Кейс компании Vattenfall: автоматизация распределительной сети

Решения Smart Grid повышают эффективность распределительной сети Vattenfall

Vattenfall - компания имеющая выручку 15 млрд. долларов и обслуживающая более 7.4 млн абонентов в северной Европе.

С 1994 г. Vattenfall наращивал свою распределительную сеть в Финляндии путем проб и ошибок. Необходимость повышения надежности и улучшения обслуживания подтолкнули Vattenfall в 2009г. начать автоматизацию своей распределительной сети для включения развивающихся компонентов Smart Grid и создания энергосистемы будущего.

Ответственность за внедрение элементов Smart Grid компания возложила на стороннего подрядчика Emtele. Теперь компания отвечает за доступность из центра управления всех элементов сети. Emtele выбрала самые надежные коммуникационные технологии и устройства. Emtele убедила Vattenfal, что объединяя устройства Smart Grid Viola они получат рост удаленного управления и мониторинга электросетевых объектов в отличии от предыдущих технологий. Система снижает затраты, увеличивает контроль эффективности и надежность сети. Emtele также смог снизить количество обращений в службу поддержки.

Проблемы стандартизации различных технологий

Приобретая небольшие энерго компании в северной и центральной части Финляндии Vattenfall стал одной из крупнейших энергетических компанией в мире. Приобретая компании, Vattenfall приобретал и большое число унаследованных технологий и стандартов от ранее независимых компаний. Избыток различных технологий делал задачу интеграции в единую систему практически невозможной.

Многие системы были построены на пропиетарном софте и лицензии подходили к концу, в связи с этим требовались дополнительные расходы. В ходе проведенного анализа специалисты Vattenfall также определили, что некоторые части сети будут увеличиваться в будущем, делая вопрос автоматизации очень важным для сохранения тенденции снижения затрат.

Было очевидно, что только улучшений сети передачи будет недостаточно. Подстанции и реклоузеры соединенные волоконно-оптическими линиями связи были зачастую оборудованы GSM или радио модемами, которые требовали переподключения каждый раз, когда требовалась обновленная информация. Стоимость такого решения была высокой и из-за того, что модемы использовали физические линии для подключения к SCADA, емкость линий подходила к концу и была ограничена.

Использование радио модемов предполагало построение сети с большими капитальными затратами. С учетом того, что основные подстанции Vattenfall разбросаны на большой территории обслуживания решение с использованием радиомодемов получилось бы очень сложным и негибким, не говоря о дороговизне.

Как результат, одним из основных пожеланий Vattenfall была возможность управлять подстанциями удаленно с использованием технологий беспроводного доступа. Архитектурно наша сеть просто не поддерживала существующие и будущие потребности, говорит лидер проекта по модернизации сетевой инфраструктуры Vattenfall.

Решение: элементы Smart Grid приносят революционные изменения. 

Модернизация коммуникаций в распределительной сети Vattenfall построена на элементах Smart Grid технологии иногда называемой Интернет для энергетики, благодаря её потенциалу в корне изменить путь производства, передачи и потребления электроэнергии. SmartGrid окружает множество инструментов и технологий, которые позволяют поставщикам электроэнергии более точно вести учет электроэнергии и удаленно контролировать каждую точку сети передачи и распределения электроэнергии. Технологии SmartGrid смогут великолепно увеличивать прозрачность и улучшать время отклика на изменения в электрических сетях, Европейская Комиссия выбрала SmartGrid как основной тренд для инвестиций в будущем. Я уверен, что если рассматривать отрезок времени в 5-15 лет крупнейшие изменения в распределительном комплексе произойдут благодаря SmartGrid технологиям, говорит топ-менеджер компании Vattenfall.

Emtele-сервисный оператор для межмашинного обмена

Emtele - сервис-провайдер, который обеспечивает решения для удаленного мониторинга и управления устройствами и оборудованием. Решения Emtele добавляют интеллект к устройствам, которые до этого имели только возможность механического воздействия или только заранее запрограммированные функции и позволяют данным собираться и обрабатываться удаленно. Интеллектуальные решения Emtele находят свое применение в здравоохранении, безопасности, контроле за подвижными объектами. Вместе с 10 летним контрактом на создание инфраструктуры для Vattenfall компания вошла на рынок электроэнергетики с решением Field Com. FieldCom - концепт базирующийся на принципах аутсорсинга всей телекоммуникационной составляющий, включая управление и обслуживание сетевого оборудования. Emtele координирует и управляет проектом обновления сети Vattenfall до его завершения, включая ответственность за функционирование телекоммуникационной сети на протяжении её жизненного цикла. Vattenfall приобретает обновленную телеком сеть как сервис, означая, что Vattenfall может сфокусироваться только на критически важных бизнес задачах основной деятельности и таким образом повысить эффективность операций.

Мы обнаружили, что заказчики ценят возможность приобрести решение FieldCom как сервис вместо того, чтобы приобретать компоненты у различных поставщиков как это делается традиционно - говорит президент Emtele Ханну Мартикайнен.

Возможность иметь оператора, который берет на себя ответственность за весь проект заметно облегчает работу Vattenfall - Emtele принимает на себя ответственность за функционирование системы, заботу и управление взаимоотношениями с партнерами и субподрядчиками и принимает все оборудование на свой баланс. Vattenfal приобретает подключение к сети как аутсорсинговый сервис и оплачивает услугу ежемесячно на протяжении 10 лет.

Мы высоко оценили участие Emtele в этом проекте, у нас просто не было ресурсов или интереса вникать во все детали, о которых нужно было позаботиться и которые лежали вне нашей основной деятельности - говорит представитель компании Vattenfall. Emtele гордится надежностью и функциональностью своих систем - наши заказчики требуют надежность на уровне 99,96% и мы берем на себя обязательства выполнить их. Президент компании Viola Юрки Пентонен добавляет: Emtele был хорошим партнером в этом проекте, они взяли ответственность за многостороннее взаимодействие и таким образом подтвердили уверенность в успешном завершении всего проекта для Vattenfall.

Продукты Viola обеспечивают функционал SmartGrid для Vattenfall

Проект в Vattenfal требовал совместной работы большого числа различных компаний, таких как Emtele, ABB, Digita и Viola каждая со своей специфичной ролью в проекте. Viola доставляла устройства с функциональностью SmartGrid в том числе GPRS роутеры для удаленных объектов и для центров управления сетями SCADA, которые позволяли организовать двухстороннюю связь с удаленными объектами. Удаленный контроль за объектами первоначально имел большие ограничения на уровне подстанций 110кВ и на некоторых реклоузерах, но благодаря m2m решениям Viola стало возможным расширить модернизацию за уровнем подстанций до всех разъединителей и реклоузеров.

Для реклоузеров и разъединителей основной необходимостью было добиться постоянной двусторонней связи, позволяющей удаленно контролировать и мониторить их состояние. Основным элементом в модернизации был Arctic Control, только размещение интеллектуальных устройств позволяло бы добиться связи на прежде изолированных объектах.

На уровне подстанции существующие устройства связи были заменены и Vattenfall дополнительно осознала необходимость возможности резервирования. Устройства Arctic 3G Viola Gateway были установлены на подстанциях для увеличения надежности коммуникаций и как идеальное устройство для поддержания резервного роутинга, также позволяющего осуществлять подключение спутника или других сетей беспроводного доступа.

Интеграция объектов со SCADA осуществлялась с помощью Viola M2M Gateway. Оборудование обеспечивает устройствам статические IP-адреса, позволяющие осуществлять двустороннее взаимодействие и безопасное соединение через VPN туннель.

Одной из основных задач в проекте Vattenfall была надежность коммуникаций. Мы стремимся к надежности на уровне 100% комментирует представитель компании. 

Для увеличения надежности всё оборудование Viola обладает следующими преимуществами:

• Обеспечивают стабильное соединение на базе беспроводной IP технологии сетей сотовых операторов;
• Обеспечивают мониторинг соединения и его восстановление в случае неисправности;
• Поддерживают большую емкость коммуникаций, позволяющую Vattenfall получать и использовать гораздо больше информации из сети;
• Всё оборудование на удаленных объектах взаимодействует со SCADA, используя IEC-101 и все подстанции могут контролироваться из одного центра, таким образом обеспечивая рациональное использование коммуникаций.

Представитель компании Emtele подчеркнул сильные стороны оборудования Viola: в отличии от конкурентов устройства Viola были построены на открытых стандартах, которые делали их более подходящими для использования в будущем и для масштабирования сети. Оборудование Viola обладает уникальными преимуществами и функциональностью и выигрывают при сравнении с другими устройствами на рынке.

Решение Viola для Vattenfall содержало следующие компоненты:

Совместные R&D исследования позволяют расширить функционал устройств Viola

Размер и масштаб модернизации сети привел к новым продуктам. Автоматизация прежде не интеллектуальных разъединителей это крупнейший из когда либо предпринятых проектов, и Vattenfall хотел убедиться, что их подстанции будут функционировать должным образом. Даже перед тем, как проект начался, Vattenfall разместил дополнительное требование - разъединитель должен иметь возможность автоматического отключения до тех пор, пока до него не доберется обслуживающий персонал. Основываясь на таких запросах Vattenfall дополнительный функционал был разработан и добавлен в устройства Arctic Control от компаниии Viola.

Все были довольны конечным результатом. Мы собираемся использовать улучшенное решение Arctic и в других проектах также, говорит представитель ABB Я г-н Ярлстрём. Людям сложно поверить , что успех совместных усилий сильно зависит от обоюдного доверия и долгосрочного партнерства.

Функционал программного КЗ снижает аварийность и оптимизирует затраты на обслуживание

Функциональность добавленная в Arctic Control основана на способности устройства отображать и контролировать состояние других элементов внутри подстанции, таких как состояние двигателя и батарей. 

Arctic Control был снабжен функционалом программное КЗ означающим, что отслеживая мощность двигателя, устройство могло предвидеть, когда он достигнет критической отметки. Вследствии коррозии и особенно холодной зимой разъединители начинали заедать и это требовало большой мощности работы двигателя. В этом случае двигатель мог работать нормально и до тех пор, пока разъединитель работает или пока мотор не закоротит или не сломается. С использованием функционала программное КЗ в Arctic Control мотор отключался до того как его начинало коротить. Таким образом удавалось добиться снижения затрат на эксплуатацию в части устранения короткого замыкания или необязательных неисправностей двигателя, и как результат сэкономленные время и эксплуатационные затраты и в дополнение увеличение операционной эффективности. Кроме того отслеживая сколько энергии необходимо для запуска разъединителя Vattenfall смог установить, когда необходимо производить обслуживание и смог планировать его более эффективно. Arctic Control также может отслеживать состояние батарей и подзаряжать их при необходимости, оптимизируя работу по обслуживанию АКБ.

Также Vattenfall смог оценить возможность резкого снижения расходов на обслуживающий персонал, которому нередко приходилось выезжать на объекты, расположенные на расстоянии до ста километров. Благодаря удаленному контролю мы можем управлять большинством задач прямо из Тампере, вместо того, чтобы ехать через всю страну как это делали раньше - признается г-н Максимайнен. 

Удаленное управление позволяет снижать количество отключений

Возможно самая большая выгода от использования удаленного мониторинга за подстанциями возможность выяснить зону повреждений 

в сети. Прежде, когда часть сети обесточивалась, требовалось длительное время для того чтобы найти, изолировать и восстановить работу. И когда любая неисправность мешает прохождению электроэнергии по основному фидеру, все потребители подключенные к данному фидеру сидят без электричества, вне зависимости от того насколько серьезная неисправность.

Для ограничения возможных зон повреждения при аварии Vattenfall применил концепцию, разработанную компанией ABB, называемую зонный концепт. Основной фидер разделяется на зоны использующие удаленно управляемые реклоузеры, секционники и разъединители, так что теперь , если произошла неисправность, может быть изолирована только аварийная зона.

Без удаленного контроля с использованием оборудования компании Viola это было бы не возможно. Установка реклоузера на фидер подразумевает добавление защитной зоны, а добавление разъединителя добавление контролируемой зоны.

Когда проблема возникает внутри защищенной зоны реклоузер немедленно выключает подачу энергии этой зоны. Когда место повреждения определено и выяснена причина её возникновения, SCADA может изолировать повреждение управляя разъединителем. Таким образом, благодаря удаленному управлению подстанцями количество потребителей, испытывающих проблемы с подачей электроэнергии могут быть снижены.

Исследования предполагают, что при изоляции аварии в одну зону количество отключенных потребителей уменьшается на половину. Так как регулятор накладывает санкции за перерывы в электроснабжении, снижение времени и частоты отключений было окончательной целью проекта для Vattenfall. 

Заранее сконфигурированные устройства облегчают процесс установки

В связи с тем, что устройства Viola должны быть правильно настроены для каждого объекта, они поставлялись уже сконфигурированными. Нам не требовалось никакой дополнительной настройки на месте кроме установки оборудования и подключения питания к устройствам Viola - заключает специалист ABB.

Кроме того обслуживание устройств заметно облегчалось, так как часть настроек могла выполняться удаленно. Таким образом, если устройство необходимо было переместить, обслуживающему персоналу не нужно было переконфигурировать устройство на объекте.

Необходимость в обслуживании существенно снизилась благодаря высоконадежному оборудованию Viola. В проекте было задействовано более 1000 единиц беспроводных роутеров и только единичные неисправности были зафиксированы за весь этот период.

Потребители довольны изменениями в виде лучшего качества услуг

К хорошей стороне технологии SmartGrid, как система м2м, можно отнести то, что она выравнивает интересы потребителя и поставщика. В первой фазе функционал Smart Grid приносит эффективные улучшения в распределительные сети. Специалисты Vattefall оценивают, что модернизайия повысит эффективность управления сетью на 5 %, это большое достижение для такого сложного бизнеса как передача электроэнергии. В краткосрочной перспективе это принесет конечным потребителям ощутимую выгоду за счет лучшего качества электроэнергии и снизит количество аварий в сети. Благодаря увеличению количества информации от наших объектов мы сможем планировать развитие сети в тех местах, где это наиболее важно - заключает г-н Максимайнен из Vattenfall. 

Взгляд в будущее с технологией Smart Grid

C помощью оборудования Viola, мы сможем повысить нашу информированность о потреблении электроэнергии и Vattenfall предвидит появление устройств у потребителя, которые позволят им выбирать когда они потребляют электричество по определенной цене, таким образом балансируя нагрузку на сеть и повышая её эффективность. Smart Grid просто позволяет выжать максимум из распределительной сети, заключает вице-призедент компании Viola г-н Инто. Vattenfall видит это проект как первый шаг к широкому применению технологий SmartGrid.