GRID

DIGITALES UMSPANNWERK Freisetzung des Potenzials der digitalen Technologien

Jacques van Ammers

April 2013

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Das digitale Umspannwerk

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Sicherheitsfragen – Isolierung von Ausrüstungen, Berührung und Schrittspannung, EMV

Kupfer - Rohstoffkosten sind um 400% gestiegen in 10 Jahren

Materialkosten – Schrankverdrahtungs- und Prüfkosten, Arbeitskosten pro Anschluss

Schematischer Entwurf - Überprüfung Kosten, übermäßige Arbeit vor Ort

Kosten Bauarbeiten - Kabeltragsysteme, Kabelverlegung, Kabeldurchführungen

Wartungskosten

Verdrahtung, Verdrahtung, Verdrahtung …….

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Von der konventionellen zum digitalen Umspannwerk

Sparen von Kupferkabeln mit Stationsbus Sparen von Kupferkabeln zwischen IEDs und Primärtechnik

Gilt für Neubau, Umbau und Erweiterung

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Prozess Bus definiert in IEC61850 Standard

Der Prozess Bus ist definiert in IEC 61850 Standard

• DerProzess Bus verbindet die Primär- Anlage mit den IED’s

• Der Prozess Bus kann mehrere Felder vebinden

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IE61850-8-1

GOOSE/Reports

IE61850-9-2

Sampled Values

80 Werten pro

Periode

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Erfassung

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Echte NCIT Lösungen Erweiterten Mess-Systeme für I & U

Anwendungs-bereich AIS/GIS AIS GIS GIS

Technologie Optisch-Faraday Kapasitiven EVT Rogowski ECT Kapasitiver EVT

Lösungen für Mess-und Schutz-

Anwendungen

COSI-CT Strommessung

COSI-VT Spannungs- messung

Rogowski Strommessung

CEVT Spannungsmessung

COSI-CT COSI-CT-F3 COSI-CEVT COSI-RECT

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Kundenvorteile

• Erhöhte Sicherheit: − keine Explosionsgefahr, keine Kabel im Stromwandlersekundärkreis benachbarter Felder

• Volllineare Messgenauigkeit im Schutzbereich

• Keine Sättigung, Ferroresonanz oder unerwünschte Transienten.

• Keine aktive Elektronik in der HS – hohe Verfügbarkeit

• Hohe seismologische Widerstandsfähigkeit.

• Unvergleichliche Zuverlässigkeit, volle Selbstdiagnose, nahe Null Wartung.

• Leicht, kompakt und flexibel

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AIS Beispiel: COSI-CT

John Deer Wind Farm, USA 69 kV Horizontal montage

COSI-CM 245kV COSI-CT+ CVT

Mit den neuen Optionen wie geringes Gewicht COSI-CT und das Fehlen von isolierenden Flüssigkeiten sind vereinfachte technische Lösungen und Bauformen möglich Die COSI-CT können direkt auf bestehende Strukturen oder mit anderen Geräten verbunden werden

Signifikante Einsparungen: • Umspannwerk Fundament • Umbauarbeiten • Tragkonstruktionen • ...

550kV COSI-CT

COSI-CT montiert auf 550kV LS

550kV LS Alstom GL317

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Konvertieren

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Primär Konverter und Merging Units

• Optimiert die Menge an Elektronik in schwierigen Umweltbedinungen

• Merging units erzeugen eine präzisen Datenstrom in Echtzeit von Abtastwerten gemäß dem IEC 61850-9-2 Standard

MU Agile AMU

MU Agile AMU

XMU 820 / XMU840

XMU800

Anbindung alle CT-und VT-Sensoren, ob digital oder konventionell

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MU Agile: Vom Wandler zum Netzwerk

1.Ersatz von konventionellen Strom-und Spannungswandlern

3 Hauptfunktionen

2. Synchronisiert die CT und VT über eine Uhr, 1PPS, IEEE1588,…

3. Übertragung von SV in eine digitales Protokoll in den Prozess-Bus 61850-9-2LE (Ia, Ib, Ic, In; Va, Vb, Vc,Vn)

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Konventionelle CT/VT

Ethernet

Leitsystem

IEC 61850-8-1

Merging Unit

Im Feld

Relais

CT/VT

Verdrahtet

Ethernet

IEC 61850-9-2

IEC 61850-8.1 STATIONS

BUS

IEC 61850-9.2 PROZESS

BUS

Primäre Schnittstelle und Festverdrahtung

Technologie Turnover ~15 Jahre Renovierungszyklus: 25-50 Jahre Lebensdauer

CT und VT

im Feld

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Schutz

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Entwicklungen mit Process Bus-Schnittstellen

MiCOM Alstom P444 und P446

Distanzschutz mit unterschiedlichen Algorithmus Prinzipien - mit integriertem Fern-Schutz und eine (P444/P446) oder zwei Leistungsschalter (P446) mit AWE

MiCOM Alstom P546 Leitungs-Differentialschutz für 2 oder 3 Leitungsenden, mit ein oder zwei Leistungsschalter und AWE

MiCOM Alstom P645 Transformator-Differentialschutz für bis zu 5 Enden, mit erweiterten Loss-of-Life thermische Überwachung

MiCOM Alstom P746 Numerische Sammelschienenschutz - kleine Anlagen (6 Abgängen, 2 Zonen)

MiCOM Alstom P841 Freileitung IEDs, für Backup, AWE, Leistungsschalter Management

MiCOM Alstom P743 Medium / Große Sammelschienenschutzes - P740

C-series Bay Controller

Bay controller, mit optionaler Schutz

JETZT LIEFERBAR

CA Q1. 2013

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MICOM P444 with 9.2LEMICOM P444 with 9.2LEMICOM P444 with 9.2LE

Anbindung an die primäre Anlage: Von 120 Kupferdrähten bis 1 LWL

Sicherheit: keine unter Spannung stehenden elektrischen Verbindungen von HS-Geräten,

nur isolierte optische Faser

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Beispiele für ein Digital-Umspannwerk

Beispiel: GIS

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Voll digitaler Schaltschrank

Distanzschutz

reduzierte Verkabelung

Merging Unit

Feld Steuergerät

Mens-Maschine-Schnittstelle

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Steuerung

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DS Agile – Hauptmerkmale

Schlüsselfertige Automatisierungssysteme für Digital-Umspannwerke

DS Agile verbindet modernste Hardware, Software, Kommunikation und höchstes

Technologie Engineering bis zur IEC61850-Standard-Protokoll, zugeschnitten auf einzelne oder mehrere Unterstationen.

Interoperabilität durch IEC61850 Ethernet-Netzwerk Redundante Kommunikationsprotokolle (PRP / HSR) Weit-Bereich inter-Umspannwerk Datenaustausch durch IEC61131 Leittechnik Cyber-sicheren Fern-Zugriff Bewährte MiCOM IED’s für Schutz und Messung Leistungsstarke Bedienoberfläche und Engineering-Tools Verbesserte Umspannwerk Situationsbewusstseins Voll skalierbare Lösung in Bezug auf Funktionalität und Architektur

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DS Agile Feld-Steuergeräte und MiCOM Schutzrelais

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DS Agile Switches : interoperable Architekturen

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Schaltanlagen-Steuerung

• Schnelle Erfassung und Übertragung (1 ms) mit Standard IEC61850-8-1 GOOSE Nachrichten

• Schnelle Auslösung mit Hochleistungs- und Hochgeswindigkeitskontakten (1 ms)

• Synchronisierung mit IEEE1588 PTP Protokoll

• Redundante Ethernet Verbindung gemäß IEC61850 PRP/HSR Protokoll

DS Agile SCU Schaltanlagen Steuergerät

Schnittstellen für alle Leistungsschalter und Schaltanlagen

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Überwachung

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Beispiel: Überwachung von LS, GLS, GIS – CBWatch 2

Temperatur

Druck

AUS-Kreis Betrieb Öl Motoren

Spulen

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Zusammenfassung

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• Fernhalten von unsicheren strom- und spannungsführenden Sekundärkreisen an primären Bauteilen

• Reduzierung von Kabelarbeiten

• Erhöhte Sicherheit am Arbeitsplatz

• Schnellere Planung und Genehmigung

• Mehr Nachhaltigkeit, weniger Rohstoffe

• Standardisierung von Komponenten

• Weniger Bestellvarianten

• Reduzierte Bauarbeiten

Vorteile im Umspannwerk

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3 5

DIGITALES UMSPANNWERK – Fazit

Alstom realisiert schon vollständige digitale

Umspannwerke

Diese digitalen Lösungen sind verfügbar

Alstom ist bereit, um Benutzer auf den Übergang von konventionellen zu digitalen Anlagen zu begleiten

Rekord in der Praxiserfahrung mit Monitoring:> 1.300 Felder

Steuerung: 3000 Digitale Leitsysteme Schutz: 400 000 digitale Schutzrelais

Diese digitalen Lösungen sind skalierbar

Key benefits: •Erhöhte Sicherheit & Zuverlässigkeit

•Erhöhte Flexibilität •Cyber-Sicherheit

•Reduzierte Eigentums-gesamtkosten •Remote-Zugriff •Kupfer-lose

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HANNOVER MESSE 2013 Systemwand Halle 27 H41

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Alstom’s agile digitales Umspannwerk bietet beispiellose Leistung durch intelligente primäre Systeme und maßgeschneiderte Automatisierungslösungen

ENDE