8
Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećenja slovenskih prijenosnih vodova mr. sc. V. Lovrenčić * , prof. dr. sc. Nenad Gubeljak, ** i Jure Lodrant *** * C&G d.o.o. Ljubljana/Tehnički direktor, Ljubljana, Slovenija ** Fakulteta za strojništvo, Univerza v Mariboru/Laboratorij za strojne elemente in konstrukcije, Maribor, Slovenija *** Artes d.o.o./ Tehnički direktor, Velenje, Slovenija [email protected] Sažetak - Slovenski prijenosni sustav se aktivno uključuje u izgradnju elektroenergetske prijenosne mreže budućnosti, koja temelji na liberalizaciji tržišta električne energije. Ideja naprednih mreža je racionalna uporaba energije uz istovremeno smanjenje troškova i gubitaka energije te povećanje kvalitete i pouzdanosti opskrbe. Suvremena tehnološka rješenja i inovacije u slovenskoj prijenosnoj mreži su predmet sistematičnog rada već niz godina. Više od dva desetljeća uporabe sustava DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) te desetljeće s sustavom OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring) nude bogata iskustva. Maksimalno iskorištavanje kapaciteta prijenosa električne energije moguće je u slučaju poznavanja tehničkih parametara dalekovoda odnosno geometrije lančanice, kao što su trenutačna sigurnosna visina vodiča (križanja) uz poznavanje trenutačnih podataka o vodiču, o njegovoj temperaturi i specifičnoj gustoći struje te vremenskih podatka na trasi dalekovoda. Razvoj OTLM sustava je omogućio prijelaz sa statičkog na dinamički monitoring opterećenja (STR - Static and DTR - Dynamic Thermal Rating). OTLM sustav je uz mjerenje temperature vodiča dobio nove funkcije. Nova rješenja omogućuju praćenje promjene horizontalne sile u zavisnosti od temperature. Istovremeno pružaju mogućnost određivanja dodatnih opterećenja kao što je nakupljanje leda na vodiču. Njihov cilj je upozoravanje operatera, da nastupa dodatno opterećenje ledom. I. UVOD Potrebe za električnom energijom rastu, a time i izazov za prijenosna poduzeća i za razvoj elektroenergetskih mreža. Operater prijenosnog sustava je odgovoran za visok stupanj pouzdane isporuke kvalitetne električne energije. U svijetu postoji više različitih metoda za osiguravanje povećanih potreba potrošnje električne energije osim gradnje novih prijenosnih dalekovoda kao što su: povećanje napona, „vrući“ vodiči, povećanje visine nosećih stupova, telemetrijsko mjerenje temperature dalekovodnih vodiča – direktno točkasto mjerenje, mjerenja temperature uzduž vodiča s OPPC vodičima, video nadzor provjesa vodiča, laserski nadzor, uporaba meteoroloških podataka, itd. [1-28]. U suvremenim prijenosnim mrežama sve više i više se upotrebljavaju različite metode i postupci upravljanja, nadzora i održavanja elektroenergetske mreže. Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje kapaciteta prijenosa električne energije moguće je u slučaju poznavanja tehničkih parametara dalekovoda odnosno geometrije lančanice, kao što su trenutačna sigurnosna visina vodiča (križanja) uz poznavanje trenutačnih podataka o vodiču, o njegovoj temperaturi i specifičnoj gustoći struje te vremenskih podatka na trasi dalekovoda (Slika 1). Prognoza najvećeg, još uvijek sigurnog, strujnog opterećenja vodiča prijenosne mreže jedan je od najvažnijih i istovremeno vrlo teških zadataka za elektroprijenosna poduzeća. Postoji više načina rješavanja tog problema. Pojedini stručnjaci vjeruju u matematične modele. Jedan od čćih načina prognoze pomoću programske opreme je baziran na podacima poput struje u vodiču, temperature zraka, brzine i smjera vjetra, intenzivnosti sunčanog isijavanja te tehničkih parametara, kao što su tip i promjer montiranog vodiča, maksimalna dozvoljena temperatura vodiča, otpornost vodiča, koeficijent emisije topline iz vodiča, koeficijent apsorpcije sunčane topline u vodiču itd., Time se pokušava odrediti graničnu opterećenost vodiča (Slika 2). Prikupljanje svih tih meteoroloških podatka za pojedino područje u svakom trenutku vrlo je zahtjevno, a njihova pouzdanost često je problematična. Također, karakteristike instaliranih vodiča nisu uvijek na MIPRO 2017/HEP 29

Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećenja slovenskih prijenosnih vodova

mr. sc. V. Lovrenčić*, prof. dr. sc. Nenad Gubeljak,** i Jure Lodrant*** * C&G d.o.o. Ljubljana/Tehnički direktor, Ljubljana, Slovenija

** Fakulteta za strojništvo, Univerza v Mariboru/Laboratorij za strojne elemente in konstrukcije, Maribor, Slovenija *** Artes d.o.o./ Tehnički direktor, Velenje, Slovenija

[email protected]

Sažetak - Slovenski prijenosni sustav se aktivno uključuje u izgradnju elektroenergetske prijenosne mreže budućnosti, koja temelji na liberalizaciji tržišta električne energije. Ideja naprednih mreža je racionalna uporaba energije uz istovremeno smanjenje troškova i gubitaka energije te povećanje kvalitete i pouzdanosti opskrbe. Suvremena tehnološka rješenja i inovacije u slovenskoj prijenosnoj mreži su predmet sistematičnog rada već niz godina. Više od dva desetljeća uporabe sustava DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) te desetljeće s sustavom OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring) nude bogata iskustva. Maksimalno iskorištavanje kapaciteta prijenosa električne energije moguće je u slučaju poznavanja tehničkih parametara dalekovoda odnosno geometrije lančanice, kao što su trenutačna sigurnosna visina vodiča (križanja) uz poznavanje trenutačnih podataka o vodiču, o njegovoj temperaturi i specifičnoj gustoći struje te vremenskih podatka na trasi dalekovoda. Razvoj OTLM sustava je omogućio prijelaz sa statičkog na dinamički monitoring opterećenja (STR - Static and DTR - Dynamic Thermal Rating). OTLM sustav je uz mjerenje temperature vodiča dobio nove funkcije. Nova rješenja omogućuju praćenje promjene horizontalne sile u zavisnosti od temperature. Istovremeno pružaju mogućnost određivanja dodatnih opterećenja kao što je nakupljanje leda na vodiču. Njihov cilj je upozoravanje operatera, da nastupa dodatno opterećenje ledom.

I. UVOD Potrebe za električnom energijom rastu, a time i izazov

za prijenosna poduzeća i za razvoj elektroenergetskih mreža. Operater prijenosnog sustava je odgovoran za visok stupanj pouzdane isporuke kvalitetne električne energije.

U svijetu postoji više različitih metoda za osiguravanje povećanih potreba potrošnje električne energije osim gradnje novih prijenosnih dalekovoda kao što su: povećanje napona, „vrući“ vodiči, povećanje visine nosećih stupova, telemetrijsko mjerenje temperature dalekovodnih vodiča – direktno točkasto mjerenje, mjerenja temperature uzduž vodiča s OPPC vodičima, video nadzor provjesa vodiča, laserski nadzor, uporaba meteoroloških podataka, itd. [1-28].

U suvremenim prijenosnim mrežama sve više i više se upotrebljavaju različite metode i postupci upravljanja, nadzora i održavanja elektroenergetske mreže.

Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča

Maksimalno iskorištavanje kapaciteta prijenosa električne energije moguće je u slučaju poznavanja tehničkih parametara dalekovoda odnosno geometrije lančanice, kao što su trenutačna sigurnosna visina vodiča (križanja) uz poznavanje trenutačnih podataka o vodiču, o njegovoj temperaturi i specifičnoj gustoći struje te vremenskih podatka na trasi dalekovoda (Slika 1).

Prognoza najvećeg, još uvijek sigurnog, strujnog opterećenja vodiča prijenosne mreže jedan je od najvažnijih i istovremeno vrlo teških zadataka za elektroprijenosna poduzeća.

Postoji više načina rješavanja tog problema. Pojedini stručnjaci vjeruju u matematične modele. Jedan od češćih načina prognoze pomoću programske opreme je baziran na podacima poput struje u vodiču, temperature zraka, brzine i smjera vjetra, intenzivnosti sunčanog isijavanja te tehničkih parametara, kao što su tip i promjer montiranog vodiča, maksimalna dozvoljena temperatura vodiča, otpornost vodiča, koeficijent emisije topline iz vodiča, koeficijent apsorpcije sunčane topline u vodiču itd., Time se pokušava odrediti graničnu opterećenost vodiča (Slika 2).

Prikupljanje svih tih meteoroloških podatka za pojedino područje u svakom trenutku vrlo je zahtjevno, a njihova pouzdanost često je problematična. Također, karakteristike instaliranih vodiča nisu uvijek na

MIPRO 2017/HEP 29

Page 2: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Slika 2. Dovođenje topline u vodič (zagrijavanje) = gubici toplote

(hlađenje) odnosno ravnotežna jednadžba (1)

raspolaganju pa se čak u toku eksploatacije dalekovoda mijenjaju (koeficijenti apsorpcije i emisije), kao i puzajuće izduživanje vodiča tokom dugogodišnje uporabe.

U Sloveniji je zbog veoma dinamičkog reljefa, posebno teško garantirati pouzdane meteorološke podatke, koji bi zadovoljili zahtjeve visoke točnosti i pouzdanosti na osnovu kojih bi dispečeri u republičkom centru upravljanja donosili odluke.

Dio struke u svijetu vjeruje isključivo u koncept mjerenja pojedinih fizikalnih veličina u realnom vremenu na stvarnom dalekovodu odnosno vodiču (temperatura vodiča, naprezanje u vodiču, provjes, vlastita frekvencija vodiča i drugo).

Na tragu tih premišljanja su dva sustava, koji su u prijenosnom sustavu Slovenije, ELES-u, provjerena i uspješno obavljaju zahtijevane funkcije [1].

Više od dva desetljeća je u uporabi sustav DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) te zadnje desetljeće sustav OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring).

U zadnjem razdoblju suradnja stručnjaka, koji su razvili DAMOS i OTLM sustav ponudila je ELES-u nove funkcije. Funkcije OTLM-DTR, OTLM-SAG i OTLM-ICE su najnovija rješenja koja su na terenu testiraju te su predmet prezentacije.

II. ISKUSTVA NOVIH TEHNOLOGIJA

A. DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) je rezultat

razvoja stručnjaka iz ELES-a uz vanjsku podršku instituta [2-6] i tvrtke [7,8], koja je razvila vremensku postaju i programsku opremu za praćenje vremenskih podataka te izračunavanje dozvoljene struje opterećenja (Slika 3). U toku nekoliko godina izgrađena je mreža vremenskih postaja, njih sedam, smještenih šest u transformatorskim stanicama i jedna na stupu, koja ima i ugrađen senzor za praćenje zaleđenosti. Sve postaje u sustavu DAMOS mjere temperaturu okolice, brzinu i smjer vjetra, sunčevo sijevanje i mjerače zračnog tlaka [7,8].

Za proračun dozvoljene struje opterećenja sustav DAMOS koristi IEEE formulu [9].

Slika 3. Primjer ugradnje vlastitog sustava DAMOS u TS Beričevo i TS Podlog

Temperatura i provjes vodiča su najvažniji faktori kod ocjene najveće dozvoljene struje, koju nadzemni vodič može prenijeti. Dalekovodni vodič radi u termodinamičkoj ravnoteži dobivajući toplinu iz okoline u obliku sunčeve radijacije, pomoću apsorpcije i s Jouleovim-ohmskim gubicima (I²R) te hlađenjem.

Ravnotežna jednadžba (1) prikazuje relaciju između struje i temperature vodiča [10]:

( )cc

prcs TRIdt

dTmCqqq 2−=−− (1)

gdje su: qs = sunčeva toplina [W/m], qc = toplinski gubici [W/m], qr = radijacijski gubici [W/m], mCp = najveći toplotni kapacitet vodiča [W/m°C], I = struja vodiča [A], Tc = temperatura vodiča [°C], R(Tc) = otpornost vodiča pri danoj temperaturi vodiča Tc [Ω/m].

DAMOS omogućuje vezu sa sustavom SCADA, prognozu mogućeg opterećenja, kratkotrajnu prognozu vjetra i podatke za projektiranje (zaleđenost, vjetar).

B. Razvoj sustava OTLM Naprava i kasnije sustav OTLM (Overhead

Transmission Line Monitoring) prešao je dugačak put razvoja od trenutka otkupa patenta RU 2222858 C1 H02J13/00 dana 31.10.2002. godine [10].

Bilo je nekoliko faza razvoja naprave i programske opreme i svo vrijeme tog zahtjevnog razvojnog puta bila je nuđena podrška ELES-a u želji da se dobije monitoring, koji će ispuniti očekivanja,

Prvi korak je bio razvoj naprave TMT (telemetrijsko mjerenje temperature dalekovodnih vodiča - Telemetric Measurement of Temperature) [10-12], koja omogućava direktno mjerenje temperature dalekovodnog vodiča (Slika 4).

30 MIPRO 2017/HEP

Page 3: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Slika 4. TMT - prva generacija naprave

Metoda mjerenja temperature pomoću naprave TMT se temelji na neposrednom mjerenju temperature dalekovodnog vodiča u dvije točke (na krajevima kućišta), uz točno vrijeme izvršenja mjerenja, te rezultate preko GSM (Global System for Mobile Communications)/GPRS (General Packet Radio Service) mreže prenosi u nadzorni centar. Napajanje je lokalno, induktivno iz struje u vodiču na kojemu je montiran te nije potrebno nikakvo redovito održavanje što bitno utječe na troškove eksploatacije TMT sustava.

U prvoj fazi razvoja imali smo u mislima statički monitoring prijenosnih vodova (STR) odnosno opterećenje dalekovoda (vodiča) unutar projektiranih parametara.

Osnovni zadatak TMT bio je slanje alarma u slučaju pregrijavanja vodiča odnosno prekoračenju projektirane vrijednosti, koja najčešće iznosi 40 °C (u svijetu 60 °C ili 80 °C). Crvenom alarmu prethodilo je upozorenje (žuto) cca 10 °C prije granične temperature vodiča.

U Sloveniji su u ELES-u u srpnju 2006. godine ugrađena dva prava TMT sustava na 400 kV DV Beričevo-Podlog i 110 kV DV Podlog-Laško (Slika 4).

Nakon prve montaže TMT u Rusiji u 2007. godini razvojni tim je odlučio nadgraditi napravu. Razvoj je išao u smjeru promjene vanjskog oblika, elektroničkog sklopa (otpornost na atmosferska pražnjenja), transformatora te komunikacijskog sklopa (modem GPS/GPRS). Uz te promjene došli smo do novog produkta OTLM, koji je 2012 dobio CE znak. Sustavno smo radili na razvoju novih funkcija, koje su tražili naši partneri (TSO) po svijetu.

Referencije i iskustva u ELES-u, gdje je ugrađeno 33 OTLM naprava s svim funkcijama još u Rusiji (Yantarenergo, Stavropolenergo, Tatarenergo, Tummenenergo - 40), Australiji (Transgrid – 3), Austriji (APG – 1), Češkoj (ČEPS - 2), Estoniji (Elering - 2), Gruziji (GSE – 1), Hrvatskoj (HOPS - 3), Makedoniji (MEPSO - 2) i Srbiji (EMS - 3), veoma su važne, jer su očekivanja i zahtjevi pojedinih TSO različiti. U Rusiji i Estoniji izuzetno niske temperature (OTLM je radio čak na - 34 °C te u Hrvatskoj ispod Velebita, DV 110 kV Crikvenica – Vrataruša sa visokim prosječnim brojem dana sa grmljavinom (visoka izokeraunička razina) te jakim olujnim vjetrom [13].

Tih 90 ugrađenih OTLM naprava u 10 država sa različitim funkcijama, različitim vremenskim uvjetima, telekomunikacijskim zahtjevima i kulturom upravljanja predstavljaju izazov za razvojni tim, koji mora tražiti nova rješenja. Tako je treća generacija OTLM naprave uz

Slika 5. OTLM - treća generacija naprave

funkciju OTLM-DTR uključivala inklinometar što je omogućilo razvoj funkcije OTLM-SAG odnosno nadzor provjesa [13].

Novi projekt nazvan OTLM SMART, koji je započet u jesen 2016. i biti će zaključen u 2018. godini, predstavlja bitan korak u razvoju četvrte generacije naprave. OTLM SMART će nadgraditi sustav s funkcijom OTLM-ICE odnosno javljanje alarma led [13].

III. DINAMIČAN KAPACITET DALEKOVODA Za razliku od tradicionalnog, statičkog pristupa (STR),

određivanju granica dozvoljenog opterećenja vodiča dalekovoda, dinamički pristup određivanju granica (DTR ili DLR - Dynamic Line Rating) se bazira na uvidu (na osnovu mjerenja i/ili izračunavanja) u stvarne uvjete pogona, kako struje opterećenja i uvjete u ambijentu, tako i stvarnih fizičkih veličina povezanih sa dalekovodom.

Problem je kompleksan zbog složenih odnosa koje postoje između navedenih veličina i njihove značajne promjenljivosti, a njegovo tehničko rješenje se usložnjava kao posljedica distribuiranosti dijelova sustava nadzora i njihove udaljenosti od centara upravljanja. Što više, standardni nadzorno upravljački sustavi SCADA po pravilu ne nadziru DV (tj. nema skupljanja podataka uzduž voda) nego samo snagu/struju DV putem njenog mjerenja u DV poljima TS.

Kako bi se realizirao tehničko-ekonomski potencijal sadržan u dinamičkom pristupu, uvid u stanje vodiča/voda, tj. mjerenja i povezani proračuni, moraju biti ostvaren u ritmu procesa, odnosno u realnom vremenu. Zato se dinamički (DLR) pristup u nekim elektroprivredama naziva i pristupom terećenju u realnom vremenu (RTTR – Real Time Thermal Rating).

Mogućnost meteorološke prognoze dobivenih iz vremenskih postaja omogućava planiranje dugoročne prognoze opterećenja dalekovoda.

Slika 6. Omjer opterećenja DV s usporedbom STR i DTR

MIPRO 2017/HEP 31

Page 4: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Kao što je prikazano na slici 6, možemo očekivati da će DV samo u 3 do 5 % svog životnog vijeka postići projektirane rubne uvjete (npr. temperatura okoliša 35 °C, brzina vjetra 0,6 m/s pravokutno na vodič i sunčevo zračenje 900 W/m2, SIST EN 50341-3-21:2009).

A. Montirane OTLM naprave u ELES-u U slovenskoj prijenosnoj mreži su s prvom montažom

TMT naprava u 2006. godini započeli korištenje nove tehnologije. Danas su 110, 220 i 400 kV DV opremljeni sa trećom generacijom OTLM naprave (Slika 5) i to [13]:

• DV 400 kV Beričevo-Podlog,

• DV 220 kV Beričevo-Podlog,

• DV 2x110 kV Dravograd-Slovenj Gradec,

• DV 110 kV Ajdovščina-Idrija,

• DV 2x110 kV Bežigrad-Kleče,

• DV 110 kV Pivka-Ilirska Bistrica.

Određivanju mjerne točke smo pristupili veoma pažljivo posebno kod izbora kritičnog raspona (npr. tiha dolina – dio trase u zavjetrini). Mjesto i broj, odnosno gustoća određenih mjernih točaka na dalekovodu, ovisi o više elemenata [13]:

• dužine trase,

• konfiguracije terena (zavjetrina, prirodne prepreke, uske doline i kotline, …),

• vremenskih uvjeta (tiha dolina),

• kritične sigurnosne visina (na granici propisom dozvoljene visine),

• profila dalekovoda (razlika u visini vodiča),

• križanja objekata (drugih vodova, ceste, željeznica, rijeke),

• promjena smjera trase više od 3000,

• rasporeda faza (najniži vodič),

• oblika glave stupa (bačva, dunav),

• jačine i kvalitete GSM signala,

• dostupa za montažu (autodizalica).

Kod određivanja mjerne točke možemo se koristiti:

• glavnim projektom,

• geodetskim snimcima,

• laserskim snimcima sa zemlje ili iz helikoptera,

• GIS podacima,

• pogonskim i vremenskim podacima (povijest).

Pri izboru načina prijenosa podataka iz OTLM u nadzorni centar (Slika 7.) izabrana je GSM/GPRS mreža kao globalno raširena mreža i oprema koja je sposobna djelovati u praktično svim svjetskim GSM mrežama (900/1800/1900 MHz).

Slika 7. Primjer načina komunikacije naprave OTLM

Korisnik OTLM sustava mora s lokalnim GSM operaterom uskladiti parametre djelovanja prijenosa podataka. Predviđen je SMS (Short Message Service) i GPRS način prijenosa podataka.

Prije postavljanja OTLM na terenu potrebno je provjeriti intenzitet GSM signala na mjestu montaže. Preporučuje se izbor kvalitetnog GSM operatera i sklapanje posebnog ugovora s jamstvom prednosti pri prijenosu podataka. Prilikom montaže točkastog mjerenja temperature možemo upotrijebiti OTLM napravu za alarmiranje dispečerskog centra kod projektom određene maksimalne dozvoljene temperature vodiča (npr. 40 0C ili 60 0C):

• alarm br.1 (temperatura – žuto polje - upozorenje) 10 0C niži od alarma br.2,

• alarm br.2 (temperatura – crveno polje) maksimalna dozvoljena temperatura vodiča određena glavnim projektom.

B. Pilot projekti DTR DV 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec je

dalekovod, koji je bio izabran za poligon pregleda nekih tehnoloških rješenja za STR i DTR. U 2010. godini je došlo do prve ugradnje vodiča sa optičkim vlaknima OPPC (Optical Phase Conductor) odnosno sustava za uzdužno mjerenje temperature pomoću Ramanove spektroskopije u optičkim vlaknima vodiča (Slika 8.).

Sustav sa nazivom VALCAP ima ugrađen programski paket ADAPpro, koji ima vlastito razvijen algoritam izračunavanja DTR na osnovu IEEE i CIGRE koncepta.

Za potrebe VALCAP sustava je ugrađena na stupno mjesto SM23 slovenska vremenska postaja tipa Semart II (Slika 9 – žuti krug).

U 2011. godini su u rasponu SM23-SM24 ugradili dvije OTLM naprave (Slika 9 – crveni krug) – naprave su ugrađene na klasičnom vodiču Al/ACS 240/40 mm2 i na OPPC 222-AL1/40-A20SA. Cilj je bio usporedba mjerenja temperature na dva usporedna vodiča na jednakom mjestu te usporedba mjerene temperature sustava VALCAP (temperatura u jezgri vodiča) i OTLM (temperatura na površini vodiča).

32 MIPRO 2017/HEP

Page 5: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Slika 8. Sustav OPPC – VALCAP i programski paket ADAPpro

Slika 9. Stup SM23 sa dvje OTLM naprave (crveni krug) i vremenska postaja Semart II (žuti krug) te OPPC unutrašnja faza

U 2012. godini su aktivirani sustavi DTR [14]:

• VALCAP i programski paket ADAPpro,

• SMD-MAP i programski paket SMD-DTR,

• DAMOS i programski paket TERMODV.

U 2013. godini su povezani sustavi OTLM i DAMOS s programskim paketom TERMODV s ciljem testiranja i analize podatka. Objavom tehničke brošure CIGRE TB 601 [15] oblikovan je nov alat - nova formula, koja je aktivirana s novom funkcijom OTLM-SAG početkom 2015. godine. Izmjerena temperatura vodiča s napravom OTLM je sidro u procesu izračuna DTR odnosno maksimalno dozvoljene struje uz vremenske podatke iz Semart II [15,16].

Razvojem sustava SUMO (Sistem za Ugotavljanje Meja Obratovanja) u ELES-u je omogućio uključivanje u SCADA te prikaz rezultata ODIN VIS (Slika 11).

Slika 10. Prikaz podataka ODIN VIS u sustavu SUMO

Slika 11. Komunikacijska shema sa SCADA u ELES-u OTLM-DTR) (OPOMBA: dodati pravu sliku sa bijelom OTLM napravom)

Danas su u sustavu SUMO dostupni podatci iz sustava DAMOS i OTLM. Komunikacijska shema na slici 11 prikazuje način prijenosa podataka od senzora na DV (OTLM i Semart II) te proračuna DTR funkcije i prikaza u centru upravljanja.

C. Pilot projekti alarmiranja leda Slovenija se nalazi u području čestih meteoroloških

poremećaja, koji uzrokuju zaleđivanje (slovenski pojam „žled“ je led koji se pojavljuje na predmetima odnosno pojava „žledenje“).

Studija [7,8] je već prije petnaest godina definirala područje jakog zaleđivanja i predložila instaliranje prvog eksperimentalnog senzora za led tipa METEO. Vremenska postaja sa senzorom za led je bila montirana 2006. godine [8] na stup br. 40 na DV 400 kV Divača – Melina, koji je već bio srušen zbog leda (Slika 12). Izabrana je lokacija Tatre na planini Snežnik na nadmorskoj visini 740 m.

MIPRO 2017/HEP 33

Page 6: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Slika 12. Montaža senzora za led METEO u sustavu DAMOS

Internet

GSM/GPRS mobilno omrežje

Mobitel

Računalnik zameteorološki sistem

DAMOSv Beričevem

ELES – LAN

omrežje

Merilnik zaledenitev

METEO GSM bazna postajamobilnega operaterja

GSM/GPRS

RTP -Divača

Optičnaspojka

na daljnovodnem stebru

GSM/GPRS

OPTIKAELES

Slika 13. Moguča rješenja komunikacije sustava DAMOS i METEO

Nakon katastrofalnih posljedica zaleđivanja u veljači 2014. kada je stradala prijenosna mreža 220 i 400 kV na zapadnom dijelu Slovenije (srušeni DV na dijelu trase između Divače i Ljubljane - Slika 14) je ELES u suradnji sa domaćim partnerima izabrao nov poligon za testiranje opreme za alarmiranje pojave leda [26-28].

DV 110 kV Cerkno-Idrija točnije lokacija Bevkov vrh na visini 1051 m je veoma često oštećen ledom posebno lokacija SM13 (veljača 2014. – slika 15). To stupno mjesto je izabrano za pilotski projekt na kojem će biti testirana funkcija OTLM-SAG i OTLM-ICE. Obje funkcije će biti podržane izmjerenim podacima iz OTLM naprave i na novo razvijene vremenske postaje tipa Semart 217M/PAMC, koja će imati u svojem sustavu kameru. Slika iz kamere će potvrditi prisutnost leda, kojega će alarmirati OTLM-ICE funkcija.

Slika 14. Havarija DV 400 kV Beričevo – Divača, veljača 2014. (Izvor: ELES)

Funkcija OTLM-SAG je već testirana na DV 2x110 kV Dravograd–Slovenj Gradec i izmjerena geometrija vodiča (lančanica) s teodolitom je potvrdila visoku točnost algoritma, koji je sastavni dio OTLM-SAG i OTLM-ICE.

Da bi funkcije OTLM-SAG i OTLM-ICE dale točne podatke s ciljem alarmiranja opasnih stanja odnosno ugrožavanja sigurnosne visine na križanju objekata ili dodatnog opterećenja odnosno zaleđivanja vodiča učinjen je naputak za mjerenje lančanice u realnom vremenu (Slika 16). Algoritam tih funkcija zahtjeva kao ulazne podatke što točnije informacije o vodiču [26-28].

Za funkciju OTLM-SAG je razvijen matematični model za proračunavanje geometrije lančanice vodiča i vlačnih sila u istom, kao podrška za kontinuirano praćenje temperature i naklona vodiča na lokaciji montaže OTLM

Testirana je aplikacija OTLM-ICE i međuovisnost geometrijskih parametara te parametara opterećenja na lančanici vodiča za vrijeme nakupljanja leda ili teškog snijega. Također je urađena je i procjena učinka povećanja električne struje na topljenje leda kao alat za sprečavanje rušenja dalekovoda [26-28].

Slika 15. Led na vodiču Al/Če 240/40 mm2 na Bevkovom vrhu u veljači 2014. (Izvor: ELES)

34 MIPRO 2017/HEP

Page 7: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

Slika 16. Naputak za mjerenje geometrije lančanice vodiča

IV. ZAKLJUČAK Višegodišnja pozitivna iskustva s uporabom sustava

DAMOS i OTLM uz funkciju OTLM-DTR te najnovije funkcije OTLM-SAG i OTLM-ICE nude široke mogućnosti korištenja na prijenosnim VN dalekovodima u različitim meteorološkim uvjetima.

Iskustva na poligonu DV 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec na kojem su testirane različite tehnologije uključene u programsku opremu SUMO (VALCAP i programski paket ADAPpro, SMD-MAP i programski paket SMD-DTR, DAMOS i programski paket TERMODV te OTLM i funkcije OTLM-DTR i OTLM-SAG, ODIN VIS) omogućiti će ELES-u daljnju uporabu modernih tehnologija i posebno slovenskim partnerima ponudu provjerene opreme i drugim TSO u svijetu.

Slijedi izvješće nakon testiranja funkcije OTLM-SAG na poligonu DV 110 kV Cerkno-Idrija na lokaciji Bevkov vrh.

LITERATURA [1] V. Lovrenčić, M. Marinšek, „Moderne tehnologije monitoringa i

dijagnostike elementi »SMARTGRIDS« u slovenskom prijenosnom sustavu“, 9. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, 8.10.2010, Zadar.

[2] Valenčič L., Plaper M., Jakl F., „Študij termične obremenljivosti vodnikov za nadzemne vode – I. del,“ studija br. 1174, EIMV, 1992.

[3] Valenčič L., Plaper M., Jakl F., „Študij termične obremenljivosti vodnikov za nadzemne vode – II. del,“ studija br. 1259, EIMV, 1994.

[4] Valenčič L., Plaper M., Jakl F., Čuhalev I., „Monitoring termične obremenljivosti daljnovodov v Sloveniji,“ studija br. 1319, EIMV, 1996.

[5] Bakić K., Čuhalev I., „Povečevanje učinkovitosti prenosnega omrežja s pomočjo monitoringa obremenitev nadzemnih vodov,“ studija br. 1469, EIMV, 1999.

[6] Bakić K., „Povečevanje učinkovitosti prenosnega omrežja s pomočjo monitoringa obremenitev nadzemnih vodov – 2. del,“ studija br. 1500, EIMV, 2001.

[7] Koncept razvoja omrežja meteoroloških postaj za potrebe prenosnega omrežja Slovenije, ARTES, Velenje, 2002.

[8] Analiza vgradnje postaje za opazovanje in predikcije zaledenitev z avtonomnim električnim napajanjem, Poročilo 1-2006, Projekt ELES-ARTES, Velenje, 2007.

[9] IEEE Std 738-1993, Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors, (Revision of IEEE Std 738-1986), IEEE-SA Standards Board, 17.06.1993.

[10] Z. Dimović, V. Lovrenčić, „Telemetrički sistem za nadzor dalekovoda u realnom vremenu TMT,“ 7. Simpozij o sustavu vođenja EES, HO CIGRE, Cavtat 5. - 8. studeni 2006., Hrvatska.

[11] S. Lesjak, V. Lovrenčić, Z. Dimović, B. Mekhanoshin, A. Borodin, V. Shkaptsov, A. Salnikov, “Overhead line uprating using ALS and real time monitoring of conductor temperature,” 15th International Symposium on High Voltage Engineering (IHS), Ljubljana, Slovenia, August 2007.

[12] V. Lovrenčič, Z. Dimović, „Povečanje kapaciteta prijenosa električne energije u tranzitnim dalekovodima upotrebom sistema TMT i prva iskustva primjene u Sloveniji“, 8. savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat 4. - 8. studeni 2007.

[13] Dokumentacija TMT in OTLM, C&G d.o.o. Ljubljana, 2002 do 2017.

[14] G. Lakota, J. Kostevc, B. Barl, M. Marinšek, J. Kosmač, " Primerjava rezultatov meritev in izračunov temperatur vodnika, pridobljenih iz različnih merilnih sistemov, nameščenih na istem daljnovodu, 11. konferencija slovenskih elektroenrgetikov“, 11. konferencija slovenskih elektroenrgetikov, Laško, Slovenija, svibanj, 2013.

[15] CIGRE, TB 601, Guide for Thermal Rating Calculations of Overhead Lines, Working group B2.43, 2014.

[16] CIGRE, TB 498, Guide for Application of Direct Real-Time Monitoring Systems, WG B2.36, 2012.

[17] V. Lovrenčić, S. Peulić, “Realiziran sustav monitoringa nadzemnih vodova prijenosnog sustava OTLM“, 8. simpozij o sustavu vođenja EES-a HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, listopad 2008.

[18] A. Žertek, V. Lovrenčić, M. Pantoš, “Umjetna neuronska mreža (UNM) kod određivanja dinamičkih prijenosnih mogućnosti vodiča“, 9. savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, 8.-12.11. 2009.

[19] V. Lovrenčić, M. Gabrovšek, “Temperature monitoring of overhead lines (OHL) is Smart Grid solution for power grid“, Smart Grid 2010, Sibiu, Rumunija, 21.-23.11.2010.

[20] V. Lovrenčič, M. Gabrovšek, M. Marinšek, M. Polak, “Conductor temperature monitoring in the Slovenian transmission network,” Transmission & Distribution Europe 2010, Amsterdam, Netherlands, March 2010.

[21] M. Gabrovšek, M. Kovač, V. Lovrenčić, J. Kosmač, G. Lakota Jeriček, A. Souvent, “Dynamic Thermal Line Rating in Slovenia“, International Conference on Condition Monitoring, Diagnosis and Maintenance - CMDM 2011, CIGRE 177, Bucharest, Rumunija, September 19 - 23, 2011.

[22] V. Lovrenčić, M. Kovač, M. Krevelj, “Dinamički temperaturni monitoring nadzemnih vodova prijenosnog sustava“, 10. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Opatija, Hrvatska, 11. – 14. studeni 2012.

[23] V. Lovrenčić, M. Marinšek, D. Kozjek, M. Kovač, M. Gabrovšek, “Točkasto i uzdužno mjerenje temperature osnova za statičko i dinamičko određivanje opterećenja DV 2x110 kV Slovenj Gradec – Dravograd“, 11. Savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, 10.-13.11. 2013.

[24] V. Lovrenčič, N. Gubeljak, B. Banić, A. Ivec, D. Kozjek, M. Jarc, „Monitoring za posredno određivanje promjene horizontalne sile u zavisnosti od promjene temperature i nagiba nadzemnog voda dalekovoda prijenosnog sustava“, 11. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Opatija, Hrvatska, 10. – 12. studeni 2014.

[25] V. Lovrenčić, M. Gabrovšek, M. Kovač, N. Gubeljak, Z. Šojat, Z. Klobas, “The contribution of conductor temperature and sag

MIPRO 2017/HEP 35

Page 8: Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećc-g.si/wp-content/uploads/2018/06/hep_08.pdf · Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča Maksimalno iskorištavanje

monitoring to increased ampacities of overhead lines (OHLs)”, DEMSEE'15 10th International Conference on Deregulated Electricity Market Issues in South Eastern Europe, Budapest, Hungary, September 2015.

[26] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, B. Banić, M. Pinterič, M. Jarc, „Application of an Ice-Alarm in the OTLM System“, First South-East European CIGRE conference, Portorož 2016.

[27] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, M. Pinterič, B. Banić, A. Ivec, J. Predan, M. Jarc, B. Uhlik, „Proširenje aplikacije OTLM-SAG na

praćenje zaleđenosti vodiča u DLR sustavu“, 12. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Split, Hrvatska, 14. – 16. studeni 2016.

[28] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, B. Banić, S. Nikolovski, „Preventing Transmission Line Damage Caused by Ice with Smart On-line Conductor Monitoring“ The 2016 International Conference on Smart Systems and Technologies, SST 2016, Osijek, Croatia, October 12-14, 2016.

36 MIPRO 2017/HEP