DIGITALES UMSPANNWERK Freisetzung des Potenzials der digitalen Technologien

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1 DIGITALES UMSPANNWERK Freisetzung des Potenzials der digitalen Technologien Jacques van Ammers April 2013 GRID

2 2 Das digitale Umspannwerk

3 Verdrahtung, Verdrahtung, Verdrahtung. 3 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

4 Von der konventionellen zum digitalen Umspannwerk Sparen von Kupferkabeln mit Stationsbus Sparen von Kupferkabeln zwischen IEDs und Primärtechnik Gilt für Neubau, Umbau und Erweiterung 4

5 Prozess Bus definiert in IEC61850 Standard IE GOOSE/Reports IE Sampled Values 80 Werten pro Periode Der Prozess Bus ist definiert in IEC Standard DerProzess Bus verbindet die Primär- Anlage mit den IED s Der Prozess Bus kann mehrere Felder vebinden 5 5

6 6 Erfassung

7 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 Messund Schutz- Anwendungen COSI-CT Strommessung COSI-VT Spannungsmessung Rogowski Strommessung CEVT Spannungsmessung 7 COSI-RECT COSI-CEVT COSI-CT-F3 COSI-CT

8 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 8

9 AIS Beispiel: COSI-CT 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 COSI-CM 245kV COSI-CT+ CVT Signifikante Einsparungen: Umspannwerk Fundament Umbauarbeiten Tragkonstruktionen... COSI-CT montiert auf 550kV LS John Deer Wind Farm, USA 69 kv Horizontal montage 550kV LS Alstom GL kV COSI-CT 9

10 10 Konvertieren

11 Primär Konverter und Merging Units XMU800 MU Agile AMU Optimiert die Menge an Elektronik in schwierigen Umweltbedinungen Merging units erzeugen eine präzisen Datenstrom in Echtzeit von Abtastwerten gemäß dem IEC Standard XMU 820 / XMU840 MU Agile AMU 11 Anbindung alle CT-und VT-Sensoren, ob digital oder konventionell

12 MU Agile: Vom Wandler zum Netzwerk 3 Hauptfunktionen 1.Ersatz von konventionellen Strom-und Spannungswandlern 2. Synchronisiert die CT und VT über eine Uhr, 1PPS, IEEE1588, 3. Übertragung von SV in eine digitales Protokoll in den Prozess-Bus LE (Ia, Ib, Ic, In; Va, Vb, Vc,Vn) 12

13 Konventionelle CT/VT Leitsystem Primäre Schnittstelle und Festverdrahtung Ethernet IEC STATIONS BUS CT und VT im Feld IEC Relais CT/VT Verdrahtet Merging Unit Im Feld IEC Ethernet IEC PROZESS BUS 13 Renovierungszyklus: Jahre Lebensdauer Technologie Turnover ~15 Jahre

14 14 Schutz

15 Entwicklungen mit Process Bus-Schnittstellen JETZT LIEFERBAR MiCOM Alstom P444 und P446 MiCOM Alstom P546 MiCOM Alstom P645 MiCOM Alstom P746 MiCOM Alstom P841 MiCOM Alstom P743 Distanzschutz mit unterschiedlichen Algorithmus Prinzipien - mit integriertem Fern-Schutz und eine (P444/P446) oder zwei Leistungsschalter (P446) mit AWE Leitungs-Differentialschutz für 2 oder 3 Leitungsenden, mit ein oder zwei Leistungsschalter und AWE Transformator-Differentialschutz für bis zu 5 Enden, mit erweiterten Loss-of-Life thermische Überwachung Numerische Sammelschienenschutz - kleine Anlagen (6 Abgängen, 2 Zonen) Freileitung IEDs, für Backup, AWE, Leistungsschalter Management Medium / Große Sammelschienenschutzes - P740 C-series Bay Controller Bay controller, mit optionaler Schutz CA Q

16 Anbindung an die primäre Anlage: Von 120 Kupferdrähten bis 1 LWL MICOM P444 with 9.2LE Sicherheit: keine unter Spannung stehenden elektrischen Verbindungen von HS-Geräten, nur isolierte optische Faser 16

17 Beispiele für ein Digital-Umspannwerk Beispiel: GIS 17

18 Voll digitaler Schaltschrank Distanzschutz Merging Unit Feld Steuergerät Mens-Maschine-Schnittstelle reduzierte Verkabelung 18

19 19 Steuerung

20 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 20 20

21 21 DS Agile Feld-Steuergeräte und MiCOM Schutzrelais

22 22 DS Agile Switches : interoperable Architekturen

23 Schaltanlagen-Steuerung Schnelle Erfassung und Übertragung (1 ms) mit Standard IEC 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 23

24 24 Überwachung

25 Beispiel: Überwachung von LS, GLS, GIS CBWatch 2 AUS-Kreis Betrieb Öl Motoren Temperatur Spulen Druck 25

26 26 Zusammenfassung

27 Vorteile im Umspannwerk 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 27

28 DIGITALES UMSPANNWERK Fazit Alstom realisiert schon vollständige digitale Umspannwerke Alstom ist bereit, um Benutzer auf den Übergang von konventionellen zu digitalen Anlagen zu begleiten Key benefits: 1 2 Erhöhte Sicherheit & Zuverlässigkeit Erhöhte Flexibilität Cyber-Sicherheit Reduzierte Eigentums-gesamtkosten Remote-Zugriff Kupfer-lose Rekord in der Praxiserfahrung mit Monitoring:> Felder Steuerung: 3000 Digitale Leitsysteme Schutz: digitale Schutzrelais Diese digitalen Lösungen sind verfügbar Diese digitalen Lösungen sind skalierbar 28

29 29 HANNOVER MESSE 2013 Systemwand Halle 27 H41

30 ENDE Alstom s agile digitales Umspannwerk bietet beispiellose Leistung durch intelligente primäre Systeme und maßgeschneiderte Automatisierungslösungen 30