organizator

jubilarni međunarodni skup22.-26. svibnja 2017. Opatija Jadranska obala, Hrvatska

ISSN

184

7-39

38

HEPinformacijska i komunikacijska tehnologija u elektroprivrednoj djelatnosti

miprom do znanja i inovacija

.

MIPRO 2017

4 0 . J u b i l a r n i m e đ u n a r o d n i s k u p

22. - 26. svibnja 2017.

Opatija

Z b o r n i k r a d o v a s e m i n a r a

Informacijska i komunikacijska tehnologija u

elektroprivrednoj djelatnosti /HEP

Urednici: Vitomir Komen Renato Ćućić Ivan Periša

organizator Hrvatska udruga MIPRO

tehničko kosponzorstvo IEEE Region 8

pokrovitelji Ministarstvo znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske

Ministarstvo mora, prometa i infrastrukture Republike Hrvatske Ministarstvo gospodarstva, poduzetništva i obrta Republike Hrvatske

Ministarstvo uprave Republike Hrvatske Središnji državni ured za razvoj digitalnog društva

Hrvatska gospodarska komora Primorsko-goranska županija

Grad Rijeka Grad Opatija

Hrvatska regulatorna agencija za mrežne djelatnosti Hrvatska burza električne energije - CROPEX

suorganizatoriSveučilište u Zagrebu Sveučilište u Rijeci

IEEE Hrvatska sekcija IEEE Hrvatska sekcija - Odjel za računarstvo

IEEE Hrvatska sekcija - Zajednički odjel za elektroničke elemente / poluvodičke integrirane sklopove IEEE Hrvatska sekcija - Odjel za obrazovanje

IEEE Hrvatska sekcija - Odjel za komunikacije T-Hrvatski Telekom, Zagreb

Ericsson Nikola Tesla, Zagreb Končar-Elektroindustrija, Zagreb

HEP - Hrvatska elektroprivreda, Zagreb VIPnet, Zagreb

Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu Institut Ruđer Bošković, Zagreb

Pomorski fakultet Sveučilišta u Rijeci Tehnički fakultet Sveučilišta u Rijeci

Ekonomski fakultet Sveučilišta u Rijeci Fakultet organizacije i informatike Sveučilišta u Zagrebu,Varaždin

Fakultet za menadžment u turizmu i ugostiteljstvu Sveučilišta u Rijeci, Opatija Tehničko veleučilište u Zagrebu

EuroCloud Hrvatska Hrvatska regulatorna agencija za mrežne djelatnosti

Selmet, Zagreb CISEx

Kermas energija, Zagreb Poduzetnički centar Silos, Rijeka

River Publishers, Aalborg, Danska

generalni sponzorHEP - Hrvatska elektroprivreda, Zagreb

sponzoriEricsson Nikola Tesla, Zagreb

Končar-Elektroindustrija, Zagreb T-Hrvatski Telekom, Zagreb

Grad Opatija InfoDom, Zagreb

Hewlett Packard Hrvatska, Zagreb IN2, Zagreb

King-ICT, Zagreb Storm Computers, Zagreb Odašiljači i veze, Zagreb

VIPnet, Zagreb Danieli Automation, Buttrio, Italija

Mjerne tehnologije, Zagreb Selmet, Zagreb

Zavod SDT, Ljubljana, Slovenija Nomen, Rijeka

EuroCloud Hrvatska

donatorErste & Steiermärkische bank

Za nakladnika:

Petar Biljanović

Nakladnik:

Hrvatska udruga za informacijsku i komunikacijsku tehnologiju, elektroniku i mikroelektroniku - MIPRO

51001 Rijeka, Kružna 8/II, p.p. 303, tel./fax +385 (0)51 423 984

Tisak:

GRAFIK, Rijeka

ISBN 978-953-233-094-6

Copyright 2017 by MIPRO

Svako daljnje umnožavanje i pretisak tekstova iz zbornika u bilo kojem obliku nije dopušten bez suglasnosti Hrvatske udruge MIPRO, jer tekstovi predstavljaju autorske radove u smislu zaštite autorskih prava.

S A D R Ž A J Mate Lasić (HOPS d.o.o. Zagreb), Saša Jamšek (ELES d.o.o. Ljubljana, Slovenija), Matjaž Miklavčić (SODO, Maribor, Slovenija), Ivan Periša (HEP ODS d.o.o. Zagreb), Domagoj Gašparović (HOPS d.o.o. Zagreb) Projekt naprednih mreža SINCRO.GRID ................................................................................. 1 Vlatko Debeljuh (ADNET d.o.o. Zagreb), Renata Rubeša, Ana Jukić, Ana Kekelj, Marko Kodrin, Krešimir Mesić (HOPS d.o.o. Zagreb), Ivica Pavić (Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva) Napredna programska platforma za vođenje elektroenergetskih sustava u modernim interkonekcijama ......................................................................................................................... 2 Stjepan Sučić, Miro Antonijević, Marko Bago (Končar - Inženjering za energetiku i transport d.d. Zagreb) Pregled novih funkcionalnosti upravljačko-nadzornih aplikacija za automatizirane podsustave u naprednoj EEM-i .................................................................................................. 7 Goran Pakasin (HEP ODS d.o.o. Elektra Koprivnica), Vitomir Komen (HEP ODS d.o.o. Elektroprimorje Rijeka), Branka Dobraš (Tehnički fakultet, Rijeka) Izazovi za informacijske sustave u distribuciji .......................................................................... 8 Andrej Souvent (Elektroinštitut Milan Vidmar, Ljubljana, Slovenija) Projekti integracije tehničkih informacijskih sustava u elektrodistribucijskim tvrtkama....................................................................................................................................... 13 Ivan Pavić, Tomislav Capuder, Igor Kuzle (Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva) Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava ....................................................... 14 Alen Pavlinić, Edi Lorencin (HEP ODS d.o.o. Elektroistra Pula), Vitomir Komen (HEP ODS d.o.o. Elektroprimorje Rijeka) Sustavi dinamičkog monitoringa dopuštenog opterećenja ..................................................... 21 Viktor Lovrenčić (C&G d.o.o. Ljubljana, Slovenija), Nenad Gubeljak (Fakulteta za strojništvo, Univerza v Mariboru, Slovenija), Jure Lodrant (Artes d.o.o. Velenje, Slovenija) Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećenja slovenskih prijenosnih vodova .......................................................................................................................................... 29 Tomislav Capuder (Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva) Integrirano napredno upravljanje zgradama i distribucijskom mrežom - projekt 3Smart ......................................................................................................................... 37

Juraj Havelka (Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva) Podešenje relejne zaštite prstenaste obostrano napajane 35 kV mreže ................................ 38 Boris Njavro (Schneider Electric d.o.o. Zagreb) Automatizacija SN mreže - osnova naprednih mreža ............................................................ 39 Goran Švenda (Schneider Electric d.o.o. Zagreb) ADMS - alat za održivo poslovanje operatora distribucijskog sustava ................................ 40 Ante Martinić (Elektrogen d.o.o. Zagreb), Boris Golub (Adnet d.o.o. Zagreb), Ivica Pavić, Bojan Franc (Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva) Izazovi implementacije cjelovitog ICT sustava za podršku elastičnom i učinkovitom upravljačkom centru elektrodistribucijske mreže .................................................................. 41 Stjepan Groš (Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva) Sigurnost upravljačkih sustava - prezentacija Poslijediplomskog specijalističkog studija Informacijska sigurnost ............................................................................................................. 42 Branimir Turk (CS Computer Systems d.o.o. Zagreb) Trendovi u mrežnim tehnologijama za kritične sustave ........................................................ 43 Goran Čutić, Emil Matica (ITeRATIO d.d. Zagreb) Razvoj TK infrastrukture i uvođenje novih protokola u sustavu vođenja EES-a ................ 44

Projekt naprednih mreža SINCRO.GRID Mate Lasić*, Saša Jamšek**, Matjaž Miklavčić***, Ivan Periša****, Domagoj Gašparović*

*Hrvatski operator prijenosnog sustava d.o.o., Zagreb, Hrvatska**ELES d.o.o., Ljubljana, Slovenija

***SODO sistemski operater distribucijskega omrežja z električno energijo, d.o.o., Maribor, Slovenija ****HEP-Operator distribucijskog sustava d.o.o., Zagreb, Hrvatska

mate.lasic@hops.hr sasa.jamsek@eles.si

matjaz.miklavcic@sodo.si ivan.perisa@hep.hr

domagoj.gasparovic@hops.hr

Sažetak:

U posljednjih nekoliko godina na stabilnost i rad prijenosnih sustava Hrvatske i Slovenije djeluju četiri oprečna utjecaja: podrška integraciji obnovljivih izvora energije, niža potrošnja, nedostatak centralizirane proizvodnje za potrebe regulacije, te dobra međusobna povezanost kontrolnih zona elektroenergetskih sustava (EES) Hrvatske i Slovenije. Slijedom toga, prijenosna mreža suočena je s rastućim izazovima previsokih iznosa mrežnih napona, kao i sve izraženijim problemom nedostatka rezerve sekundarne regulacije. Navedeni problemi mogli bi ugroziti operativnu pouzdanost EES-a te daljnju integraciju obnovljivih izvora energije (OIE). Operatori prijenosnih sustava Hrvatske (HOPS) i Slovenije (ELES), uz podršku operatora distribucijskih sustava iz Hrvatske (HEP ODS) i Slovenije (SODO), započeli su suradnju na zajedničkom projektu SINCRO.GRID s ciljem rješavanja gore navedenih izazova na održiv način. Realizacija SINCRO.GRID projekta omogućiti će prihvatljivu razinu sigurnosti rada EES-a sljedećih nekoliko godina, osiguravajući pri tome prihvat novih OIE. U ovom radu će se predstaviti projekt integracije novih aktivnih elemenata u prijenosnu mrežu kojima će se upravljati pomoću virtualnog prekograničnog kontrolnog centra. Ključni aspekt uspjeha SINCRO.GRID projekta leži u sinergijskom učinku predloženih tehničkih rješenja, koja istodobnom implementacijom donose pozitivne učinke visoke koristi.

Ključne riječi: elektroenergetika, napredne mreže, regulacija, obnovljivi izvori energije

MIPRO 2017/HEP 1

Napredna programska platforma za vođenje elektroenergetskih sustava u modernim

interkonekcijamaV.Debeljuh*, R.Rubeša**, A.Jukić**, A.Kekelj**, M.Kodrin**, K.Mesić**, I.Pavić***

* ADNET d.o.o., Zagreb, Hrvatska** HOPS Hrvatski operator prijenosnog sustava, d.o.o., Zagreb, Hrvatska

***Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Hrvatska vlatko.debeljuh@adnet.hr

renata.rubesa@hops.hr ana.jukic@hops.hr ana.kekelj@hops.hr

marko.kodrin@hops.hr kresimir.mesic@hops.hr

ivica.pavic@fer.hr

SAŽETAK

U radu je predstavljena revitalizacija NetVision-DAM sustava instaliranog u nacionalnom dispečerskom centru HOPS-a. Sustav se koristi za nadzor i analizu rada EES-a u stvarnom vremenu (SCADA, eng. Supervisory Control and Data Acquisition System), planiranje rada EES-a, studijske i post mortem analize, provjere izvodivosti dan (DACF, eng. Day Ahead Congestion Forecast) i dva dana unaprijed (D2CF) te unutardnevne provjere (IDCF, eng. Intra Day Congestion Forecast). Kreiranje prognostičkih modela za analizu rada EES-a od izuzetne je važnosti, posebno za aktualnu problematiku integracije OIE u prijenosnu mrežu. Razmjena podataka između operatora sustava temeljena je na CIM standardu za uspostavu zajedničkog modela na paneuropskoj razini kojim je omogućena interoperabilnost i konzistentnost informacija programskih sustava različitih proizvođača. U radu je predstavljena kompatibilnost sustava s tim zahtjevima. Računski model osnova je razvijenih proračuna - procjene stanja, proračuna tokova, proračuna osjetljivosti, analize sigurnosti N-1, kratkog spoja. Izvor dinamičkih stanja računskog modela su podaci realnog vremena i/ili arhivirani podaci. Statističke analize uspješnosti izvođenja proračuna i analize rezultata daju uvid u stanje EES-a kroz vrijeme i procjenu pouzdanosti programskog sustava.

I. UVOD

Elektroenergetski sustav predstavlja vrlo složenu cjelinu čije vođenje treba udovoljiti brojnim zahtjevima kako onima tehničke prirode, a tako i onim ekonomskim koji dolaze sve više do izražaja te postavljaju sve veće zahtjeve pred operatere. Sustavi zbog intenzivnog razvoja, povećane potrošnje i integracije obnovljivih izvora energije postaju sve veći i kompleksniji. Postizanje optimalnih uvjeta rada u ovakvom okolišu postaje sve teže zbog brojnih zahtjeva kojima valja udovoljiti, a koji su često oprečne prirode zbog iznimno složene regulative. Raspoloživost i pouzdanost funkcija današnjih EMS (Energy Management System) sustava kao što su

estimator stanja, analiza sigurnosti, optimalni tokovi snaga itd. koje omogućuju pouzdano i ekonomično vođenje sustava uvelike ovise o programskoj platformi na kojoj se matematički proračuni izvode.

Prijenosni elektroenergetski sustav se sastoji od različitih elemenata povezanih u cjelinu koji ima zadaću stvoriti i prenijeti energiju od mjesta proizvodnje do distributivne razine. Primarna oprema (generatori, transformatori, prijenosni vodovi, kompenzacijski elementi) je povezana u jednu električnu mrežu, te je za proračune važno sve te elemente ugraditi u model elektroenergetske mreže. Modeliranju se pristupilo s idejom stvaranja jedinstvenog modela za sve proračune u skladu sa CGMES standardom. CGMES (eng. Common Grid Model Exchange Standard) je norma za razmjenu podataka na razini ENTSOe organizacije koji su potrebni za energetske proračune kao što su proračun tokova snaga, analiza kratkog spoja, analiza sigurnosti EES-a, proračun prekograničnih prijenosnih kapaciteta i dinamička stabilnost. CGMES je nadskup CIM (eng. Common Information Model) norme i temeljen je na usvojenim i budućim IEC CIM normama. Računski model mreže formira se na temelju parametara objekata u modelu mreže, radne topologije mreže i prekrivenosti mreže mjerenjima odnosno procesnim podacima. Ovisno o prekrivenosti mreže mjerenjima formira se jedna ili više observabilnih mreža i na svakoj podmreži izvode se proračuni.

II. NETVISION DAM

A. Arhitektura sustavaProgramska arhitektura NetVision DAM sustava (slika

1.) je višezadaćna te je određena podsistemima odnosno programskim modulima koji čine njegovu okosnicu, njihovom povezanošću te funkcijama koje svaki podsistem obavlja. Okosnicu sustava čine model procesnih podataka (server, baza podataka, real-time podaci mjerenja i indikacija iz EES-a) koji je odgovoran za prikupljanje podataka i rukovanje skupom

2 MIPRO 2017/HEP

parametarskiNa server događaja i aprocesnih posekundi što zkoji se uobprimjerice pr(WAM) susta

Server prprocesorom (kojem su defpodržani IECTASE.2.

Slika 1: A

B. Model eleModel ele

mreže - hijobjekata mrehijerarhiju ograničenja. (države), podpodručja) koji Bilice u Psekcije, polja

Topološk(u matematič

• Gpr

• Gt

Na grafu ppovezanost ibazi Depth Fkomponente separaciona č

Definicpodataka kojprocesnom mmodelom EEna način daobjektu mrežterminalu vodmodelom EEEE mreže ob

ih podataka te procesnih p

alarmi te arhiodatka može pznači da je kobičajeno ne krihvat informava.

rocesnih pod(FEP) koji slufinirani komuC 870-5-101,

Arhitektura Ne

ektroenergetskektroenergetskijerarhijsku seže sa pripadnklasa), topoHijerarhijska

d-područja (uja se mogu da

PRP Split), sta).

ka povezanost čkom smislu) i

Grafovi naponpovezanost obrastavljača, ...

Graf mreže – transformatora

postoje topoloi strukturu graFirst Search

povezanosti čvorišta itd.

ija objekta mi mu pripadaju

modelu). ProcE mreže (ili poa se ključ prže kreira automda čime je pov

E mreže jednobuhvaća mod

model elektropodataka nadive procesnih

prihvatiti do 30ompatibilan s koriste u SCacija iz Wide

dataka povezauži kao klijen

unikacijski pro, IEC 870-5-

etVision progr

ke mreže ke mreže sadrstrukturu, oprnim parametriološku povea struktura mu Hrvatskoj salje dekompontanice, napons

EE mreže moi to na dva niv

nskih nivoa stabjekata stanice),

povezanost voa na stanicu.

oški algoritmafa po različitalgoritma – D

grafa, statu

mreže sadrži u (ne moraju ucesni model jo potrebi i sa rocesnog podmatski (npr. kvezivanje proostavno i kon

del 400 kV, 2

oenergetske mdovezuju se h podataka. S00.000 promjeizvorima mje

CADA sustave Area Monito

an je s Frontt izvor podata

otokoli od koj104, MODBU

ramskog susta

rži statičke podremu (svi tima organiziraezanost obje

mreže sadrži rsu to 4 prijennirati (npr. Vrbske nivoe sta

odelirana je grvoa:

anica – e (prekidača,

odova i

mi koji analiztim kriterijimaDFS). Rezultus grana (m

i skup proceuvijek i postoje kompatibiladrugim model

datka koji priključ mjerenjacesnih podatanzistentno). M220 kV i 110

mreže. liste

erver ena u

erenja vima, oring

t end aka u ih su US i

ava

datke tipovi ane u ekata, regije nosna boran anica,

rafom

ziraju a (na tat su most),

esnih ojati u an sa lima) ipada P na

aka sa Model 0 kV

prijevanjimaj

C. DD

procregu

TuklomeđRezudina

Ipridvremarhiv

D. RR

prikkonzprek(incipotranal

Sprormjer

S

Smododab

enosne mrežejskih operatorju utjecaj na to

Dinamičko staDinamičko scesnih podataulacijskih prekTopološki propnih stanja fođusobno odvoultati topološ

amičko stanje Istom moderuženo više

mena, kopija ve, planirana

Računski modRačunski moljučenim objezum), grane mko svoja didencija). Sviebni za proraliza sigurnosti

Slika 2: Kre

Svakom tipu oračuna) priparenja (P, Q, U

Slika 3: Ulazn

Selekcija opsedel izvodi se bire koji dio

e Hrvatske, kra sustava čijokove snaga u

anje EE mrežestanje EE maka (uklopna klopki,..) pridrrocesor prekormira kompoojene mreže ške analize EE mreže. lu mreže

dinamičkih stanja za anastanja).

del mreže del sadrži akektima čvorišmreže (vodovva terminalim objektima

ačune (procjenN-1, kratki sp

eiranje računsk

objekta računsada skup ula

U, ..) te skup iz

i/Izlazni podamodel

ega modela Epomoću filter

o EE mreže

kao i modeliji tokovi snau Hrvatskoj mr

e mreže sadrži

stanja, mjereruženih objektko statusa onente povezasa „aktivnimtakođer se p

može biti h stanja (staalizu „što ako

aktivna čvoriššta (generatorvi i transformala spojena a pridruženi na stanja, prorpoj).

kog modela E

skog modela (aznih podatazlaznih podata

aci uz objekte la

EES-a koji ulara (slika 4).

ulazi u rač

l susjednih iaga i tranzitireži.

stanja svihenja, položajitima mreže. i vrijednosti

anosti grafa tj.m“ čvorištima.

pohranjuju u

istovremenoanje realnogo...“, stanje iz

šta mreže sari, prigušnice,atori) koje suna čvorištasu parametriračun tokova,

EE mreže

(ovisno o tipuaka u oblikuaka (slika 3).

računskog

azi u računskiKorisnik samčunski model

i i

h i

i . . u

o g z

a ,

u a i ,

u u

i m l

MIPRO 2017/HEP 3

odabirući po naponskom nivou, stanici ili hijerarhiji. Ovaj pristup omogućava korisniku da pomiče granice modela mreže i time povećava ili smanjuje observabilno područje nad kojim se izvode proračuni. Ovo svojstvo se može iskoristiti i u slučaju gubitka komunikacije sa susjednim operatorima sustavima kada se pogođeni dio mreže filterom uklanja iz računskog modela i time ne narušava kvalitetu proračuna.

Slika 4: Filter računskog modela

Korisničko sučelje računskog modela (slika 5) pregledno prikazuje čvorišta, grane, objekte čvorišta sa ulaznim i izlaznim podacima proračuna sa mogućnosti ručnog upisa. Cijeli model se može pohraniti i kasnije ponovo učitati.

Korisnik ima uvid u sve ulazne (primjerice mjerenja, kvalitetu mjerenja, upis i izmjena težinskih faktora za procjenu stanja) i izlazne podatke (rezultati proračuna).

Slika 5: Korisničko sučelje - čvorišta

E. NetVision DAM Energetski ProračuniU NetVision DAM sustav integrirani su napredni

energetski proračuni za nadzor EES-a u realnom vremenu kao i u studijskom načinu rada. Proračun estimacije stanja ključna je aplikacija u sustavima za upravljanje i nadzor EES-a (EMS). Izvršenje i kvaliteta aplikacija EMS sustava ovise o robusnosti i kvaliteti rezultata estimatora stanja. Proračun estimacije stanja koristi analognu i statusnu telemetriju kako bi dao potpuno naponsko rješenje za model EES-a te tokove djelatne i jalove snage. Uz primjenu matematičke statistike koja je povezana s rezultatima mjerenja mogu se procijeniti prave vrijednosti podataka. Za rješavanje problema proračuna estimacije stanja postoji široki broj tehnika, no u ovom slučaju korišteni pristup u rješavanju procjene stanja je metoda

najmanjih kvadrata (eng. Weighted Least Squares – WLS). U NetVision DAM platformi omogućeno je praćenje rada proračuna estimacije stanja koji se izvodi na korisnički definiranu cikliku (primjerice svake minute) te se arhiviraju rezultati broja ciklusa estimacija, iteracija te mjerenja koja izbačena iz proračuna estimacije u svakom ciklusu. Ovime je omogućeno kontinuirano praćenje robusnosti i kvalitete estimacije i samih mjerenja.

Na temelju izračunatih napona u procjeni stanja moguće je izračunati tokove i gubitke snaga u granama, injekcije snaga u čvorištima, ukupne gubitke snage, itd., odnosno u potpunosti opisati trenutno stanje prijenosne mreže. Analiza N-1 sigurnosti je mjera robusnosti EES-a na temelju koje se zaključuje kako ispad pojedinog elementa djeluje na njegovu sigurnost. U tom vidu rezultati integrirane analize sigurnosti dostupni su korisniku na preglednom sučelju.

Svi proračuni odvijaju se na računskom modelu EE mreže i mogu raditi online i offline ovisno gdje su pozvani.

III. CGMES STANDARD U NETVISION-DAM

A. CGMES standardNamjena CGMES standarda je definiranje sučelja

između programske podrške ENTSO-E članova da bi mogli razmjenjivati informacije modela u TSO poslovnim procesima. CGMES je baziran na postojećim (ili očekivanim) IEC CIM standardima baziranim na CIM UML16v25. CGMES definira skup pravila i/ili zahtjeva koji su obavezni u cilju postizanja interoperabilnosti sa CGMES-om i ispunjenju zahtjeva poslovnih procesa. CGMES standard sadrži više „profila“:

1. Equipment profile and instance file (EQ)2. Topology profile and instance file (TP)3. Steady state hypotesis and instance file (SSH)4. State variables profile and instance file (SV)5. Boundary equipment profile and instance file

(EQ_BD)6. Boundary topology profile and instance file

(TP_BD)7. Diagram layout profile and instance file (DL)8. Geographical location and instance file (GL)9. Dynamics profile and instance file (DY)

Svaki profil definira specifični dio modela. Informacije u različitim profilima mogu biti međusobno povezane. EQ profil sadrži statički model EE mreže. TP profil nadovezuje se na EQ profil („dependency graph“) i sadrži informacije o aktivnim čvorištima mreže (dinamičko staje). SSH profil za dani EQ model sadrži sve ulazne podatke potrebne za proračun tokova. SV profil sadrži (za dani EQ i TP profil) rezultate proračuna tokova.

TP_BD i EQ_BD profil definiraju čvorišta između modela mreže pojedinih TSO preko kojih se EE mreža povezuje (granična čvorišta).

4 MIPRO 2017/HEP

B. CGMES standard i Resource Description Framework(RDF)

CGMES standard definiran je primjenom „Resource Description Framework“ metodologije koja je standard za modeliranje i dijeljenje distribuiranog znanja baziran na decentraliziranom “open world” konceptu definiran od W3C konzorcija. RDF omogućava izražavanje bilo koje činjenice strukturirane tako da ih aplikacije mogu koristiti. RDF je apstraktni model, koji “razbija” znanje u diskretne komadiće sa definiranom semantikom (značenjem) elemenata.

RDF je baziran na ideji da resursi (resource) mogu biti opisani kreiranjem izjava (statement). Resurs može biti bilo što (fizički objekt, pojava, pojam, ...). Svaka izjava je “triple”: (Subjekt, Predikat, Objekt). Ideja je jednostavna, jer forma subjekt-objekt-predikat je osnovni oblik gramatičke rečenice. Grafički se izjave mogu prezentirati kao graf u kojem su subjekt i objekt čvorišta, a predikat grana. Metodologija je opće prihvaćena kao metoda za konceptualno modeliranje informacija.

RDF može biti pohranjen na više načina (formata), a najčešće korištena je RDF/XML sintaksa.

C. Kreiranje objektno orijentiranog CGMES modela EEmreže iz formalne RDF definicijeIz RDF definicije modela RDF Parser formira RDF

graf. Analizom grafa kreira se objektno orijentirani (OO) model (automatsko generiranje izvornog C# koda).

Slika 6: Kreiranje OO modela iz RDF definicije modela

D. Kreiranje instance modela konkretne EE mrežeIz modela konkretne mreže u RDF formatu kreira se

OO model mreže koji je dalje na raspolaganju sustavu (može se koristiti u proračunima, pohraniti, ...).

EQOO_Model

Kreiranjeinstance modela Instanca

CGMES EQ modela(konkretna mreža)

EquipmentInstance.rdfRDF Parser

RDF Graf Export CGMES RDF

Instanca konkretne mreže

Pohrani/Učitaj

Instance modela (konkretna mreža)

EquipmentInstance.rdf

ENTSO‐e

Slika 7: Kreiranje Instance modela EE mreže iz RDF

IV. IMPLEMENTACIJA CGMES STANDARDA UNETVISION

A. Kreiranje Instance modela EE mreže iz NetVisionmodela mrežeKoristeći OO model mreže po CGMES standardu i

NetVision model EE mreže, „Koverter Modela Mreže“ transformira NetVision model mreže (npr. Hrvatske) u CGMES EQ profil (model mreže) koji se može:

• Pohraniti i zatim učitavati• Exportirati u EQ profil kao RDF datoteka.

Slika 8: Transformiranje NetVision model EE mreže u CGMES EQ profil

B. Povezivanje NetVision proračuna sa CGMESstandardom

NetVision model mreže te proračuni (ulazni i izlazni podaci) integrirani su sa CGMES standardom:

• Model mreže konvertira se u CGMES EQ model• Rezultati proračuna konvertiraju se u CGMES

SV i/ili SSH te TP modelte se izvoze u RDF format.

Slika 9: Povezivanje NetVision proračuna sa CGMES standardom

C. Kreiranje modela mreže i računskog i modela izCGMES datotekaIz CGMES profila EQ, TP, SV, SSH moguće je

kreirati računski model EE mreže i aktivirati proračune.

MIPRO 2017/HEP 5

Slika 10: Povezivanje NetVision proračuna sa CGMES standardom

V. ZAKLJUČAK

Programska platforma NetVision-DAM sustava omogućuje nadzor EES-a u realnom vremenu (SCADA funkcije) i analizira se stanje mreže (on-line ili off-line na temelju zadnjeg ili arhiviranog stanja). U realnom vremenu aktiviraju se proračuni (estimacija, tokovi, N-1, kratki spoj). Razvoj tržišta električne energije i sve veći upliv obnovljivih izvora energije nameću nove zahtjeve vezano uz vođenje i nadzor EES-a i razmjenu podataka između sudionika za prijenos električne energije. Uvođenjem standarda CGMES-a očekuje se jednostavnije i brže spajanje modela, te povećanje kvalitete i

konzistencije podataka. Fleksibilna i otvorena programska platforma predstavljena u radu omogućuje brz odaziv i prilagodbu operatora sustava svim zahtjevima za fleksibilno vođenje EES-a i za razmjenu podataka između operatora sustava.

Otvoreni i prilagodljiv sustav omogućava integraciju različitih izvora mjerenja primjerice sinkofazora u SCADA funkcije kao i uspostavu hibridnih estimatora stanja. Također, kako bi se ostvarili temeljni koncepti CGMES-a na razini operatora prijenosnog sustava, s predstavljenom fleksibilnom platformom postavljeni su temelji za dublju integraciju aplikacija koje se koriste u procesima SCADA, EMS (eng. Energy Management System) sustava, tržišta električne energije, planiranja radova, planiranja i analiza razvoja EE mreže te aplikacija za provjeru izvodljivosti i prognozu zagušenja.

LITERATURA [1] A.Kekelj, R.Rubeša, K.Mesić, “Primjena CGMES norme za

razmjenu podataka unutar ENTSO-e organizacije“, HRO Cigre,11. Simpozij o sustavu vođenja EES-a , Opatija, 10.-12.studenoga2014.

[2] A.Kekelj, K.Mesić, A.Jukić, V.Debeljuh, T.Levanat, R.Rubeša,„Proširenje NetVision DAM sustava CGMES standardom“, 12.Simpozij o sustavu vođenja EES-a, Split, 14.-16. studenoga 2016.

[3] A.Jukić, K.Mesić, A.Kekelj, T.Šesnić, „Usporedba modela mrežeEMS sustava HOPS-a i CGMES standarda“, 12. Simpozij osustavu vođenja EES-a, Split, 14.-16. studenoga 2016.

[4] S.Skok, I.Pavić, A.Barta, N.Baranović, I.Ivanković, Z.Čerina,R.Rubeša, I.Šturlić, „Hibridni model proračuna estimacije stanjaEES-a na temelju sinkroniziranih mjerenja fazora i SCADAmjerenja 400 kV mreže“, 8. Simpozij o sustavu vođenja EES-a,Cavtat, 09.-12. studenoga 2008.

6 MIPRO 2017/HEP

Pregled novih funkcionalnosti upravljačko-

nadzornih aplikacija za automatizirane

podsustave u naprednoj EEM-i Stjepan Sučić*, Miro Antonijević*, Marko Bago*

*Končar - Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Hrvatska

stjepan.sucic@koncar-ket.hr miro.antonijevic@koncar-ket.hr

marko.bago@koncar-ket.hr

Sažetak:

Tehnološki razvoj, izgradnja novih automatiziranih postrojenja, modernizacija postojećih, kibernetička sigurnost automatiziranih sustava, ubrzani razvoj naprednih elektroenergetskih sustava (engl. Smart Grids) - sve navedeno uvjetuje potrebu za primjenom međunarodno prihvaćenih normi i uvođenjem novih tehnologija u sustave automatizacije EES-a. U ovom predavanju dan je pregled projektnih i standardizacijskih aktivnosti namijenjenih automatizaciji i informacijskoj sigurnosti naprednih elektroenergentskih sustava te su predstavljeni primjeri implementacije u inženjerskoj praksi. Dan je pregled noviteta uvedenih novim izdanjem IEC 61850 standarda, inovativnim funkcionalnostima SCADA sustava i rezultatima EU projekta OS4ES.

Ključne riječi: elektroenergetika, napredne mreže, informacijska sigurnost, IEC 61850

MIPRO 2017/HEP 7

Izazovi za informacijske sustave u distribuciji

G. Pakasin *, V. Komen ** i B. Dobraš ***

* HEP-ODS d.o.o. Elektra Koprivnica, Koprivnica, Hrvatska, goran.pakasin@hep.hr** HEP-ODS d.o.o. Elektroprimorje Rijeka, Rijeka, Hrvatska, vitomir.komen@hep.hr

***Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, Rijeka, Hrvatska, branka.dobras@riteh.hr

Sažetak - HEP Operator distribucijskog sustava d.o.o. (ODS) je pravna osoba koja obavlja energetsku djelatnost distribucije električne energije kao javnu uslugu i odgovorna za pogon i vođenje, održavanje, razvoj i izgradnju distribucijske mreže, stvaranje tehničkih uvjeta za priključenje i izgradnju priključaka korisnika distribucijske mreže u Republici Hrvatskoj. Rad ODS-a reguliran je zakonima i podzakonskim aktima. Svaki novi zakon pred ODS stavlja sve strože zahtjeve i kraće rokove za njihovo izvršenje. ODS se financira iz naknada za priključenje i za korištenje mreže koju plaćaju korisnici mreže. Jedan od ciljeva poslovanja je smanjenje troškova i povećanje efikasnosti. U narednom periodu pred ODS se postavlja izazov ostvarenja postavljenih ciljeve uz kontinuirano smanjenje broja zaposlenih. Cijeli elektroenergetski sustav postoji radi korisnika mreže koji troše električnu energiju. Korisnici mreže trebaju imati što je moguće manje prekida isporuke električne energije, mora im se omogućiti pristup informacijama o sustavu koje bi im mogle koristiti i koje moraju biti javno objavljene. Kako bi podaci bili pravovremeno dostupni nužno je povezati informacijske sustave i informacije po propisanoj proceduri dostaviti korisnicima mreže.

I. UVOD

HEP Operatora distribucijskog sustava d.o.o. (ODS) je pravna osoba odgovorna za pogon i vođenje, održavanje, razvoj i izgradnju distribucijske mreže, te za osiguravanje dugoročne sposobnosti mreže da zadovolji razumne zahtjeve za distribucijom električne energije u Republici Hrvatskoj. Djelatnost ODS-a je regulirana zakonima i podzakonskim aktima, a nadzire ga Hrvatska regulatorna agencija (HERA). ODS je član HEP grupe.

Unutarnja organizacija ODS-a nije zakonski propisana već se očekuje da će sam ODS uspostaviti najefikasniju organizaciju. Efikasnost se mjeri u ukupnom poslovanju, a prati po pojedinim financijskim (realizacija plana investicija i održavanja, trošak po obračunskom mjernom mjestu) i tehničkim parametrima (gubici električne energije, prekidi napajanja). Neke parametre nije moguće pretvoriti u financije, a bitni su za buduće poslovanje i ocjenu postojećeg smjera rada. Jedan od njih je zadovoljstvo kupca uslugom ODS-a, primjerice brzina rješavanja zahtjeva i upita. Prati se broj i trajanje planiranih i neplaniranih prekida napajanja po obračunskom mjernom mjestu (OMM). Prema prijedlogu HERA-e [1] očekuje se novčani iznos koji energetski subjekt plaća pojedinom korisniku mreže u slučaju kada pojedinačni pokazatelj kvalitete ne postigne razinu zajamčenog standarda kvalitete i za taj korak ODS mora biti spreman po pitanju izgrađenosti mreže, održavanja postojeće mreže, ICT rješenja, ljudskih resursa i voznog parka.

Postojeći informacijski sustavi u ODS razvijani su na različitim platformama i u različitim vremenskim periodima, na različitim bazama podataka i od strane raznih izvođača. U cilju povećanja jednog segmenta efikasnosti ODS-a nužno je procijeniti stanje postojećih IT rješenja. Zatim je nužno procijeniti troškove poboljšanja postojećih IT rješenja na ciljani nivo u odnosu na rješenja koje se mogu naći na tržištu. Vrijeme realizacije projekta je također bitan faktor u procjeni. U budućem razvoju i nabavci gotovih rješenja nužno je voditi računa o integracijama aplikacija i sustava.

Postoji više mogućih načina integracije informacijskih sustava. Trenutno se koriste aplikacije od različitih proizvođača i povezivanje se provodi pomoću sučelja, a svaka aplikacija podatke daje drugima prema standardiziranim formama koje su bazirane na normama i preporukama (XML, CIM - IEC 61968, IEC 61968, IEC 61970).

Podatke je potrebno integrirati i na razumljiv način dostaviti/prikazati korisnicima u pravom trenutku kako bi im pomogli u budućim odlukama koje idu u smjeru smanjenja troškova, odnosno povećanja efikasnosti.

Sve veći zahtjevi za ICT rješenja doći će uvođenjem pomoćnih usluga sustavu i aktivnijom pojavom agregatora.

U radu će biti prikazana moguća rješenja integracija u distribucijskim poduzećima, te preduvjeti za njihovu realizaciju, a sve u cilju veće efikasnosti cijelog sustava.

II. POSTOJEĆI SUSTAVI U DISTRIBUCIJI ELEKTRIČNE ENERGIJE

Cijeli elektroenergetski sustav postoji radi korisnika mreže koji troše električnu energiju. Opis postojećih sustava prati korake od trenutka kad se pojavljuje prvi zahtjev za priključak na elektroenergetsku mrežu do zadovoljnog korisnika uslugom koju mu ODS pruža. Korisnika ne zanima kako energija dolazi do njegovog trošila već su mu osnovni kriteriji kvaliteta isporučene električne energije.

Postojeći sustavi i aplikacije koriste se većinom na razini cijelog ODS-a, a u nastavku je kratak opis;

Urudžbeni zapisnik objedinjava sve ulazne i izlazne dokumente u društvo i tok te pošte unutar društva, zadužene osobe za njihovo izvršenje i rokovi izvršenja.

WEES je aplikacija za izdavanje Prethodne elektroenergetske suglasnosti (PEES), elektroenergetske suglasnosti (EES) i pratećih ugovora. Na temelju zahtjeva potencijalnog kupca za priključak koji ulazi kroz

8 MIPRO 2017/HEP

Urudžbeni zapisnik, određenom naponskom razinom OMM-a i priključnom snagom vrše se proračuni i analize (Aplikacije za proračune) na temelju podataka o postojećoj i budućoj mreži iz Geografskog informacijskog sustava (GIS) i zakupljenih snaga iz Billinga i onih za koje je već izdana PEES, a još nije priključen, te se u PEES definiraju uvjeti priključenja. Na temelju „Zahtjeva kupca za EES i priključenje“ izdaje se EES i podaci o kupcu se unose u Billing. Tokom izdavanja PEES iz GIS-a se uzima podatak o nazivu transformatorske stanice (TS) i izlazu na koji će se korisnik mreže spojiti. Uz PEES budućem korisniku mreže dostavljaju se Ugovori o priključenju koji generiraju financijsku obavezu koju treba pratiti kroz uplate u Financije i knjigovodstvo (FIK) jer se nakon njih nastavljaju poslovni procesi.

Billing je aplikacija koja uz brigu o kupcima i obračunu potrošnje električne energije, obuhvaća i tehničku dokumentaciju o mjernoj opremi i zakupljenoj snazi na pojedinom OMM-u, radne naloge vezane uz mjernu opremu, priključak i OMM.

Osnovna sredstava je aplikacija u koji dolazi dokumentacija nakon izgradnje/rekonstrukcije energetskih i poslovnih objekata, te nakon nabavke razne opreme značajnije vrijednosti. Između ostalih podataka nalazi se godina izgradnje i godina većih rekonstrukcija na distribucijskoj mreži i postrojenjima koja je potrebna kod budućeg upravljanja imovinom.

Sustav daljinskog vođenja (SDV) služi za vođenje srednjenaponskom (SN) mrežom. U SDV su uključena signalizacija događaja u mreži, mjerenja i upravljanje sklopnim uređajima u TS 110/35/10(20)kV i dijelom po dubini 10(20)kV mreže, a u grafičkom prikazu nalazi se kompletna 35kV i 10(20)kV mreža. Osoba koja upravlja dijelom mreže naziva se dispečer, a centar iz kojeg upravlja dispečerski centar. Jedan od ciljeva ovog dijela sustava je rad sa što je moguće manje gubitaka u distribuciji električne energije sagledavajući i aspekt pouzdanost isporuke. U slučajevima poremećaja u elektroenergetskom sustavu ili kvarova treba dovesti sustav u stabilno stanje. Tokom izvođenja radova na izgradnji ili sanaciji kvara koordinira izvođenje s neposrednim izvršiocima ne terenu.

GIS objedinjava prostorne i tehničke podatke o elementima mreže koji se unose se u sustav već u fazi planiranja, ažurira nakon izgradnje s promjenama u odnosu na planirano, ažurira nakon rekonstrukcije ili promjene podataka prema propisanoj proceduri.

Distribucijska pouzdanost (DISPO) je sustav koji služi za analizu kvalitete električne energije prema kriteriju stalnosti opskrbe odnosno pouzdanosti rada distribucijskog sustava. Trenutno je ručni unos informacija o početku i završetku planiranog ili neplaniranog prekida u isporuci električne energije iz SDV-a ili Pozivnog centra.

Aplikacija za proračune odnosi se prvenstveno na elektroenergetske proračune. Trenutno se u ODS-u koriste aplikacije za proračune padova napona, tokova snaga i kratke spojeve. Dio tih aplikacija radi s cijelom distribucijskom mrežom (Neplan i Easy Power) dok dio radi sa SN, a posebna aplikacija za niskonaponske (NN)

(NetCalc, NetLV, HPNNM, PowerCad (prije TOKSwin), WinDis, Nela). Podaci se ručno unose u aplikacije kod planiranja i projektiranja, a kasnije se ne održavaju niti se prati razvoj mreže. U paketu novih SDV-a također postoje aplikacije za proračune (tokovi snaga i KS) koji se mogu izvoditi na aktivnoj mreži za potrebe upravljanja i neaktivnoj mreži za potrebe planiranja s aspekta upravljanja.

Planiranje razvoja je aplikacija koja služi za potrebe izrade desetogodišnjih, trogodišnjih i ostalih planova. Za njihovu izradu nužan je sveobuhvatan pogled na postojeće tehničko i pogonsko stanje distribucijske mreže kao i na projekciju potreba za ulaganjem, odnosno razvojem mreže u svrhu unaprjeđenja i ostvarenja ciljeva distribucijske djelatnosti.

Aplikaciju za pregled i održavanje elektroenergetskih objekata (APOEO) koristi se kod redovnog pregleda i održavanja TS 110/10(20) kV, 35/10(20) kV i 10(20)/0,4 kV, vodova 35kV, 10(20)kV i 0,4kV, te omogućava unos podataka o mjerenju otpora uzemljenja TS, uzemljenja stupova nadzemnih vodova njihovih provjesa, mjerenja otpora petlje NN izlaza, mjerenje petlje instalacija (rasvjete, utičnice) te mjerenja trenutnih vrijednosti napona na transformatoru. Dio tehničkih podataka uvozi se iz GIS-a u ovu aplikaciju i ukoliko se tokom pregleda primijeti netočan podatak povratno se korigira u GIS-u. Radi potrebe za unosom podataka na terenu razvijena je mobilna verzija ove aplikacije. Pomoću mobilnih uređaja i mobilne aplikacije podaci se s terena pohranjuju direktno u bazu podataka [14].

Financije i knjigovodstvo (FIK) je skup aplikacija za planiranje, ugovaranje, financijsku i knjigovodstvenu operativu. U FIK se unose objekti za godišnje planove, prati financijska realizacija tih objekata, a u planu je dogradnja jedne od aplikacija u segmentu evidencije pripreme izgradnje odnosno projektiranja i realizacije pojedinog investicijskog objekta. Zadnje navedena funkcija karakteristična je za novi Urudžbeni zapisnik, ali budući on još nije u funkciji tu ulogu djelomično preuzima FIK. Postoji zakonska obaveza ODS da uz prethodnu suglasnost HERA-e donese plan razvoja i izgradnje distribucijske mreže za period tri godine [5]. Objekti u trogodišnjem planu su bez prostornog prikaza, a kako bi se imala jasnija slika pojedinog zahvata nužno je povezivanje FIK-a i GIS-a. Za sve objekte koji se planiraju graditi otvara se u FIK-u radni nalog već u pripremnoj fazi i financijski prati cijeli postupak od pripreme do konačnog puštanja u pogon i prijema u osnovna sredstva. Objekti imaju svoju koordinatu u prostoru i nužno ih je unijeti u GIS i povezati s ostalim podacima u FIK-u.

Informator je aplikacija za obavještavanje kupaca o planiranim prekidima isporuke električne energije. Odabirom TS-a i izlaza, a korištenjem podataka iz Billinga, filtrira kupce kojima se šalje obavijest o planiranom događaju putem SMS-a ili e-mail.

Vozni park je aplikacija u kojoj postoje podaci o kompletnom voznom parku, prati se evidencija kilometara i radnih sati vozila po pojedinom radnom nalogu.

MIPRO 2017/HEP 9

Korisnički telefon trenutno predstavlja telefonske brojeve pojedinog distribucijskog područja (DP). Na pozive odgovaraju djelatnici zaduženi za reklamacije računa, priključenje i prekide napajanja električnom energijom.

III. SUSTAVI KOJI NEDOSTAJU U DISTRIBUCIJI ELEKTRIČNE ENERGIJE

Nova IT rješenja u ODS-u moraju pokriti cijeli poslovni proces koji je jasno propisan i u većem dijelu reguliran bez redundancije podataka. Kod nabavke novih sustava i aplikacija nužno je voditi računa o sučelju koje je izrađeno po standardima koje će olakšati integraciju s ostalim sustavima.

Slika 1 Model integracije sustava i aplikacija u ODS

Na slici 1 crnom bojom prikazani su sustavi/aplikacije i veze koje postoje u ODS-u, a crvenom oni koje treba izvesti. Kako bi rad ODS-a bio efikasnije nužno je paletu postojećih sustava i aplikacija dopuniti sa sljedećima:

Novi Urudžbeni zapisnik predstavlja Sustav za upravljanje dokumentima (DMS od engl. Document management system) je nadogradnja na postojeće rješenje koje će biti korisniku lakše za rad, pretraživanje i analize, te sustav za upravljanje dokumentima i tokom dokumenata. Trenutno na tržištu postoje gotova rješenja koja se mogu povezati s ostalim sustavima. Tokom pripreme izgradnje i projektiranja energetskih objekata otvara se novi urudžbeni predmet u koji ide kompletna komunikacija unutar i van društva koja se na njega odnosi. Da bi se kompletno dokumentirao pojedini objekt u tom predmetu nedostaje projektna dokumentacija, građevinski dnevnici, dokazi kvalitete i ispitni protokoli koji dolaze u Tehničku arhivu nakon tehničkog pregleda. Glavni projekt zajedno s građevinskom dozvolom odnosno potvrdom glavnog projekta dužan je investitor, odnosno njegov pravni slijednik trajno čuvati, dok je izvedbeni projekt građevine sa svim ucrtanim izmjenama i dopunama sukladno stvarno izvedenim radovima dužan čuvati za sve vrijeme dok građevina postoji [6]. Uvođenjem DMS-a kompletna dokumentacija je dostupna korisnicima u digitalnom obliku i nema više potreba za iznošenjem analogne dokumentacije iz arhive i mogućnosti gubitka originala. Povezivanje DMS-a i GIS-a omogućilo bi brz uvid u kompletnu dokumentaciju i pristup podacima koji nisu u GIS-u preko jednog sučelja. Za planirane objekte

koji su uneseni u GIS iz DMS-a je dostupna informacija o statusu pripreme ili izgradnje predmetnog objekta, te alarm u slučaju duljeg stajanja predmeta ili isteka pojedinih rokova. Pritužbe kupaca na kvalitetu električne energije dostavljaju se u obliku dopisa i pohranjuju u Urudžbeni zapisnik, a u budućnosti u DMS. Veći dio pritužbi vezan je uz određeno mjerno mjesto te je radi prostornog prikaza nužno povezati DMS i GIS, te Bazom mjernih podataka gdje su rezultati mjerenja.

WEES i Billing će uskoro zamijeniti SAP EDM/ECM. Dio podataka iz GIS-a uvozit će se u SAP. Aplikacija Informator preuzima podatke iz Billinga, pa je moguće da i njegove funkcije preuzme SAP.

SDV se diže na višu razinu NMS (engl. Network management system). NMS detektira problem u mreži, zatim izvor tog problema i rješava problem bez intervencije dispečera. Također sakuplja statističke podatke o uređajima i događajima u mreži i na temelju njih donosi određene zaključke, predlaže akcije ili ih izvršava. Primjerice koja su uklopna stanja mreže pokazala bolje rezultate u prošlosti. SDV trenutno završava na sabirnicama 10(20) kV mreže, a cilj je kroz NMS dobiti sliku događaja u NN mreži i puno brže reagirati na poremećaj.

Kontakt centar zaprima pozive vezane uz mrežu i obrađuje ih. Mora imati uvid u većinu aplikacija kako bi mogao dati konkretan odgovor. Sustavi za obradu i vođenje ispada (OMS od engl. Outage management system) je jedna od funkcija koja na temelju podataka od senzora na terenu ili na temelju telefonskih poziva zaključuje koji dio mreže je bez napona i koji je mogući uzrok poremećaja. Automatski odgovor iz kontakt centra ide kupcima koji su na pogođenom području. Ovu funkciju može imati budući Kontakt centar ili NMS.

Aplikacija za proračune preko sučelja uvozi podatke koji su potrebni iz GIS-a, Billinga i SDV-a. Ova funkcija može biti integrirana u SDV-u (NMS) ili GIS-u ili neovisna. Podaci o mreži moraju biti ažurirani u GIS-u, o kupcima u Billingu i WEES (u budućnosti u SAP-u), te njihovom integracijom dostupni aplikaciji za proračune.

DISPO se u budućnosti mora dopuniti jer će se plaćati naknada kada pojedinačni pokazatelj kvalitete ne postigne razinu zajamčenog standarda kvalitete za svaki OMM [1]. Bez kvalitetne mjerne opreme na svakom OMM-u nemoguće je na NN mreži točno utvrditi vrijeme početka i završetka pojedinog odstupanja. Za SN mrežu kvarovi se bilježe u povijesnoj bazi SDV-a. Prema uvjetima [4] ODS treba do 2030. godine sva brojila električne energije uvesti u sustav daljinskog očitanja (svakih 5 godina jedna kategorija kupaca). Podaci o trajanju beznaponskog stanja kod kupca biti će najtočniji kad brojilo za pojedini OMM javi u sustav vrijeme početka i završetka. Funkciju DISPO-a može preuzeti SAP ili NMS.

U Pogonski dnevnik se obvezno upisuju sljedeći događaji: svi kvarovi, zamjene uređaja, obavljena ispitivanja, mjerenja, radovi na održavanju [11]. Dio tih podataka već se vodi u drugim aplikacijama. Uvođenjem SAP-a dio funkcija biti će integrirana kod otvaranja ili zatvaranja obavijesti o kvaru.

10 MIPRO 2017/HEP

Upravljanje imovinom je aplikacija koja tokom starenja opreme donosi odluku o održavanju postojećih objekata ili izgradnje novih, kao i optimizacija investicijskih ulaganja na temelju drugih ulaznih parametara (primjerice pouzdanost ili rizik). Na tržištu postoje gotova rješenja bazirana na ISO 55000. Ova norma objedinjava najnovija saznanja i najbolje prakse na području upravljanja imovinom.

Baza mjernih podataka su mjerenje koja se periodički provode ili na zahtjev kupca. Postoji zakonska obaveza praćenja kvalitete električne energije. Dio podataka koji se mjeri treba sustavno obrađivati u cilju donošenja bitnih zaključaka za održavanje, modifikacije ili zamjene, a u cilju prevencije neželjenih događaja. Podatke koje mjerimo treba usporediti s očekivanim vrijednostima na temelju proračuna, normi ili iskustva i po potrebi aktivirati određene alarme i akcije na terenu.

Praćenje izgradnje distribucijskih objekata (PIDO) je aplikacija u kojoj se vodi evidencija o bitnim koracima i dokumentima u procesu pripreme i realizacije investicija. Postoji razvijena u Elektristri Pula [12], a moguće ju je realizirati i kroz DMS. Iz PIDO-a se učitaju podaci u GIS o tome da li je objekt u pripremi dokumentacije i ako je, u kojoj je fazi.

Vozni park trenutno radi kao neovisna aplikacija potrebno je povezati s aplikacijom FIK.

IV. INTEGRACIJA SUSTAVA U DISTRIBUCIJI ELEKTRIČNE ENERGIJE

Integracijom navedenih sustava, kako je prikazano na slici 1: povezuju se informacijski sustavi u ODS kojima se olakšava planiranje i odlučivanje, omogućava brži i jednostavniji pristup podacima, povećava točnost podataka i izbjegava redundancija, te povećava funkcionalnost i produktivnost. Sustavi i aplikacije moraju biti međusobno povezani i razmjenjivati podatke po određenim pravilima kako bi se nove aplikacije mogle razvijati bez redundancije podataka. Tako primjerice aplikacija za održavanje mora imati sve energetske elemente za koje su Pravilnikom [7] propisani periodički pregledi i mjerenja, a ti objekti već postoje u ostalim sustavima i trebaju biti iskorišteni kod dizajna nove aplikacije. U cijelom sustavu ključni su pouzdani podaci, a današnji alati i stručnjaci će naći rješenje kako te podatke prenijeti iz sustava u sustav da krajnji korisnik ne troši energiju na traženje podataka u sustavima, već na rezultate analiza i izvještaja koji su mu potrebni za kvalitetne poslovne odluke.

Prije integracije sustava potrebno je definirati cilj koji se želi postići, na temelju toga dolazi se do podataka koji su potrebni i sustava koji te podatke sadrže. Također treba provesti analizu postojećih sustava i definirati granice između sustava, dokumentirati poslovne procese, osoba zaduženih za unos, ažuriranje i validaciju podataka. Nužno je definirati kriterije za ocjenu pojedinih IT rješenja, odnosno sukladnost s normom u cilju lakše buduće integracije.

U ODS-u provodi se implementacija SAP-a. Prilikom implementacije u fazi konceptualnog dizajna definirana su

sučelja između postojećih aplikacija i SAP-a, te su definirani podaci koji će se razmjenjivati.

Kod povezivanja aplikacija i sustava bitan je redoslijed povezivanja. Primjerice preduvjet za povezivanje GIS-a i DISPO-a je povezanost s Billingom jer DISPO traži popis kupaca bez električne energije na određenom strujnom krugu, a naziv kupca dolazi preko broja OMM-a iz Billinga. Za kvalitetnu integraciju potrebno je izraditi plan povezivanja i vremensku dinamiku implementacije novih sustava i aplikacija.

Pretpostavka da se sustavi mogu integrirati su sljedeće:

- otvorenost programskog koda ili postojanje sučelja za povezivanje

- tehnička dokumentacija o postojećem sustavu - multidisciplinarni tim za provedbu integracije

Tablica 1 Matrica funkcija i aplikacija

ODS je u procesu restrukturiranja u kojem je glavna

promjena upravljanja poslovnim procesima iz geografske organizacije u funkcijsku. Kako bi navedena organizacija mogla funkcionirati neophodno je uvesti aplikacije koje nedostaju. Većina aplikacija koristi se za više funkcija, kako je prikazano u Tablici 1. Potrebno je definirati koja je funkcija primarni korisnik aplikacije kako bi se lakše definirao set svojstava aplikacije uz uvažavanje potreba ostalih funkcija.

Prethodno su navedene prednosti integracije sustava unutar ODS-a, ali postoji potreba za povezivanjem sustava i razmjenom podataka između ODS i drugih pravnih i fizičkih subjekata. Na temelju njihovih zahtjeva ODS mora dostavljati prostorne i tehničke podatke o distribucijskoj mreži, a prema nekima i redovito osvježavati promjene. Primjer je razmjena podataka o potrošnji električne energije između opskrbljivača i ODS-a.

V. INTEGRACIJE ZA POSLOVNO ODLUČIVANJE Koncept analize cijena/koristi mora postati centralni

dio upravljanja tehnologijom. Nužno je dokazati isplativost investicije prije početka projekta i pratiti je kroz realizaciju mjerenjima prethodno definiranih parametara [8]. Navedena konstatacija može se uzeti pri implementaciji integracija sustava ali i kod bilo koje druge investicije.

Aplikacije/Funkcije

DMS

WEES i Billing (SAP

EDM/ECM

)

SDV (NMS)

Kontakt centar

Ap. za proračune

DISPO (O

MS)

Pogonski dnevnik

Upravljanje im

ovinom

Baza mjernih

PIDO

Planiranje razvoja

Osnovna sredstava

GIS

APOEO FIK

Informator

Vozni park

Ap. za zaštitu na radu

Zbroj

Upravljanje imovinom 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11

Terenske operacije 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10Vođenje 1 1 1 1 1 1 1 7Mjerenje i podrška tržištu 1 1 1 3

Ekonomski poslovi 1 1 1 1 1 5Nabava 1 1 2pravni i opći poslovi, ured direktora, netemeljne

1 1

Zaštita na radu, okoliša i od požara 1 1 2

IT 1 1 2Odnosi s korisnicima 1 1 1 1 4

Zbroj 10 3 2 3 4 2 2 1 2 1 1 2 5 1 3 2 2 1

MIPRO 2017/HEP 11

ODS-ovi kako bi zadoaplikacija i integracijom

- brzo- jedin- pov- veća- brz - pov- sma- pov- pov

Svjetski tcijene gorivazaposlenih i zaposlenika Postoje i novsobom povlaresursa. Kaknužna je intetrebaju povezkoje služe začesto dovodipokretanju pr

Na primjprikazane saplikacijamarazmjenjivatido paukove održavati i ra

IEC tehni14) razvija niprema aplikau ODS-u. upravljanja udefiniraju raolakšati integće standardnsučelja (CIMposebne stanaplikacija ponude zasnivakojih su glav61968 za podIEC 61970elektroenergekomunikaciju

Aplikacijmogu se povprikazano upovezivanje kompleksniji

VII. O

Jedna kvnormi ostvarenazivom A

se oslanjajuovoljili svoje sustava prikapostižu se slje

o pronalaženjenstven prikaz

većanje efikasna iskoristivosti koordiniran

većano zadovoanjeni troškovivećana produktvećana podrška

trendovi u enea, zamrzavanj

odlazak u mi sve stroži

vi izazovi u prače veći ang

ko bi se osiguegracija sustazati često su sa njihovu intei do zbunjenorojekata integr

VI. ST

jeru slike 1 su veze nje. I drugi i podatke, te mreže koju j

azvijati.

ički komitet 5iz normi koje

aciji (A2A) i mNorma IEC

u distribuciji“ azmjenu podgracije sustavanu arhitekturu

M od engl. Condarde sučeljaoslovnih procaju se na nekvni sljedeći: Cdručje distribu0 – „Sučeetskog sustavu na tržištu ele

e koje nisu ivezati pomoćuu [2]. Dodpostaje sve t

i, pa samim tim

OPIS RJEŠENJA IT

valitetna inteena je u rješenADMS (en

u na razne apposlovne pot

azan je na sliedeće prednos

e kvara i korekmreže u cijelo

nosti t resursa napredak

oljstvo kupaca i održavanja tivnost osobljaa u poslovnom

ergetskom sekje cijena tarif

mirovinu ili izzahtjevi od

rimjeni novih gažman ljudskurala veća proava. Sustavi i složeni sami zaegraciju su takosti i nesigurnracije [9].

TANDARDIZAC

GIS je postaega s ostal

sustavi mobi povlačenje

e bez pridrža

57 (TC 57), raće olakšati int

među poslovnu61968 „Su

predstavlja seataka unutar a i aplikacija uu integracije, ommon Informa kao početnucesa. Rješenjakoliko modelaCIM, XML i ucije primjenjelje za apva“, te IEC ektričnom ene

izrađene poštiu sučelja jadnadavanjem sljteže, a budućime i skuplji.

INTEGRACIJA RŽIŠTU

egracija sustanju Schneider

ngl. Advanc

plikacije i sutrebe. Veći diici 1. Prikazasti:

kcija u sustavuoj organizaciji

a m odlučivanju

ktoru su povećfa, sve manji z društva kljustrane regulatehnologija kokih i financiduktivnost osaplikacija ko

a sebe, tehnolkođer složene

nosti kod odlu

IJA avljen u sredilim sustavimoraju međusem svih veza vanja normi t

dna grupa 14 tegraciju apliku integraciju (Bučelja za sueriju standarda

sustava koju ODS-u. Defi

referentni mmation Modeu točku integra koja se norma i tehnologijEAI [10]. Uzuju se i prepo

plikacije vođ62325 „Okvi

ergijom“.

ivanjem standa na jednu kakjedeće apliki razvoj aplik

DOSTUPNIH NA

ava temeljenaElectric DMS

ced Distribu

ustave io tih anom

u i

ćanje broj učnih atora. oji za ijskih soblja oji se logije e i to uka o

ište i ma i sobno došli teško

(WC kacija B2B)

ustave a koji ji će

finirat model el), te racije rmom ja od z IEC oruke đenja ir za

darda ako je kacije kacija

A

a na S pod ution

Manprikprotapliksabir

Ps obpredmorstanaplikkakopropbudu

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6][7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13][14]

nagement Sysazane su aplokola i standkacijama. „Sarnicu preko ko

Slik

Postojeći sustabzirom na omdnosti preuzeta povezati predarda i prepokacije koje neo bi izbjegpisanih zahtjevućnosti.

Hrvatska energopskrbe električnG. Pakasin, V. Kproračune distribA. Tunjic, G. Sznačajna poslovHO CIRED, 201Hrvatska energkorištenje mrežnovine 85/2015, Zakon o tržištu e102/15 Zakon o gradnji,Pravilnik o postrojenja, HEPInfosys TechnoTechnology & Pof Power Distrib2008, BangaloreR. Smith, J. Tinfrastructure maL. Wagmann, „sustava“, EnergePravilnik o sigurNarodne novine Z. Hebel, M.Praćenje izgradnS interneta, httpsI. Baran, D. H“Iskustva Elektrodržavanje elekt2016.g.

tem) [13]. Zlikacije koje darda povezaabirnica podatoje se razmjen

ka 2 ADMS globa

VIII. ZAKLavi koji se pomjer funkcioni funkcije kojeko „sabirniceoruka. ODS medostaju i inteao novčane va ili onih koj

LITERAT

getska regulatornnom energijom“, Komen, D. Frankobucijskih mreža“,Strmečki, G. Pakvna aktivnost op12. getska regulatornže i opskrbu el

2015. godina električne energij

, Narodne novineodržavanju ele

P Vjesnik, Bilten ologies Limited, Policy: „Technolobution“, Ministrye Turner, “ROI Haanagement solutio„Strategija integretski institut „Hrvrnosti i zdravlju p88/12 Delimar, D. Pe

nje distribucijskihs://www.schneide

Habijan, G.Pakasre Koprivnica u ktroenergetskih ob

Zelenom bojosu sami raz

ali s ostalim taka“ predsta

njuju podaci.

alna arhitektura

KLJUČAK okažu efikasnijnalnosti i cijje nedostaju.

e podataka“ uzmora instalir

egrirati što je kazne za

oji će biti don

TURA rna agencija, „

Narodne novine ković, „Integracija, Mipro, 2017 kasin, „Upravlja

peratora distribuc

rna agencija, “lektričnom energ

je, Narodne novi

e 153/13 ektrodistribucijskbroj 184, ZagrebCenter for Stu

ogy: Enabling they of Power, Gove

andbook for geoons”, GE Digital ralnog povezivanvoje Požar“, Zagrpri radu s elektri

eharda, M. Damh objekata”, HROer-electric-dms.cosin, S. Dominkokorištenju aplika

bjekata (APOEEO

om na slici 2zvili te preko

sustavima ivlja virtualnu

ijim rješenjemene bit će uDrugi dio se

z pridržavanjeati funkcije imoguće prijeneispunjenje

nijeti u bliskoj

„Uvjeti kvalitete37/2017.

a GIS-a i alata za

anje imovinom –cijskog sustava“,

Opći uvjeti zagijom”, Narodne

ne 22/13, 95/15 i

kih objekata ib, 2008. udy of Science,e Transformationernment of India,

ospatial networkEnergy, 2010.

nja informatičkihreb, 2002. čnom energijom,

mianić, “PIDO -O CIGRE, 2007. om ović, L. Gregor,acije za pregled iO)”, HO CIRED,

2 o i u

m u e e i e e j

e

a

– ,

a e

i

i

, n ,

k

h

,

-

, i ,

12 MIPRO 2017/HEP

Projekti integracije tehničkih informacijskih

sustava u elektrodistribucijskim tvrtkama Mr. Sc. Andrej Souvent*

* Elektroinštitut Milan Vidmar, Ljubljana, Slovenija

andrej.souvent@eimv.si Sažetak:

U konceptu pametne mreže od ključne je važnosti razmjena informacija između različitih sustava, kako unutar poduzeća, tako i kod vanjskih partnera. Učinkovita integracija tehničkih IT sustava zahtijeva, osim interoperabilnosti na nivou komunikacijskih protokola, i interoperabilnost na semantičkom nivou, odgovarajuću integracijsku arhitekturu i standardizacijski okvir. Bez svega toga se koncept pametnih mreža ne može učinkovito provesti. Iako je standardizacijski okvir već dostupan, predstavlja implementacija semantičkih tehnologija za integraciju IT sustava novost u elektrodistribucijskim tvrtkama. Potrebna će biti opsežna razvojna, provedbena i organizacijska nastojanja.

Predstavljeni će biti ključni problemi integracije tehničkih informacijskih sustava, koncept integracije, kao i konkretni integracijski projekti koji se posljednjih nekoliko godina sprovode u slovenskim elektrodistribucijskim tvrtkama.

Ključne riječi: elektroenergetika, napredne mreže, tehnički informacijski sustavi

Technical IT systems integration projects in power utility companies Abstract In the concept of smart grid information exchange between different systems, both within companies and with external partners, is of key importance. An effective integration of technical IT systems requires in addition to interoperability at the level of communication protocols also interoperability at the semantic level, an appropriate integration architecture and a standardisation framework. Without this, the concept of smart grid cannot be effectively implemented. Although the standardisation framework is already available, the implementation of semantic technologies for systems integration in the power utility companies is new to these companies. Extensive development, implementation and organisational efforts will be required.

Key issues of technical information systems integration and integration concept will be presented, as well some concrete integration projects, which have been running in Slovenian power utility companies in the recent years. Key words: electric power system, smart grid, technical information systems

MIPRO 2017/HEP 13

Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava

Ivan Pavić*, Tomislav Capuder* i Igor Kuzle* * Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Unska 3, 10000 Zagreb, Hrvatska

ivan.pavic@fer.hr, tomislav.capuder@fer.hr, igor.kuzle@fer.hr

Sažetak - Novim smjernicama vladajućih politika te novim potrebama krajnjih korisnika mreže pojavljuju se i novi zahtjevi na vođenje i planiranje prijenosnog sustava kao krovne infrastrukture za sve elektroenergetske djelatnosti. Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora energije u mnogim zemljama se postepeno pretvara u standardni način dobave energije. Do određene razine integracije, naslijeđena fleksibilnost sustava je dovoljna da se othrva novoj varijabilnosti i nepredvidljivosti. Veliki prihvat proizvodnje na obnovljive izvore energije iziskuje odgodu dekomisije konvencionalnih jedinica i ulaganje u nove fleksibilne (konvencionalne) kapacitete. Takve investicije nisu primamljive niti investitorima niti kreatorima dugoročne energetske politike.

Sa strane potrošnje može se dogoditi slična situacija kao i kod proizvodnje. Nefleksibilni potrošači stvaraju dodatne zahtjeve na ulaganja u mrežu, na potrebu za rezervom, za novim vršnim jedinicama i sl. Koncepti kao što su mikromreže, upravljiva potrošnja ili spremnici energije mogu značajno smanjiti navedene potrebe ako se ponašaju prate mrežne i tržišne signale. Električna vozila su izvrstan primjer nove potrošnje u sustavu koja može stvoriti pogodnosti za prijenosni sustav i za korisnike vozila, ali i omogućiti daljnju integraciju obnovljivih izvora. Rad će predstaviti koristi planske integracije električnih vozila u sustav te probleme koji se mogu pojaviti ako se njihova integracija tretira kao nova pasivna potrošnja.

I. UVOD

Dogovor u Parizu u prosincu 2015. (COP21, [1]) postavio je jasan cilj smanjenja emisija stakleničkih plinova kako bi se ograničio porast prosječne globalne temperature na 2°C do 2050. godine. Prema [2] najveći udio u emisijama CO2 ima nekoliko sektora ljudskog djelovanja: proizvodnja električne i toplinske energije, promet, industrija i zgradarstvo. Prometni sektor zauzima 28% svjetske potrošnje energije [3] te 23% ukupnih emisija ugljičnog dioksida što se vidi na SliciSlika 1, [2].

Kako bi se uspjela održati dogovorena ograničenja na emisije ugljičnog dioksida potrebno je vršiti smanjenje emisija u svim sektorima. Na SliciSlika 2 su prikazana procijenjena potrebna smanjenje emisija CO2 po sektorima scenarija 2 DS u odnosu na 6 DS [4]. Scenarij 6 DS prikazuje emisije u slučaju da su današnje energetske i ekološke politike održane(engl. „Business-as-usual“) pri

čemu bi porast temperature bio na razini 6°C u 2050. godini. Scenarij 2 DS je scenarij ograničenja porasta temperature na 2°C do 2050. godine, odnosno scenarij usklađen s pariškim dogovorom. Jasno se vidi da je potrebno značajno smanjenje emisija kako bi se dosegli ambiciozni ciljevi borbe protiv globalnog zatopljenja. Predviđeno smanjenje emisija u prometnom sektoru je 18%.

Slika 1 Udio različitih sektora u svjetskim emisijama CO2 [2]

Elektrifikacija prometa može se prometnuti kao potencijalno rješenje, no navedeno vrijedi samo za slučaj niskougljičnog elektroenergetskog sustava. U protivnome, iako se prometni sektor transformira u onaj pogonjen električnom energijom porast potrošnje električne energije bi uzrokovao dodatnu proizvodnju iz proizvodnih pogona na fosilna goriva čime bi se izgubio osnovni smisao elektrifikacije. Današnji elektroenergetski sustavi kao primarni izvor energije još uvijek u velikoj mjeri koriste fosilna goriva. Prema [5], proizvodnja iz fosilnih goriva obuhvaća oko dvije trećine ukupno proizvedene električne energije u svijetu od čega je 40% ugljenih elektrana, 22% na prirodni plin te 4% na tekuća goriva. Ostatak energetskog miksa sastoji se od 11% nuklearnih elektrana te 23% elektrana na obnovljive izvore energije (OIE) što uključuje i velike hidroelektrane. Paralelno s elektrifikacijom prometa mora se odvijati i integracija OIE. Najveći porast među OIE zadnjih godina, a predviđa se i u budućnosti, jest u solarnim i vjetroelektranama [6].

.

Ovaj je rad sufinancirala Hrvatska zaklada za znanost projektom IP‐2014‐09‐3517 EVBASS.

14 MIPRO 2017/HEP

Slika 2 Potrebno smanjenje emisija CO2 kako bi se postiglo ograničenje od 2°C porasta prosječne temperature u svijetu do 2050. godine [4]

Porast udjela proizvodnje električne energije iz OIE, Slika 3, osim izravnih koristi poput niže cijene energije i smanjenih emisija sa sobom nosi i negativne posljedice. Zbog promjenjivosti i nepredvidljivosti proizvodnje iz OIE, raste i potreba za dodatnom fleksibilnosti u sustavu, odnosno rastu potrebe za elektranama s mogućnošću brze promijene snage i brzog paljenja/gašenja te rastu potrebe za rezervom. Budući da je izgradnja brzih elektrana na fosilna goriva (prirodni plin) protivna ekološkim politikama moraju se pronaći nova fleksibilna rješenja poput integracije spremnika energije [7], mikromreža [8], upravljive potrošnje [9] i električnih vozila [10].

Slika 3 Porast instalirane snage u OIE [6]

Način integracije električnih vozila (EV) veoma je bitan iz nekoliko razloga. Razmatranjem električnih vozila kao pasivnih potrošača stavlja se dodatni teret na prijenosni sustav zbog povećanja vršne snage te zbog povećanja potreba za rezervom. S druge strane, razmatranjem električnih vozila kao distribuiranih spremnika energije možemo ne samo otkloniti navedene probleme već se i lakše othrvati spomenutim izazovima koje donose varijabilni OIE. Drugim riječima, koristeći fleksibilnost EV može se olakšati proces transformacije elektroenergetskog sustava pogonjenog fosilnim gorivima u niskougljični elektroenergetski sustav. Ovaj rad nastavak je istraživanja o mogućnostima električnih vozila za povećanje fleksibilnosti prijenosnih sustava [11], [12]

te će na konkretan način prezentirati prednosti i nedostatke različitih načina integracije EV.

II. ELEKTRIČNA VOZILA

Kako bi se omogućila daljnja integracija električnih vozila, sa strane korisnika vozila, potrebno je razmotriti sve prednosti i nedostatke istih. Nekoliko je osnovnih motivatora za kupnju EV poput cijene, udaljenosti koju mogu preći s jednim punjenjem, dostupnosti mjesta za punjenje, mogućnosti izbora modela na tržištu i dr. Također, bitna stavka prilikom kupovine EV može biti i stvaranje ugodnije okoline unutar mjesta stanovanja jer korištenjem EV se smanjuju lokalna zagađenja te buka.

A. CijenaInicijalni investicijski troškovi (engl. „Capital

Expenditure – CAPEX“) su znatno veći za električna vozila, nego za konvencionalna vozila. Jedan od načina smanjenja investicijskih troškova jest poticanje elektromobilnosti od strane države. U Hrvatskoj su takvi poticaji pokrenuti 2014. godine od kada se u tri ciklusa natječaja (zadnji u 2015.) potaklo na kupnju preko 1400 hibridnih i električnih vozila s preko 50 milijuna kuna [13]. Za kupnju električnog vozila moglo se dobiti do 70.000 kn poticaja, hibridnih s mogućnošću priključka na mrežu (engl. „Plug-in“) do 50.000 kn te hibridnih bez mogućnosti priključka na mrežu do 30.000 kn [14]. Kao usporedbu možemo navesti poticaje u UK koji su pokrenuti 2011. godine, a u periodu od 2016. do 2018. godine iznose £4.500 za električna vozila te £2.500 za obje vrste hibridnih vozila [15]. Ako se, primjera radi, uzmu volkswagen-ovi up! modeli može se vidjeti da se cijena u Hrvatskoj, ovisno o modelu, kreće od 80-105 tisuća kuna za benzinske automobile 55 kW snage sa četvorim vratima [16]. Cijena električnog e-up! modela jest 202 tisuće kuna. Bez poticaja EV je duplo skuplji od svoje konvencionalne inačice. I uz najveći poticaj koji je bio u RH, električni model bio bi za 30% skuplji od benzinskog. Najveći udio u cijeni električnog vozila ima njegova baterija. Prema [4] cijena baterije bila je u 2015. oko 250 USD/kWh, dok je cilj tvrtke Tesla smanjiti cijenu oko 100 USD/kWh. Kapacitet baterije spomenutog e-up! EV jest 18,7 kWh što odgovara cijeni baterije od oko 33

MIPRO 2017/HEP 15

tisuće kuna prema podatcima iz 2015., te cijeni od 13 tisuća kuna prema Teslinim predviđanjima.

S druge strane, električna vozila imaju znatno manji operativni trošak (engl. „Operating Expenditure – OPEX“) od konvencionalnih vozila sličnih karakteristika. Ako računamo prosječnu potrošnju benzinskog up!-a te e-up!-a koristeći alat na web stranici [17] te cijenu benzina od 10 kn/L [18] te cijenu električne energije plavog tarifnog modela opskrbljivača pod univerzalnom uslugom od 0,77 kn/kWh [19], godišnja ušteda za 15.000 prijeđenih kilometara jest preko 7.000 kn (EV pet puta jeftiniji). Također, dodatne olakšice mogu biti i manji porezi (ili uklanjanje poreza) budući da električna vozila ne emitiraju stakleničke plinove, niža cijena parkinga i cestarina i slično.

B. Stanje na tržištuElektrična vozila su, gledajući sve troškove kroz

njihov životni vijek, konkurentni konvencionalnim. Također, pružaju dodatne pogodnosti poput osiguranog parkinga u gradovima i sl. 2011. godina se može nazvati početkom značajnije integracije električnih vozila. U prosincu 2016. ukupni broj električnih vozila prešao je 2 milijuna te se pretpostavlja da je u provom kvartalu 2017. više od 3 milijuna električnih vozila na ulicama [20], Slika 4. Ovako visok broj električnih vozila može imati velikutjecaj na daljnji razvoj elektroenergetskog sustava.

Slika 4 Godišnji porast broja EV u svijetu [20]

C. Načini punjenjaPunjenje električnih vozila se često smatra glavnim

nedostatkom EV, no s dostatnom infrastrukturom punjenje se pretvara u jednu od glavnih prednosti. Način punjenja električnih vozila se generalno može podijeliti na sporo, srednje i brzo punjenje te na zamjenu baterija. Sporo i srednje punjenje podrazumijeva priključak EV na infrastrukturu za punjenje dok je EV parkiran (isključivo AC punjenje). U ovom slučaju, korisnik EV obavlja druge radnje , a vozilo mu se u međuvremenu puni. Sporo punjenje jest punjenje snagama do 3 kW i zahtjeva dugo trajanje punjenja (preko 8 sati) kako bi se baterija napunila od minimalnog do maksimalnog stanja napunjenosti (engl. „State-of-charge – SOC“). Primjeri ovakve infrastrukture su kućni punjači ili punjači na parkiralištu uz posao ili školu. Srednje punjenje je punjenje snagama 7-22 kW čime se EV može napuniti za 3,4 sata. Primjer instalacije ovakve infrastrukture mogu biti parkirna mjesta uz trgovačke centre, uz cestu, ugostiteljske objekte i sl.

Brzo punjenje može se definirati kao punjenje snagama preko 50 kW, punjenje je najčešće istosmjerno, a

trajanje predviđenog punjenja do maksimalnog SOC jest sat vremena. Tvrtka Tesla Inc. na svojim brzim punionicama omogućava punjenje snagama do 120 kW koje za trideset minuta može napuniti EV sposoban preći preko 270 km [21]. Zamjena baterija (engl. „Battery Swapping“) je inovativna metoda gdje se automatiziranim procesom mijenja ispražnjena baterija punom. Tvrtka Tesla je demonstrirala takvu stanicu koja može za nekoliko minuta izvršiti zamjenu, pri čemu korisnik EV za punjenje troši manje vremena nego korisnik konvencionalnog vozila.

U nastavku rada ćemo demonstrirati utjecaj sporog i brzog punjenja EV na prijenosni sustav kao dva krajnja slučaja koja mogu opteretiti sustav. Pretpostavka jest da postoji dovoljan broj sporih punjača kod privatnih kuća te na radim mjestima. Također, broj stanica za brzo punjenje je dovoljan za opskrbu svih EV koja se žele puniti. Stanice za brzo punjenje će se razmatrati sa i bez integriranih spremnika energije. Stanice sa integriranim spremnicima energije su, što se tiče zahtjeva za prijenosnom mrežom, istovjetne stanicama za zamjenu baterija jer oba postrojenja imaju baterijski spremnik kao posrednika između elektroenergetskog sustava i vozila.

III. UTJECAJ EV NA PRIJENOSNI SUSTAV

Za primjer utjecaja EV na prijenosni sustav uzet ćemo podatke o proizvodnji slične onima iz UK (detalji u [38]) čiji se energetski miks sastoji od 35% nuklearnih, 45% ugljenih, 15% CCGT and 5% OCGT. Za vjetar će se uzeti povijesni podatci. Postotak integracije EV u sustav gledamo kao postotak EV u današnjoj floti svih vozila u UK. Ukupna flota vozila u UK je oko 30 milijuna vozila. Razmatrat će se odvojeno sporo i brzo punjenje. Modeli korišteni za simulacije u nastavku opisani su u [11] i [12].

A. Razmatrani načini punjenjaKod sporog punjenja simulirat ćemo 3 scenarija s tim

da svaki ima i dva dodatna podscenarija:

• Scenarij A: neupravljivo sporo punjenje EV, EV sepune čim se spoje na punjač, nazivnom snagom (3kW) dok se ne napune do maksimalnog SOC:

- Podscenarij A1: UCH-NR (engl.“UncontrolledCHarging No-Reserve“) bez povećanja potreba zarezervom koju zbog stohastike donosi sporopunjenje EV;

- Podscenarij A2: UCH-YR (engl.“UncontrolledCHarging Yes-Reserve“) uzrokuje povećanjepotreba za rezervom koju zbog stohastike donosisporo punjenje EV;

• Scenarij B: upravljivo jednosmjerno punjenje, EVmogu prilagoditi svoje punjenje potrebama sustava,ne mogu se prazniti u mrežu:

- Podscenarij B1: G2V-NR (engl. „Grid-to-VehicleNo-Reserve“) gdje EV ne pružaju uslugu rezerve;

- Podscenarij B2: G2V-YR (engl. „Grid-to-VehicleYes-Reserve“) gdje EV osim upravljivog punjenjamogu pružati i rezervu OPS-u;

• Scenarij C: upravljivo dvosmjerno punjenje, EVmogu prilagoditi punjenje potrebama sustava te

16 MIPRO 2017/HEP

mogu prazniti bateriju u mrežu ako je OPS-u potrebno energije;

- Podscenarij C1: V2G-NR (engl. „Vehicle-to-GridNo-Reserve“) gdje EV ne pružaju uslugu rezerve;

- Podscenarij C2: V2G-YR (engl. „Vehicle-to-GridYes-Reserve“) gdje EV osim upravljivog punjenjai pražnjenja mogu pružati i rezervu OPS-u;

Kod brzog punjenja, analogno sporom, gledamo tri scenarija svaki s dva podscenarija: • Scenarij D: neupravljivo brzo punjenje EV, EV se

pune čim se spoje na punjač punionice nazivnomsnagom (50 kW) sljedećih sat vremena, snaga sepreuzima izravno iz mreže:

- Podscenarij D1: UFC-NR (engl.“UncontrolledFast Charging No-Reserve“) bez povećanjapotreba za rezervom koju zbog stohastike donosibrzo punjenje EV;

- Podscenarij D2: UFC-YR (engl.“UncontrolledFast Charging Yes-Reserve“) uzrokuje dodatnopovećanje potreba za rezervom koju zbogstohastike donosi brzo punjenje EV;

• Scenarij E: upravljivo jednosmjerno brzo punjenjeEV preko punionica za brzo punjenje FCS (engl.„Fast Charging Station“), FCS mogu prilagoditipunjenje integriranog spremnika energije (engl.„Energy Storage System“) potrebama sustava, FCSne mogu prazniti spremnik energije u mrežu:

- Podscenarij E1: G2S-NR (engl. „Grid-to-StationNo-Reserve“) gdje FCS ne pružaju uslugurezerve;

- Podscenarij E2: G2S-YR (engl. „Grid-to-StationYes-Reserve“) gdje FCS osim upravljivogpunjenja mogu pružati i rezervu OPS-u (prekointegriranog spremnika energije);

• Scenarij F: upravljivo dvosmjerno brzo punjenje EVpreko FCS, FCS mogu prilagoditi punjenje ipražnjenje integriranog spremnika energijepotrebama sustava bez zadiranja u potrebe korisnikaEV:

- Podscenarij F1: S2G-NR (engl. „Station-to-GridNo-Reserve“) gdje FCS ne pružaju uslugurezerve;

- Podscenarij F2: S2G-YR (engl. „Station-to-GridYes-Reserve“) gdje FCS osim upravljivogpunjenja mogu pružati i rezervu OPS-u (prekointegriranog spremnika energije);

Brzo punjenje u neupravljivom načinu rada znači izravno preuzimanje energije iz mreže te punjenje EV preko punionice. Kod brzog punjenja u upravljivim načinima rada punjenje i pražnjenje EV ne uzrokuje izravno preuzimanje ili injekciju snage u mrežu, već postoji integrirani spremnik energije u stanici za brzo punjenje kao medijator. Ovakav spremnik energije osigurava mogućnost upravljivog punjenja EV bez zadiranja u potrebe korisnika. Drugim riječima, EV se pune neupravljivo na punjaču punionice, ali se punionica

(odnosno integrirani spremnik) puni upravljivo od mreže.

MIPRO 2017/HEP 17

Slika 5 Utjecaj sporog ppunjenja na prijennosni sustav [11]]

B. UP

sporNo-EUkovršnbaznEV rezesusta

Ld

SdodaopteNavnačiG2VrezeosloV2Goptetrenudogopremtimekapa

C. UU

smopojepunjpokrutjecreferbrzo

NuzropotrnačipovesmanspreopteYR negotakoprem

Utjecaj sporogPrema slici Srog punjenja EEV scenarij je

oliko se EV pna snaga u susne snage. Situosim povećan

ervom što jošavom. Legend

Legend

Sli

Svi kontroliraatnu fleksibilerećenja koja vedeno smanjuin rada se puniV-NR puni rrvu prema dobađa termoel

G-NR i V2Gerećenja s timutaka prazni uodi. V2G-YRma gore (smane oslobađa aciteta radi pru

Utjecaj brzog Utjecaj brzog tako da smo

edinom trenutkjenje – FCS. riveno je precaja na rezervrenti slučaj b

og punjenja pri

Neupravljivi nokuju velik poeba za novimini punjenja pećavaju iskornjuju vršnu

emnik energijerećenje ili kad

ima nešto rao li G2S-NR ođer pruža gotma gore u trenu

g punjenja Slika 5, vidiEV različito ue referentni scpune neupravlstavu te se pouacija je goranja vršne snagš više poskuda za sliku 5 i

ika 6 Legend

ani načini sponost prijenosn

su bila namuje trošak radai u trenutcimaravnomjernije olje (povećanjektrane potre

G-YR se pum da se V2Gu sustav, a u

R s druge stranjenje punjenj

termoelektraužanja rezerve

punjenja punjenja na p

o pretpostavilku na cesti naOstatak potre

eko neupravlju UCH-NR. N

bez integriraniikazani su na s

načini punjenorast vršne snbrzostartajuć

ponovno donorištenost ener

snagu. Druje se većinoda ima neiskoravnomjerniju

jer uz bolje tovo svu rezerutcima vršnog

NuclearCCGTWPPFCSdEV_slcFCScDemand

i se kako rautječu na prijecenarij bez intljivo, UCH-Novećava jaz iza u slučaju Uge povećavajuupljuje upravl

7 je prikazan

da za slike 5 i 7

orog punjenjasnom sustavumetnuta termoa cijelog susta

a niskog opteretokom tjedn

je snage punjebe za pružanune u trenutG-NR u nekou V2G-YR se ane, pruža vea ili pražnjenj

ane potrebe e prema gore.

prijenosni susli da se 5% Ealazi na stani

reba za energivog načina

NO-EV slučajnih EV u susslici 7.

nja (UFC-NRnage u sustavćim elektranamose fleksibilnorgije iz vjet

ugim riječimaom puni karištene vjetroekrivulju s mpraćenje net

rvu prema dog opterećenja.

r CoOCEV_WPEV_D‐n

d

azličiti načinienosni sustav.tegriranih EV.

NR, tada rastezmeđu vršne i

UCH-YR kadau i potrebu zaljanje cijelima na slici 6.

a EV donosete smanjuju

oelektranama.ava. G2V-NRećenja, dok sena, ali pružajenja) te timenjem rezerve.tcima niskog

oliko kritičnihto nikada ne

ećinu rezerveje u mrežu) te

rezerviranja

tav razmatraliEV koje je ucama za brzoijom kod EVpunjenja bez

j jest ponovnotav. Rezultati

R i UFC-YR)vu čime rastema. Upravljiviost sustavu tetroelektrana ia, integriraniada je maloenergije. G2S-

manje skokovao opterećenja

olje te rezervu

alCGT_sldPPcurt_fcnoEV

i . . e i a a

m

e u .

R e a e .

g h e e e a

i u o V z o i

) e i e i i o -a a u

18 MIPRO 2017/HEP

Unit commitment, FCS's ch/discharging

NO‐EV

P [GW]

UFC

‐NR

P [GW]

UFC

‐YR

P [GW]

G2S

‐NR

P [GW]

G2S

‐YR

P [GW]

S2G‐NR

P [GW]

S2G‐YR

P [GW]

Slika 7 Utjecaj brzog punjenja na prijenosni sustav

01020304050607080

01020304050607080

01020304050607080

01020304050607080

010203040506070

01020304050607080

010203040506070

MIPRO 2017/HEP 19

S2G-NR krivulja je slična onoj kod G2S-NR, ali s nešto više skokova jer u nekoliko kritičnih trenutaka prazni energiju iz integriranog spremnika u mrežu. S2G-YR je najfleksibilniji način brzog punjenja koji se u nekoliko trenutka prazni u mrežu, pruža kompletnu rezervu prema gore te rezervu prema dolje u vršnim trenutcima. G2S-YR i S2G-YR su načini punjenja koji omogućuju najveću iskorištenost vjetroenergije zbog toga što oslobađaju termoelektrane usluge pružanja rezerve te one mogu bolje pratiti neto opterećenje u sustavu.

IV. ZAKLJUČAK

Integracija električnih vozila u elektroenergetski sustav bitno je otežana njihovim neupravljivim punjenjem koje ovisi samo o željama/potrebama korisnika EV. Punjenje mora biti prilagođeno i korisnicima EV, ali i operatoru prijenosnog sustava koji točnim uvidom u buduća kretanja u elektroenergetskom sektoru planira daljnja ulaganja u mrežnu infrastrukturu. Neupravljivo punjenje uzrokuje dodatna ulaganja dok upravljivo može čak i odgoditi investicije koje bi se morale ostvariti u scenariju bez EV. Neupravljivo punjenje EV/FCS povećava vršna opterećenja te zahtjeve za rezervom u istima, čime se povećavaju ulaganja i u mrežnu infrastrukturu i u nove proizvodne pogone. Upravljivi načini punjenja izbjegavaju punjenje EV/FCS u vršnim trenutcima, a pune ih u trenutcima niskog opterećenja te visoke proizvodnje u vjetroelektranama. Dodavanjem mogućnosti pražnjenja EV/FCS u mrežu dodatno padaju operativni troškovi prijenosnog sustava te potreba za ulaganjem. No ipak se veća korist ostvaruje pružanjem rezerve iz EV/FCS, nego pražnjenjem u mrežu. Pružanjem rezerve iz EV/FCS oslobađa se kapacitet u termoelektranama koje jednostavnije mogu popratiti promjenjivost opterećenja i proizvodnje iz vjetroelektrana te su operativni troškovi i zahtjevi za ulaganja najniži.

LITERATURA

[1] “COP 21 Paris France Sustainable Innovation Forum 2015 working with UNEP.” [Online]. Available: http://www.cop21paris.org/. [Accessed: 19-Apr-2017].

[2] IEA, “Key CO2 Emissions Trends,” 2016.

[3] IEA, “Key World Energy Trends,” 2016.

[4] IEA, “Global EV Outlook 2016,” 2016.

[5] IEA, “KEY ELECTRICITY TRENDS ELECTRICITY,”2016.

[6] IEA, “Energy Climate and Change World Energy OutlookSpecial Report,” 2016.

[7] T. Dragicevic, H. Pandzic, D. Skrlec, I. Kuzle, J. M. Guerrero,and D. S. Kirschen, “Capacity Optimization of Renewable Energy Sources and Battery Storage in an Autonomous

Telecommunication Facility,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 5, no. 4, pp. 1367–1378, Oct. 2014.

[8] N. Holjevac, T. Capuder, and I. Kuzle, “Adaptive control for evaluation of flexibility benefits in microgrid systems,” Energy, May 2015.

[9] G. Gross, “Key Issues and Challenges in the Deepening Penetration of Demand Response Resources,” 2014. [Online]. Available: https://meetings.vtools.ieee.org/m/32397.[Accessed: 26-Nov-2015].

[10] W. Liu, W. Hu, H. Lund, and Z. Chen, “Electric vehicles andlarge-scale integration of wind power – The case of Inner Mongolia in China,” Appl. Energy, vol. 104, pp. 445–456, 2013.

[11] I. Pavić, T. Capuder, and I. Kuzle, “Value of flexible electric vehicles in providing spinning reserve services,” Appl. Energy, vol. 157, pp. 60–74, Nov. 2015.

[12] I. Pavic, T. Capuder, and I. Kuzle, “Low carbon technologies as providers of operational flexibility in future power systems,”Appl. Energy, vol. 168, pp. 724–738, 2016.

[13] “STRUJA NIJE NA DNEVNOM REDU Država niti u 2017. nema novca za eko poticaje -Jutarnji List.” [Online].Available: http://www.jutarnji.hr/autoklub/aktualno/struja-nije-na-dnevnom-redu-drzava-niti-u-2017-nema-novca-za-eko-poticaje/5779199/. [Accessed: 21-Apr-2017].

[14] “Sufinanciranje nabave električnih i hibridnih vozila | Fond za zaštitu okoliša i energetsku učinkovitost.” [Online]. Available: http://www.fzoeu.hr/hr/energetska_ucinkovitost/cistiji_transport/sufinanciranje_nabave_elektricnih_i_hibridnih_vozila/. [Accessed: 21-Apr-2017].

[15] “Electric car buying guide - EV prices , costs , where to buy in UK.” [Online]. Available: http://www.nextgreencar.com/electric-cars/buying-guide/.[Accessed: 21-Apr-2017].

[16] “Pregled Volkswagen modela | Volkswagen.” [Online].Available:https://www.volkswagen.hr/modeli/pregled#Kompakt-Noviup%21. [Accessed: 21-Apr-2017].

[17] “Fuel cost calculator UK - Calculate and compare fuel consumption.” [Online]. Available: http://www.nextgreencar.com/tools/fuel-cost-calculator/.[Accessed: 22-Apr-2017].

[18] “Cijene goriva - Cijene goriva.” [Online]. Available:http://cijenegoriva.info/CijeneGoriva.aspx. [Accessed: 22-Apr-2017].

[19] “HEP ELEKTRA d.o.o. - Tarifne stavke (cijene).” [Online]. Available: http://www.hep.hr/elektra/kucanstvo/tarifne-stavke-cijene/1547. [Accessed: 22-Apr-2017].

[20] “EV-Volumes - The Electric Vehicle World Sales Database.” [Online]. Available: http://www.ev-volumes.com/. [Accessed: 22-Apr-2017].

[21] “Supercharger | Tesla.” [Online]. Available:https://www.tesla.com/supercharger?redirect=no. [Accessed: 15-Mar-2017].

20 MIPRO 2017/HEP

Sustavi dinamičkog monitoringa dopuštenog opterećenja

A. Pavlinic*, E. Lorencin*, V. Komen **

* HEP ODS d.o.o. DP Elektroistra, Pula, Croatia* HEP ODS d.o.o. DP Elektroistra, Pula, Croatia

** HEP ODS d.o.o. DP Elektroprimorje, Rijeka, Croatia apavlinic@hep.hr

Sažetak - Većina zemalja bilježi konstanti porast potreba za električnom energijom koja se većim dijelom putem nadzemnih vodova prenosi elektroenergetskim sustavom. Da bi se zadovoljio trend konstantnog porasta potrošnje električne energije jedno od rješenja je izgradnja novih nadzemnih vodova. No, to rješenje ekonomski odnosno ekološki gledano može biti neprihvatljivo. Stoga, u posljednjih nekoliko godina elektroprivrede diljem svijeta teže u razvoju sustava dinamičkog monitoringa dopuštenog opterećenja. Njihov osnovi cilj je u povećanju prijenosne moći dalekovoda u razdobljima povoljnih klimatskih uvjeta čime se povećava i sama efikasnost korištenja postojećih dalekovoda. Sam rad je fokusiran u prezentaciji principa rada, infrastrukture i algoritama modernih sustava dinamičkog monitoringa dopuštenog opterećenja uz sagledavanje prednosti i nedostataka pojedinih sistema.

I. UVOD

Dopušteno opterećenje (DO) predstavlja ograničenje u vrijednosti i trajanju struje voda kako bi se temperatura vodiča ograničila na maksimalno dopušteni iznos. [1] Prije uvođenja sustava dinamičkog monitoringa dopuštenog opterećenja (SDMDO), elektroprivrede diljem svijeta određivale su na mjesečnoj, sezonskoj ili godišnjoj osnovi DO bez praćenja kretanja klimatskih uvjeta i uz pretpostavku najgorih klimatskih uvjeta određenih na bazi probabilističkih ili determinističkih metoda. [2] Razvojem senzorske i telekomunikacijske opreme stvoreni su uvjeti za uvođenje SDMDO. Takvi sustavi sastoje se od dvije primarne kompotne: senzora lociranih na samom vodu radi mjerenja potrebnih veličina te komunikacijske infrakstukture i softvera na serveru radi kvantifikacije konačnih iznosa izlaznih veličina (DO, predviđanja DO, temperature vodiča i dr.). Sami sustavi dijele se na direktne i indirektne. [3] Indirektni sustavi određuju DO na bazi mjerenja klimatskih uvjeta, dočim direktni mjere određene parametre vodiča poput provjesa, sile zatezanja, odnosno temperature vodiča. Dodatno, moguće su i različite kombinacije direktnih i indirektnih sustava. Dobar pregled raznih SDMDO dan je [4-6].

Kako se planiranje tržišta električne energije i pogona elektroenergetskog sustava (EES) rade nekoliko sati unaprijed moderni SDMDO provode predviđanja DO na razini nekoliko sati do par dana unaprijed. [7-12] Radi određivanja DO nekoliko sati unaprijed koriste se razne metode vremenske analize niza (regresija, neuronske mreže, fuzzy logika, Kalman-ovo filtriranje,

probabilističke metode i dr.), a za duže periode točnije su se pokazale metode bazirane na numeričkim prognozama vremena (NPV) čiji se izračun bazira na podacima hidrometeoroloških zavoda i drugih institucija. Optimalno predviđanje se vrši uz određenu vjerojatnost na razini raspona (zateznih polja) ili kompletnog voda kombiniranjem mjernih podataka na samom vodu odnosno predviđanjima NPV. [8] Upravo najveći izazov u razvoju i primjeni ovih tehnologija leži u razvoju kvalitetnih algoritama koji omogućuju predviđanje DO jer sam podatak o DO u realnom vremenu operateru nije od posebnog značaja obzirom da se klimatski uvjeti na razini cijelog voda mogu brzo mijenjati, a time i brzo utjecati na sam iznos DO. Generalne mogućnosti integracije podataka unutar SDMDO prikazane su na slici 1.

Slika 1. Mogućnosti integracije podataka unutar SDMDO

Kao ključne prednosti uvođenja SDMDO mogu se navesti: povećanje pouzdanosti EES (bolje upravljanje u razdobljima poremećaja), odgoda investiranja u postojeće dalekovode (boljim iskorištenjem), efikasniji dispečing (posebno u pogledu vjetroelektrana i proizvodnje), korištenje većih dnevnih DO te efikasnija interkonekcija tržišta električne energije (na raznim dijelovima EES). [6], [9]

Kao ključna ograničenja primjene SDMDO mogu se navesti: varijabilno DO koje je teško iskoristiti, druga ograničenja EES (napon, stabilnosti, razina struja KS-a i

MIPRO 2017/HEP 21

DO drugih elemenata), nužna modifikacija sustava relejne zaštite, sigurnost i složenost integracije u inteligentne sustave operatera prijenosnih i distribucijskih sustava, relativno slaba iskustva, nove procedure vođenja pogona te postojeće alternative u okviru inteligentnih mreža. [9]

II. OSNOVNI MATEMATIČKI MODELI SDMDOS matematičkog aspekta svi SDMDO bazirani su na

jednadžbi stacionirane i tranzijentne toplinske ravnoteže vodiča nadzemnog voda. Stacionarna jednadžba toplinske ravnoteže i proračun DO iz te jednadžbe uz zanemarenje aksijalne i radijalne temperature vodiča mogu se izraziti slijedećim jednadžbama [1], [13]:

),(),,,()()(2acraccscac TTPTTvPSPTRI +=+⋅ δ (1)

)(

)(),(),,,(

max

maxmax

TRSPTTPTTvPI

ac

SaracR

−+=

δ (2)

U gornjim jednadžbama I2·Rac i Ps predstavljaju Joule-ovo zagrijavanje i zagrijavanje uslijed Sunčeva zračenja, Pc i Pr konvencijsko i radijacijsko hlađenje, S globalni intenzitet Sunčeva zračenja, Tc temperaturu vodiča, Ta temperaturu okoline, v brzinu vjetra, δ kut vjetra te Tmax maksimalno dopuštenu temperaturu zagrijavanja vodiča. DO kao i temperatura vodiča ovisno je o četiri klimatska uvjeta što je zorno prikazano na slici 2.

Slika 2. Klimatska ovisnost DO

Jednadžba (1) u SDMDO se može koristiti i za određivanje stacionarne vrijednosti temperature vodiča, što se postiže rješavanjem te nelinearne jednadžbe ukoliko je dostupan podatak o struji voda i klimatskim uvjetima.

Prilikom svake promijene klimatskog uvjeta odnosno struje voda vod izlazi iz stacionarnog stanja te ulazi u dinamičkog stanje koje se uz zanemarenje aksijalne i radijalne temperature vodiča može zapisati [1], [13]:

dt

dTTcmTTPTTvPSPTRI ccpacraccscac ⋅⋅=−−+⋅ )(),(),,,()()(2 δ (3)

U (3) m·cp predstavlja ukupni toplinski kapacitet vodiča, a dTc/dt derivaciju vodiča u vremenu. Jednadžba (3) predstavlja nelinearnu diferencijalnu jednadžbu kojase u SDMDO koristi za praćenje trenutne temperaturevodiča, određivanje kratkotrajnog DO te za estimacijuodređenih elementa s lijeve strane te jednadžbe. [14], [15]

Pojedini elementi jednadžbi (1), (2), (3) u sklopu SDMDO određuju se temeljem standardnih metodologija danih u [1], [13]. Generalno matematički modeli obiju metodologija su veoma slični [16], ali njihova točnost u pogledu određivanja DO pri nižim brzinama vjetra te pri povišenim temperaturama ostaje upitna [1], [3], [13]. Pored toga neki parametri vodiča u proračunu poput koeficijenata apsorpcije, emisije te puznog istezanja vodiča podložni su promjenama tokom vremena.

Važno je napomenuti da matematički modeli (1), (2), (3) vrijede isključivo za jednu točku na vodu te je upravojedan od najvećih izazova suvremenih SDMDOistraživanje optimalnih točaka postavljanja senzora navodu u korelaciji s integracijom vanjskih podatka tematematičkih modela kako bi se obuhvatio najgori raspons aspekta DO i sam izračun bio na strani sigurnosti.

III. ARHITEKTURE SDMDOU ovome poglavlju će se prikazati tehnološka rješenja

suvremenih SDMDO uz pregled prednosti i nedostataka pojedinih sistema. Posebno će se obraditi SDMDO bazirani na klimatskom modelu, temperaturnom modelu, mjerenjima sile zatezanja/provjesa. U praksi se često susreću i kombinacije navedenih modela.

A. SDMDO bazirani na klimatskom modeluKod ovih sustava se na bazi određivanja najgorih

trenutnih (i predviđenih) klimatskih uvjeta (v, δ, Ta i S) na razini određenog raspona promatranog voda primjenom jednadžbe (2) putem standardnih metodologija [1] i/ili [13] određuje DO odnosno predviđanja budućih DO za određeno vremensko razdoblje. Dodatno, ovi sustavi omogućuju indirektno praćenje stacionarne i trenutne temperature vodiča rješavanjem jednadžbi (1), (3) ukoliko je dostupan podatak o struji voda. Radi primjene (3) potrebno je poznavati početnu temperaturu vodiča, koju je moguće izjednačiti s temperaturom okoline ukoliko je vod dovoljno dugo van pogona (puno više od toplinske vremenske konstante). [17]

Prvi ovakvi sustavi koristili su isključivo lokalna mjerenja iz meteoroloških stanica izravno montiranim na stupove nadzemnih vodova. Samim time klimatski uvjeti se mjere u određenoj točci voda. Određenim tehnikama uproječnjavnja smatra se da ovako mjereni podaci dobro aproksimiraju prosječne uvjete unutar raspona. [18] Radi uzimanja u obzir aksijalne promjene vršila se montaža meteoroloških stanica u više točaka na vodu. Postavljanje meteoroloških stanica na svim stupovima je nepraktično i neekonomično te je uveden koncept kritičnih raspona. U kontekstu kritičnih raspona se meteorološke stanice postavljaju na stupovima u zaklonjenim rasponima

22 MIPRO 2017/HEP

(šumama, objektima i sl.) odnosno rasponima u kojima se očekuje mala brzina vjetra ili je vjerojatno da vjetar ima paralelni smjer u odnosu na os vodiča. Dodatno, u nekim slučajevima bazni kriteriji postavljanja je s obzirom na postojanje mogućnosti prekoračenja sigurnosnih visina u određenim rasponima, a postoje i određeni praktični aspekti koji utječu na konačan izbor. Stoga, adekvatno postavljanje stanica zahtjeva značajna istraživanja kako okoline voda tako i promjene klimatskih uvjeta uzduž voda. [6], [18] Napretkom tehnologije koncept isključivo lokalnih mjerenja proširen je u jednu ruku na primjenu matematičkih modela koji iz točkasto određenih mjerenja određuju korelacijskih tehnikama aksijalnu raspodjelu klimatskih uvjeta među stanicama, a u drugu ruku na korištenju NPV unutar modela ograničenog područja (engl. Limited area region) temeljem vanjskih klimatskih podataka. Navedena integracije novih matematičkih modela kao i korištenja vanjskih podataka u kombinaciji s lokalnim mjerenjima je u fazi istraživanja i ispitivanja. [9],[19]

Klimatske stanice čine bazu samog ovog modela, a za mjerenja u okviru takvih stanica može se reći:

Radi mjerenje brzine i kuta vjetra preporuča se uporaba anemometra s lopaticama i ultrazvučnih anemometra. Sami anemometri trebaju se postaviti na stupu dalekovoda na visinu koja je negdje na razini maksimalnog provjesa vodiča. Tipični raspon mjerenja brzine vjetra je od 0-75 m/s, s točnošću +/-2 % i rezolucijom 0,1 m/s, a kuta vjetra od 0-359 º s točnošću 3 º uz rezoluciju od 1 º. Brzina vjetra kao i kut mogu se u vrlo kratkom vremenskom intervalu naglo i nepredvidivo promijeniti, a imaju od klimatskih uvjeta vrlo visok utjecaj na vrijednost određenog DO. Stoga, se koriste razne metode njihovog uzimanja u obzir za same potrebe proračuna, koje uključuju uprosječnjavnje kuta i brizne vjetra na više minutnim intervalima (tipično 10 min), množenje brzine vjetra s faktorom koji uzima u obzir mjerne pogreške i udaljenost od vodiča te pretpostavljanje kuta vjetra na male iznose od 20 º-25 º pri nižim brzinama. [6], [9], [20]

Temperatura okoline mjeri se putem klasičnih temperaturnih senzora (termistora, otporničkih termometra). Sama temperatura ima kvasi linearan utjecaj na DO. Aksijalne promjene temperature okoline uzduž voda su veoma male osim ukoliko ne postoje značajne denivelacije vodiča. Pri tome se misli unutar +/- 1 ºC razlike unutar zateznog polja. Kako se sama temperatura okoline mijenja s visinom predlaže se postavljanje na prosječnu visinu vodiča unutar razmatranog dijela voda. Tipični raspon mjerenja temperature okoline je -40 ºC-70 ºC, uz rezoluciju od 0,1 ºC te minimalnu točnost od 1 ºC. [6]

Radi mjerenja intenziteta Sunčeva zračenja preporuča se uporaba piranometra koji mjeri ukupni intenzitet Sunčeva zračenja na vodoravnu plohu (globalni intenzitet). Utjecaj Sunčeva zračenja na DO može biti velik u slučajevima male brzine vjetra. Tipični raspon mjerenja intenziteta je 0 W/m2-1500 W/m2, uz rezoluciju od 5 W/m2 te minimalnu točnost od +/-5 %. [6], [9]

Pored opreme meteoroloških stanica sustav baziran na indirektnom praćenju DO uključuje i slijedeće osnovne dijelove [21], [22]:

Strujni mjerni transformator (SMT) koji mjeri struju u jednoj fazi vodu (ukoliko se podaci ne preuzimaju iz sustava vođenja).

Pomoćno napajanje opreme montirane na dalekovodu. Najčešće je navedeno napajanje izvedeno putem solarnih panela, regulatora napona i baterije.

Bilježnika podataka (engl. data logger) koji komunicira sa senzorikom montiranom na samom vodu. Sami senzori sa bilježnikom tipično komuniciraju wireless tehnologijama ili izravnim žičanim vezama. Ovi uređaji su obično smješteni u upravljačkim kutijama montiranim na stupu dalekovoda ili su integrirani unutar samih kućišta samih senzora. Svi podaci unutar bilježnika podataka spremaju se s vremenskom oznakom i rednim brojem. Bilježnik podataka služi i za djelomičnu pohranu odnosu obradu podataka te opremljen je internom baterijom kako podaci i interno vrijeme ne bi bili izgubljeni u slučaju ispada pomoćnog napajanja. Podaci se iz bilježnika dalje u komunikacijskih sustav šalju putem komunikacijskih uređaja. Najčešće se u slučaju klimatskih stanica koriste mobilne veze putem GSM/GRPRS protokola, a moguće je i korištenje radio veza.

Server koji je opremljen softverom za izračun DO i ostalih izlaznih veličina koje mogu uključivati: temperaturu vodiča, predviđena DO, provjes te sigurnosne visine. Dodatno softver uključuje i dio za podešavanje i prilagođenije bilježnika podataka. S time da za potrebe proračuna provjesa potrebno je preračunati temperaturu u jezgri ovisno o opterećenju voda. [1] Praktična istraživanja pokazala su da mjerenje provjesa i sigurnosnih visina ovom metodom mogu značajno odstupati od stvarnog stanja.

Primjer osnovne komunikacijske arhitekture i osnovnih principa proračuna unutar klimatskog modela na razini jednog voda prikazan je na slici 3.

Na slici 3. m označava broj mjernih točaka, f provjes, SV sigurnosnu visinu, dodatni parametri 1-2 predstavljaju sve potrebne parametre vodiča i voda radi izvođenja proračuna prema metodologijama [1] ili [13]. Dodatni parametri 3 uključuju dodatno i parametre za proračun f, SV. Kratica KU predstavlja komunikacijski uređaj, SV sigurnosnu visinu, a DMP digitalni model površine.

Najveća prednost ovih sustava je u niskim troškovima u odnosu na druge sustave te da postoji velika dostupnost korištene mjerene opreme. [20] Prilikom uvođenja sustava nisu potrebni nikakvi zahvati na samom vodiču nadzemnog voda, jer se postavljanje meteoroloških stanica obavlja na stupu. Dodatna prednost leži i u činjenici da se ovakvim sustavima formira široka baza podataka o klimatskim uvjetima pomoću koje je moguće bolje određivati i uspoređivati trajno dopuštena opterećenja na vodovima. Smatra se da ovi sustavi dobro funkcioniraju pri većim brzinama vjetra. Nedostaci ovakvih sustava u prvom redu proizlaze iz složenog postavljanje mjerne opreme u vidu ispravnog monitoringa aksijalne promjene klimatskih uvjeta. Potom sami senzori

MIPRO 2017/HEP 23

nisu samo napajajući te zahtijevaju periodično održavanje (posebno anemometri), a kut vjetra pri niskim brzinama je gotovo nemjerljiv. [6] Dodatno, kompletan sustav mjerenja baziran je isključivo na matematičkom modelu, te ne postoji izravno praćenje temperature vodiča koja se želi održati unutar zadanih granica.

Slika 3. Komunikacijska arhitektura i princip rada klimatskog SDMDO

B. SDMDO bazirani na temperaturnom modelu

U ovim sustavima se izravno mjeri temperaturavodiča, intenzitet Sunčeva zračenja, temperatura okoline te struja voda. Na bazi najgorih trenutnih vrijednosti tih veličina (I, Tc, Ta i S) na razini određenog raspona promatranog voda primjenom jednadžbe (3) putem standardnih metodologija [1] i/ili [13] se estimira konvekcijsko odvođenje topline:

( ) tTTTcmTTPSPTRIP ccicipciarsciaccestm Δ−⋅⋅−−+⋅= − /)()(),()( 12 (4)

U izrazu (4) Tci i Tci-1 predstavljaju trenutno mjerenu i prethodnu vrijednost temperature vodiča, a Δt predstavlja korak prikupljana podataka o temperaturi.

Nakon estimacije konvekcijskog odvođenja topline prema (4) proračun DO se vrši iz (2) sa tako izračunatom vrijednošću konvekcijskog odvođenja. U svrhu predviđanja uvodi se koncept efektivne brzine vjetra (veff) koji predstavlja izračunatu vrijednost brzine vjetra prema

konvekcijskom odvođenju (4) uz pretpostavku kuta vjetra od 90 º. Samo veff se izračunava prema relacijama za Pkonv iz [1] ili [13]. Radi predviđanja budućih kretanja efektivne brzine vjetra koriste se slične tehnike analize vremenskog niza kao i slučaju klimatskih parametra, a moguće je korištenje predviđenih klimatskih uvjeta iz NVP. [6], [23] Sukladno određenim najgorem veff za određena vremenska razdoblja proračun predviđanja DOa se vrši na bazi (2).

U svrhu monitoringa temperature unutar takvih sustava mogu se koristiti:

Temperaturni senzori koje su izvedeni u obliku klasičnih termo parova i funkcioniraju na principu razvoja termolektromotorne sile uslijed temperaturnog gradijenta. Takvi senzori omogućuju mjerenje površinske temperature vodiča u jednoj točci voda. Stoga, radi njihovog optimalnog postavljanja i integracije unutar SDMDO vrijede slični uvjeti kao i u slučaju meteoroloških stanica. Jedan od prvih takvih uređaja je Power Donut (Usi). Taj senzor je samo napajajući putem strujnog mjernog transformatora ugrađenog u kućište i interne litijske baterije. Minimalna struja prorade je 60 A, a samo napajanje putem baterija održivo je 10 h. Raspon mjerenja mu je od -40 ºC do 250 ºC sa točnošću 1 ºC i rezolucijom od 0,1 ºC. Pored same temperature vodiča takav uređaj omogućuje i mjerenje kuta inklinacije vodiča, struje voda, faznih napona, te reaktivne i aktivne snage s vremenskom rezolucijom od minute. Dodatno, unutar samog kućišta integrirani su i uređaji za komunikaciju putem mobilnih ili radio veza. Stoga, realno temperaturni senzori korišteni na nadzemnim vodovima predstavljaju složene mjerne jedinice. [24] Dodatno, suvremene mjerene jedinice mogu komunicirati putem wireless tehnologije ili optičkih niti unutar zateznog užeta (OPGW).

Alternativa primjeni temperaturnih senzora je primjena optičkih vlakana. Samim time se postiže mjerenje aksijalne raspodjele temperature vodiča na udaljenostima većim od 20 km s rezolucijom mjerenja od 2 m (ovisno o primijenjenom fizikalnom principu). [3], [25] Stoga, ovom metodom se uzima u obzir aksijalnaraspodjela temperature vodiča. S druge strane kako seoptička vlakna postavljaju u OPPC vodiču smještenomblizu čelične jezgre praktički mjerena temperaturaodgovara temperaturi u jezgri. Fizikalni principi nakojima se bazira lonigitudilano mjerenje su Raman-ovoraspršenje, Brillouin-ovo raspršenje i Rayleigh-ovoraspršenje. U SDMDO primjenjuje se Raman-ovoraspršenje sa optičkim reflektometrima u vremenskomprostoru (u daljnjem tekstu OTDR) ili u frekvencijskomprostoru (u daljnjem tekstu OFDR), dočim Brillouin-ovoraspršenje se koristi sa OTDR. Ovisno o primijenjenomfizikalnom principu zavisna je točnost i rezolucijamjerenja, a korištenje OTDR ili OFDR određuje strukturusamog sustava monitoringa temperature. Tipična uzdužnarezolucija ovakvih sustava je 1-2 m uz točnost mjerenjatemperature +- 1-2 ºC na udaljenostima i do 70 km. [26-27] U literaturi [28] provedeno je praktično istraživanjeove metode monitoringa i temperaturnih senzora tepokazno je kako je mjerenje ove metode u dolinama dajerezultate 6 ºC-10 ºC manje u odnosu na temperaturne

24 MIPRO 2017/HEP

senzore. Stoga, u nekim primjenama ova metoda nje pogodna u pogledu izračuna DO.

SDMDO izveden sa temperaturnim senzorima se sastoji pored od senzora, meteoroloških stanica, opreme pomoćnog napajanja, bilježnika podataka, drugih komunikacijskih uređaja te servera sa softverom. SDMDO izveden sa optičkim nitima pored tih komponenti (izuzev temperaturnih senzora) posjeduje završnu jedinicu te upravljačku jedinicu sa komunikacijskim uređajima. Sama upravljačka jedinica ukoliko se koristi OTDR se sastoji od lasera, generatora impulsa, optičkih modula prijamnika te mikroprocesora. U slučaju da se koristi OFDR sama upravljačka jedinica se sastoji od lasera, generatora korelacijskog koda ili visokofrekvencijskog miksera, optičkog modula i prijamnika te mikroprocesora. Upravljačka jedinica može imati sposobnost izravnog prijenosa podataka u centre vođenja ili komunicirati sa serverom. Komunikacijske mogućnosti su brojne, a uključuju mobilne, radio veze ili LAN mreže. Dodatno, podaci se mogu i preuzimati lokalno putem serijskog ili USB porta. [27],[29] Primjer osnovne komunikacijske arhitekture i osnovnih principa proračuna unutar temperaturnog modela prikazan je na slici 4. Na slici 4. MJ predstavlja mjernu jedinicu koji mjeri temperaturu vodiča uz ostale moguće veličine.

Slika 4. Komunikacijska arhitektura i princip rada temperaturnog SDMDO

Osnovne prednosti temperaturnog SDMDO naspram drugih sustava su: široka dostupnost ispitanih

temperaturnih senzora koji imaju ograničenu pogrešku mjerenja obzirom da su izravno montirani na vodič, nema mjerenja brzine i kuta vjetra, kod optičkih niti ne zahtjeva se dodatni komunikacijski sustav te direktno se prati temperatura vodiča kao parametar koji se želi zadržati unutar željenih granica. Smatra se da ovi sustavi dobro određuju DO u uvjetima većeg opterećenja.

Osnovni nedostaci temperaturnog SDMDO: montaža temperaturnih senzora i optičkih niti zahtjeva izlazak voda van pogona, aksijalna raspodjela temperaturnih senzora je složena, direktan kontakt senzora s vodičem ima mehaničke, termičke, dielektrične i elektromagnetske utjecaje na vodič, a samo DO se bolje određuje pri temperaturama koje se blizu Tmax obzirom da se tada bolje estimira konvencijsko odvođenje. Dodatno, prisutni su i visoki troškovi instalacije i održavanja te smatra se da je uporaba uzdužnog mjerenja temperature vodiča neekonomična za primjenu na postojeće vodove. [20], [25]

C. SDMDO bazirani na mjerenju silezatezanja/provjesa

Ovi sustavi se zapravo identični SDMDO prematemperaturnom modelu samo se temperatura vodiča ne mjeri izravno već se određuje na bazi mjernog provjesa odnosno sile zatezanja. Mjerena temperatura na ovaj način predstavlja prosječnu aksijalnu temperaturu raspona odnosno zateznog polja u kojem je postavljena mjerna oprema. Radijalno gledajući sama mjerena temperatura predstavlja temperaturu u jezgri. Praktična istraživanja [30-32] pokazala su da se na vodu može pojaviti i do 10-25% veća lokana temperatura u odnosu na mjerena ovom metodom te da je metoda točnija kada je veća razlika između temperature vodiča i okoline (posljednji zaključak izveden je i za temperaturne senzore).

U svrhu monitoringa sile zatezanja unutar takvih sustava primjenjuju se pretvornici sile. Pretvornici sile postavljaju se između konzole stupa te zateznih izolatora. Pretvornici sile funkcioniraju na principu da se uslijed sile materijal unutar pretvornika isteže te mu se mijenja otpor. Na taj način mjerenjem promjene otpora moguće je indirektno mjeriti silu koja djeluje na sam pretvornik. Otpor se mjeri kao odnos napona i struje. Stoga, ovi pretvornici zahtijevaju određeno napajanje osigurano baterijom ili nekim drugim izvorom. Pretvornici sile koji se dizajniraju za primjene u monitoringu temperaturi vodiča moraju biti otporni na elektromagnetske smetnje i imati što manju masu kako bi se povećala točnost mjerenja. Tipični nominalni raspon mjerenja sila je od 22,5 kN - 111,25 kN uz izlazni otpor od 350+/-3 ohma te napajanje 10 V DC ili 15 V AC. [6], [32]

U svrhu monitoringa provjesa razvijen je čitav niz različitih tehnologija koje se ukratko opisuju u nastavku:

Jedna od tehnika mjerenja provjesa je korištenje video kamere koja funkcionira na principu da se na vodiču u sredini raspona postavi oznaka. Potom se kamera kalibrira. Sama kamera ima sliku spremljenu u memoriji koju uspoređuje sa slikom u realnom vremenu. Sam provjes se ovom metodom dobiva računajući razliku pixela između trenutne slike i slike u memoriji. Sama

MIPRO 2017/HEP 25

tehnologija ima prednost što se postavljanje kamera vrši na stupu odnosno nema zahvata na vodiču dalekovoda. Praktični primjer tehnologije je Span Sentry (EDM) koji ima garantiranu točnost mjerenja provjesa +/-15 mm. U praktičkim istraživanjima pokazalo se da se ovom tehnikom dobro određuje provjes pri većim strujama. [21]

Druga tehnika mjerenja je primjena lasera. Laser se postavlja na udaljenost od cca 20 m od nadzemnog voda. U tim sustavi pravilno vođene zrake lasera uzrokuju reflektiranje s površine vodiča. Temeljem relativnog vremenskog položaja povratnog signal u odnosu na vođeni signal određuje se provjes vodiča. Laboratorijska istraživanja pokazuju kako je točnost 6 mm, a specijalni laseri mogu imat i točnost u sub milimetarskom području. [33-34]

Provjes se može mjeriti i uporabom vibracijskih senzora. Ovi senzori slično kao i temperaturni senzori montiraju se izravno na vodič nadzemnog voda. Nakon mjerenja osnovne frekvencije vibracije provjes se izračunava direktno iz tog podatka. Prednost ove metode je što svi vanjski utjecaji utječu na osnovnu frekvenciju (puzanje, led i dr.) a time i na mjereni provjes. Temeljem praktičnih istraživanja točnost im je oko 20 cm. [5], [35]

U mjerenju provjesa moguće je koristiti i DGPS tehnologiju. U ovoj metodi Rover GPS uređaj zajedno sa komunikacijskim modulom je montiran na sam vodič u sredini raspona i temeljem podataka sa satelita i referentne baze se izračunava sam provjes vodiča. Praktično određena točnost mjerenja je oko 2,54-18,4 cm. [36-38]

Konačno moguće je i mjerenje provjesa putem uređaja za mjerenje kuta inklinacije vodiča. Pri čemu se provjes izravno izračunava iz određenog kuta. Navedeni uređaji montiraju se na vodič izravno, a jedan od takvih uređaja je PowerDonut koji je već opisan u sklopu temperaturnih senzora. Praktično određena točnost mjerenja je oko 10 cm. [38]

Bez obzira koja se tehnika koristi važno je u SDMDO baziranih na mjerenju provjesa da se provjes mjeri uz točnost od minimalno +/-20 cm. [6] Pojedine metode monitoringa provjesa prikazane su na slici 5.

Slika 5. Principi mjerenja provjesa na nadzemnim vodovima

Nakon određivanja provjesa odnosno sile zatezanja radi određivanja temperature vodiča koriste se dva osnovna pristupa.

Prvi pristup baziran je na jednadžbi stanja zateznog voda polja koja se može zapisati [39]:

( ) ( ) ( )2

1

21

122

22

2424 σσ

εασ

σ⋅⋅

−=Δ+−⋅+⋅⋅

− idcc

id LgE

TTLg

E (5)

U jednadžbi (5) idealni raspon (Lid), linearni koeficijent ekspanzije vodiča (α), Young-ov modul elastičnosti (E), masa vodiča po jedinici duljine (g), temperatura vodiča u početnom stanju (Tc1) te nadomjesno naprezanje u početnom stanju ( 1σ ) su veličine koje su poznate ili se mogu odrediti jednostavnim izračunima za konkretno zatezno polje. Određivanje puzanja užadi (Δε) zahtjeva određene složenije proračune i estimacije (detaljnije u [7]). Ekvivalentno naprezanje u stanju 2 (

2σ ) se određuje iz izmjerene vrijednosti sile zatezanja odnosno provjesa. Temperatura vodiča se određuje na bazi iterativnog rješavanja nelinearne jednadžbe (5). Opisana prva metoda izračuna temperature vodiča ima određena ograničenja u praktičnoj primjeni. Navedena ograničenja prvenstveno proizlaze iz činjenice da jednadžba (5) automatski podrazumijeva da je naprezanje jednoliko raspoređeno uzduž voda te da je temperatura vodiča konstanta unutar svih raspona. Dodatno u izrazu (5) uzima se u obzir samo vlastita težina vodiča, dočim efekt vjetra i snijega je zanemaren. Prema [40] smatra se da je jednadžba (5) dovoljno točno za zatezna polja koja imaju približno iste dužine raspona uz temperaturu vodiča ispod 100 ºC.

Alternativa primjeni prve metode čini postavljanje kalibracijskih funkcija. Kalibracijske funkcije predstavljaju odnos između temperature vodiča i provjesa odnosno sile zatezanja. Radi postavljanja kalibracijskih funkcija nužna su praktična mjerenja kako temperature vodiča tako i provjesa odnosno sile zatezanja. Osnovni problem njihovog postavljanja je da se u tom procesu temperatura vodiča mora mjeriti određenom drugom metodom. Nakon provođenja praktičnih mjerenja kalibracijske funkcije se postavljaju metodama prilagođenja krivulja u polinomnom obliku kako slijedi:

432 FeFdFcFbaTc ⋅+⋅+⋅+⋅+= (6) (7)

U izrazima (6) i (7) a, b, c, d, e predstavljaju konstante kalibracijskih funkcija, a F predstavlja silu zatezanja. Radi postavljanja izraza (6) i (7) potrebna su minimalno 5 mjerenja temperature vodiča te provjesa odnosno sile zatezanja. Nekoliko praktičnih primjera postavljanja kalibracijskih funkcija dani su u literaturama [41-42]. Metode kalibracije su različite ovisno o korištenoj opremi te proizvođači opreme moraju dati upute o procedurama kako kalibracije tako i potrebnih rekalibracija. [3]

Nakon određivanja temperature vodiča rad sustava je identičan onome opisanom u vidu temperaturnog modela.

Sam SDMDO baziran na mjerenju sile zatezanja pored pretvornika sila se slično kao i klimatski odnosno temperaturni model sastoji od meteoroloških stanica, pomoćnog napajanja, bilježnika podataka, SMT (ukoliko se podatak o struji voda ne preuzima iz SCADA-e) te od

26 MIPRO 2017/HEP

komunikacijskih uređaja, servera i pripadnih algoritama za proračun. [43] SDMDO baziran na mjerenju provjesa može biti izveden komunikacijski vrlo različito ovisno o primijenjenom principu mjerenja provjesa. No, temeljeno najčešće komunikacijsko riješene i dodatna oprema su identični sustavu baziranom na mjerenju sile zatezanja. Primjer komunikacijske arhitekture i principa funkcioniranja SDMDO baziranog na mjerenju provjesa/sile zatezanja prikazan je na slici 6. Na slici 6. n označava broj promatranih raspona odnosni zateznih polja.

Slika 6. Komunikacijska arhitektura i princip rada SDMDO baziranog na mjerenju provjesa/sile zatezanja

Osnovna prednost SDMDO baziranog na mjerenju provjesa/sile zatezanje je što se mjeri prosječna temperatura zateznog polja u samoj jezgri. Sami sustavi ne zahtijevaju mjerenje kuta vjetra i brizne vjetra te točniji su u uvjetima kada zatezno polje ima približno jednaku dužinu samih raspona. Dodatno, sam provjes i sigurnosne visine po pojedinim rasponima se lako određuju iz samih mjerenja.

Nedostaci ovog modela su u prvu ruku da postavljanje mjerne opreme i nekih senzora za mjerenje provjesa zahtjeva izlazak voda van pogona te sama oprema zahtjeva periodično održavanje. Dodatno svi senzori nisu samonapajujući te samo postavljanje kalibracijskih funkcija koje dobro aproksimiraju sve radne uvjete na vodu je komplicirano i potrebne su rekalibracije. Različite dužine raspona, masa postavljenih senzora na vodiču, vanjski utjecaji, puzanje te pomicanje izolatora i konstrukcije dalekovoda utječu na točnost mjerenja. Te DO se točnije određuje pri višim temperaturama vodiča radi bolje estimacije konvekcijskog odvođenja. Relativno

visoki troškovi održavanja, instalacije iako navedeno zavisi o broju senzora postavljenih na vodu.

IV. ZAKLJUČAK

U radu su prikazane različite izvedbe SDMDO te je pokazano kako se principi određivanja DO znatno razlikuju ovisno o modelu na kojima je baziran rad sustava. Sve prikazane tehnologije SDMDO sastoje se od senzorike montirane na vodu uz potrebnu pomoćnu opremu te od složene komunikacijske infrastrukture i servera sa softverom za konačno određivanje izlaznih veličina. U pogledu SDMDO leži veliki potencijal primjene, ali još značajna istraživanja treba provesti u vidu optimalnog postavljanja lokalne mjerne opreme te u vidu određivanja optimalnih metodologija predviđanja samih DO. Za analizirane sustave može se reći da klimatski model bolje funkcionira u uvjetima većih brzina vjetra, a temperaturni model i model baziran na mjerenju provjesa i sile zatezanja u uvjetima većih opterećenja odnosno temperatura vodiča. Trenutno kao najbolje rješenje nameće se kombinacija različitih modela kako bi proračun DO i ostalih izlaznih veličina bio na strani sigurnosti.

LITERATURA [1] Cigre Technical Brochure N° 601, “Guide for thermal rating

calculations of overhead lines,” 2014. [2] Cigre Technical Brochure N° 299, “Guide for the selection of

weather parameters for bare overhead conductor ratings,” 2006. [3] ENTSOE “Dynamic Line Rating for overhead lines –V6,”2015 [4] E. Fernandez, I. Albizu, M.T. Bedialauneta et al., “Review of

dynamic line rating systems for wind power integration,”Renewable & Sustainable Energy Reviews, vol. 53, pp. 80-92.,January 2016.

[5] C.R. Black, W.A. Chisholm, “Key considerations for the selectionof dynamic thermal line rating systems,” IEEE Transactions onPower Delivery, vol. 30, pp. 2154-2162., November 2014.

[6] Cigre Technical Brochure N° 498, “Guide for Application ofDirect Real Time Monitoring System, ” 2010.

[7] A. K. Deb. Powerline ampacity system – Theory modeling andapplications, Florida, FL: CRC press 2000.

[8] E. Fernandez, I. Albizu, G. Buigues, V. Valverde et al., “Dynamicline rating forecasting based on numerical weather prediction,”PowerTech, Eindhoven, Netherland, 2015, pp. 1-6.

[9] A. Michiorri, H.-M. Nguyen, S. Alessandrini et al., “Forecastingfor dynamic line rating,” Renewable and Sustainable EnergyReviews, Elsevier, vol. 52, pp.1713-1730, Jul. 2015.

[10] F. Fan, K. Bell, D. Infield, “Probabilistic Real-Time ThermalRating Forecasting for Overhead Lines by ConditionallyHeteroscedastic Auto-Regressive Models,” IEEE Transactions onPower Delivery, vol. 99, pp.1-10, Jun. 2016.

[11] E. Fernandez, I. Albizu, J. Mazon, et al., “Power line monitoringfor the analysis of overhead line rating forecasting methods,”PowerAfrica IEEE PES, Lingvistone, Zambia, 2016, pp. 119-123.

[12] H.-M. Nguyen, J.-L. Lilien, P. Schell, “Dynamic line rating andampacity forecasting as the keys to optimise power line assetswith the inte gration of res. the european project twentiesdemonstration inside central western europe,” Cired, Stockhlom,Sweden, 2013, pp. 1-4.

[13] IEEE Std. 738-2012, “IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors,” 2013.

[14] W.Z. Black, W.R. Byrd, “Real-time ampacity model for overheadlines,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol.PAS-102, pp. 2289-2293, July 1983.

[15] G. A Davidson, T. E. Donoho, P. R. H. Landrieu et al., “Short-Time Thermal Ratings for Bare Overhead Conductors,” IEEE

MIPRO 2017/HEP 27

Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-88, pp. 194-199, Mar. 1969.

[16] L. Staszewski, W. Rebizant, “The differences between IEEE andCIGRE heat balance concepts for line ampacity considerations,”Modern Electric Power Systems, Wrocław, Poland, Sept. 2010,pp. 1-4.

[17] M. Weibel, W. Sattinger et al., “Overhead Line TemperatureMonitoring Pilot Project,” Cigre, Paris, France, 2006., pp. 1-8.

[18] S.D. Foss, R.A. Maraio, “Evaluation of an overhead line forecastrating algorithm,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 7,pp.1618-1627, 1992.

[19] K. Knuppfer, “High Resolution MOS Forecasts Based on a LowResolution Model,” 9th EMS Annual Meeting Applications ofMeteorology, Toluse, Franskuska, p. 456, 2009.

[20] TNSP, “Operational Line Ratings,”, February 2009[21] A. Philips, “Evaluation of Instrumentation and Dynamic Thermal

Ratings for Overhead Lines,” Interim Report, 2011. [22] W. Wang, S. Pinter, “Dynamic Line Rating Systems for

Transmission Lines, Smart Grid demonstration program,” Apr.2014.

[23] S- Chandrpal, S. Abhaskumar S., P. Priyeshkumar, “Power Donutsin Overhead Lines for Dynamic Thermal Rating Measurement,Prediction and Electric Power Line Monitoring,” InternationalJournal of Advanced Research in Electrical, Electronics andInstrumentation Engineering, vol. 3, pp. 9394-9400, 2014.

[24] Usi priučnik, “Power Donut2 The Instrumentation Platform ForHigh Voltage Power Systems,”, 2010.

[25] Abhisek, Braendle, Krippner “Distributed Temperature Sensing:Review of Technology and Applications,” Sensors Journal, No.12, pp. 885-892. Mar. 2015.

[26] H. L. Boot, F. H. Wild, A. H. Wey, et al., “Overhead line local anddistributed conductor temperature measurement techniques,models and experience at TZH,” Cigre, 2002 Paris, pp. 1-6.

[27] J. Kosmač, S. Vižintin, B. Vertačnik, et al., “Novell technologiesfor remote power line monitoring,” Cigre, Kranjska Gora, 2009,pp. 1-5.

[28] V. Lovrenčić, D. Kozjek, M. Gabrovšek i dr., “Spot andlongitudinal temperature measurements base for static anddynamic thermal rating of ohl 2x110 kv slovenj gradec –dravograd,” Cigre, Cavtat, Hrvatska 2013, pp. 1-10.

[29] Oz optics priručnik, “Fiber Optic Distributed TemperatureSensors,” 2016.

[30] R. A. Bush, W. Z. Black, T. C. Champion, i dr., “ExperimentalVerification of a Real-time program for the Determination ofTemperature and Sag of Overhead Lines,” IEEE PowerEngineering Review, PER-3, pp. 54-56, Feb. 1983.

[31] T. O. Seppa, W. F. Cromer, E. Whitlatch, i dr., “Summer ThermalCapabilities of Transmission Lines in Northern California Basedon a Comprehensive Study of Wind Conditions,” IEEE Trans.Power Delivery, No. 8, pp.1551- 1561, Jul. 1993.

[32] J. G. Olazarri, A. J. Mazon, S. Rementeria i dr. “Performance ofDynamic Line Rating Systems for Wind Integration,”International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP),Taormina, Italy, 2015, pp. 567-574.

[33] E. Golinelli, S. Musazzi, U. Perini i dr., “Laser based scanningsystem for high voltage power lines conductors monitoringconductors sag monitoring by means of a laser based scanningmeasuring system,” Cired, Prag, Češka, 2009, pp. 1-3.

[34] T. O. Seppa, H. W. Adams, D. A. Douglass i dr., “Conductors sagmonitoring by means of a laser based scanning measuring system:Experimental results,” Cigre, Italija, Brescia, 1998, pp. 1-4.

[35] E. Cloet, E., J.L. Lilien, “Uprating Transmission Lines through theuse of an innovative real-time monitoring system,” Trans. andDistr. Construction, Operation and Live-Line Maintenance, SAD,Rhode Island, 2011, pp. 1-6.

[36] M. Mahajan, U. M. Singareddy, “A Real-Time Conductor SagMeasurement System Using a Differential GPS,” IEEE Trans.Power Del., No. 27, pp. 475-480, 2012.

[37] C. Mensah—Bonsu, U. F. Krekeler, G. T. Heydt, “Application ofthe global positioning system to the measurement of overhead

power transmission conductor sag,” IEEE Trans. Power Del., No.17, pp. 273–278, 2002.

[38] S. H. Tlotlollo, D. Shengzhi, D., “Real Time Monitoring Of HighVoltage Transmission Line Conductor Sag: The State - of -The -Art,” International Journal of Engineering and Advanced Tech.,No. 3, pp. 297-302, 2013.

[39] F. Kiessling, P. Nefzger, J.F.fd Felix i dr: – Overhead PowerLines: Planning, Design, Construction, New York, NY: Springer,2003.

[40] Y. Motlis, J. S. Barrett, G. A. Davidson et al., “Limitations of theruling span method for overhead line conductors at high operatingtemperatures,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 14, pp.549-560, August 2002.

[41] M. T. Bedialauneta, I. Albizu, E. Fernandez, et al., “Monitoringthe Tension and the Temperature in an Overhead Line,”Mediterranean Electrotechnical Conference, Sfax, Tunis, 2012, pp. 1-4.

[42] E. Fernandez, M. T. Bedialauneta, I. Albizu et al., “System forampacity monitoring and low sag overhead conductor evaluation,”Mediterranean Electrotechnical Conference, Sfax, Tunis, 2012, pp. 1-4.

[43] I. Albizu, E. Fernández, A. J., Mazón, “Hardware and softwarearchitecture for overhead line rating monitoring,” PowerTech,Trondheim, Norway, 2011, pp. 1-6.

28 MIPRO 2017/HEP

Iskustva uvođenja dinamičkog monitoringa opterećenja slovenskih prijenosnih vodova

mr. sc. V. Lovrenčić*, prof. dr. sc. Nenad Gubeljak,** i Jure Lodrant*** * C&G d.o.o. Ljubljana/Tehnički direktor, Ljubljana, Slovenija

** Fakulteta za strojništvo, Univerza v Mariboru/Laboratorij za strojne elemente in konstrukcije, Maribor, Slovenija *** Artes d.o.o./ Tehnički direktor, Velenje, Slovenija

viktor.lovrencic@c-g.si

Sažetak - Slovenski prijenosni sustav se aktivno uključuje u izgradnju elektroenergetske prijenosne mreže budućnosti, koja temelji na liberalizaciji tržišta električne energije. Ideja naprednih mreža je racionalna uporaba energije uz istovremeno smanjenje troškova i gubitaka energije te povećanje kvalitete i pouzdanosti opskrbe. Suvremena tehnološka rješenja i inovacije u slovenskoj prijenosnoj mreži su predmet sistematičnog rada već niz godina. Više od dva desetljeća uporabe sustava DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) te desetljeće s sustavom OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring) nude bogata iskustva. Maksimalno iskorištavanje kapaciteta prijenosa električne energije moguće je u slučaju poznavanja tehničkih parametara dalekovoda odnosno geometrije lančanice, kao što su trenutačna sigurnosna visina vodiča (križanja) uz poznavanje trenutačnih podataka o vodiču, o njegovoj temperaturi i specifičnoj gustoći struje te vremenskih podatka na trasi dalekovoda. Razvoj OTLM sustava je omogućio prijelaz sa statičkog na dinamički monitoring opterećenja (STR - Static and DTR - Dynamic Thermal Rating). OTLM sustav je uz mjerenje temperature vodiča dobio nove funkcije. Nova rješenja omogućuju praćenje promjene horizontalne sile u zavisnosti od temperature. Istovremeno pružaju mogućnost određivanja dodatnih opterećenja kao što je nakupljanje leda na vodiču. Njihov cilj je upozoravanje operatera, da nastupa dodatno opterećenje ledom.

I. UVOD

Potrebe za električnom energijom rastu, a time i izazov za prijenosna poduzeća i za razvoj elektroenergetskih mreža. Operater prijenosnog sustava je odgovoran za visok stupanj pouzdane isporuke kvalitetne električne energije.

U svijetu postoji više različitih metoda za osiguravanje povećanih potreba potrošnje električne energije osim gradnje novih prijenosnih dalekovoda kao što su: povećanje napona, „vrući“ vodiči, povećanje visine nosećih stupova, telemetrijsko mjerenje temperature dalekovodnih vodiča – direktno točkasto mjerenje, mjerenja temperature uzduž vodiča s OPPC vodičima, video nadzor provjesa vodiča, laserski nadzor, uporaba meteoroloških podataka, itd. [1-28].

U suvremenim prijenosnim mrežama sve više i više se upotrebljavaju različite metode i postupci upravljanja, nadzora i održavanja elektroenergetske mreže.

Slika 1. Mehanika dinamičke promjene provjesa vodiča

Maksimalno iskorištavanje kapaciteta prijenosa električne energije moguće je u slučaju poznavanja tehničkih parametara dalekovoda odnosno geometrije lančanice, kao što su trenutačna sigurnosna visina vodiča (križanja) uz poznavanje trenutačnih podataka o vodiču, o njegovoj temperaturi i specifičnoj gustoći struje te vremenskih podatka na trasi dalekovoda (Slika 1).

Prognoza najvećeg, još uvijek sigurnog, strujnog opterećenja vodiča prijenosne mreže jedan je od najvažnijih i istovremeno vrlo teških zadataka za elektroprijenosna poduzeća.

Postoji više načina rješavanja tog problema. Pojedini stručnjaci vjeruju u matematične modele. Jedan od češćih načina prognoze pomoću programske opreme je baziran na podacima poput struje u vodiču, temperature zraka, brzine i smjera vjetra, intenzivnosti sunčanog isijavanja te tehničkih parametara, kao što su tip i promjer montiranog vodiča, maksimalna dozvoljena temperatura vodiča, otpornost vodiča, koeficijent emisije topline iz vodiča, koeficijent apsorpcije sunčane topline u vodiču itd., Time se pokušava odrediti graničnu opterećenost vodiča (Slika 2).

Prikupljanje svih tih meteoroloških podatka za pojedino područje u svakom trenutku vrlo je zahtjevno, a njihova pouzdanost često je problematična. Također, karakteristike instaliranih vodiča nisu uvijek na

MIPRO 2017/HEP 29

Slika 2. Dovođenje topline u vodič (zagrijavanje) = gubici toplote

(hlađenje) odnosno ravnotežna jednadžba (1)

raspolaganju pa se čak u toku eksploatacije dalekovoda mijenjaju (koeficijenti apsorpcije i emisije), kao i puzajuće izduživanje vodiča tokom dugogodišnje uporabe.

U Sloveniji je zbog veoma dinamičkog reljefa, posebno teško garantirati pouzdane meteorološke podatke, koji bi zadovoljili zahtjeve visoke točnosti i pouzdanosti na osnovu kojih bi dispečeri u republičkom centru upravljanja donosili odluke.

Dio struke u svijetu vjeruje isključivo u koncept mjerenja pojedinih fizikalnih veličina u realnom vremenu na stvarnom dalekovodu odnosno vodiču (temperatura vodiča, naprezanje u vodiču, provjes, vlastita frekvencija vodiča i drugo).

Na tragu tih premišljanja su dva sustava, koji su u prijenosnom sustavu Slovenije, ELES-u, provjerena i uspješno obavljaju zahtijevane funkcije [1].

Više od dva desetljeća je u uporabi sustav DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) te zadnje desetljeće sustav OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring).

U zadnjem razdoblju suradnja stručnjaka, koji su razvili DAMOS i OTLM sustav ponudila je ELES-u nove funkcije. Funkcije OTLM-DTR, OTLM-SAG i OTLM-ICE su najnovija rješenja koja su na terenu testiraju te su predmet prezentacije.

II. ISKUSTVA NOVIH TEHNOLOGIJA

A. DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) DAMOS (DAljnovodni MOnitoring Sistem) je rezultat

razvoja stručnjaka iz ELES-a uz vanjsku podršku instituta [2-6] i tvrtke [7,8], koja je razvila vremensku postaju i programsku opremu za praćenje vremenskih podataka te izračunavanje dozvoljene struje opterećenja (Slika 3). U toku nekoliko godina izgrađena je mreža vremenskih postaja, njih sedam, smještenih šest u transformatorskim stanicama i jedna na stupu, koja ima i ugrađen senzor za praćenje zaleđenosti. Sve postaje u sustavu DAMOS mjere temperaturu okolice, brzinu i smjer vjetra, sunčevo sijevanje i mjerače zračnog tlaka [7,8].

Za proračun dozvoljene struje opterećenja sustav DAMOS koristi IEEE formulu [9].

Slika 3. Primjer ugradnje vlastitog sustava DAMOS u TS Beričevo i TS Podlog

Temperatura i provjes vodiča su najvažniji faktori kod ocjene najveće dozvoljene struje, koju nadzemni vodič može prenijeti. Dalekovodni vodič radi u termodinamičkoj ravnoteži dobivajući toplinu iz okoline u obliku sunčeve radijacije, pomoću apsorpcije i s Jouleovim-ohmskim gubicima (I²R) te hlađenjem.

Ravnotežna jednadžba (1) prikazuje relaciju između struje i temperature vodiča [10]:

( )cc

prcs TRIdt

dTmCqqq 2−=−− (1)

gdje su: qs = sunčeva toplina [W/m], qc = toplinski gubici [W/m], qr = radijacijski gubici [W/m], mCp = najveći toplotni kapacitet vodiča [W/m°C], I = struja vodiča [A], Tc = temperatura vodiča [°C], R(Tc) = otpornost vodiča pri danoj temperaturi vodiča Tc [Ω/m].

DAMOS omogućuje vezu sa sustavom SCADA, prognozu mogućeg opterećenja, kratkotrajnu prognozu vjetra i podatke za projektiranje (zaleđenost, vjetar).

B. Razvoj sustava OTLM Naprava i kasnije sustav OTLM (Overhead

Transmission Line Monitoring) prešao je dugačak put razvoja od trenutka otkupa patenta RU 2222858 C1 H02J13/00 dana 31.10.2002. godine [10].

Bilo je nekoliko faza razvoja naprave i programske opreme i svo vrijeme tog zahtjevnog razvojnog puta bila je nuđena podrška ELES-a u želji da se dobije monitoring, koji će ispuniti očekivanja,

Prvi korak je bio razvoj naprave TMT (telemetrijsko mjerenje temperature dalekovodnih vodiča - Telemetric Measurement of Temperature) [10-12], koja omogućava direktno mjerenje temperature dalekovodnog vodiča (Slika 4).

30 MIPRO 2017/HEP

Slika 4. TMT - prva generacija naprave

Metoda mjerenja temperature pomoću naprave TMT se temelji na neposrednom mjerenju temperature dalekovodnog vodiča u dvije točke (na krajevima kućišta), uz točno vrijeme izvršenja mjerenja, te rezultate preko GSM (Global System for Mobile Communications)/GPRS (General Packet Radio Service) mreže prenosi u nadzorni centar. Napajanje je lokalno, induktivno iz struje u vodiču na kojemu je montiran te nije potrebno nikakvo redovito održavanje što bitno utječe na troškove eksploatacije TMT sustava.

U prvoj fazi razvoja imali smo u mislima statički monitoring prijenosnih vodova (STR) odnosno opterećenje dalekovoda (vodiča) unutar projektiranih parametara.

Osnovni zadatak TMT bio je slanje alarma u slučaju pregrijavanja vodiča odnosno prekoračenju projektirane vrijednosti, koja najčešće iznosi 40 °C (u svijetu 60 °C ili 80 °C). Crvenom alarmu prethodilo je upozorenje (žuto) cca 10 °C prije granične temperature vodiča.

U Sloveniji su u ELES-u u srpnju 2006. godine ugrađena dva prava TMT sustava na 400 kV DV Beričevo-Podlog i 110 kV DV Podlog-Laško (Slika 4).

Nakon prve montaže TMT u Rusiji u 2007. godini razvojni tim je odlučio nadgraditi napravu. Razvoj je išao u smjeru promjene vanjskog oblika, elektroničkog sklopa (otpornost na atmosferska pražnjenja), transformatora te komunikacijskog sklopa (modem GPS/GPRS). Uz te promjene došli smo do novog produkta OTLM, koji je 2012 dobio CE znak. Sustavno smo radili na razvoju novih funkcija, koje su tražili naši partneri (TSO) po svijetu.

Referencije i iskustva u ELES-u, gdje je ugrađeno 33 OTLM naprava s svim funkcijama još u Rusiji (Yantarenergo, Stavropolenergo, Tatarenergo, Tummenenergo - 40), Australiji (Transgrid – 3), Austriji (APG – 1), Češkoj (ČEPS - 2), Estoniji (Elering - 2), Gruziji (GSE – 1), Hrvatskoj (HOPS - 3), Makedoniji (MEPSO - 2) i Srbiji (EMS - 3), veoma su važne, jer su očekivanja i zahtjevi pojedinih TSO različiti. U Rusiji i Estoniji izuzetno niske temperature (OTLM je radio čak na - 34 °C te u Hrvatskoj ispod Velebita, DV 110 kV Crikvenica – Vrataruša sa visokim prosječnim brojem dana sa grmljavinom (visoka izokeraunička razina) te jakim olujnim vjetrom [13].

Tih 90 ugrađenih OTLM naprava u 10 država sa različitim funkcijama, različitim vremenskim uvjetima, telekomunikacijskim zahtjevima i kulturom upravljanja predstavljaju izazov za razvojni tim, koji mora tražiti nova rješenja. Tako je treća generacija OTLM naprave uz

Slika 5. OTLM - treća generacija naprave

funkciju OTLM-DTR uključivala inklinometar što je omogućilo razvoj funkcije OTLM-SAG odnosno nadzor provjesa [13].

Novi projekt nazvan OTLM SMART, koji je započet u jesen 2016. i biti će zaključen u 2018. godini, predstavlja bitan korak u razvoju četvrte generacije naprave. OTLM SMART će nadgraditi sustav s funkcijom OTLM-ICE odnosno javljanje alarma led [13].

III. DINAMIČAN KAPACITET DALEKOVODA Za razliku od tradicionalnog, statičkog pristupa (STR),

određivanju granica dozvoljenog opterećenja vodiča dalekovoda, dinamički pristup određivanju granica (DTR ili DLR - Dynamic Line Rating) se bazira na uvidu (na osnovu mjerenja i/ili izračunavanja) u stvarne uvjete pogona, kako struje opterećenja i uvjete u ambijentu, tako i stvarnih fizičkih veličina povezanih sa dalekovodom.

Problem je kompleksan zbog složenih odnosa koje postoje između navedenih veličina i njihove značajne promjenljivosti, a njegovo tehničko rješenje se usložnjava kao posljedica distribuiranosti dijelova sustava nadzora i njihove udaljenosti od centara upravljanja. Što više, standardni nadzorno upravljački sustavi SCADA po pravilu ne nadziru DV (tj. nema skupljanja podataka uzduž voda) nego samo snagu/struju DV putem njenog mjerenja u DV poljima TS.

Kako bi se realizirao tehničko-ekonomski potencijal sadržan u dinamičkom pristupu, uvid u stanje vodiča/voda, tj. mjerenja i povezani proračuni, moraju biti ostvaren u ritmu procesa, odnosno u realnom vremenu. Zato se dinamički (DLR) pristup u nekim elektroprivredama naziva i pristupom terećenju u realnom vremenu (RTTR – Real Time Thermal Rating).

Mogućnost meteorološke prognoze dobivenih iz vremenskih postaja omogućava planiranje dugoročne prognoze opterećenja dalekovoda.

Slika 6. Omjer opterećenja DV s usporedbom STR i DTR

MIPRO 2017/HEP 31

Kao što je prikazano na slici 6, možemo očekivati da će DV samo u 3 do 5 % svog životnog vijeka postići projektirane rubne uvjete (npr. temperatura okoliša 35 °C, brzina vjetra 0,6 m/s pravokutno na vodič i sunčevo zračenje 900 W/m2, SIST EN 50341-3-21:2009).

A. Montirane OTLM naprave u ELES-u U slovenskoj prijenosnoj mreži su s prvom montažom

TMT naprava u 2006. godini započeli korištenje nove tehnologije. Danas su 110, 220 i 400 kV DV opremljeni sa trećom generacijom OTLM naprave (Slika 5) i to [13]:

• DV 400 kV Beričevo-Podlog,

• DV 220 kV Beričevo-Podlog,

• DV 2x110 kV Dravograd-Slovenj Gradec,

• DV 110 kV Ajdovščina-Idrija,

• DV 2x110 kV Bežigrad-Kleče,

• DV 110 kV Pivka-Ilirska Bistrica.

Određivanju mjerne točke smo pristupili veoma pažljivo posebno kod izbora kritičnog raspona (npr. tiha dolina – dio trase u zavjetrini). Mjesto i broj, odnosno gustoća određenih mjernih točaka na dalekovodu, ovisi o više elemenata [13]:

• dužine trase,

• konfiguracije terena (zavjetrina, prirodne prepreke, uske doline i kotline, …),

• vremenskih uvjeta (tiha dolina),

• kritične sigurnosne visina (na granici propisom dozvoljene visine),

• profila dalekovoda (razlika u visini vodiča),

• križanja objekata (drugih vodova, ceste, željeznica, rijeke),

• promjena smjera trase više od 3000,

• rasporeda faza (najniži vodič),

• oblika glave stupa (bačva, dunav),

• jačine i kvalitete GSM signala,

• dostupa za montažu (autodizalica).

Kod određivanja mjerne točke možemo se koristiti:

• glavnim projektom,

• geodetskim snimcima,

• laserskim snimcima sa zemlje ili iz helikoptera,

• GIS podacima,

• pogonskim i vremenskim podacima (povijest).

Pri izboru načina prijenosa podataka iz OTLM u nadzorni centar (Slika 7.) izabrana je GSM/GPRS mreža kao globalno raširena mreža i oprema koja je sposobna djelovati u praktično svim svjetskim GSM mrežama (900/1800/1900 MHz).

Slika 7. Primjer načina komunikacije naprave OTLM

Korisnik OTLM sustava mora s lokalnim GSM operaterom uskladiti parametre djelovanja prijenosa podataka. Predviđen je SMS (Short Message Service) i GPRS način prijenosa podataka.

Prije postavljanja OTLM na terenu potrebno je provjeriti intenzitet GSM signala na mjestu montaže. Preporučuje se izbor kvalitetnog GSM operatera i sklapanje posebnog ugovora s jamstvom prednosti pri prijenosu podataka. Prilikom montaže točkastog mjerenja temperature možemo upotrijebiti OTLM napravu za alarmiranje dispečerskog centra kod projektom određene maksimalne dozvoljene temperature vodiča (npr. 40 0C ili 60 0C):

• alarm br.1 (temperatura – žuto polje - upozorenje) 10 0C niži od alarma br.2,

• alarm br.2 (temperatura – crveno polje) maksimalna dozvoljena temperatura vodiča određena glavnim projektom.

B. Pilot projekti DTR DV 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec je

dalekovod, koji je bio izabran za poligon pregleda nekih tehnoloških rješenja za STR i DTR. U 2010. godini je došlo do prve ugradnje vodiča sa optičkim vlaknima OPPC (Optical Phase Conductor) odnosno sustava za uzdužno mjerenje temperature pomoću Ramanove spektroskopije u optičkim vlaknima vodiča (Slika 8.).

Sustav sa nazivom VALCAP ima ugrađen programski paket ADAPpro, koji ima vlastito razvijen algoritam izračunavanja DTR na osnovu IEEE i CIGRE koncepta.

Za potrebe VALCAP sustava je ugrađena na stupno mjesto SM23 slovenska vremenska postaja tipa Semart II (Slika 9 – žuti krug).

U 2011. godini su u rasponu SM23-SM24 ugradili dvije OTLM naprave (Slika 9 – crveni krug) – naprave su ugrađene na klasičnom vodiču Al/ACS 240/40 mm2 i na OPPC 222-AL1/40-A20SA. Cilj je bio usporedba mjerenja temperature na dva usporedna vodiča na jednakom mjestu te usporedba mjerene temperature sustava VALCAP (temperatura u jezgri vodiča) i OTLM (temperatura na površini vodiča).

32 MIPRO 2017/HEP

Slika 8. Sustav OPPC – VALCAP i programski paket ADAPpro

Slika 9. Stup SM23 sa dvje OTLM naprave (crveni krug) i vremenska postaja Semart II (žuti krug) te OPPC unutrašnja faza

U 2012. godini su aktivirani sustavi DTR [14]:

• VALCAP i programski paket ADAPpro,

• SMD-MAP i programski paket SMD-DTR,

• DAMOS i programski paket TERMODV.

U 2013. godini su povezani sustavi OTLM i DAMOS s programskim paketom TERMODV s ciljem testiranja i analize podatka. Objavom tehničke brošure CIGRE TB 601 [15] oblikovan je nov alat - nova formula, koja je aktivirana s novom funkcijom OTLM-SAG početkom 2015. godine. Izmjerena temperatura vodiča s napravom OTLM je sidro u procesu izračuna DTR odnosno maksimalno dozvoljene struje uz vremenske podatke iz Semart II [15,16].

Razvojem sustava SUMO (Sistem za Ugotavljanje Meja Obratovanja) u ELES-u je omogućio uključivanje u SCADA te prikaz rezultata ODIN VIS (Slika 11).

Slika 10. Prikaz podataka ODIN VIS u sustavu SUMO

Slika 11. Komunikacijska shema sa SCADA u ELES-u OTLM-DTR) (OPOMBA: dodati pravu sliku sa bijelom OTLM napravom)

Danas su u sustavu SUMO dostupni podatci iz sustava DAMOS i OTLM. Komunikacijska shema na slici 11 prikazuje način prijenosa podataka od senzora na DV (OTLM i Semart II) te proračuna DTR funkcije i prikaza u centru upravljanja.

C. Pilot projekti alarmiranja leda Slovenija se nalazi u području čestih meteoroloških

poremećaja, koji uzrokuju zaleđivanje (slovenski pojam „žled“ je led koji se pojavljuje na predmetima odnosno pojava „žledenje“).

Studija [7,8] je već prije petnaest godina definirala područje jakog zaleđivanja i predložila instaliranje prvog eksperimentalnog senzora za led tipa METEO. Vremenska postaja sa senzorom za led je bila montirana 2006. godine [8] na stup br. 40 na DV 400 kV Divača – Melina, koji je već bio srušen zbog leda (Slika 12). Izabrana je lokacija Tatre na planini Snežnik na nadmorskoj visini 740 m.

MIPRO 2017/HEP 33

Slika 12. Montaža senzora za led METEO u sustavu DAMOS

Internet

GSM/GPRS mobilno omrežje

Mobitel

Računalnik zameteorološki sistem

DAMOSv Beričevem

ELES – LAN

omrežje

Merilnik zaledenitev

METEO GSM bazna postajamobilnega operaterja

GSM/GPRS

RTP -Divača

Optičnaspojka

na daljnovodnem stebru

GSM/GPRS

OPTIKAELES

Slika 13. Moguča rješenja komunikacije sustava DAMOS i METEO

Nakon katastrofalnih posljedica zaleđivanja u veljači 2014. kada je stradala prijenosna mreža 220 i 400 kV na zapadnom dijelu Slovenije (srušeni DV na dijelu trase između Divače i Ljubljane - Slika 14) je ELES u suradnji sa domaćim partnerima izabrao nov poligon za testiranje opreme za alarmiranje pojave leda [26-28].

DV 110 kV Cerkno-Idrija točnije lokacija Bevkov vrh na visini 1051 m je veoma često oštećen ledom posebno lokacija SM13 (veljača 2014. – slika 15). To stupno mjesto je izabrano za pilotski projekt na kojem će biti testirana funkcija OTLM-SAG i OTLM-ICE. Obje funkcije će biti podržane izmjerenim podacima iz OTLM naprave i na novo razvijene vremenske postaje tipa Semart 217M/PAMC, koja će imati u svojem sustavu kameru. Slika iz kamere će potvrditi prisutnost leda, kojega će alarmirati OTLM-ICE funkcija.

Slika 14. Havarija DV 400 kV Beričevo – Divača, veljača 2014. (Izvor: ELES)

Funkcija OTLM-SAG je već testirana na DV 2x110 kV Dravograd–Slovenj Gradec i izmjerena geometrija vodiča (lančanica) s teodolitom je potvrdila visoku točnost algoritma, koji je sastavni dio OTLM-SAG i OTLM-ICE.

Da bi funkcije OTLM-SAG i OTLM-ICE dale točne podatke s ciljem alarmiranja opasnih stanja odnosno ugrožavanja sigurnosne visine na križanju objekata ili dodatnog opterećenja odnosno zaleđivanja vodiča učinjen je naputak za mjerenje lančanice u realnom vremenu (Slika 16). Algoritam tih funkcija zahtjeva kao ulazne podatke što točnije informacije o vodiču [26-28].

Za funkciju OTLM-SAG je razvijen matematični model za proračunavanje geometrije lančanice vodiča i vlačnih sila u istom, kao podrška za kontinuirano praćenje temperature i naklona vodiča na lokaciji montaže OTLM

Testirana je aplikacija OTLM-ICE i međuovisnost geometrijskih parametara te parametara opterećenja na lančanici vodiča za vrijeme nakupljanja leda ili teškog snijega. Također je urađena je i procjena učinka povećanja električne struje na topljenje leda kao alat za sprečavanje rušenja dalekovoda [26-28].

Slika 15. Led na vodiču Al/Če 240/40 mm2 na Bevkovom vrhu u veljači 2014. (Izvor: ELES)

34 MIPRO 2017/HEP

Slika 16. Naputak za mjerenje geometrije lančanice vodiča

IV. ZAKLJUČAK Višegodišnja pozitivna iskustva s uporabom sustava

DAMOS i OTLM uz funkciju OTLM-DTR te najnovije funkcije OTLM-SAG i OTLM-ICE nude široke mogućnosti korištenja na prijenosnim VN dalekovodima u različitim meteorološkim uvjetima.

Iskustva na poligonu DV 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec na kojem su testirane različite tehnologije uključene u programsku opremu SUMO (VALCAP i programski paket ADAPpro, SMD-MAP i programski paket SMD-DTR, DAMOS i programski paket TERMODV te OTLM i funkcije OTLM-DTR i OTLM-SAG, ODIN VIS) omogućiti će ELES-u daljnju uporabu modernih tehnologija i posebno slovenskim partnerima ponudu provjerene opreme i drugim TSO u svijetu.

Slijedi izvješće nakon testiranja funkcije OTLM-SAG na poligonu DV 110 kV Cerkno-Idrija na lokaciji Bevkov vrh.

LITERATURA [1] V. Lovrenčić, M. Marinšek, „Moderne tehnologije monitoringa i

dijagnostike elementi »SMARTGRIDS« u slovenskom prijenosnom sustavu“, 9. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, 8.10.2010, Zadar.

[2] Valenčič L., Plaper M., Jakl F., „Študij termične obremenljivosti vodnikov za nadzemne vode – I. del,“ studija br. 1174, EIMV, 1992.

[3] Valenčič L., Plaper M., Jakl F., „Študij termične obremenljivosti vodnikov za nadzemne vode – II. del,“ studija br. 1259, EIMV, 1994.

[4] Valenčič L., Plaper M., Jakl F., Čuhalev I., „Monitoring termične obremenljivosti daljnovodov v Sloveniji,“ studija br. 1319, EIMV, 1996.

[5] Bakić K., Čuhalev I., „Povečevanje učinkovitosti prenosnega omrežja s pomočjo monitoringa obremenitev nadzemnih vodov,“ studija br. 1469, EIMV, 1999.

[6] Bakić K., „Povečevanje učinkovitosti prenosnega omrežja s pomočjo monitoringa obremenitev nadzemnih vodov – 2. del,“ studija br. 1500, EIMV, 2001.

[7] Koncept razvoja omrežja meteoroloških postaj za potrebe prenosnega omrežja Slovenije, ARTES, Velenje, 2002.

[8] Analiza vgradnje postaje za opazovanje in predikcije zaledenitev z avtonomnim električnim napajanjem, Poročilo 1-2006, Projekt ELES-ARTES, Velenje, 2007.

[9] IEEE Std 738-1993, Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors, (Revision of IEEE Std 738-1986), IEEE-SA Standards Board, 17.06.1993.

[10] Z. Dimović, V. Lovrenčić, „Telemetrički sistem za nadzor dalekovoda u realnom vremenu TMT,“ 7. Simpozij o sustavu vođenja EES, HO CIGRE, Cavtat 5. - 8. studeni 2006., Hrvatska.

[11] S. Lesjak, V. Lovrenčić, Z. Dimović, B. Mekhanoshin, A. Borodin, V. Shkaptsov, A. Salnikov, “Overhead line uprating using ALS and real time monitoring of conductor temperature,” 15th International Symposium on High Voltage Engineering (IHS), Ljubljana, Slovenia, August 2007.

[12] V. Lovrenčič, Z. Dimović, „Povečanje kapaciteta prijenosa električne energije u tranzitnim dalekovodima upotrebom sistema TMT i prva iskustva primjene u Sloveniji“, 8. savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat 4. - 8. studeni 2007.

[13] Dokumentacija TMT in OTLM, C&G d.o.o. Ljubljana, 2002 do 2017.

[14] G. Lakota, J. Kostevc, B. Barl, M. Marinšek, J. Kosmač, " Primerjava rezultatov meritev in izračunov temperatur vodnika, pridobljenih iz različnih merilnih sistemov, nameščenih na istem daljnovodu, 11. konferencija slovenskih elektroenrgetikov“, 11. konferencija slovenskih elektroenrgetikov, Laško, Slovenija, svibanj, 2013.

[15] CIGRE, TB 601, Guide for Thermal Rating Calculations of Overhead Lines, Working group B2.43, 2014.

[16] CIGRE, TB 498, Guide for Application of Direct Real-Time Monitoring Systems, WG B2.36, 2012.

[17] V. Lovrenčić, S. Peulić, “Realiziran sustav monitoringa nadzemnih vodova prijenosnog sustava OTLM“, 8. simpozij o sustavu vođenja EES-a HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, listopad 2008.

[18] A. Žertek, V. Lovrenčić, M. Pantoš, “Umjetna neuronska mreža (UNM) kod određivanja dinamičkih prijenosnih mogućnosti vodiča“, 9. savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, 8.-12.11. 2009.

[19] V. Lovrenčić, M. Gabrovšek, “Temperature monitoring of overhead lines (OHL) is Smart Grid solution for power grid“, Smart Grid 2010, Sibiu, Rumunija, 21.-23.11.2010.

[20] V. Lovrenčič, M. Gabrovšek, M. Marinšek, M. Polak, “Conductor temperature monitoring in the Slovenian transmission network,” Transmission & Distribution Europe 2010, Amsterdam, Netherlands, March 2010.

[21] M. Gabrovšek, M. Kovač, V. Lovrenčić, J. Kosmač, G. Lakota Jeriček, A. Souvent, “Dynamic Thermal Line Rating in Slovenia“, International Conference on Condition Monitoring, Diagnosis and Maintenance - CMDM 2011, CIGRE 177, Bucharest, Rumunija, September 19 - 23, 2011.

[22] V. Lovrenčić, M. Kovač, M. Krevelj, “Dinamički temperaturni monitoring nadzemnih vodova prijenosnog sustava“, 10. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Opatija, Hrvatska, 11. – 14. studeni 2012.

[23] V. Lovrenčić, M. Marinšek, D. Kozjek, M. Kovač, M. Gabrovšek, “Točkasto i uzdužno mjerenje temperature osnova za statičko i dinamičko određivanje opterećenja DV 2x110 kV Slovenj Gradec – Dravograd“, 11. Savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, 10.-13.11. 2013.

[24] V. Lovrenčič, N. Gubeljak, B. Banić, A. Ivec, D. Kozjek, M. Jarc, „Monitoring za posredno određivanje promjene horizontalne sile u zavisnosti od promjene temperature i nagiba nadzemnog voda dalekovoda prijenosnog sustava“, 11. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Opatija, Hrvatska, 10. – 12. studeni 2014.

[25] V. Lovrenčić, M. Gabrovšek, M. Kovač, N. Gubeljak, Z. Šojat, Z. Klobas, “The contribution of conductor temperature and sag

MIPRO 2017/HEP 35

monitoring to increased ampacities of overhead lines (OHLs)”, DEMSEE'15 10th International Conference on Deregulated Electricity Market Issues in South Eastern Europe, Budapest, Hungary, September 2015.

[26] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, B. Banić, M. Pinterič, M. Jarc, „Application of an Ice-Alarm in the OTLM System“, First South-East European CIGRE conference, Portorož 2016.

[27] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, M. Pinterič, B. Banić, A. Ivec, J. Predan, M. Jarc, B. Uhlik, „Proširenje aplikacije OTLM-SAG na

praćenje zaleđenosti vodiča u DLR sustavu“, 12. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Split, Hrvatska, 14. – 16. studeni 2016.

[28] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, B. Banić, S. Nikolovski, „Preventing Transmission Line Damage Caused by Ice with Smart On-line Conductor Monitoring“ The 2016 International Conference on Smart Systems and Technologies, SST 2016, Osijek, Croatia, October 12-14, 2016.

36 MIPRO 2017/HEP

Integrirano napredno upravljanje zgradama i

distribucijskom mrežom - projekt 3Smart

doc.dr.sc. Tomislav Capuder*

*Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Hrvatska

tomislav.capuder@fer.hr Sažetak:

Optimalno upravljanje potrošnjom i proizvodnjom energije (električne, rashladne, toplinske, vode) u zgradi novi je moment u provođenju mjera energetske učinkovitosti i integracije obnovljivih izvora. Upravo naprednim i prediktivno-korektivnim upravljanjem ključnim energetskim podsustavima zgrade moguće je trošak energije za rad zgrade znatno smanjiti, čak i unutar postojećeg dvotarifnog sustava. Daljnjim proširivanjem koncepta i integriranim planiranjem i upravljanjem zgrade i elektroenergetske mreže, moguće je ostvariti dodatne uštede i kreirati nove usluge. Time se ujedno stvaraju preduvjeti za razvoj naprednih gradova i naprednih energetskih sustava.

Projekt Smart Building - Smart Grid - Smart City (3Smart) financiran unutar Programa transnacionalne suradnje Dunav obuhvaća 12 zemalja dunavske regije i provodi pilot projekte integriranog naprednog upravljanja zgradama i distribucijskom mrežom u 5 zemalja: Hrvatskoj, Sloveniji, Mađarskoj, Austriji i Bosni i Hercegovini. Kroz predavanje će biti predstavljen koncept tehnoloških rješenja koje se razvija te ciljevi koji se planiraju ostvariti ovim u regiji jedinstvenim projektom.

Ključne riječi: elektroenergetika, napredne mreže, upravljanje potrošnjom

MIPRO 2017/HEP 37

Podešenje relejne zaštite prstenaste obostrano napajane 35 kV mreže

izv.prof.dr.sc. Juraj Havelka*

*Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Hrvatska

juraj.havelka@fer.hr Sažetak:

U radu je prikazano predloženo podešenje relejne zaštite prstenaste 35 kV mreže Elektre Bjelovar u okruženju geotermalne elektrane Velika 1. Priključak geotermalne elektrane Velika 1 na 35 kV mrežu predviđen je u petlji te će stoga na nizu vodova u 35 kV mreži postojati obostrano napajanje.

S obzirom da je mreža štićena nadstrujnom zaštitom postoji problem selektivnosti ukoliko postoje paralelni vodovi koji su napajani obostrano. Izvršeni su proračuni kratkog spoja za buduće uklopno stanje te je prikazan način na koji je moguće podesiti nadstrujnu usmjerenu zaštitu prstenaste, obostrano napajane mreže, a da se zadrži selektivnost zaštite za svaku dionicu promatranog sustava.

Ključne riječi: elektroenergetika, napredne mreže, relejna zaštita

38 MIPRO 2017/HEP

Automatizacija SN mreže - osnova naprednih

mreža Boris Njavro*

*Schneider-Electric d.o.o., Strojarska cesta 22, 10000 Zagreb, Hrvatska

boris.njavro@schneider-electric.com

Sažetak:

Uvođenje automatizacije u SN mrežu važan je korak u borbi svakog ODS-a za poboljšanje kvalitete isporuke električne energije, posebice u dijelu smanjenja trajanja ispada. U ovom slučaju, SN mreža se odnosi i na nadzemnu i na kabelsku mrežu, gdje je u osnovi logika različita, no gotovo sva daljnja razmatranja primjenjiva su na obje opcije.

Koliko god se proces uvođenja automatizacije u SN mrežu čini jednostavan i pravocrtan, u praksi se pojavljuje izniman broj problema koje treba riješiti i kompromisa koje treba usvojiti da bi cijeli proces bi uspješan. Sa stanovišta arhitekture, tj. načina funkcioniranja razlikujemo distribuiranu (bez ili s međusobnom komunikacijom između uređaja) i centraliziranu arhitekturu automatizacije, gdje je logika smještena u centralnom SCADA sustavu, dok sa stanovišta logike razlikujemo jednostavnu (odrade funkcija ovise samo o lokalnim uvjetima) i naprednu automatizaciju, ili u najvišoj razini tzv. samoobnavljajuću mrežu (engl. self-healing), gdje odrada funkcija ovisi o mnogim uvjetima u cijeloj zahvaćenoj mreži.

Bez obzira koju arhitekturu ili logiku izabrali, puno važniji kriterij za primjenu je pouzdanost rada, jer želimo da funkcije automatizacije odrađuju uvijek i samo kad su svi uvjeti zadovoljeni, a nikako krivo ili uz neželjene uvjete. Zbog toga je kod centraliziranih i naprednih arhitektura bitno izgraditi i pouzdanu komunikacijsku mrežu.

U okviru ovog predavanja detaljnije će se razmotriti sve arhitekture automatizacije, te navesti njihove prednosti i mane u pokušaju da se proces uvođenja olakša i osigura ostvarivanje zadanih ciljeva, prvenstveno smanjenja vremena bez napajanja.

Ključne riječi: elektroenergetika, napredne mreže, automatizacija SN mreže

MIPRO 2017/HEP 39

ADMS - alat za održivo poslovanje operatora

distribucijskog sustava prof. dr. sc. Goran S. Švenda*

*Schneider-Electric DMS

goran.svenda@schneider-electric-dms.com

Sažetak:

Osnovna misija suvremenih distributivnih tvrtki je sigurna i kvalitetna distribucija električne energije na cjelokupnom teritoriju. Te tvrtke su sve više prisutne na tržištu električne energije i sve su više prisiljene na profitabilno poslovanje, što ih često tjera da maksimalno odgađaju investicije, odnosno da rade na granicama svojih tehničkih mogućnosti. Pri tome, samo neki od izazova s kojima se moraju boriti su vezani za smanjenje broja zaposlenih, centralizaciju sustava praćenja, upravljanja i izvještavanja, maksimalno iskorištavanje postojećih kapaciteta i optimalno centralizirano upravljanje regulacijskim resursima u realnom vremenu. Jasno je da postojeći SCADA sustavi ne mogu ispuniti tako složene, sveobuhvatne ciljeve.

Ipak, napredni Distributivni Sustav Vođenja (ADMS), čvrsto integriran ne samo s istim tim SCADA sustavima, već i sa sve većim brojem “pametnih” uređaja koji se mogu sresti u distributivnoj mreži (Intelligent Electronic Devices IED, AMI, MDM, distributivni generatori, itd.) i velikim brojem složenih sustava, kao što su GIS, CIS, OMS, WOM, sustav za obračun i naplatu električne energije, itd., u potpunosti mogu odgovoriti na prethodno postavljene izazove. Takav, ADMS predstavlja najsuvremeniji integrirani softverski paket namijenjen za praćenje, upravljanje, analizu, optimizaciju, planiranje i izvještavanje o radu/ispadima distributivne mreže.

Samo neke od dobiti koje distributivna tvrtka ostvaruje uvođenjem ADMS su: opća podrška i sinkronizacija rada tvrtke; unifikacija poslovnog modela; efikasno centralizirano upravljanje svim resursima; povećanje sigurnosti rada; smanjenje broja kontrolnih centara; odgađanje investicija; održavanje opreme po potrebi; smanjenje troškova pogona i vremena trajanja kvarova; smanjenje gubitaka električne energije i konačno povećanje prihoda distributivne tvrtke.

U okviru ovog predavanja bit će prikazano jedinstveno ADMS rješenje tvrtke Schneider Electric DMS.

Ključne riječi: napredne mreže, Advance Distribution Management System (ADMS)

40 MIPRO 2017/HEP

Izazovi implementacije cjelovitog ICT sustava za podršku elastičnom i učinkovitom

upravljačkom centru elektrodistribucijske mreže

Ante Martinić*, Boris Golub**, Ivica Pavić***, Bojan Franc***

*Elektrogen d.o.o., Zagreb, Hrvatska **Adnet d.o.o, Zagreb, Hrvatska

***Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Hrvatska

ante.martinic@elektrogen.hr boris.golub@adnet.hr

ivica.pavic@fer.hr bojan.franc@fer.hr

Sažetak:

U eri obilježenoj brisanjem granica između operacijskih i informacijskih tehnologija, sve tanjom linijom razgraničenja između svijeta tehnološkog i komercijalnog upravljanja elektroenergetskim sustavom te evolucijom IOT paradigme izazovi koji se stavljaju pred moderne centre upravljanja elektroenergetskom mrežom uvjetuju značajnije promjene u arhitekturama onog što se tradicionalno nazivalo industrijski informacijski sustavi. Monolitni, zatvoreni dizajn je odavno stvar prošlosti. Teži se prirodnijim, jednostavnijim paradigmama dizajna usklađenim s modernim pristupima razvoja ICT sustava.

Prezentirati će se vizija suvremene arhitekture upravljačkog centra usklađena s novim spoznajama iz ICT domene. Opis arhitekture mikroservisa te niza virtualizacijskih tehnika s posebnim naglaskom na primjenu u elektroenergetskom sektoru zaokružit će pregled implementacija pojedinačnih servisa koje odgovaraju na izazove upravljanja elektrodistribucijskom mrežom.

Kao nasljednik paradigme uslugama orijentirane arhitekture pojasnit će se kako primjena novog pristupa omogućuje optimalno korištenje resursa, pojednostavljuje procese održavanja, povećava vidljivost topologije dostupnih usluga te u konačnici bolje razumijevanje njihove primjene. Navedeno dovodi do implicitnog povećanja sigurnosti informacijskog sustava uz istovremeno povećanje njegove elastičnosti iz i perspektive kontinuiranog poslovanja.

Pojam elastičnosti nadalje se povezuje i s istoimenom pojmom iz perspektive elektroenergetskog sustava. Temeljni izazov je unaprijediti sposobnost elektroenergetskog sustava da reagira na promjene u svojoj okolini (volatilni obnovljivi izvori, nedostatne rezerve, ispadi u mreži kao posljedica kvarova, pogreške u informacijskim sustavima i sl.), a da pritom ostane unutar dopuštenih tehnoloških i komercijalnih granica. Biti će dan pregled arhitekture modernog ICT sustava i informacijskih servisa za potporu elastičnom i učinkovitom vođenju elektrodistribucijske mreže.

Ključne riječi: napredne mreže, ICT sustav, informacijski servisi

MIPRO 2017/HEP 41

Sigurnost upravljačkih sustava - prezentacija

Poslijediplomskog specijalističkog studija

Informacijska sigurnost Stjepan Groš*

* Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu, Unska 3, 10000 Zagreb, Hrvatska

stjepan.gros@fer.hr Sažetak:

Dizajn i održavanje elektroenergetskih sustava relativno su stare inženjerske discipline s bogatim iskustvom što je omogućilo da danas imamo vrlo pouzdane sustave. Međutim, ti sustavi prolaze značajnu promjenu prouzročenu sve intenzivnijom integracijom s informacijsko-komunikacijskim tehnologijama (ICT). Takav razvoj, osim pozitivnih, uvodi i neke negativne elemente najznačajniji od kojih su problemi sigurnosti. Problemi sigurnosti, prvenstveno prouzročeni namjernim napadima, su nešto s čim se poslovni sustavi već suočavaju dugo vremena te su razvijene neke, manje ili više, uspješne metode kojima se ti problemi umanjuju i kontroliraju. Ti problemi sada se preslikavaju i u elektroenergetske, odnosno općenito upravljačke sustave. Kako su elektroenergetski sustavi specifični sa specifičnim zahtjevima nije moguće direktno preslikati rješenja iz poslovnih sustava. Dodatni problem predstavlja činjenica kako velik broj inženjera koji radi na dizajnu, razvoju i održavanju elektroenergetskih i upravljačkih sustava nije obučavan u području informacijsko-komunikacijskih tehnologija, a posebice ne u njihovoj sigurnosti. Prema tome, postoji značajna potreba za edukacijom inženjera u području sigurnosti ICT-ja prilagođena specifičnostima elektroenergetskih i upravljačkih sustava.

Svrha ove prezentacije je predstaviti poslijediplomski specijalistički studij Informacijske sigurnosti na Fakultetu elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu. U sklopu prezentacije, između ostalog, bit će dan kratki osvrt na profesionalne certifikate i odnos prema Studiju, kompetencije koje se stječu završetkom studija, opisani uvjeti upisa studija, dan pregled predmeta vezanih uz upravljačke sustave te također opisan tijek studiranja.

Prezentacija je namijenjena inženjerima elektrotehnike koji dizajniraju, razvijaju, održavaju i upravljaju elektroenergetskim sustavima, a koji bi htjeli obogatiti svoje znanje tim novim područjem odnosno svoju karijeru usmjeriti u područje sigurnosti upravljačkih sustava.

Ključne riječi: informacijska sigurnost, cjeloživotno učenje, poslijediplomski specijalistički studij, elektroenergetski sustavi, upravljački sustavi

42 MIPRO 2017/HEP

Trendovi u mrežnim tehnologijama za

kritične sustave Branimir Turk*

* CS Computer Systems d.o.o., Prečko 1a, 10000 Zagreb, Hrvatska

bturk@cs.hr Sažetak:

Razvojem komunikacijskih tehnologija zasnovanim na Ethernet i TCP/IP mrežnim protokolima u zadnjim desetljećima uspostavljena je tehnološka osnova za njihovu primjenu u različitim procesnim sustavima. Jedan od primjera korištenja TCP/IP protokola je uvođenje IEC 60870-5-104 norme za automatizaciju i daljinsko upravljanje elektro-energetskih sustava te je danas komunikacija zasnovana na Ethernet i TCP/IP mrežnim protokolima široko zastupljena u procesnim sustavima.

Korištenje suvremenih segmentacijskih i izolacijskih tehnologija omogućeno je korištenje zajedničke fizičke mrežne infrastrukture za komunikaciju različitih procesnih sustava. Odnosno, omogućena je uspostava više-uslužne, konsolidirane, mrežne infrastrukture koja se koristi od strane više sustava. Unutar ovakve, konsolidirane, infrastrukture izolacija različitih sustava ne vrši se na razini fizičkih uređaja, već je izolacija ostvarena korištenjem više logičkih mreža koje omogućuju odvajanje prometa različitih sustava.

Posljednjih godina prisutni su trendovi automatizacije i programibilnosti mrežne infrastrukture te virtualizacije mrežnih funkcija.

Trenutno, čvorovi unutar IP mreža posjeduju distribuiranu kontrolnu ravninu koja otežava centralizirano upravljanje mrežnom infrastrukturom. Automatizacijom i programibilnošću uspostavlja se okvir koji omogućuje centralizirano upravljanje mrežnom infrastrukturom koja je u mogućnosti odgovoriti na zahtjeve modernih aplikacija.

S druge strane, virtualizacijom mrežnih funkcija uspostavlja se okvir za virtualizaciju različitih vrsta mrežnih čvorova povrh postojeće fizičke i logičke mrežne topologije. Ovime se uspostavlja nova razina apstrakcije koja omogućuje fleksibilnu uspostavu novih sigurnosnih servisa baziranih na aplikacijama, a koje do sada nije bilo moguće uspostaviti na tradicionalnoj mrežnoj infrastrukturi.

Ključne riječi: mrežni protokoli, IEC 60870-5-104

MIPRO 2017/HEP 43

Razvoj TK infrastrukture i uvođenje novih

protokola u sustavu vođenja EES-a Goran Čutić*, Emil Matica *

* Iteratio d.d, Slavonska avenija 24/6, Zagreb, Hrvatska

goran.cutic@iteratio.hr emil.matica@iteratio.hr

Sažetak:

U današnje vrijeme, tvrtke za proizvodnju, prijenos i distribuciju električne energije (dalje u tekstu energo-kompanija) u svrhu komunikacijskih potreba u viskonaponskim mrežama, još uvijek koriste SDH rješenja u kombinaciji s PDH pristupnim multipleksorima. Današnje SDH komunikacijske mreže nazivamo (Next Generation) SDH sustavi ili MSPP (Multi Service Provisioning Platforms). Nadogradnja starih SDH sustava u NG SDH sustave očitovala se u implementaciji novih protokola uz zadržavanje svih postojećih principa SDH sustava. Na taj način NG SDH sustavi još uvijek pružaju brojne prednosti pri ispunjavanju komunikacijskih potreba energo-kompanija. Neke od tih prednosti su high-availability (visoka raspoloživost; visok stupanj operativnosti sustava), malo i nepromjenjivo kašnjenje, detaljna upravljivost sustavom te pouzdan nadzor sustava. Novost u NG SDH sustavima je Ethernet-over-SDH, koji na efikasan način osigurava prijenosni kapacitet za promet baziran na paketskom prijenosu preko SDH infrastrukture sustava s visokom pouzdanošću i malim vremenskim kašnjenjima signala.

S točke gledišta korisnika, još uvijek postoje sustavi s konvencionalnim komunikacijskim sučeljima (npr. FXS, FXO, E&M, V.24, X.21 itd.). Za povezivanje takvih sustava koriste se pristupni PDH uređaji, koji omogućavaju povezivanje navedenih sučelja, agregaciju i multipleksiranje signala s tih sučelja te distribuciju tih signala prema SDH sustavima.

S obzirom na današnje zahtjeve, FMX/CMX (PDH) uređaji imaju određena ograničenja, a koja se manifestiraju ograničenim sustavom za nadzor i upravljanje tim uređajima te ti uređaji ne podržavaju zahtjeve za novim digitalnim i mrežnim sučeljima. Stoga se javlja potreba za modernizacijom pristupne mreže HOPS-a i uvođenjem novih protokola u sustavu vođenja EES-a kao što je IEEE C37.94 standard. IEEE C37.94 je standard međupovezivanja tele-protekcije i multipleksorskih uređaja. Paketski komunikacijski promet (Ethernet i IP), generiran novim udaljenim terminalima, IEC61850 zaštitnim sustavima, senzorima, IP telefonijom, nadzornim kamerama itd., konstantno je u porastu.

U cilju održavanja koraka s glavnim trendovima u telekom industriji, postojeće komunikacijske sustave potrebno je migrirati u visoko raspoložive, paketski orijentirane hibridne sustave s niskim kašnjenjem. MPLS-TP (Transport Profile) osigurava konekcijski orjentiran prijenos za paketske i TDM usluge te omogućuje povezivanje s jezgrenim sustavima temeljenim na SDH, Ethernet, IP/MPLS i DWDM tehnologijama. MPLS-TP sadrži karakteristike MPLS protokola, a uz to i podršku tradicionalnih prijenosnih funkcionalnosti, kao što je skalabilnost za Ethernet usluge, podrška za kvalitetu usluge i snažniji mehanizmi za funkcije održavanja i nadzora. Implementira se na dijelu mreže gdje su

44 MIPRO 2017/HEP

korisnički zahtjevi do 1Gb/s. Za prijenosne brzine veće od 1Gb/s najfleksibilnija je implementacija OTN tehnologije. OTN unaprijeđuje SDH sustave povećanjem optičkih prijenosnih kapaciteta i dometa kojima se može ostvariti prijenos optičkih signala. OTN mreže u kombinaciji s WDM tehnologijom, omogućavaju neposredno i fleksibilno mapiranje velike količine korisničkih signala temeljenih na različitim protokolima (IP, Ethenet, SDH ili OTN) na pojedine valne duljine.

Ključne riječi: mrežni protokoli, komunikacijski sustavi

MIPRO 2017/HEP 45

Djecak_200x280+3mm.indd 1 21-Mar-17 15:17:29

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

www.koncar.hr

ISBN 978-953-233-094-6

MIPROKružna 8/II, HR-51000 Rijeka, Hrvatska

tel: +385 51 423 984mipro@mipro.hr www.mipro.hr

sponzori

zlatni sponzori

srebrni sponzori

brončani sponzori

sponzori

CROATIA

generalni sponzor