NIZKONAPETOSTNA ARHITEKTURA ZA UPRAVLJANJE PAMETNIH OMREŽIJMOČNIK, JURE (Avtor) Žemva, Andrej (Mentor) algoritem za uravnavanje napetostnega profilaIEC61850MiSMARTnekonvencionalni instrumentalni merilni transformatorzmanjševanje porabe električne energijepametni sprejemnikpametno omrežjepametno stikalovmesnik stičnega mestaDoktorska disertacija obravnava temo postavitve nizkonapetostne arhitekture elektroenergetskega sistema za namen pametnih omrežij. V njej je predstavljen celotni vidik upravljanja z električno energijo, pri čemer največ pozornosti posveča načinu zajemanja informacij, na algoritem za uravnavanje napetostnega profila in na zmanjševanje porabe električne energije končnega uporabnika. Novi izzivi, ki so pred elektroenergetskim sistemom, so obvladljivi le s pomočjo popolne informatizacije distribucijskega omrežja, kar pomeni, da bodo elementi omrežja med seboj informacijsko povezani. Trenutno sta z informacijskimi sistemi za nadzor in vodenje pokrita le visokonapetostno (VN) in deloma srednjenapetostno (SN) omrežje. Nizkonapetostno (NN) omrežje trenutno še ni pokrito, kar pomeni, da ni vzpostavljena informacijska povezava z veliko večino končnih uporabnikov omrežja, tako na sektorju porabe kot tudi razpršene proizvodnje električne energije. Informacijska komunikacijska infrastruktura (IKT) ima v pametnih omrežjih pomembno vlogo pri zmanjševanju izgub, zagotavljanju človekove varnosti in povečevanju učinkovitosti, stabilnosti in varnosti celotnega distribuiranega elektroenergetskega sistema. Enostavno povedano: brez komunikacijske infrastrukture pametno omrežje ne more obstajati, saj IKT namreč s pomočjo pametnih naprav in različnih algoritmov poskrbi, da so informacije o distribucijskem omrežju vedno na voljo in na zahtevanem mestu. V okviru izgradnje elektroenergetskega omrežja je zato potrebno poskrbeti za ustrezen pretok informacij, torej za ustrezno IKT, ki bo segala vse do končnih uporabnikov omrežja. Informacijska infrastruktura je nujna tudi za povezavo razpršenih virov (RV) in nekaterih uporabnikov v tako imenovane virtualne elektrarne, ki bodo poskrbele za poenostavljen nadzor, vodenje in zagotavljanje sistemskih rešitev nad RV, ki bodo pripomogli k zagotavljanju stabilnosti in zanesljivosti omrežja. Zelo pomembno vlogo v konceptu pametnih omrežij ima tudi uporabniška stran, in sicer končni uporabniki (vključno z gospodinjstvi), saj se bodo preko tržnih paketov oskrbe aktivno vključili v učinkovito rabo energije. Disertacija predstavlja platformo za pametna omrežja, ki sloni na dvoslojni komunikacijski arhitekturi (IP/MPLS – angl. internet protocol/multi-protocol label switching, ki podpira veliko število navideznih omrežij, zančno ter obročno topologijo itd.). Platforma vzpostavi komunikacijo med dobavitelji, distribucijo in odjemalci v realnem času, hkrati pa uporablja enotni protokol – IEC61850. Za zajem podatkov na visokonapetostnem nivoju je predstavljena nova metoda z uporabo nekonvencionalnega kombiniranega instrumentalnega transformatorja. Ta ima glavno tehnološko prednost v elektronskem vezju in merilnem postopku merjenja napetosti ter toka (in posledično vseh parametrov) brez uporabe visokonapetostnega tokovnega transformatorja. Njegova prednost je tudi v tem, da tokovni del »lebdi« med zemljinim in visokonapetostnim potencialom, in da se za meritve uporablja nizko-napetostni tokovni transformator. S predlagano metodo merjenja je omogočeno merjenje signalov na višjih frekvencah s predvidevanjem faznega zamika, kar omogoča harmonično analizo električnega omrežja. Predlagan transformator ima prednosti pred konvencionalnimi tudi v dimenzijah, kompatibilnosti s standardom IEC61850-9-2 (ki se uporablja za krmiljenje novih digitalnih odklopnih sistemov), v zmanjšanju porabe dragocenih kovin in transformatorskega olja, kar posledično pomeni, da ob prebitju transformator ne onesnažuje okolja. Disertacija predstavlja tudi novo metodo zmanjševanja porabe električne energije končnega uporabnika, ki temelji predvsem na brezžičnem upravljanju naprav. Porabo bo možno nadzirati s pomočjo aplikacije, ki upravlja naprave glede na geodetski in električni položaj uporabnika v distribucijskem omrežju (DO) ali pa s shemo razbremenjevanja (angl. load shedding). Za ta namen sta bili razviti spletna in android aplikaciji, ki upravljata s pametnim sprejemnikom in pametnimi stikali, ki so nameščeni v »pametnem domu«. Predstavljen je tudi nov algoritem za uravnavanje napetostnega profila DO, v katerem so nameščeni RV. Prednost tega algoritma pred obstoječimi je v izboljšani napovedi proizvodnje delovne moči RV, izboljšane razporeditve delovne moči in omogočanju priklopa vseh RV, ne glede na njihovo instalirano moč ali mesto priklopa. Algoritem s pripadajočim sistemom v sistem prinese tudi vmesnike stičnega mesta, ki hkrati beležijo v stanje omrežja, zaznavajo napake na SN in NN omrežju ter transformatorskih postajah - TP (prekinitve vodnikov, prekinitve polizoliranih vodnikov, prekinitev varovalk itd.), kar posledično povzroči hitrejše odpravljanje napak in zagotavljanje višje kakovosti električne energije. Algoritem predvideva tudi delovanje distribucijskega omrežja v otočnem načinu, kar trenutno po zakonodaji ni splošno omogočeno (samo pod posebnimi pogoji) [64] [65]. Vendar menimo, da se bo za namen pametnih omrežji to moralo kmalu spremeniti.20152015-04-22 14:30:00Doktorsko delo/naloga30703VisID: 30401COBISS_ID: 11000148sl