V Drahanech na to jdou přes chytrou síť

Proč zrovna Drahany? Protože rovnováhu místní distribuční sítě ovlivňují obnovitelné zdroje. Energii do ní dodávají dva větrné parky a fotovoltaická elektrárna. A ty, jak už je v povaze těchto zařízení, vyrábějí elektřinu pouze, panují-li vhodné klimatické podmínky.

Inteligentní elektroměry a spol.

Společnost E.ON oslovila Siemens, aby pro ni v dané lokalitě realizoval projekt testující zajištění stability místní distribuční sítě prostřednictvím zapojení smart-meteringových zařízení – ´chytrých´ elektroměrů AMIS, speciálního regulačního transformátoru a dalších zařízení monitorujících úroveň napětí v různých bodech. Naměřená data jsou přenášena do trafostanice, v níž probíhá samotné vyhodnocení a regulace transformátoru. Celková hodnota projektu dosáhla zhruba 1,5 milionu korun.

Transformátor s regulací

Pro rychlé řešení problému s nevyhovujícími odchylkami napětí v síti firma Siemens nasadila regulační distribuční transformátor s regulací pod zatížením. Regulace napětí probíhá přepínáním odboček na NN vinutí pod zatížením pomocí vakuových stykačů. V rámci projektu byl v Drahanech v listopadu 2013 nasazen transformátor FITformer REG. Siemens nabízí transformátory o výkonu 400 kVA nebo 630 kVA s možností regulace napětí pod zatížením v rozsahu +/-3,57 % pro stroje o výkonu 400 kVA, respektive +/- 4,34 pro stroje o výkonu 630 kVA.

Regulační distribuční transformátor FITformer REG umožňuje řízení odboček na sekundárním vinutí v zatíženém stavu a nabízí několik způsobů regulace: manuální ovládání na základě hodnot naměřených přímo na transformátoru a vzdálené řízení, které využívá náš řídicí algoritmus nebo přímo vzdálený řídicí SCADA systém společnosti E.ON. Jednotlivé módy se volí přepínačem, který se nachází v řídicím rozvaděči FITformeru instalovaném v trafostanici.

Patnáct malých smartmeterů

V projektu byly dále využity inteligentní elektroměry AMIS a další zařízení, která monitorují úroveň napětí v různých bodech místní distribuční sítě. Systém řízení napětí v DTS Drahany se v současné době skládá z patnácti smartmeteringových zařízení Siemens AMIS TD-3511, která jsou rozmístěna v síti NN a zajišťují měření napětí ve strategických bodech. Komunikace smartmeterů s data koncentrátorem umístěným v trafostanici probíhá na základě PLC komunikace. Jedná se o certifikovanou a standardizovanou komunikaci společnosti Siemens CX1. Elektroměry mají komunikační modemy implementované přímo na chipech, to znamená, že parametrizace komunikace se může měnit případnou změnou firmwaru. Koncentrátor zajišťuje komunikaci s elektroměry a zpřístupňujte tak data řídicímu počítači RuggedCom, který zajišťuje řízení regulačního transformátoru a data dále předává řídicímu systému SCADA. Pro vzdálený servis a monitoring Siemens byla vytvořena druhá komunikační cesta přes LTE modem.

Inteligentní elektroměry a monitory produktové řady AMIS disponují kromě základních funkcionalit sběru dat pro systém inteligentního měření spotřeby energií také nadstavbovými funkcionalitami pro aplikace v chytrých sítích, které přenášejí pomocí PLC komunikace i další hodnoty nezbytné pro monitoring stavu sítě a následné řízení v síti.

Jak to dopadlo

Ukázalo se, že regulační transformátory VN/NN pod zatížením je možné provozovat ve dvou způsobech řízení. Při řízení v závislosti na napětí v trafostanici regulační transformátor dokáže zmírnit pouze kolísání sítě VN. Výsledky měření přínosu regulačních transformátorů regulovaných na napětí v DTS potvrdily, že jejich pozitivní přínos ke zmírnění odchylek v síti NN se pohybuje okolo 3,3 % Un (7,6 V) a tato hodnota je v kontextu celkového rozptylu v síti NN zajímavá. Z hlediska četnosti regulace dosahuje frekvence přepnutí odboček 2,7–5 přepnutí za 24 hodin. A protože se životnost přepínače pohybuje na úrovni 700 000 až 2 000 000 přepnutí, tuto frekvenci bez problémů zvládne. Regulační transformátor jako takový je relativně novým prvkem instalovaným do distribučních trafostanic 22/0,4kV a je v současné době testován převážně v pilotních instalacích. Na základě jejich vyhodnocení bude tento nový regulační prvek možné začlenit mezi standardní zařízení distribuční soustavy.

Grid Monitoring Device neboli analyzátory napětí a výkonu slouží k měření efektivních hodnot napětí a proudu, fázového úhlu, frekvence, činného a jalového výkonu v distribučních sítích NN. Přenos hodnot probíhá pomocí komunikace PLC a zařízení také slouží jako opakovač pro komunikaci inteligentních elektroměrů AMIS. Díky svým rozměrům a celkového provedení umožňuje instalaci do těžce přístupných míst vyžadující vysokou odolnost vůči okolnímu prostředí.