Spenningskvalitet i smarte nett

Transkript

1 Spenningskvalitet i smarte nett Helge Seljeseth helge.seljeseth@sintef.no SINTEF Energi Teknologi for et bedre samfunn 1

2 Hva er smarte nett og hva er "dumme" nett? Hva står på det norske smart grid senterets webside? Smartgrid står for framtidas kraftsystem som tar i bruk informasjonsog kommunikasjonsteknologi og nye måle- og styresystemer. Stikkord om smart grid: navn på framtidens system for sikker strømforsyning utnytter toveis kommunikasjon og nye sensor-teknologier et system hvor alle anlegg og apparater kan observeres og styres via internett forklares gjerne som en fusjon av kraftnett og internett Teknologi for et bedre samfunn 2

3 Teknologi for et bedre samfunn 3

4 Teknologi for et bedre samfunn 4

5 Teknologi for et bedre samfunn 5

6 Teknologi for et bedre samfunn 6

7 Teknologi for et bedre samfunn 7

8 Interoperability Business Layer Function Layer Information Layer Outline of Usecase Subfunctions Data Model Data Model Communication Layer Protocol Protocol Market Enterprise Component Layer Operation Generation Transmission Distribution Domains DER Customer Premise Process Field Station Zones Teknologi for et bedre samfunn 8

9 Så hva slags NETT har vi i dag? Dumme nett? Nei ikke helt dumme, dagens nett har allerede litt innslag av teknologi vi må kunne si hører naturlig inn under smarte nett. Hovednett VS Distribusjonsnett! Noen få eksempler på dette: Spenningsbooster Kondensatorbatteri (spenningsstyrte?) (Laststyring) Med det motsatte av smarte nett mener man typisk at man bare konsekvent bygger nytt eller forsterker nettet når man ser utfordringer med lasttopper, generell lastøkning, spenningsforstyrrelser etc. Liten grad av måling/overvåkning. Teknologi for et bedre samfunn 9

10 Eksempel på utfordringer smarte nett kan løse eller i hvert fall bidra til å løse/avhjelpe Ny fornybar produksjon (MV og LV) som gir større utfordringer med spenningsvariasjoner Tilkoblet der nettet "egentlig ikke" er sterkt nok Produksjonen ute av synk med lasten i området Nye/"moderne" lastprofiler med nytt elektrisk utstyr/apparater Energieffektivt utstyr med høyere effekt og kortere "på-tid" Lading av elbiler Teknologi for et bedre samfunn 10

11 Hvordan kan smarte nett bidra mht spenningskvalitet? Automatisk innkobling av kompenserende utstyr Automatisk omkobling av nettet "Self healing networks" Laststyring ("peak load shaving") Mulighet for manuell utkobling av uprioritert last Automatisk laststyring Insentivdrevet laststyring av kunder Automatisk korrigering og ev. om nødvendig utkobling av produksjonsenheter Kontroll, måling, overvåkning av spenningsnivå og effekt Viktig for å at de riktige tiltak (aut. eller man.) gjøres til rett tid Teknologi for et bedre samfunn 11

12 Scenario element Characteristic Control centre impact Smart metering Substantial leap in critical, sensitive Monitoring of communication status both from communication infrastructure communication assets a reliability and vulnerability/privacy perspective Smart metering Earth fault Recording of earth fault, time and duration. Information might be managed by control monitoring Earth fault alarms centre/dms, but is today not time critical as Smart metering Interruption monitoring Smart metering- voltage quality monitoring Smart metering- customer information Demand response/ demand side management EVs/PHEVs Distributed generation behind the meter ("Plusshus") Distributed generation connected to LV and MV Recording of interruption, time and duration, disconnected power. Interruption alarms Recording of rms voltage, rms overvoltage, voltage dips and other voltage quality phenomena, voltage quality alarms Providing customer with energy and price information, planned interruptions, etc. Customer flexibility options increase Slow charging and fast charging stressing distribution grids and might create congestion Micro generation mostly rooftop PVs Small scale generation normally <10MW mostly hydropower with limited reservoirs earth faults shall be corrected within 4 weeks Faster response to interruptions. More data to manage. Improved fault and interruption statistics Faster response to voltage quality problems and/or distribution system irregularities. More data to manage Control centre managing customer notification for planned interruptions and compensation for extra-long interruptions Implement demand response or demand side management schemes (direct load controls, submission of incentives/prices signals) Monitor and manage charging to maintain distribution system capacity and voltage quality Monitor distributed generation for operational reasons and for safety during grid maintenance work. DSO control centre sets control parameters for local generation. Monitor distributed generation for operational reasons and for safety during maintenance work. DSO control centre sets control parameters for local generation. Teknologi for et bedre samfunn

13 Noen av suksesskriteriene for at man skal ha kontroll på spenningskvaliteten 1. Ha kontroll nå-tilstand og utvikling over tid 1. Spenning- og effektmåling med AMS! 2. Et visst nivå/mengde av mer avanserte spenningskvalitetsmålinger 2. Automatiske (og manuelle) systemer for kompensering, omkobling og utkobling 1. Sikkerhet/tilgang på tiltakene 1. Eksempelvis: er all den forventede utkoblingsbare last tilgjengelig? Industrilast, elbiler, varmtvannstanker etc 2. Sikker/riktig/trygg informasjon/kontroll på nå-tilstanden 3. Være proaktiv og følge med på utviklingen i eget nett (jfr pkt1) Teknologi for et bedre samfunn 13

14 AMS-systemer > en VIKTIG del av smarte nett! Skal DU innen 2017 bare ha en fjernavlesbar energimåler? Som gir deg hva(?) av nytte utover at energidata kommer automatisk inn? eller skal du i tillegg kunne: Automatisk få varsel dersom kunder har alvorlig store spenningsavvik, fasebrudd etc Ved behov sjekke spenningssituasjonen (med tilhørende effektfordeling) over større eller mindre deler av ditt nett (eksempelvis alle kunder på en lavspenningskrets) Spenningskvalitetsmåling med AMS-systemet ditt trenger langt fra å være kostbart! Så lenge målingene er relativt enkle Målingene vil likevel kunne gi stor nytte/oversikt Teknologi for et bedre samfunn 14

15 Hvorfor måle leveringskvalitet m/ smarte energimålere? MYE billigere Ferdig opplegg for fjernavlesning! "Maksimal" utbredelse pga stor utrulling de kommende år Forskriftskravene gjelder i kundens inntak Måling hos sluttbruker og ikke bare i nettstasjon og transformator En vil ofte kunne slippe å sende ut personell for å rigge opp måleutstyr ved kundeklager! Teknologi for et bedre samfunn 15

16 Leveringskvalitetsmåling i smarte målere Ikke veldig krevende (software/hardware) å foreta enkle målinger av leveringskvalitet! Viktighet av leveringskvalitetsmåling størst hos: Kunde(r) nærmest nettstasjon/transformator Kunde(r) lengst unna nettstasjon/transformator ( på tamp ) Målingene kan skilles i to type målinger: Hendelsesbaserte målinger (eks. for høye/for lave spenninger, avbrudd) Statistiske målinger (basert på tidsintervall) Teknologi for et bedre samfunn 16

17 0,23kV 22kV V Målepkt.1b 253 V V Målepkt.1a V Målepkt.2 God spenningskvalitet. Marginer igjen i nettet. 230 V 207 V G Nettet fullt utnyttet. Ingen marginer igjen! 253 V 230 V 207 V Uakseptable forhold. Tiltak må iverksettes. 253 V 230 V 207 V Teknologi for et bedre samfunn 17

18 AMS = energimåling, men også spenningsmåling, effektmåling, laststyring. av hensyn til nettet! "Att mäta är att veta Spenningsmåling viktig (ikke bare i nettstasjon!): Lav spenning -> måling på tamp Høy spenning -> måling hos kunde nærmest nettstasjon (ev. i nettstasjon) Mulighet for styring av last (varmtvannsbereder, varmekabler etc) basert på spenningsnivå ( ev. i tillegg til styring på grunnlag av pris). Storskala installasjon av AMS uten et minimum av kapasitet til spenningsmåling og ev. laststyring vil med fokus på smart grids (og smart sluttbruk) være å gå baklengs inn i fremtiden. Å dra meg baklengs inn i fuglekassa Teknologi for et bedre samfunn 18

19 NYTTEN av å kontrollere spenningskvalitet og last med AMS? Meget god kontroll på når de ulike deler av nettet er hardt belastet og hvordan lasten da fordeler seg Viktig underlag i nettplanleggingen mht forsterkning, kompenserende tiltak og delvis til feilanalyse En betydelig andel av kundeklager kan følges opp på en vesentlig billigere måte enn ved å sende ut personell med måleinstrumenter til kundene som klager Bedre oversikt ved store hendelser som "Dagmar" etc Hvor er det fasebrudd? Hvor er det avbrudd? Med mer. Smart Grid i form av laststyring med mer. Teknologi for et bedre samfunn 19

20 Noen VIKTIGE tips/råd Flere fabrikat/leverandører av AMS-utstyr leverer nå AMS-utstyr med enkle leveringskvalitetsmålinger "inkludert i prisen". Enkelte tilbyr også "påbygning" til mer avanserte målinger. Unngå å bli låst til kun energimåling i lang fremtid vær forberedt på framtiden! (+ spenningsavvik?, min- og maks-spenning ved hvilken last/effekt?, fasebrudd?, avbrudd? mm.?) Velg god nok kommunikasjonslink(!) og hardware med tilstrekkelig kapasitet og som kan oppgraderes mht software (firmware).. Start i det små med funksjoner ut over energimåling avslått til å begynne med. Velg små pilotområder for utprøving! Teknologi for et bedre samfunn 20