www.institutepupin.com

14.10.2012 – 16.10. 2012.

Jovanka Gajica, Vladislav Sekulić- Institut „Mihajlo Pupin“

Bratislava Radmilović – PD „ Elektrovojvodina“d.o.o. Novi Sad

15. Simpozijum CIGRE Srbija – Upravljanje i telekomunikacije u EES

NEKI ASPEKTI NAPREDNIH ELEKTROENERGETSKIH MREŽA

SADRŽAJ RADA

• Uvod• Definicija i ciljevi uvođenja napredne mreže • Mesto ICT tehnologija u evoluciji napredne mreže

– Scenariji realizacije napredne mreže• Standardizacija• Pregled realizovanih sistema i planiranih aktivnosti

u domenu naprednih mreža u Evropi i svetu• Aktivnosti EPS-a u oblasti naprenih mreža• Zaključak

DEFINICIJA MREŽE NAPREDNE

DEFINICIJA• Prema Europen Regulators Group for Electricity & Gas (ERGEG)

napredna mreža je električna mreža koja može efikasno (isplativo) integrisati ponašanje i aktivnosti svih korisnika koji su na nju priključeni – generatora, potrošača i onih koji obavljaju obe aktivnosti – u cilju obezbeđivanja održivog elektroenergetskog sistema sa niskim gubicima i visokim nivoom bezbednosti, kvaliteta i sigurnosti napajanja.

MESTO ICT TEHNOLOGIJA U EVOLUCIJI NAPREDNE MREŽE

Sa stanovišta ICT tehnologija moguće je pretpostaviti sledeće scenarije u realizaciji napredne mreže:

• Scenario 0: Automatsko očitavanje brojila (AMR -Automatic Meter Reading)

• Scenario 1: Automatsko upravljanje brojilima (AMM/AMI -Automatic Meter Management or smartmetering)

• Scenario 2: Centralizovano daljinsko upravljanje (DR-Remote centralized control)

• Scenario 3: Automatizacija distribucije (DA - Distribution Automation)

• Scenario 4: Potpuna napredna mreža (AMM/AMI + DR + DA + DG +mikromreža) (Full smart grid )Predstavljeni scenariji nisu vremenski redosled u evoluciji napredne mreže; dva ili više scenarija mogu istovremeno paralelno da se odvijaju.

SCENARIO 0 – AUTOMATSKO OČITAVANJE BROJILA (AMR)

TK ZAHTEVI I TEHNOLOGIJE• Jednosmerna komunikacija, sa jednim očitavanjem dnevno.

Procenjena količina prenetih informacije 3 kB/mesec/brojilo.• Raspoloživost: >90% • Kašnjenje: reda nekoliko sekundi• TK tehnologije:

- Za povezivanje brojila i koncentratora (veze na „poslednjem kilometru“), Zigbee, uskopojasni PLC, UHF/VHF. - Za povezivanje koncentratora i AMR centra uglavnom se koriste GPRS/UMTS/LTE, Wimax, ADSL. - Pored toga otvara se prostor za korišćenje i drugih komunikacionih tehnologija između koncentratora i AMR centra kao što su PLC na srednjenaponskoj mreži, TETRA sistem i optički sistem.

SCENARIO 1 – AUTOMATSKO UPRAVLJANJE BROJILIMA (AMM/AMI ili SMARTMETERING)

TK ZAHTEVI I TEHNOLOGIJE• Dvosmerna komunikacija, povećana učestanost akvizicije podataka,

menjanje ugovora i tarifa, funkcija isključenja i ponovnog uključenja potrošača, ažuriranje softvera. Jednostavniji scenarijo -jedno merenje na svakih 30 minuta. Složeniji scenarijo -1 merenje/minuti. Procenjena količina prenetih informacija 225 kB - 7,75 MB/mesec/brojilo.

• Raspoloživost: 90% • Kašnjenje: reda nekoliko sekundi• TK tehnologije: -Za prenos manjeg obima podataka bežični Mesh, Zigbee 802.15.4g, zatvoreni proizvođački standardi, Wimax, ADSL, širokopojasni PLC, kabl, FTTH, GPRS/UMTS/LTE.

- Za prenos većeg obima podataka (više od 300 brojila) i u slučaju korišćenja koncentratora, neke tehnologije (kao npr. GPRS) nisu pogodne.

SCENARIO 2 – CENTRALIZOVANO DALJINSKO UPRAVLJANJE

TK ZAHTEVI I TEHNOLOGIJE• Ovaj scenario uključuje implementaciju centralizovanog daljinskog upravljanja

u distributivnoj mreži do nivoa niskog napona. Kod primene modernijih protokola, npr. IEC 104, protok je u granicama od 600b/s- 2 kb/s.

• Raspoloživost: 99,999% • Kašnjenje: 500 ms• TK tehnologije: - Slično kao u predhodnom scenariju- Zahtevi za raspoloživost i kašnjenje smanjuju mogućnost da javne TK mreže budu davaoci TK servisa u ovom scenariju - Javne TK mreže koje koriste QoS mehanizme kao što je IP/MPLS mogu da ispune zahteve za raspoloživost i kašnjenje

SCENARIO 3 – AUTOMATIZACIJA DISTRIBUCIJE

TK ZAHTEVI I TEHNOLOGIJE• Premeštanje odlučivanja na aplikaciju, umesto manuelne intervencije.

Automatizacije distribucije će uključiti i mikrogeneratore, neki potrošači postaju istovremeno potrošači i proizvođači-„prosumers“-i (engl.: producers + consumers = „prosumers“). Zahteva se šira primena servisa telezaštite.

• Raspoloživost: 99,999% • Kašnjenje: uslovljno zahtevom servisa telezaštite• TK tehnologije: -Preferira se FTTH, privatne optičke mreže, SN PLC (između trafostanica), LTE ili specijalna bežična rešenja.

SCENARIO 4 – POTPUNA NAPREDNA MREŽA - Full smart grid(AMM/AMI + DR + DA + DG +mikromreža)

TK ZAHTEVI I TEHNOLOGIJE• Ovaj scenario je futuristički, u realnom vremenu koegzistiraju AMM/AMI,

DR, DA, DG, mikromreža (kao i ostali servisi koji se danas ni ne vide). Ako se razmatra suma prenesene informacije u najnepovoljnijim slučajevima za svaki od prethodnih scenarija, procenjuje se da je minimalna potrebna količina prenesene informacije 2,4 MB/mesec/element (ne po brojilu), a u ekstremnim slučajevima 120 MB/mesec/element.

• Raspoloživost: 99,999% za neke aplikacije, sa davanjem prioriteta servisu telezaštite.

• Kašnjenje: uslovljno zahtevom servisa telezaštite• TK tehnologije: TK tehnologije koje mogu da podrže ove zahteve su iste

kao u prethodnom scenariju, ali sa višim nivoom penetracije u mreži.

PREGLED REALIZOVANIH SISTEMA I PLANIRANIH AKTIVNOSTI U DOMENU NAPREDNIH MREŽA U EVROPI I SVETU

Tabela 1. Pregled planiranih investicija i realizovanih sistema u domenu napredne mreže u Evropi i svetu (JRC pregled 2011.)

500.000 brojila u 2010.g.750.000 brojila u 2011.g.24 miliona brojila do 2020.g.

824 $ (580 €) miliona u 2009.g.24 $ (16,8 €) milijardi do 2030.g.(Procenjene investicije za naprednu

mrežu)

Južna Koreja

360 miliona brojila do 2030.g.7,3 $ (5,1 €) milijardi u 2009. g.101 $ (71 €) milijardi do 2020.g(Razvoj tehnologije za naprednu mrežu)

Kina

8 miliona brojila u 2011.g.60 miliona brojila do 2020.g.

7 $ (4,9 €) milijardi u 2009.g.338 $ (238 €) milijardi do 2030. g. (Procenjene investicije za implementaciju napredne mreže do pune funkcionlnosti )

SAD

Već instalirano 45 miliona brojila (JRC pregled iz 2011. g..)240 miliona do 2020. g.

184 miliona € (FP6 i FP7 evropski fondovi za projekte prema JRC pregledu)Oko 200 miliona € iz evropskih fondova za obnovu, ERDF, EERA

56,5 milijardi € do 2020.g. (Procenjene investicije za naprednu mrežu)

Evropa

Broj instaliranih i/ili planiranih naprednih brojila

Fondovi za razvoj napredne mreže (€/$)

Prognozirane investicije u naprednu mrežu (€/$)Zemlja/

Region

PREGLED PROJEKATA/KATEGORIJA PROJEKATA I INVESTICIJA U ZEMLJAMA EVROPE

AKTIVNOSTI U JP EPS U OBLASTI NAPREDNIH MREŽA

- Proces uvođenja naprednog merenja u JP EPS značajno kasni u odnosu na ostale zemlje u Evropi, u JP EPS ralizovano niz AMR/AMI pilot projekata - U PD Elektrovojvodini je u planu da se do 2020. brojilima sa daljinskim očitavanjem zamene sve direktne, poluindirektne i indirektne merne grupe kod kupaca koji ne pripadaju kategoriji domaćinstvo i bar polovina brojila iz kategorije domaćinstva (cca 450.000 brojila) i uvedu u sistem daljinskog očitavanja i upravljanja potrošnjom.Takođe se planira i realizacija projekta objedinjenog merenja (voda, gas i toplotna energija) i realizacija projekta Home Area Network koji će omogućiti dvosmernu komunikaciju sa kupcem.

– 2009. u JP EPS formiran Stručni tim za napredne mreže koji ima zadatak da definiše zahteve (AMI/AMR/MDM) sistema jedinstvenog za ceo EPS,analizira trenutno stanje komponenti naprednih mreža, a posebno daljinsko upravljanje trafostanicama na svim nivoima, daljinsko očitavanje brojila i obnovljive izvore električne energije i definiše viziju naprednih distributivnih mreža.

AKTIVNOSTI U JP EPS U OBLASTI NAPREDNIH MREŽAU skladu sa postavljenim zahtevima Stručni tim za napredne mreže je doneo sledeća dokumenta: •„Funkcionalni zahtevi i tehničke specifikacije AMI/MDM sistema“, 2010.•„Analiza trenutnog stanja funkcije upravljanja i sistema daljinskog nadzora, upravljanja, analize i optimizacije pogona elektroenergetskih objekata i opreme svih naponskih nivoa u PD za DEES“, 2010.• Projektni zadatak za izradu studije „Inteligentne mreže u EPS – strategija i razvoj“, 2011.Poslednji donet dokument, predstavlja početni dokument koji, sadrži razloge i ciljeve uvođenja naprednih mreža, prioritetne pravce razvoja kao i preporuke za efikasnu implementaciju naprednih mreža u JP EPS, a to su:

AKTIVNOSTI U JP EPS U OBLASTI NAPREDNIH MREŽA•Definisanje strategije razvoja naprednih mreža; •Definisanje strateških razloga i ciljeva uvođenja naprednih mreža u distributivni sistem JP EPS;•Definisanje jasne organizacione strukture koja treba da promoviše, koordinira i prati razvoj i realizaciju usvojene koncepcije napredne mreže i pratećih projekata u JP EPS;•Usaglašavanje i prihvatanje donetih evropskih standarda i preporuka iz oblasti naprednih mreža i inteziviranje njihove primene u praksi;•Uključivanje u evropske tokove donošenja dokumenata i preporuka u ovoj oblasti;•Edukacija i podizanje nivoa znanja i veština u JP EPS;•Uključivanje što više krajnjih korisnika u realizaciju rešenja naprednih mreža;•Promovisanje otvorenog pristupa podacima i performansama EES-a (mreže).

ZAKLJUČAK

Preporuke vezane za izgradnju napredne mreže i njihovo sprovođenje usvojene su kao obaveze svih članica EU do kraja 2020 godine. Većina elektrodistributivnih kompanija u EU su usvojile strategiju investiranja i implementacije naprednih mreža i naprednih merenja za period do 2020.god, s tim što su do sada, 2012. godina, mnogi projekti realizovani.

Kod nas se čine tek prvi koraci: relizovan je niz pilot projekata AMI/AMR, formiran je Stručni tim u JP EPS za napredne EE mreže. Neophodno je po ugledu na zemlje EU sačiniti strategiju investiranja i implementacije

naprednih mreža i naprednih merenja.

PITANJA STRUČNIH IZVESTILACA

1. Da li su autorima poznata rešenja i iskustva u pogledu primenjenih telekomunikacionih tehnologija u nekim konkretnim savremenim „smart grids“projektima koji su realizovani u elektroprivredama u svetu?

ODGOVOR• ENEL (Italija) – instalirano 32 milona brojila (u periodu 2000.-2005.godine, u okviru

projekta Telegestore instalirano 27 miliona novih naprednih multofunkcionalnih brojila) - primenjena uskopojasna PLC tehnologija u pristupnoj ravni.

• ERDF (Francuska) - 2008. g. proglasila najobimniji Evropski Smart Metering program, planira instaliranje 35 miliona brojila, povezanih na 700 000 PLC koncentratora. Testira se primena OFDM modulacije (G3-PLC standard, u CENELEC A opsegu 35,9 kHz-90,6 kHz). Do kraja 2017. godine planira se zamena svih brojila sa maksimalnim intenzitetom od 35 000 instaliranih brojila dnevno.

• Manhajm (Nemačka) - pionir u realizaciji koncepta Smart Sity. Manhajm Smart Sity realizuje se tehnologijom Broadband Power Line (BPL) na srednjem naponu, proizvodnje Power Plus Communications. Postignuti prosečan protok na 20 kV mreži je viši od 13 Mbps sa kašnjenjem 24 ms.

PITANJA STRUČNIH IZVESTILACA• Endesa (Španija) - Pilot projekat: „Malaga Smart City Project“ - Korišćene tehnologije u

pristupnoj ravni su uskopojasni PLC, širokopojasni PLC, Wi-Max. Kao moguće tehnologije sagledavaju se 3G, LTE, ZigBee, Wi-Fi, VSAT

• Iberdrola (Španija) - koristi PRIME (Power Line Related Intelligent Metering Evolution) PLC uskopojasnu tehnologiju baziranu na OFDM modulciji u CENELEC A opsegu 42-89 kHz za povezivanje brojila i koncentratora. Projekat u Castellon-u obuhvata 100.000 mernih tačaka, u urbanim i ruralnim područjima. Pilot projekat je završen u leto 2011. Iberdrola ima cilj da instalira 10,7 miliona naprednih brojila za sve svoje kupce električne energije do decembra 2018.

• Geteborg (Švedska) - Zig Bee tehnologija od brojila do koncentratora, GPRS ili optika od koncentratora do AMM centra. Predviđeno je povezivanje ukupno 275.000 brojila sa oko 11.000 koncentratora.PRIME (opseg 42-89 kHz) i 3G - PLC (35,9-90,6 kHz) su prvi industrijski OFDMbaziran uskpojasni PLC sistemi. Oba rade u CENELEC A opegu 3-95 kHz (ITU-T G.9955/G.9956 i IEEE P1901.2 proširuje G3 na FCC od 159,4-478,1 kHz). PRIME i G3- PLC modemi su razvijeni od strane nekoliko kompanija, i pokazali su se zadovoljavajućim u testiranju na terenu.