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

of 66/66
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

Post on 28-Jan-2020

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    Power Quality Smart Metering Energy

    Smart Metering

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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)

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    ?

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    proces

    gromadzenia

    pomiaru

    przesłania

    użytecznej informacji

    automatycznością

    odpowiedniej analizy i interpretacji

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

    .

    .

    .

    .

    .

    .

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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.

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

    Środowisko softwareowe S1

    Serwer S1

    .

    .

    .

    Baza danych S1

    Środowisko softwareowe S1

    Serwer S1

    ME

    DIU

    M

    TR

    AN

    SM

    ISJI

    ME

    DIU

    M

    TR

    AN

    SM

    ISJI

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

    CENTRALNA BAZA DANYCH

    TRANSLATOR

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    „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

    ANALIZA, INTERPRETACJA I OCENA DANYCH POMIAROWYCH

    Część 4

    CENTRALNE ŚRODOWISKO

    SOFTWAREOWE

    Użytkownik 1

    Użytkownik 2

    Użytkownik N

    .

    .

    .

    SERWER CENTRALNY

    CENTRALNA BAZA DANYCH

    TRANSLATOR

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

    ANALIZA, INTERPRETACJA I OCENA DANYCH POMIAROWYCH

    Część 4

    CENTRALNE ŚRODOWISKO

    SOFTWAREOWE

    Użytkownik 1

    Użytkownik 2

    Użytkownik N

    .

    .

    .

    SERWER CENTRALNY

    CENTRALNA BAZA DANYCH

    TRANSLATOR

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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.

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    1 2

    5

    3

    Sekcja 1 Sekcja 2

    RSB2

    RSA1

    4

    Lab. JEE w pawilonieB1

    6

    Lab. EEiAB w pawilonieC1

    RS AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    1

    3

    2

    4 6

    5

    10

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    1

    3

    2

    4 6

    5

    10

    Nr punktu pomiarowego

    Lokalizacja Analizator

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    7

    10

    8

    9

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    7

    10

    8

    9

    Nr punktu pomiarowego

    Lokalizacja Analizator

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    Medium transmisji

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    SIEĆ

    INTERNETOWA

    WAN/LAN

    .

    .

    .

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

    4 Quality Information

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    ION 7650

    Zgodność z normami:

    ION 8800

    Zastosowanie:

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    ION Enterprise

    Aplikacje:

    • Management Console

    • Vista

    • WebReach

    • WebReporter

    • Designer

    • ION Setup

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    • Obiekt numeryczny

    • Obiekt stanu (statusu)

    Numeric Object

    Arc Meter Vertical Bars

    Default LED’s Custom images Alphanumeric status

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

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

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

    14.04.2010, 15:46:58.623

    14.04.2010, 15:46:59.843

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • dr inż. Andrzej Firlit, KANiUP AGH

  • 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]