SMART GRIDS: DELL ENERGIA ELETTRICA

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1 SMART GRIDS: RIVOLUZIONE NELLA DISTRIBUZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA Nuovi scenari di sviluppo dell automazione e della generazione diffusa e occasioni per l industria 3 a Sessione: Sviluppo tecnologico 1 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

2 Sistemi embedded per la gestione intelligente del controllo e delle comunicazioni nelle SmartGrids COL G.P. S.p.A. Unità di Ricerca e Sviluppo Sistemi Digitali Relatore: Paolo Grillo - paolo.grillo@colgp.it In collaborazione con Prof.ssa Stefania Conti Dip. Ing. Elettrica, Elettronica e dei Sistemi dell' Università di Catania sconti@diees.unict.it 2 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

3 Evoluzione dei Sistemi i Digitaliit nelle SmartGrids Integrazione di funzioni e dispositivi per MISURA, PROTEZIONE e CONTROLLO tenendo conto di: Generazione Distribuita (GD), in particolare di Generatori di Piccola Taglia (GPT) Flusso informativo tra nodi CP, CS, GPT -> Adozione di uno standard condiviso: IEC 61850, (Scalabilità e Interoperabilità) -> Definizione i i sistema di telecomunicazione i 3 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

4 Station Bus: > 1000 I/O Mancanza standardizzazione nei modelli dei dati, nel processo di configurazione, nel protocollo di comunicazione (IEC / Modbus-RTU / Proprietary Protocols) Numero elevato di dispositivi Scenario Attuale: Sistemi Digitali in Cabina Primaria Process Bus: I/O condivisi con lo Station Bus. fonte cesi 4 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

5 SmartGrids: adozione di uno standard condiviso IEC Basato su sistema Object-model per la descrizione delle informazioni, ad ogni funzione svolta dagli IEDs vengono associati uno o più Nodi Logici Configurabilità dei dispositivi e dell architettura della sottostazione tramite SCL (Substation Configuration Language) Adatto a comunicazioni con reti tipo LAN-Ethernet Architettura Client/Server( ), Publisher/Subscriber (GOOSE) Interoperabilità tra dispositivi di costruttori diversi 5 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

6 Principali caratteristiche Sistema Digitale in Cabina Primaria con IEC Station Level: IEC (event-reporting) Bay Level: Riduzione Cablaggi, Data sharing GOOSE Messaging (4 msec) es. MAI Process Level: - Oggi: Segnali da TV,TA, interruttori etc. arrivano con cablaggio classico agli IEDs che li rendono disponibili tramite Domani: Industrial ethernet (LE), Transfer information instead of energy Time Synchronization ieee 1588 (<1us), riduzione cablaggio per distribuzione PPS (IRIG-b) fonte cesi 6 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

7 IEC Profili e Naming (1) Protection Prot. Related Control Primary Equipment System IEC SCL: Substation Configuration Language Logical Nodes Profilo IED... Logical Node Type Breaker Failure (rif. IEC e 7-4) PDIS x PTUV x <LNodeType id="rbrf_col" lnclass="rbrf"> PTOC x <DO name="mod" type="inc_mod" /> <DO name="beh" type="ins_beh" /> PTOV <DO name="health" type="ins INS_HEALTH HEALTH" /> PDIF <DO name="namplt" type="lpl_ln" /> <DO name="opex" type="act_seg_neu" /> RREC x <DO name="opin" type="act_seg_neu" /> </LnodeType> RBRF x... CALH x Istanza Logical Node CSWI x <IED name="up_at" type="bu" manufacturer="col GP S.p.A."> <LDevice name= P1 > <LN lnclass= RBRF lntype= RBRF_COL inst= 1 prefix= L52 desc= MAI /> XCBR </LDevice> LPHD </IED> LLN0 x UP_AT/P1/L52RBRF1/OpEx/general Segnalazione Mancata Apertura Interruttore 7 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

8 8 AEIT 2010, Catania 9 Novembre IEC Profili e Naming (2)

9 Progettazione Hardware IED Multifunzione Integrata per CP Fino a 12 Ingressi Analogici AC (up to 2kHz campionamento) Fino a 4 Uscite di Restituzione Analogica Fino a 16 Ingressi Analogici DC Fino a 48 Ingressi Digitali Optoisolati Fino a 20 Contatti in uscita IRIG-B Ethernet VLAN, IEEE 1588 Hw compliant CPU/DSP e Micro 9 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

10 Software IED Multifunzione i Integrata t per CP Acquisizione Analogica e Misure (V,I,f,P,Q) Acquisizione Ingressi digitali con filtri programmabili e risoluzione 1ms Logiche di protezione Registrazione Cronologica Eventi e Guasti (RCE). Registrazione Oscilloperturbografica COMTRADE99 (ROP) (8 AC, 64 digitali) Allarmi (AAE) SOFT PLC IEC IEC , GOOSE, LE Taratura mediante WEB-Server Sincronizzazione dei tempi con SNTP RAT, Synchrocheck etc. File Transfer 10 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

11 Integrazione Funzionale IEDs di Cabina Pi Primariai Lo schema mostra gli arrivi delle due linee AT con i trasformatori di misura di corrente e tensione (TA e TV). Le due linee possono essere collegate tramite un sezionatore. Il primo IED UP/LAT preso in esame gestirà tale sezione della cabina. La linea prosegue con la sezione dei trasformatori t iat/mt e relative protezioni, qui è allocato il secondo dispositivo elettronico (UP/TR) che integrerà : - Protezione e Controllo lato AT (DV920A2) - Protezione e Controllo lato MT (DV925A2) - Regolatore Automatico ti di Tensione (DV933A2) Sarà inoltre dotata di: - Protezione differenziale Trasformatore (87T) - Richiusura rapida (79T) su MT Nella parte di media tensione ci sono le relative protezioni e i congiutori di sbarra, gestiti dal terzo IED (UP/LMT) fonte cesi 11 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

12 SmartGrid: Flussi informativi i CP, CS, GPT 12 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

13 Flussi informativi i e Sistemi i Digitali it CP, CS, GPT Per garantire il flusso IEC61850 tra CP,CS e GPT è necessario disporre di: RGDM con IEC61850 in CS: per invio misure alla CP (60 s), ricezione comandi dalla CP(1 s), GOOSE per invio/ricezione blocco per 51 etc.(<100 ms) ad altri dispositiviiti i analoghi. Dispositivi Interfaccia e Protezione Autoproduttori con IEC61850 per GPT Dispositivi dedicati al Tunnelling L2TP VPN per garantire comunicazioni Multicast Ethernet (GOOSE messaging) tra Cabine. Minimo impatto infrastrutturale massimizzando l uso di mezzi di comunicazione esistenti o di realistica implementazione -> (PowerLine Communication, WiMax, F.O.) 13 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

14 COL Bay Units e Integrazione Sviluppo di IED ed integrazione di sistemi SAS IEC AEIT 2010, Catania 9 Novembre

15 S.A.S S BU COL9000 Fino a 220 Ingressi digitali optoisolati con risoluzione temporale 1 ms. Fino a 90 Uscite digitali (250V, 8A) isolate elettricamente Fino a 8 Ingressi Analogici 4V+4I (4V+4V), 4/8KHz 16 bit AD converter. 2 Porte Ethernet F.O. + 1 RJ45 Interfaccia RS232 frontale Protocollo IEC61850, GOOSE, o IEC IEC SOFT PLC Oscilloperturbografia, RCE,AAE,RIO, ANSI Functions (50,51,27,25,81, ecc.) 15 AEIT 2010, Catania 9 Novembre

16 Sistemi embedded per la gestione intelligente del controllo e delle comunicazioni nelle SmartGrids COL G.P. S.p.A. Unità di Ricerca e Sviluppo Sistemi Digitali Relatore: Paolo Grillo - paolo.grillo@colgp.it In collaborazione con Prof.ssa Stefania Conti Dip. Ing. Elettrica, Elettronica e dei Sistemi dell' Università di Catania sconti@diees.unict.it 16 AEIT 2010, Catania 9 Novembre