rozproszony system monitorowania - agh · rozproszony system monitorowania jakoŚci dostawy energii...

ROZPROSZONY SYSTEM MONITOROWANIA

JAKOŚCI DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

W SIECI ZASILAJĄCEJ AGH (RSM-JDEE)

Kraków, 03 listopada 2011

dr inż. Andrzej Firlit [email protected]

mgr inż. Władysław Łoziak [email protected]

mgr inż. Jarosław Bielewicz [email protected]

POWER QUALITY SMART METERING

Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH


Power Quality Smart Metering Energy

Smart Metering


monitoring jakości energii elektrycznej,

Według dokumentu „Definition of Smart Metering and Aplications”, wydanego 12.05.2008 przez ESMA, urządzenie typu SMART METER powinno posiadać następujące możliwości:

www.esma-home.eu


Nie istnieje jedna, uniwersalna definicja inteligentnego opomiarowania.

W związku z tym dla potrzeb organizacji ESMA opracowano następującą definicję.

Z powyższej definicji wynika, że inteligentne opomiarowanie może

mieć bardzo szerokie zastosowanie, m.in. do monitorowania i poprawy

jakości energii elektrycznej.

www.esma-home.eu


I KRAJOWY RAPORT BENCHMARKINGOWY nt. jakości dostaw energii elektrycznej do odbiorców przyłączonych do sieci przesyłowych i dystrybucyjnych

Bogdan Czarnecki – Instytut Energetyki Oddział Gdańsk Franciszek Głowacki – Instytut Energetyki Oddział Gdańsk Zbigniew Hanzelka – Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Henryk Koseda – Instytut Energetyki Oddział Gdańsk Mieczysław Wrocławski – Energa-Operator S.A.

„Instalacja rozproszonych systemów monitorowania wskaźników jakości

napięcia to proces nieunikniony, który już obecnie jest, a będzie w coraz

większym stopniu w przyszłości, wymuszany różnymi czynnikami, w tym

przede wszystkim potrzebami technicznymi – trendy zmian wartości

parametrów jakości napięcia to jedne z najlepszych wskaźników stanu

technicznego urządzeń sieciowych. Prace wstępne przygotowujące do

instalacji takiego systemu należy podjąć jak najwcześniej, w pierwszej

kolejności od opracowania koncepcji i bilansu potrzeb sprzętowych.”

2009


Rozporządzenie Ministra Gospodarki

w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego

z dnia 04 maja 2007 r. (+późniejsze zmiany)

Dz. Ust. z 2007 Nr 93, poz. 623 (poprzednia wersja 2004 r.)

PN-EN 50160:2010/AC:2011 – w języku angielskim

Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych

(poprzednia wersja 2008 r. – w języku angielskim poprzednia wersja 2005 r. – w języku polskim)


?

Gwarancje dostawcy

w zakresie jakości

dostawy energii

wartość napięcia wahania napięcia odkształcenie

napięcia symetria napięcia zapady/wzrosty

napięcia ciągłość zasilania

(przerwy w zasilaniu)

Gwarancje

odbiorcy energii

w zakresie

ograniczenia emisji

zaburzeń

elektromagnetycznych

harmoniczne i interharmoniczne prądu

asymetria prądów moc bierna

ZNACZENIE

SYSTEMU CIĄGŁEGO

MONITOROWANIA JEE

Granica własności

stron


proces

gromadzenia

pomiaru

przesłania

użytecznej informacji

automatycznością

odpowiedniej analizy i interpretacji


POMIAR I AKWIZYCJA

DANYCH

Część 1

TRANSMISJA DANYCH POMIAROWYCH

Część 2

CENTRUM GROMADZENIA

DANYCH POMIAROWYCH

Część 3

ANALIZA, INTERPRETACJA I OCENA DANYCH POMIAROWYCH

Część 4

MEDIUM TRANSMISJI

Analizator A1

Analizator A2

Analizator AN

.

.

.

MEDIUM TRANSMISJI

Analizator B1

Analizator B2

Analizator BM

.

.

.

BAZY DANYCH NIŻSZEGO POZIOMU

Baza danych S1

Środowisko softwareowe S1

Serwer S1 CENTRALNE ŚRODOWISKO

SOFTWAREOWE

Użytkownik 1

Użytkownik 2

Użytkownik N

.

.

.

.

.

.

SERWER CENTRALNY

CENTRALNA BAZA DANYCH

TRANSLATOR

Baza danych SX

Środowisko softwareowe SX

Serwer SX

ME

DIU

M

TR

AN

SM

ISJI

ME

DIU

M

TR

AN

SM

ISJI


Pomiary parametrów jakości energii elektrycznej powinny być wykonywane przez specjalizowane, zaawansowane technologicznie urządzenia pomiarowe (analizatory JEE), które poza samym pomiarem napięć i prądów mają zdolność obliczania odpowiedniego zbioru parametrów i wskaźników, mogą przechowywać pewną ilość danych oraz wyposażone są w moduły komunikacyjne do ich przesyłania.

Zastosowane analizatory powinny być opracowane i wykonane zgodnie ze sztuką metrologiczną oraz realizować metody pomiaru (algorytmy) zgodnie z wytycznymi zawartymi w normach: PN-EN 61000-4-30, PN-EN 61000-4-15, PN-EN 61000-4-7.

Analizatory wykorzystywane do budowy RSM-JDEE najprawdopodobniej będą różnych typów oraz pochodzić będą od różnych producentów.

POMIAR I AKWIZYCJA

DANYCH

Część 1

Analizator A1

Analizator A2

Analizator AN

.

.

.

Analizator B1

Analizator B2

Analizator BM

.

.

.

.

.

.


PN EN 61000-4-30:2011

Metody pomiaru wskaźników jakości energii

PN EN 61000-4-15:2011

Miernik migotania światła – Specyfikacja funkcjonalna i projektowa

PN EN 61000-4-7:2007/A1:2011

Ogólny przewodnik dotyczący pomiarów harmonicznych i interharmonicznych oraz przyrządów pomiarowych, dla sieci zasilających i przyłączonych do nich urządzeń


Klasa A

Ta klasa pomiarowa jest stosowana w przypadku konieczności przeprowadzenia dokładnych pomiarów np. dla celów kontraktowych, gdy może być wymagane rozstrzygnięcia sporów, weryfikacji zgodności z postanowieniami norm, itp. Dowolne pomiary parametru przeprowadzone za pomocą dwóch różnych przyrządów spełniających wymagania klasy A i mierzących te same sygnały powinny dać zbieżne wyniki mieszczące się w określonym przedziale niepewności.

Klasa S

Ta klasa pomiarowa jest stosowana do zastosowań statystycznych tj. pomiary lub ocena jakości energii z ograniczoną liczbą parametrów. Mimo, że stosowane są takie same czasy pomiarów jak w przypadku klasy A, wymagania dotyczące przetwarzania danych są w klasie S mniejsze.

Klasa B

Ta klasa została stworzona, aby nie traktować jako rozwiązania przestarzałe wielu istniejących jeszcze przyrządów.


sieć internetowa – sieć WAN/LAN

transmisja pakietowa GPRS (EGPRS, EDGE, UMTS) – usługa transmisji danych w trybie z komutacją pakietów w sieciach telefonii komórkowej GSM

telefoniczne linie przewodowe

sieci telefonii komórkowej GSM – usługa transmisji danych w trybie z komutacją kanałów

transmisja drogą radiową

transmisja PLC – linie zasilające nN

bazy danych niższego poziomu (pośrednie)

różne systemy pomiarowe

TRANSMISJA DANYCH POMIAROWYCH

Część 2

MEDIUM TRANSMISJI

MEDIUM TRANSMISJI

BAZY DANYCH NIŻSZEGO POZIOMU

Baza danych S1


Serwer S1

.

.

.

Baza danych S1


Serwer S1

ME

DIU

M

TR

AN

SM

ISJI

ME

DIU

M

TR

AN

SM

ISJI


docelowe miejsce gromadzenia danych pomiarowych

na serwerze zainstalowane są niezbędne aplikacje do obsługi RSM-JDEE oraz centralne środowisko bazodanowe

integracja danych pomiarowych z różnych rejestratorów i/lub systemów pomiarowych

TRANSLATOR – ujednolicenie formatu danych pomiarowych

współpracuje z aplikacjami centralnego środowiska softwareowego, świadczy usługi dla użytkowników (zgodnie z uprawnieniami)

pracuje 24h/dobę

CENTRUM GROMADZENIA

DANYCH POMIAROWYCH

Część 3

SERWER CENTRALNY


TRANSLATOR


„organizuje” pracę, serwera centralnego w zakresie obsługi systemu monitorowania JDEE oraz współpracy z aplikacją bazodanową

współpracuje z aplikacjami systemu operacyjnego, świadczy usługi dla aplikacji oraz użytkowników (zgodnie z uprawnieniami)

pozwala na wizualizację graficzną danych oraz analizę i ocenę jakości energii elektrycznej

pozwala na różnego rodzaju działania na zgromadzonych danych na serwerze, np. agregacja danych, korelacja danych, tworzenie raportów itp.

pracuje 24h/dobę

CENTRUM GROMADZENIA

DANYCH POMIAROWYCH

Część 3


Część 4

CENTRALNE ŚRODOWISKO

SOFTWAREOWE

Użytkownik 1

Użytkownik 2

Użytkownik N

.

.

.

SERWER CENTRALNY


TRANSLATOR


W przeciwieństwie do pomiarów doraźnych lub incydentalnych dane gromadzone są w sposób ciągły przez okres wielu lat. Otrzymuje się wówczas ogromną liczbę danych.

Możliwości oprogramowania odgrywają bardzo istotną rolę. Oprogramowanie powinno umożliwiać ich analizę i ocenę zgodnie z zasadą „od ogółu do szczegółu”.

Powinno umożliwiać wyznaczanie wskaźników/indeksów dla poszczególnych punktów odbioru energii oraz wskaźników/ indeksów będących zagregowanymi liczbowymi miarami dla całego systemu lub wyróżnionych jego fragmentów.

CENTRUM GROMADZENIA

DANYCH POMIAROWYCH

Część 3


Część 4

CENTRALNE ŚRODOWISKO

SOFTWAREOWE

Użytkownik 1

Użytkownik 2

Użytkownik N

.

.

.

SERWER CENTRALNY


TRANSLATOR


Otwartość budowanego SCM-JEE

powinna być jego istotną właściwością.

O otwartości systemu obok aspektów technicznych decyduje również środowisko software’owe, które zostanie wybrane do budowy SCM-JEE. Pociąga to za sobą konieczność kompatybilności w zakresie formatu w jakim zapisywane i obsługiwane będą dane pomiarowe.


Nr System pomiarowy Analizator JEE Producent

1 ION Enterprise ION7650 Schneider Electric

(Power Logic)

2 ENCORE Series System 61000 PQ Gossen Metrawatt

(Dranetz BMI)

3 WinPQ PQI-DA A-Eberle

GmbH & Co. KG

4 Quality Information

System QIS QWave Power

Qualitrol

Company LLC

5 -------------

producent nie oferuje centralnego

środowiska softwarowego

PQube Power Standards Lab


Nr System pomiarowy Analizator JEE Producent

1 ION Enterprise ION7650 Schneider Electric

(Power Logic)

2 ENCORE Series System 61000 PQ Gossen Metrawatt

(Dranetz BMI)

3 WinPQ PQI-DA A-Eberle

GmbH & Co. KG


System QIS QWave Power

Qualitrol

Company LLC

5 -------------

producent nie oferuje centralnego

środowiska softwarowego

PQube Power Standards Lab


1 2

5

3

Sekcja 1 Sekcja 2

RSB2

RSA1

4

Lab. JEE w pawilonieB1

6

Lab. EEiAB w pawilonieC1

RS AGH


1

3

2

4 6

5

10


1

3

2

4 6

5

10

Nr punktu pomiarowego

Lokalizacja Analizator


7

10

8

9


7

10

8

9

Nr punktu pomiarowego

Lokalizacja Analizator


Medium transmisji


SIEĆ

INTERNETOWA

WAN/LAN

.

.

.


Nr System pomiarowy Sposób dostępu

do systemu Analizator

Sposób dostępu do analizatora

1 ION Enterprise

przeglądarka internetowa (tylko IE)

aplikacja Vista ION7650

wbudowany

WEB server

aplikacja ION Setup

2 ENCORE Series System

przeglądarka internetowa (wymagana Java)

aplikacja 61000 PQ

wbudowany

WEB server

3 WinPQ aplikacje środowiska WinPQ,

np. PQVisu PQI-DA

aplikacja WinPQ

opcja on-line


System QIS

aplikacje środowiska QIS, np. QBrowser

QWave Power

aplikacje: QConfig,

QDashboard

5

-------------

producent nie oferuje

centralnego środowiska

softwarowego

wbudowany WEB SERVER

– użytkownik łączy się

bezpośrednio z analizatorem

za pomocą przeglądarki

internetowej

PQube wbudowany

WEB server


ION 7650

Zgodność z normami:

ION 8800

Zastosowanie:


Wbudowany WEB Server

Obwody wej./wyj. (analogowe, cyfrowe, przekaźnikowe)

Funkcja bramy sieciowej

Direct

Web Access

EtherGate /

Modbus Master /

Modbus Ethernet

Gateway

COM 2

RS-485

PLC /

External

Modem / GPS

COM 1

RS-232 or

RS-485

Customer Service & Billing

COM 3

Modem

Optical Coupler

Field Connection

COM 4

Optical Port

Direct

E-Mail Alerts

Ethernet Port

100BaseT/100BaseFX

Multiple

concurrent

connections


ION Enterprise

Aplikacje:

• Management Console

• Vista

• WebReach

• WebReporter

• Designer

• ION Setup


IIS (ang. Internet Information Services) jest zbiorem usług internetowych dla systemów rodziny Microsoft Windows

.NET Framework – platforma programistyczna

ASP.NET – jest to zbiór technologii opartych na frameworku

technologia ActiveX


• Obiekt numeryczny

• Obiekt stanu (statusu)

Numeric Object

Arc Meter Vertical Bars

Default LED’s Custom images Alphanumeric status


Miejsce pomiarów: Główna Rozdzielnia Sieciowa AGH, Sekcja 1, Sekcja 2

Data początkowa okresu poddanego analizie:

01 czerwca 2010 godz. 00:00:00

Data końcowa okresu poddanego analizie:

13 lipca 2010 godz. 23.59.00

Długość okresu poddanego analizie: 6 tygodni, 1 dzień

Uwagi do długości okresu poddanego analizie:

W analizie dotyczącej Sekcji 2 pominięto okres od 20:10 dnia 28 czerwca 2010 do 23:30 30 czerwca 2010, gdyż w tym czasie dokonano jej wyłączenia i energia elektryczna była dostarczana tylko przez Sekcję 1.

Nazwa rejestratora: Power Logic ION7650 – 2 sztuki

Klasa rejestratora wg PN-EN 61000-4-30

Klasa A


Parametr

Dopuszczalna wartość

Percentyl zmierzony Sekcja 1

Percentyl zmierzony Sekcja 2

Częstotliwość 50 Hz ±1% przez 99,5% czasu

50,06 Hz 50,06 Hz

Wartość skuteczna napięcia zasilającego

15 kV ±10% przez 95% czasu

UAB 16,35 kV UBC 16,29 kV UCA 16,32 kV

UAB 15,79 kV UBC 15,66 kV UCA 15,71 kV

Asymetria napięcia Do 2% przez 95% czasu

0,31 % 0,45 %

Współczynnik migotania światła

PLT <1 przez 95% czasu

UA 0,36 UB 0,35 UC 0,36

UA 0,36 UB 0,34 UC 0,35

Odkształcenie napięcia

THD<8% przez 95% czasu

UA 2,6 % UB 2,56 % UC 2,53 %

UA 2,93 % UB 2,86 % UC 2,87 %

Współczynnik mocy tg φ < 0,4 Mniejszy przez 99% czasu

Mniejszy przez 99,9% czasu


RS 15 kV AGH - MOCE

Sekcja 1 Sekcja 2

S [kVA] Q [kVAR] P [kW] S [kVA] Q [kVAR] P [kW]

min 166,26 0,00 166,01 240,34 0,00 246,2

CP05 213,67 21,24 211,85 446,40 16,97 445,81

średnia 486,33 123,00 469,33 774,13 154,75 755,61

CP95 1040,54 291,45 998,32 1439,61 387,80 1389,08

max 2 156,32 655,03 2 054,56 1 747,82 525,07 1 670,88


01.03.2010, 9:11:17.022 01.03.2010, 09:11:19.172


14.04.2010, 15:46:58.623 14.04.2010, 15:46:59.843


14.04.2010, 15:46:58.623

14.04.2010, 15:46:59.843

dr inż. Andrzej Firlit

Akademia Górniczo-Hutnicza

Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

tel.: 012 617 35 93, 012 633 22 84, +48 603 877 809

e-mail: [email protected]

rozproszony system monitorowania - agh · rozproszony system monitorowania jakoŚci dostawy energii...

Documents