Revista >> Ianuarie - Februarie 2018 [Nr. 201] >> Cercetare & Invatamant superior

Staţiile de transformare digitalizate, în sprijinul modernizării sistemului energetic

George Iacobuta. Country Manager General Electric Grid Solutions

15 Februarie 2018

Pornind de la rolul vital al funcţionării Sistemului Energetic Naţional (SEN), specialiştii din domeniu – atât cei ce deţin, operează şi întreţin sistemul, cât şi furnizorii de tehnologie şi soluţii pentru energetică – sunt preocupaţi de două direcţii principale: pe de o parte să rafineze şi să modernizeze regulile şi normele tehnice după care este conceput şi construit SEN, utilizând noutăţi din cercetarea teoretică, dar şi experienţa dobândită în practică de operare, iar pe de altă parte să apeleze în strategia de modernizare şi reabilitare a SEN în măsură cât mai mare la noutăţile tehnice pe care furnizorii le dezvoltă şi le pun la dispoziţie.

Unul dintre elementele vitale ale SEN sunt Staţiile de Transformare, atât din reţeaua de transport, cât şi din cea de distribuţie. Fiabilitatea şi eficiența Staţiilor de Transformare pot fi îmbunătăţite semnificativ prin utilizarea noilor tehnologii. În principiu, într-o staţie de transformare, există trei zone în care aplicarea tehnologiei digitale poate fi aplicată cu efecte semnificative:
• Culegerea datelor asupra stării echipamentelor primare precum şi a parametrilor fluxurilor de energie;
• Prelucrarea acestor date în vederea monitorizării stării echipamentului primar şi a luării unor decizii în cazul apariţiei riscului unor avarii;
• Concentrarea datelor din câmp în cadrul camerelor de comandă locale, dotate cu echipament de calcul de capacitate ridicată, interfeţe om-maşină şi interfeţe de comunicare cu alte puncte ale SEN (alte staţii de transformare, dispeceri, unităţi de mentenanţa şi intervenţie).

Rezumând, observăm că introducerea tehnicii digitale în Staţii de Transformare duce la trei beneficii esenţiale:
• Colectarea unui volum semnificativ de informaţii;
• Prelucrarea cu viteză mare a acestor informaţii şi automatizarea funcţionării;
• Comunicarea bidirecţională a informaţiilor, cu rol de a transmite starea sistemului şi a primi eventuale comenzi impuse de starea respectivă.

Pe lângă aceste beneficii funcţionale, trecerea la digitalizarea Staţiilor de Transformare conduce la:
• Utilizarea unor aplicaţii pentru cunoaşterea şi monitorizarea stării echipamentului;
• Reducerea spaţiului ocupat, prin integrarea echipamentelor utilizate, spre exemplu întrerupătoare şi reductoare de măsură;
• Creşterea siguranţei în exploatare, pentru personal şi echipamente.

Implementarea acestor obiective se face prin intermediul unor echipamente ce alcătuiesc trei nivele în cadrul unei Staţii de Trasformare:

Transformatoare de măsură digitale
Element esenţial pentru conducerea şi monitorizarea unei staţii de transformare, pentru protecţia echipamentului primar şi a liniilor de transmitere a energiei electrice, şi astfel asigurarea bunei funcţionări a SEN, transformatoarele de măsură (Instrument transformers - IT) curent şi tensiune din generaţia tehnologică actuală au ajuns la un nivel de performanţă care permite introducerea măsurării complet digitalizate a mărimilor electrice în staţii de transformare.
Aparatele respective, echipate cu o interfaţă de date digitală, cu senzori optici de curent pe fibră optică (FOCS), alături de bobine Rogovski şi transformatori de tensiune electronici (EVT), alcătuiesc soluţii care oferă perfomanță în exploatare, protecţia mediului şi beneficii de proiectare care facilitează şi susţin viitoare investiţii în staţii de transformare smart grid.

Următorul nivel funcţional în fluxul informaţiei sunt unităţile de centralizare (Merger Units – MU), la care sunt conectate unul sau mai multe IT. MU realizează trei funcţii principale:
• Preluarea a trei curenţi precum şi trei valori ale tensiunii de la reductorii de curent şi de tensiune;
• Sincronizarea (externă sau internă) semnalelor preluate;
• Formarea semnalului de ieşire în conformitate cu standardul IEC 61850-9-2LE

Trebuie accentuat aici unul dintre factorii cheie care sunt în favoarea digitalizării staţiilor de transformare: conversia, la nivelul transformatoarelor de măsură, a mărimilor electrice măsurate din format analogic în format digital şi transmiterea acestora prin fibră optică. Din acest punct se deschide accesul către utilizarea tehnicii de calcul, cu toate beneficiile cunoscute: volum de date crescut, transmiterea mai rapidă a datelor, implementarea de aplicaţii care să proceseze datele şi care să permită automatizarea, în măsură dorită de operator, a funcţionării Staţiilor de Transformare şi, prin extensie, a sistemului energetic.

Conversia în format digital a mărimilor electrice culese de la echipamentul aflat în exploatare permite trecerea de la clasicele cabluri cu miez de Cu sau Al, la transmiterea datelor prin fibră optică, cu avantaje semnificative pe întreg şirul etapelor de realizare şi funcţionare a unei Staţii de Transformare:
Securitatea muncii: - izolarea electrică a echipamentului, eliminarea riscului potenţialului de atingere sau de pas, compatibilitate electromagnetică (EMC);
Cuprul – costul materiei prime a crescut cu 400% în 10 ani;
Costuri cu materialele – cablarea dulapurilor, teste, costuri cu forţa de muncă per capăt de cablu;
Proiectarea schemelor monofilare – costuri cu verificările, conţinut excesiv de muncă la amplasament;
Costuri cu construcţiile civile – canale de cabluri, treceri, accesul la cabluri;
Costuri cu mentenanţa