Akıllı Şebekeler ve Sanal Güç Santralleri

© WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG PMA , JG / JC 07.2010 1

Telekontrol / Akıllı Şebekeler / Sanal Güç Santralleri


Akıllı Şebekeler

Kaynağı ne olursa olsun ister su, ister elektrik, ister gaz dağıtılmış düzende yer alan katılımcıların sayısı gün geçtikçe artmaktadır ve bunların kontrol edilebilirliği önem kazanmaktadır.

Akıllı , esnek telekontrol çözümlerine ihtiyaç hiç olmadığı kadar gerekli hale gelmiştir

WAGO’nun yeni konsepti içerisinde yer alan telekontrol gatewayleri 64 trafo merkezini açık bir yapıda kontrol seviyesinde ana kontrol merkezine bağlama imkanı sunmaktadır. Bu sayede üreticilere bağımsız, şeffaf ve maliyet tasarrufu sağlanmaktadır.

Yenilenebilir enerjilerin kullanımının giderek artması, günümüzde mevcut güç şebekelerinin genişlemesi trendine yol açmaktadır ve tek merkezli enerji üretim sistemlerinden ziyade hem ısı hem elektrik kombine üretim yapan sistemler, solar sistemler, rüzgar türbinleri , biogaz üretimi ve hidroelektirk santralleri kurmak olarak kendini göstermektedir.

Bu yeni trend kendine Smart Grid- Akıllı Şebekeler olarak modern, akıllı ağlar olarak kendine yer bulmuştur.


Akıllı şebekeler

Akıllı Şebekeler yük dağıtımını, üretilen enerjinin saklanmasını ve elektrik üretimini kontrol eder ve yönetir.

Benzer gelişmeler kontrol teknolojilerinde de gözlenir ve gaz tedariği, içme suyu tedariği, su arıtma prosesi gibi diğer kaynaklar için de kendine yer bulur.

Bu durumda genellikle karşılaşılan ortak sorun, bir çok kontrol sistemi üreticisinin her ihtiyaca yönelik isteklerin tamamını karşılayamaz iken WAGO kendi yapısında bulunan ve 20 farklı bus yapısıyla haberleşebilen sistemiyle- ki özellikle telekontrol protokollerini de desteklemektedir- işletmecilerin sıkıntılarını ortadan kaldırır ve tüm cihazların gerek programsal değişikliklerini, gerek parametre ayarlarını tek bir arayüz üzerinden yapılabilir hale getirmektedir.


Enerji Üretimi YönetimiEnerji Üretimi Yönetimi

Geçmiş:Düşük sayıda, büyük enerji santralleriAlmanya örneği < 100

Gelecek:Çok yüksek sayıda enerjisantraliAlmanya örneği > 1 Milyon

Durum: Merkezi güç üretiminden dağıtılmış güç üretimine değişim


Enerji Besleme YönetimiEnerji Besleme Yönetimi

IEC60870IEC61850IEC61850-420IEC61400-25DNP3ile haberleşme!

Güncel değerler:Aktif güç: PGüç faktörü: cos PhiKullanılabilir güç

Gereklilik: Dağıtılmış enerji santrallerinden bilgi almak

Telekontrol SCADA


Gereklilik: Güç ve Güç Faktörü/Cos Phi kontrolü

Enerji Besleme YönetimiEnerji Besleme Yönetimi

Nominal değer:Aktif güç: PGüç faktörü: cos Phi

4 adımda güç düşümü: 100%, 60%, 30%, 0%


Telekontrol SCADA


Akıllı Lokal Şebeke İstasyonuAkıllı Lokal Şebeke İstasyonu

Geçmiş: Güç üretimi konvansiyonel santraller tarafından yapılıyor

Gerilim kontrolü: Büyük enerji santrallerinde güç kontrolü/”yüksek gerilim” seviyesinde

Akım Yönü

„Kör Nokta“ kabul edilebilir!

Lokal şebeke istasyonlarındaki gerilime ait bilgi gereksizdir. SCADA



Gelecek: Konvansiyonel enerji santralleri ve dağıtılmış enerji santralleri ile güç üretimi

Yenilenebilir güç santrallerinde ve alçak gerilim seviyesinde: Gerilim kontrolü / Güç kontrolü

Lokal şebeke istasyonlarındaki gerilim seviyesi ve güç kalitesi hakkında bilgi gereklidir.

Lokal şebeke istasyonlarının izlenmesi

Akım Yönü

SCADA



Trafo Alçak Gerilim KesicisiOG Kesicisi

Haberleşme / Telekontrol

W

AG

O

IO

SY

ST

EM


Akıllı Lokal Şebeke İstasyonu



Rogowski Bobinleri

Terminal for tapping voltage from busbars

GSM Router

Telekontrol PLC3 faz güç ölçüm modülü

Capacitive buffer modules

Ekipmanlar:


Sanal Güç SantralleriSanal Güç Santralleri

Enerji Santrali Tüketici

Frekans

Besleme Tüketim



Elektrik enerjisi arz fazlası durumunda ısı pompaları çalıştırılıp ısı depolama üniteleri kullanılıyor

Soğuk hava depoları durduruluyor Kombine Isı ve Güç Çevrim Üniteleri ile

ek elektrik enerjisi üretimi yapılıyor

Örnek: Vattenfall Termal Güç ve Isı Santrali / Berlin ve Hamburg:


Gereklilik: Kombine ısı ve güç santralinden bilgi almak


Güncel değer:Isı akümülatörleri ve soğuk hava depolarının sıcaklıklarıSoğuk hava depoları kapasiteleri


Telekontrol SCADA



Kontrol/Kumanda:•Soğuk hava depolarının durdurulması/çalıştırılması• Kombine Isı ve güç santralinin urdurulması/çalıştırılması• Isı pompalarının çalıştırılması


Telekontrol SCADA

Gereklilik: Isı ve güç santralini, ısı pompalarını, soğuk hava depolarını kontrol etmek


Akıllı ŞebekeAkıllı ŞebekeEnerji akış/üretim kontrolü:Güç kontrol istasyonları

Enerji üretimi: Nükleer santrallerFosil yakıtlı enerji santrali (gaz, kömür)Güneş enerji santraliHidroelektrik santralRüzgar türbinleri

Enerji iletim/dağıtım:Yüksek gerilim güç kabloları ve iletim hatları

Enerji adaptasyonuTrafolar

Enerji depolama: Sıkıştırılmış hava depolarıTermal enerji depolama

Enerji kullanımı:FabrikalarE-MobiliteÖzel halk


Veri akışı ve bilgi alışverişi

Trafo Trafo

TrafoTrafo

Veri alışverişi

Veri alışverişi

Veri alışverişi

Veri alışverişi

Trafolar santralleri kontrol İstasyonlarına farklı gerilimseviyeleri,Farklı frekanslar ve büyük yüklerle bağlar

Kontrol istasyonu


Veri alışverişi

Kontrol istasyonu


IEC 60870-5

Kontrol istasyonları ve trafolar arasındaki veri alışverişi genellikle Uzaktan kontrol protokolleri ile standardize edilmiştir: IEC 60870-5-101 (Seri arayüz ve modem) veIEC 60870-5-104 (TCP/IP ağları)

Client (Kontrol istasyonu)

Server (Trafo,Telekontrol düğümü, RTU)

Veri alışverişi

Veri alışverişi

Veri alışverişiServer (Trafo,Telekontrol düğümü, RTU)

Server (Trafo,Telekontrol düğümü, RTU)


IEC 60870-5

IEC 60870-5-101 protokolü IEC 60870-5-104’ün sağladığı aynı fonksiyonelliği sağlar, fakat 60870-5-101 seri hat üzerinden (ör:RS232, modem) bunu gerçekleştirir. Burada saklama ve iletme gecikmeleri olmadığı için, zaman etiketli komutalara burada gerek duyulmaz ve standartta yer almaz. Bu protokol sadece zaman etiketsiz komut dizilerini kullanır.

-Dengeli/Dengesiz iletim, -Veri toplama, -Olay / durum toplama, -Sorgu- COT uzunluk, IOA uzunluk, Bağlantı adresi uzunluğu, Veri Türleri vb..

IEC 60870-5-104 protokolü komutların iki formatta yollanmasına izin verir: zaman etiketli ve zaman etiketsiz. Zaman etiketli komutların amacı mesajları , depolama ve iletme ekipmanı gibi , ağ iletişim ekipmanlarında oluşabilecek gecikmelere karşı korumaktır. Zaman etiketli komutların kullanışlı olması için, kontrol edilen ve kontrol eden istasyonların mutlaka saatlerinin senkronize edilmiş olması gerekir.


IEC 61850

IEC 61850 uluslar arası bir standart olup trafoların koruma, kontrol, ölçüm ve izleme sistemlerinin iletişimini tanımlamaktadır. (orta ve yüksek gerilim elektrik sistemleri için).

IEC 61850


Telekontrol PLCleri

Ürün adı 750-872 750-880/025-002 (ECO) 750-880/025-001 750-8202/025-001 758-874/000-13x

Protokoller IEC 60870-5-101/ -103/-104, IEC 61850 / 61400-25ModbusRTU, ModbusTCP

IEC 60870-5-101/ -103/-104, IEC 61850 / 61400-25ModbusRTU, ModbusTCP

IEC 60870-5-101/ -103/-104, IEC 61850 / 61400-25ModbusRTU, ModbusTCP

IEC 60870-5-101 /-103/-104, IEC 61850 / 61400-25, GOOSEModbusRTU, ModbusTCP

IEC 60870-5-101/ -103/-104, IEC 61850 / 61400-25, GOOSE, (DP-Master)ModbusRTU, ModbusTCP

Donanım ARM7 48MHz ARM9 80MHz ARM9 80MHz Cortex A8 600MHz Celeron 600MHz

PLC Memory RAM 1 MB Prg + 1 MB Data 1 MB Prg + 1 MB Data 16 MB Prg + 64 MB Data 16 MB Prg + 128 MB Data

Programlanabilme IEC61131-3 with CoDeSys v2.3

IEC61131-3 with CoDeSys v2.3




Dahili portlar 1x RJ451x RS232

2x RJ45 2x RJ45 2x RJ45, 1x RS232/485

2x RJ45, 2x USB 2.0(1x PROFIBUS DP)

Genişleyebilme K-Bus IO-Module K-Bus IO-Module K-Bus IO-Module K-Bus IO-Module K-Bus IO-Module,ProfibusDP Master

Zaman senkronizasyonu (S) NTP, DCF77 (S) NTP, DCF77 (S) NTP, DCF77 NTP, DCF77

Çalışma sıcaklık aralıkları 0 .. +55°C -20 .. +60°C -20 .. +60°C -20 .. +60°C 0 .. +55°C


4 adımda güç azaltma için 4 DO: 100%, 60%, 30%, 0%

Ethernet IP üzerinden ölçülen değer:-Aktif Güç P-Güç faktörü cos Phi

Inverter / Güneş Enerjisi Santrali Akım Trafosu veya Rogowski Bobini

3-Faz Güç Ölçüm Modülü750-493 :-Aktif Güç P-Güç faktörü cos Phi

Besleme yönetimiBesleme yönetimi

Güç kontrolü için 2 AO Aktif güç PGüç faktörü cos Phi

IEC60870-104


BeslemeBesleme YönetimiYönetimi

Görüntüleme örneği:


IEC61850-GOOSE ile ABB REF615’in I/O sisteme bağlanması

IEC60870-5-101 / -104

Scada

ABB REF615

IEC61850GOOSE

Kullanılan malzemeler:•ABB REF615 cihazı IEC61850 arayüzünü destekler•ABB PCM600 V2.5 yazılımı (ücretsiz indirilebilir)•REF615_Connectivity_Package_Ver. 4.1.1.msi•ABB Manual „615 series IEC61850 Engineering Guide“•WAGO IPC 758-874/000-130•WAGO-I/O-PRO v2.3.9.42

WAGO 758-874/000-130


IEC60870 Configurator in CODESYS

IEC 60870-5-103 cihazlardan kontrol istasyonuna veri yönlendirme

IEC60870-5-101 / -104

Leittechnik

SIMEAS P50 Powermeter

IEC60870-5-103

Uygulama örneği:

1.-103cihazlardan veri okuma

2.Gerekliyse, Wago PLC içinde normalize

değerlerin fiziksel değerlere (0..480V) ölçeklenmesi

(-1..+1 değerle )

3.Kontrol istasyonunda IEC 60870-5-101/104

Server


4000 haneli bir kooperatif evinin güneş enerjisi sisteminin ana şebekyle entegrasyonu

• Halberstadt’ta yer alan bir yaşam alanında Yenilenebilir Eneri Yasaları uyarınca öngörülen güç azaltımları elde etmek için WAGO telekontrol çözümleri ile bir sistem kurulmuştur ve binaların çatısı güneş panelleriyle döşenerek 100kW üzerinde bir güneş enerjisi elde edilmiştir.

• Burada asıl sorun, yönetmelik gereği elde edilen gücün çıkışta sınırlandırılması , uzaktan kontrol edilebilir olması ve bu sayede aşırı yüklenmenin önüne geçilmesinin sağlanmasıydı.

• Halberstadt yenilenebilir enerjinin üretim sisteminin kontrolü ve izlemesi için WAGO To-Pass ve WAGO telekontrol PLCleri kullanıldı. Bu sayede merkezi kontrol istasyonuyla bu sistem arasında entegre bir Web konnektörü oluşturuldu. Nominal çıkışlaro 30 ila 100kW arası değişen sistemler için TO-PASS iletim modülleri ekonomik bir çözüm oluşturmuştur.


Thank you!