje WAM-a u Kaliforniji

6. WAM
Tehnologija mjerenja fazora poznata s kraja 1980-tih – prvi komercijalni uređaji razvijeni početkom 1990-tih
Raspadi ees-a i congestion management – akceleriraju razvoj WAM sustava i pripadnih aplikacija (ili wide-area monitoring protection and control –WAMPAC)

7. WAM – Primjer raspada RASPAD U ITALIJI 28.09.2003
U 03:01 ispad voda 380 kV Mettlen-Lavorgo – pad grane.
Pokušaj ponovnog uklapanja (dispečer) neuspješan zbog prevelike razlike kuteva.
Drugi vod 380 kV line Sils-Soazza propterećen – ispad voda – veliki provjes - grana – nakon 15 minutes – raspad u Italiji.

8. WAM – Zašto?

9. Funkcija “Nadzor EES-a u relanom vremenu”
WAM – SCADA
Funkcija “Nadzor EES-a u relanom vremenu”
Detekcija
naponske / frekvencijske
nestabilnosti
Detekcija oscilacija
i poremećaja u frekvenciji
Detekcija dinamičkog
preopterećenja
Prijedlog
preventivnih akcija
Estimator stanja
Benchmarking
RMS vrijednosti
Uzorkovanje: npr Hz
Veliki broj signala: npr
Pregled EES-a
Stacionarna stanja
Vektori !
(vremenska oznaka)
Uzorkovanje:
20…60 Hz
Manji broj signala
e.g. 20…100
Pregled EES-a
Dinamičke i stacionarne pojave
SCADA Measurements
PMU Measurements
SCADA / EMS
WAMS
Podaci
Vektori
A/D
A/D
Mjerni pretvornici
GPS
URMS, IRMS ~ ~
U(t), I(t) Re U2 I2 U1 U3 I1 I3 Im
RTU
PMU

10. WAM - PMU Osnova WAM sustava:
Mjerenje fazora napona i struje u određenim točkama ees-a
Phasor Measurement Unit (PMU) uređaji – Global Positioning System GPS – sinkronizacija mjerenja – dostupni na tržištu
Cijena €
ABB RES Arbiter 1133
WAM platforma omogućava realnu dinamičku sliku ees-a,

11. WAM – PMU
GPS – američki monopol !
U(t), I(t) Re U2 I2 U1 U3 I1 I3 Im
PMU – uređaj unutar postrojenja – mjerenje fazora napona i struje
Red veličine vremenske točnosti mjerenja = mikrosekunda
Proračun snage (MW / MVAR) i frekvencije (f)
Osvježavanje mjerenja puta u sekundi
Put prema stvaranju dinamičke slike ees-a (SCADA/EMS osvježavanje mjerenja - deseci sekunda, pa i minute)
Galileo ?
PMU
GPS
prijemnik
Analogni
ulazi
Pridjeljivanje
vremena
Komunikacija
Filter
16-bit
CPU
A/D pretv.

12. WAM – Konfuguracija sustava
Vodno polje
VT, CT
Fazori napona i struje
rekvencija
Alarmi
Podaci
SCADA
Točnost
0.1 stupanj
1 mHz
Rezolucija
20 msec
PMU uređaj u stanici
Komunikacija
Data Concentrator
Filter
Data Export
Na različitim nivoima nadzora i vođenja - Phasor Data Concentrator (PDC) – prikuplja i pohranjuje mjerenja više PMU-ova u istom trenutku

13. WAM – Područje primjene
On-line nadzor ees-a (kut, naponska stabilnost, frekvencija) – arhiviranje podataka
Unaprijeđeni sustav alarmiranja
Postmortem analiza
Doprinos poboljšanju točnosti estimacije stanja
Congestion management
Planiranje odvajanja sustava
Naponska i kutna stabilnost – automatsko upozoravanja i nadzor
Nadzor i prigušenje međupodručnih oscilacija

14. WAM – Područje primjene
Nadzor opterećenja prijenosnih vodova – povećanje granice prijenosne moći voda
Verifikacija i poboljšanje dinamičkog matematičkog modela ees-a
Adaptivna zaštita i podešenje releja
Adaptivno rasterećenje
Restauracija sustava nakon raspada
Primjena u određivanju zaštite i nadzora distribuirane proizvodnje

15. WAM – Zašto Hrvatska
Procesom deregulacije i liberalizacije tržišta električne energije uvelike je apostrofiran ekonomski aspekt, a zanemaren tehnički dio nadzora, zaštite i vođenja elektroenergetskog sustava:
Vođenje sustava na granici stabilnosti
Mogući raspadi
Uvođenjem WAM-a ostvaruje se pouzadnije vođenje ees-a, povećanja prijenosne moći postojećih vodova – potencijalno povećanje dobit od tranzita energije smjerom NE - SW
Sve zemlje regije paralelno s procesom deregulacije i liberalizacije ees-a, provode i implementaciju WAM sustava.
Zaključci UCTE-a nakon analize poremećaja od studenog – primarni cilj je uvođenje WAM-a i interkonekcijska razmjena podataka

16. Program “Partnerstvo u temeljnim istraživanjima”
Znanstveni projekt
Nacionalna zaklada za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj RH
Program “Partnerstvo u temeljnim istraživanjima”
Naslov predloženog projekta:
Nadzor, zaštita i vođenje širokog područja elektroenergetskog sustava u okruženju dereguliranog i liberaliziranog tržišta električne energije
Ime i prezime voditelja projekta:
Ime i prezime glavnog suradnika u partnerskoj organizaciji:
Dr.sc. Srđan Skok, dipl.ing.
Mr.sc. Igor Ivanković
Godina stjecanja doktorata:
2004.
Godina stjecanja doktorata (nije uvjet): -
Matična institucija:
Partnerska organizacija:
Fakultet elektrotehnike i računarstva
Hrvatska elektroprivreda d.d.
Iznos traženih sredstava:
,00 kn ( ,00 kn godišnje) – Zaklada
,00 kn ( ,00 kn godišnje) – Partner
Predviđeno trajanje projekta (maksimalno 3 godine):
3 godine
Predviđeni datum početka (d/m/g):
Suradnici 1.
Dr.sc. Ante Marušić 2.
Dr.sc. Ivica Pavić 3.
Zdeslav Čerina, dipl.ing. 4.
Dr.sc. Minea Skok 5.
Mr.sc. Radoslav Zelić 6.
Tomislav Žganec, dipl.ing. 7.
Dr.sc. Damir Novosel 8.
Mr.sc. Neven Baranović

17. Znanstveni projekt
Prvi odobren projekt Nacionalne zaklade za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj RH unutar programa “Partnerstvo u temeljnim istraživanjima”
Domaća i inozemna recenzija

18. Znanstveni projekt - ciljevi
Faza projekta
Aktivnost
Očekivani rezultat
Vrijeme
I FAZA
Snimanje postojećeg stanja
Izvješće o postojećem stanju nadzora, zaštite i vođenja ees-a Republike Hrvatske
6 mjeseci
(0.-6. mjesec)
II FAZA
Izrada idejnog rješenja
Idejno rješenje nadzora, zaštite i vođenja ees-a Republike Hrvatske zasnovano na WAMS platformi
( mjesec)
III FAZA
Instalacija i analiza rada laboratorijskog PMU uređaja
Uspostavljanje pouzdanog i sinkroniziranog rada PMU uređaja na mreži ees-a i terminala (računala)
3 mjeseca
( mjesec)
IV FAZA
Izrada algoritma za vrednovanje podataka PMU uređaja
Programski paket sa implementiranim algoritmom koji vrednuje podatke dobivene od PMU uređaja
9 mjeseci
( mjesec)
V FAZA
Izrada izvedbenog rješenja;
Implementacija gotovog rješenja u centre vođenja
Izvorno izvedbeno rješenje nadzora, zaštite i vođenja zasnovano na WAMS platformi primjenjivo u centrima vođenja Hrvatske elektoprivrede
12 mjeseci
( mjesec)

19. Znanstveni projekt – ostvareni rezultati period (0-6) mjeseci
Izrađena je web stranica projekta, te se redovito osvježava (
Prikupljeni su podaci o specifičnostima elektroenergetskog sustava Hrvatske elektroprivrede, obzirom na primjenu sustava za nadzor, zaštitu i vođenje (WAM).
Stvoren je pregledan uvid u stanje telekomunikacijske infrastrukture Hrvatske elektroprivrede obzirom na mogućnost uvođenja WAM sustava.
Izrađeno je izvješće o stanju nadzora, zaštite i vođenja elektroenergetskog sustava Hrvatske elektroprivrede s naglaskom na specifičnosti i mogućnost primjene WAM sustava.
Na osnovu izvješća partnerska organizacija – Hrvatska elektroprivreda pristupila je nabavci Phasor Measurement Unit (PMU) uređaja, u sklopu vlastitog projekta „Nadzor EES-a u realnom vremenu“.
Nabavljeno je 5 novih PMU uređaja RES 521 i programski paket ABB PSGuard 850

20. Znanstveni projekt – implementacija rezultata
Kupljeno 5 novih PMU uređaja – ABB RES 521
Kupljen programski paket PSGuard 850
Končar – KET – implementacija PMU-ova

21. Znanstveni projekt – ostvareni rezultati period (0-6) mjeseci
započeta izrada 1 doktorske disertacija,
izrađen je 1 diplomski rad,
objavljen 1 znanstveni rad na međunarodnom znanstvenom skupu,
objavljen 1 stručni rad na domaćem stručnom skupu,
prihvaćena su 2 znanstvena rada za objavljivanje i oralnu prezentaciju na međunarodnim skupovima (1 rad je dobio nagradu kao veoma uspješan rad – PowerTech2007),
izrađen 1 znanstveni članak koji je prijavljen za objavljivanje u međunarodnom znanstvenom časopisu iz kategorije CC publikacija (u procesu evaluacije),
organizirana 3 pozivna predavanja na domaćem stručnom skupu.

22. Znanstveni projekt – ostvareni rezultati period (0-6) mjeseci
Stručni posjet ABB Switzerland Ltd, Baden Švicarska, s ciljem upoznavanja sa aktualnom svjetskom WAM tehnologijom. – mogućnost potencijalne suradnje
Sudjelovanje suradnika na projektu mr.sc. Igora Ivankovića u radu Istražnog povjerenstva IC-a (Investigation committee) UCTE-a (Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity), nakon elektroenergetskog poremećaja u Europi godine,
Ostvareno je sudjelovanje suradnika mr.sc. Igora Ivankovića i Zdeslava Čerine, dipl.ing. na projektu u radu Expert group Power System Stability UCTE-a.
Provodi se priprema i organizacija Osmog savjetovanja o velikim sustavima HRO CIGRE, godine.
Organizirano pozivno predavanje na skupu MIPRO 2007.

23. Znanstveni projekt – ostvareni rezultati period (0-6) mjeseci
Započete su aktivnosti, na opremanju i rekonstrukciji laboratorija za potrebe implementacije laboratorijskog modela WAM sustava u svrhu provedbe istraživanja tijekom III faze – period (12-18) mjeseci.
Pristupilo se infrastrukturalnim preinakama koje su preduvjet za implementaciju laboratorijskog modela WAM sustava.
SVI REZULTATI DOSTUPNI NA

24. Znanstveni projekt –opravdanost nastavka projekta
Period (0-6) mjeseci - izrada pripremnih podloga
Partnerska institucije aktivno prati projekt – osim financijski partner djeluje sukladno rezultatima projekta
Stvarni – “živi” projekt,
Više nego opravdan nastavak rada na projektu.

25. Znanstveni projekt –ciljevi u slijedećem periodu istraživanja
II faza projekta - Idejno rješenje nadzora, zaštite i vođenja ees-a RH zasnovanog na principu Wide Area Monitoring (WAM) sustava.
Izrada miljokaza i određivanje primarnih aplikacija važnih za Hrvatsku elektroprivredu uzimajući u obzir cijenu i mogućnosti njihove primjene u sklopu TSO strukture.
Projektiranje WAM sustava zasnovanog na prioritetnim aplikacijama i zahtjevima ees-a Hrvatske elektroprivrede.
Arhitektura sustava treba uzeti u obzir da se sinkronizirana mjerenja razmjenjuju na većim udaljenostima, uključujući i susjedne ees-e.
Optimalni dizajn sustava ovisi o postojećoj komunikacijskoj infrastrukturi i ponudi uređaja za sinkronizirano mjerenje na tržištu, te se treba postepeno primijeniti.
Priprema podloga za razmjenu sinkroniziranih mjerenja sa susjednim zemljama i koordinacija sa UCTE-om.
Plan edukacije i uvježbavanja stručnjaka Hrvatske elektroprivrede.

26. Znanstveni projekt – slabosti projekta
Nisu uočeni negativni znanstveni i stručni rezultati dosadašnjeg istraživanja
Preporuka za uključivanjem domaćeg proizvođača elektroenergetske opreme
Vrijeme potrebno za izradu programskih aplikacija
Nedostatak podrške matičnog Zavoda za visoki napon i energetiku

27. Europski trendovi – pogonska iskustva
Zamah razvoja WAM sustava u Europi nakon velikog raspada u Italiji
ETRANS - Švicarska
Uspostava koordinacijskog WAM centra u Švicarskoj (ETRANS – nezavisni koordinator sustava)
Hrvatska nije unutar koordinacijskog WAM centra

28. Pogonska iskustva
Rekonekcija – Razlika kuteva između Mettelen – Ag. Stefanos

29. Pogonska iskustva
Rekonekcija – Nadzor frekvencije; Mettelen i Ag. Stefanos

30. Pogonska iskustva
Međupodručne oscilacije napona nakon rekonekcije

31. Pogonska iskustva Poremećaj u Europi 4.11.2006. godine
21:38:52 Isklop 380 kV dvostrukog voda Diele – Conneforde u Njemačkoj rezultiralo je razlikom kuta napona između te dvije stanice u iznosu stupnja.
22:10:14-22:10:28 kaskadni ispad vodova - propterećenje (distantna zaštita – nadstrujna funkcija) od sjeverne do središnje Njemačke.
22:10:28 gubitak sinkronizma
22:10:28-22:10:30 odvajanje UCTE sustava na tri dijela – djelovanje distantne zaštite uslijed pada napona na obje strane štićenih vodova.

32. Pogonska iskustva
~49,00 Hz ~50,50 Hz ~49,70 Hz

33. Pogonska iskustva
Poremećaj u Europi godine – Frekvencije pri odvajanju sustava na tri dijela (stanice u Njemačkoj)

34. Bassecourt (Switzerland)
Pogonska iskustva
Poremećaj u Europi godine – Frekvencije pri odvajanju sustava na tri dijela (Austrija, Grčka, Švicarska)
Ag. Stefanos (Greece)
Ternitz (Austria)
Bassecourt (Switzerland)

35. Pogonska iskustva
Poremećaj u Europi godine – Kutevi napona tri izolirana sustava tijekom i nakon odvajanja
Switzerland-Italy (northen)
Switzerland-Italy (midd)
Switzerland-Slovenia
Switzerland-Greece
Switzerland-Croatia
Switzerland-Austria

36. Buduće smjernice istraživanja i izazovi

37. Buduće smjernice istraživanja i izazovi

38. Buduće smjernice istraživanja i izazovi
Razvoj i poboljšanja PMU uređaja
Ispitivanje paralelnog rada PMU uređaja različitih proizvođača i njihov utjecaj na pojedine aplikacije,
Korištenje PMU uređaja za nadzor i automatsko upravljanje više PST-ova (Phase Shifting Transformers)
Razvoj programskih aplikacija primjerenih korisniku
Integracija sa SCADA sustavom
Razvoj virtualnih PMU uređaja – klijenata za razmjenu podataka
Povratna veza prema sustavu – adaptivno vođenje ees-a
Razvoj programskih aplikacija za razmjenu podataka između interkonekcijskih područja
Razvoj modela za proračun vremena kašnjenja podataka od PMU uređaja do PDC-a
Poboljšanje estimacije stanja

39. Razvoj i poboljšanja PMU uređaja
Područje istraživanja
Dosadašnji problemi
Smjernice istraživanja
PMU uređaji
Nedostatak jedinstvene norme koja određuje karakteristike PMU uređaja.
Analiza postojećih PMU uređaja;
Izrada odgovarajuće norme;
Izrada procedura za ispitivanje performansi PMU uređaja
Kvaliteta podataka
Pogreške prilikom kalibracije (termički nadzor voda);
Gubici podataka.
Određivanje uzroka pogrešaka;
Prijedlog procedura za dijagnostiku pogreške.
Prijedlog poboljšanja;
Prijedlog procedure za testiranje kvalitete podataka obzirom na primjenu.
Obrada podataka
Nekonzistentnost podataka.
Odrediti zahtjeve obzirom na podatke za svaku pojedinu aplikaciju.

40. Razvoj i poboljšanja PMU uređaja
Ne postoji nezavisni laboratorij za ispitivanje PMU uređaja

41. Korištenje PMU uređaja za automatsko upravljanje više PST-ova
Mogućnost automatske regulacije PST
Mogućnost upravljanja sa svim PST u regiji
Upravljanje tokovima snaga
Poboljšanje rada estimatora
Nadzor na radom PST u realnom vremenu kod ručne regulacije
Ne postoji komercijalna aplikacija
Veliki zamah ugradnje PST-ova

42. Razvoj programskih aplikacija primjerenih korisniku
Postojeće programske aplikacije ne odražavaju potrebe korisnika – dispečera (ABB PSGuard, SEL,…);
Razvoj programskih modula za integraciju sa SCADA sustavom;
U budućnosti razvoj adaptivnog vođenja ees-a – povratna veza prema sustavu
Razvoj programskih aplikacija za razmjenu podataka između interkonekcijskih područja
Razvoj modela za proračun vremena kašnjenja podataka od PMU uređaja do PDC-a

43. Razvoj programskih aplikacija primjerenih korisniku

44. Razvoj programskih aplikacija primjerenih korisniku

45. Poboljšanje estimacije stanja
Poboljšanje točnosti – detekcija i eliminacija pogreški u mjerenju
Direktni podaci vanjske mreže –bolja aproksimacija vanjskog sustava
Bolja informiranost o stanju ees-a
Redudancija u mjerenju - bolja točnost estimacije
Točniji ulazni parametri za proračun – otpor i reaktancija prijenosnih vodova ?
Potrebno daljnje istraživanje
Neuspješan pokušaj estimacije stanja samo na osnovu PMU mjerenja

46. Buduće smjernice
– Pozicija Hrvatske obzirom na implementaciju WAM sustava još uvijek dobra
– Potrebno pratiti svjetske trendove
– Moguće promjene strategije – razvoj aplikacija
Hvala na pažnji!