Zelfherstellend netwerk Schneider Klantendag, Hoofddorp, 4-6-2013
Dr. Ir. Edward Coster
Inhoud • • • • • • • •
Aanleiding Automatiseringsbeleid Project scope Zelfherstellend netwerk Technisch concept Testproces Lessons learned Vragen
2
Aanleiding Aanleiding: • Klant eerder op de hoogte over aard en omvang van een storing Wens Stedin directie: 1. Beter beeld toestand MS-net 2. Storingsduur verkorting 3. Verbetering imago Doel proefproject: • Kennis opdoen met op afstand schakelen in MS-netten • Inzicht krijgen in kosten en baten • Reductie storingsminuten
3
Automatiserings beleid
TenneT EMS
150 kV
Transportstations: SA op basis van 61850 concept en 104 protocol
23/25/50 kV
Alstom Grid EMS
10/13/23 kV VS
VS
Toekomstig DMS Projectscope: MS-ring met RMU’s met transformator en LS-rek
0,4 kV
MS verdeelstations: SA light concept op basis van 104 protocol
4
Project scope Realiseren van twee Zelfherstellende Netwerken (ZHN) •
Een ZHN in het centrum van de stad Rotterdam • Leverancier: Schneider Electric • Operationeel: end Q1 2012
•
Een ZHN in het zuidelijk deel van Rotterdam • Leverancier: Siemens • Operationeel: Q4 2012
5
Zelfherstellend netwerk (1) Definitie: Een Zelfherstellend netwerk (ZHN) is een net waar bij een storing het gestoorde netdeel automatisch geïsoleerd wordt en het gezonde deel onder spanning blijft of automatisch onder spanning gebracht wordt. Klanten kunnen nog kortstondig een onderbreking merken (kort “door het donker gaan”).
6
Storingsafhandeling • Automatisering storingsafhandeling MS-netten • Huidige wijze van storingsafhandeling:
7
Automatische storingsafhandeling Voorwaarden voor automatische storingsafhandeling: • Ring Main Units (RMU) met motordrive • Telemetrie installatie t.b.v. besturing RMU • Communicatienetwerk (o.b.v. GPRS) • Intelligente storingsverklikkers of verklikkerfunctie • Standmeldingen last- en vermogensschakelaars • Software in de telemetrie installatie t.b.v. zelfherstellend netwerk
8
Ring selectie Eis Stedin directie: Ring in rotterdam Centrum Motordrive+telemetrie+ storingsverklikker Rotterdam Centrum 23 kV V502 H4063
H3228
H3227
H3272
H3902
H2438
H3141
H4045
H3273
H4003
H3294
H3922
H2058
H1917
H1503
H2213
H2235
H653
H4050
H2992
V503 H3096
H3994
H3184
H3997
H2578
H865
H4008
H317
H753
H3491
H3086
H775
H3223
: Netopening : Vermogensschakelaar
9
SHG Principe (1) GPRS
GPRS
SH-1
GPRS
SH-2
SH-3
Information VS1
LS-I1 Sw1/Sw2
State LS-U1
LS-I2
Maakknooppunt Verbreekknooppunt Making node Breaking Sw1/Sw2 fault node
LS-U2 Closed
Verbreekknooppunt Breaking node Absent/present LS-I3
Sw1/Sw2 voltage presence
Absent/present
Protection operation
Maakknooppunt Making node Present/absent
GPRS
GPRS
Upstream fault and isolated
Present/absent
Downstream fault and isolated
Present/absent
SH-7
VS2 Maakknooppunt Making node
LS-U3
SH-6
LS-I5
SH-4
SH-5
LS-U5
Verbreekknooppunt Breaking node
LS-I4
LS-U4
Verbreekknooppunt Breaking node
October 9-11, 2012 Introduction of a Self Healing Grid
GPRS
10
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (1)
V502
SH1
SH2
SH3
SH6
SH5
SH7 V503
Schema in de normale bedrijfsvoering
SH4
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (2)
V502
SH1
SH2
SH3
SH6
SH5
SH7 V503
Fout vindt plaats tussen SH2 en SH3
SH4
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (3)
V502 IP SH1
SH2
SH3
SH6
SH5
SH7 V503
Ogenblikkelijke actie van de beveiliging en vermogensschakelaar: Deel MS-ring tot netopening wordt spanningsloos
SH4
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (4) Beveiligingsactie
Beveiligingsactie
V502
Storingsverklikker 1: Fout
IP SH1
SH2
Storingsverklikker 2: Fout
SH6
SH7 V503
Communicatie tussen SH-boxen : • Analyse van exchange tables • Opening van lastschakelaar achter de foutplaats
SH3
SH5
SH4
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (5) Beveiligingsactie Opwaardse fout en geisoleerd V502 Sluiten netopening SH1
SH2
SH3
SH6
SH5
SH4
SH7 V503
Communicatie tussen SH-boxen: • Analyse van exchange tables • Sluiten van de lastschakelaar in het maakknooppunt het onder spanning brengen van het gezonde netdeel
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (6)
Storingsverklikker 1: geen fout
V502
Storingsverklikker 2: geen fout SH1
SH2
SH3
SH6
SH5
SH7 V503
Communicatie tussen SH-boxen: • Analyse van exchange tables • Opening van de lastschakelaar gelokaliseerd voor de fout • Dit leidt tot isolatie van het getroffen netdeel
SH4
Storingsafhandeling Zelf Herstellend Netwerk (7) Downstream fout en geisoleerd
V502
SH1
SH2
SH3
SH6
SH5
SH7 V503
Communication inter SH boxes: Analyse van exchange tables Sluiten van vermogensschakelaar V502: Herstel van het gezonde deel V502 ( tot SH2)
SH4
Aandachtspunt • Vermaasd laagspanningsnet Bestuurbaar knooppunt
18
Technisch concept (2) STN
Motor Drive + Connection part
FPI VPI
SH box
G P R S
Vodafone
EMS/DMS
accu Communication protocol: IEC 60870-5-104 230 Vac
19
Technisch concept (3)
MV/MV substations
Gas substations
Motor Motor Drive Drive
Private APN for GPRS/UMTS-network (Vodafone)
+ Connection Connection terminals terminals
DA SAS box
G P R S
Future applications
accu
230 Vac
MV/LV substations
STN (Stedin Technisch Netwerk) Stedin-LAN’s - Rotterdam
Stedin-LAN’s - Utrecht Legende:
Router Firewall
NTPserver
Radiusserver
Radiusserver
Servers / applications
NTPserver
Servers / applications
20
Testproces Uitgangspunten: •
Bij een uitrolscenario moet er geen noodzaak zijn om ieder Zelfherstellend netwerk in de fabriek te testen.
•
Als de apparatuur geïnstalleerd is, wordt de zelfherstellende functie niet meer getest. De nadruk van de functionele test ligt dus tijdens de FAT. Uiteraard worden hierbij dan simulatoren gebruikt.
•
Uitbreidbaarheid: het opnemen van meer ZHN boxen mag niet leiden tot een complete hertest.
•
Het verwisselen van een ZHN box mag niet leiden tot een complete hertest.
•
Optimale tijdbesteding voor FAT
•
Acceptatie en overtuiging is een basis voor succes.
21
Lessons learned tot nu toe (1) 1.
Nieuwe ontwikkelingen: aandacht voor veiligheid, participatie en voorlichting is essentieel voor succes. Succes staat of valt met acceptatie in de organisatie.
2.
Laagspanningskoppelingen hebben een enorme impact.
3.
Distributie automatisering dient deel uit te maken van toekomstig netontwerp.
4.
Oudere typen van Schneider RM6 RMU’s zijn niet eenvoudig te voorzien van een motordrive.
5.
Een Zelfherstellend netwerk is geen alternatief voor het uitstellen van investeringen in primaire componenten.
6.
GPRS communicatie, geen gegarandeerde beschikbaarheid.
7.
Security aspecten hebben meer aandacht nodig.
8.
Noodzaak voor een Distributie Automatisering Systeem (DMS).
9.
Het is nog geen “Total Smart Grid Solution”. 22
Lessons learned tot nu toe (2)
4X
23
Mogelijke oplossing motordrive RMU’s
Universele motordrive toepasbaar op bijna alle RMU’s 24
Vragen
25
