Zdalne sterowanie siecią niskiego napięcia w Warszawie 30 marca 2026

Złącza kablowe przyszłości

Stoen Operator, warszawski dostawca energii elektrycznej, zakończył pilotaż automatyzacji sieci SN i nN, instalując sterowane zdalnie złącza kablowe i zmodernizowane stacje transformatorowe z automatyką FDIR. Wdrożenie zwiększyło obserwowalność sieci, skróciło czas usuwania awarii, poprawiło jakość energii i przygotowało sieć do dalszej cyfryzacji oraz integracji z inteligentnymi systemami zarządzania energią.

Rzwiązania WAGO do automatyzacji sieci elektroenergetycznych

Cel projektu

Głównym celem projektu był montaż gotowych, sterowanych zdalnie złącz kablowych nN, które w połączeniu z w pełni zautomatyzowanymi stacjami transformatorowymi SN/nN będą realizowały systemy automatyki typu FDIR.

Automatyka FDIR (ang. Fault Detection, Isolation and Restoration) to zaawansowany system stosowany w sieciach elektroenergetycznych średniego napięcia, który umożliwia automatyczne wykrywanie, izolowanie i przywracanie zasilania po wystąpieniu awarii. Jest kluczowym elementem nowoczesnych, inteligentnych sieci energetycznych. Rekonfiguracja sieci z wykorzystaniem w pełni zautomatyzowanych i zdalnie sterowanych złącz kablowych nN odbywa się z poziomu systemu SCADA.

Rozwiązanie to pomaga w osiągnięciu wymaganych współczynników jakości zasilania SADI i SAFI na poziomie niskich napięć oraz stanowi fundament dalszej cyfryzacji sieci.

Zakres wdrożenia

W ramach projektu automatyzacji sieci dystrybucyjnej nN Stoen Operator zmodernizował dwie stacje transformatorowe SN/nN oraz pięć złączy kablowych nN.

Zmodernizowane stacje transformatorowe SN/nN wyposażono w:

9-polowe rozdzielnice nN (4 pola sterowane z wyłącznikami silnikowymi oraz 5 pól z rozłącznikami listwowymi),
szafy telemechaniki WAGO z komunikacją SCADA (GSM/DNP3.0), zapewniające dodatkowo pomiary prądu, napięcia, mocy i energii po stronie odpływów nN, detekcję zwarć w sieci SN i automatyki FDIR oraz pomiar temperatury i zasilanie UPS.

Złącza kablowe nN (ZK nN) wyposażono w:

wyłączniki nN 250 A z napędem silnikowym,
układy telemechaniki do zdalnego sterowania, lokalizacji awarii i analizy jakości energii w sieci nN (THD, profile napięć i prądów),
komunikację w czasie rzeczywistym z systemem SCADA oraz między sterownikami w poszczególnych złączach kablowych.

1 ciąg bezpośredni pomiędzy stacją ST1 a stacją ST2
2 ciągi, na których zabudowane są po dwa złącza ZK nN
1 ciąg, na którym znajduje się 1 złącze ZK nN.

Stacje SN/nN

Stacje SN/nN zostały wyposażone w aparaturę pierwotną, w tym wyłączniki nN 400 A z napędem silnikowym (4 szt. na każdą stację) oraz aparaturę wtórną, obejmującą m.in. sterownik telemechaniki z modemem i oprogramowaniem spełniającym założenia projektu, tj. FDIR i komunikacja do systemu SCADA wraz z układem zasilania gwarantowanego 24 V DC.

Zainstalowano w nich również w karty pomiarowe prądu, napięć, mocy i energii ze wskaźnikami jakościowymi z uśrednieniem 15 minutowym dla każdego odpływu nN (WAGO 750-495), kartę pomiaru temperatury wraz z czujnikiem PT oraz detektory zwarć w sieci SN (WAGO WE SG 750 CRUR) dla celów pomiarów prądów.

Pomiary prądów na odpływach nN zrealizowano z wykorzystaniem cewek Rogowskiego. Na podstawie pomiaru napięć z kart pomiarowych sterownika PFC200 oraz wartości pomiarowych prądów z detektorów, wyznaczono moce przepływające w danych odpływach.

W polach objętych detekcją zwarć SN ustawiono zabezpieczenia prądowe zwłoczne I> i bezzwłoczne I>> działające na sygnalizację do SSiN.

Układ zasilania gwarantowanego 24 V DC zbudowano na bazie zasilacza trójfazowego i jednostki UPS WAGO o mocy wystarczającej na sterowanie napędem wyłącznika 24 V DC.

Złącza kablowe

Złącza kablowe wyposażono w wyłączniki nN 250 A z napędem silnikowych (po 2 szt. na złącze) oraz aparaturę wtórną, w tym sterownik telemechaniki z modemem i oprogramowaniem spełniającym założenia projektu, tj. FDIR i komunikacja do SCADA wraz z układem zasilania gwarantowanego 24 V DC.

Na odpływie „WLZ” zrealizowano pomiar prądów, napięć, mocy i energii ze wskaźnikami jakościowymi, THD, profilami prądów i napięć z uśrednianiem 15 minutowym oraz kartą pomiaru temperatury z czujnikiem PT.

W polach zasilających zainstalowano detektory prądu zwarcia w celu pomiaru wartości prądów.

Układ zasilania 24 V DC zabezpieczono elektronicznymi wyłącznikami nadprądowymi WAGO.

Komunikacja ze SCADA oraz pomiędzy urządzeniami opiera się na łączności radiowej LTE z wykorzystaniem kart SIM dostarczonych przez inwestora. Zastosowane sterowniki telemechaniki WAGO PFC200 zostały dostarczone w wersji XTR z rozszerzoną temperaturą pracy -40°C… +70°C. Zapewniają one również obsługę protokołów telemetrycznych zarówno DNP3.0, jaki i IEC104.

FDIR lokalna – odstawiona: sterowniki pracują jako urządzenia slave, przekazując dane do SCADA i oczekując na sterowanie z systemu nadrzędnego poprzez protokół DNP3.0.
FDIR lokalna – nastawiona: sterowniki wymieniają sygnały między sobą, realizując lokalne decyzje sterujące w ciągach liniowych w czasie rzeczywistym z komunikacją IEC 60870-5-104. Działanie w oparciu o automatykę self-healing grid. Sterowniki analizują topologię sieci i przekierowują zasilanie do pozostałych odbiorców przez alternatywne trasy (np. z sąsiednich stacji transformatorowych).

Stan pracy normalnej

Awaria w kierunku ST2

Zwarcie pomiędzy stacją ST2 a ZK2. Przy założeniu, że działa człon nadprądowy i następuje otwarcie wyłącznika nN w stacji ST2.

ZK2 pozbawione napięcia

ZK2 jest pozbawione napięcia zasilania oraz napięcia sterowania 24 V DC, następuje przełączenie UPS na pracę bateryjną. Automatyka FDIR lokalna jest odstawiona. Następuje wymiana informacji pomiędzy sterownikami w złączach ZK1 i ZK2.

ZK1 posiada napięcie zasilania oraz napięcie sterowania 24 V DC i sterowanie, następuje otwarcie wyłącznika w złączu ZK2 w kierunku ST2 i następnie zamknięcie wyłącznika w ZK2 w kierunku ZK1. W ten sposób zostaje przywrócone zasilanie w ZK2.

Nowoczesne podejście do obsługi stacji elektroenergetycznych

Aplikacja WAGO Smart Grid

Szafy telemechaniki WAGO to kompleksowe rozwiązanie, które obejmuje również przeznaczoną do obsługi urządzań aplikację. Aplikacja WAGO Smart Grid, dostępna z poziomu sterownika PFC200, oferuje przejrzysty interfejs użytkownika i upraszcza konfigurację, eksploatację oraz uruchomienie urządzeń telemechaniki na obiekcie.

Narzędzie umożliwia konfigurację parametrów łączności z systemem SCADA oraz zapewnia obsługę różnych typów rozdzielnic SN i nN. Pozwala tym samym na konfigurację liczby pól sterowanych zdalnie oraz wyposażonych w detekcję zwarć.

Aby dopasować się do konkretnego obiektu, aplikacja umożliwia tworzenie i parametryzowanie listy sygnałów według wymagań lokalnego OSD. Wykorzystując web server dostępny w każdym sterowniku telemechaniki WAGO, redukujemy potrzebę stosowania dodatkowych narzędzi inżynierskich.

W celu wsparcia pracy służb utrzymania ruchu web server umożliwia zdalną wizualizację oraz diagnostykę obiektu. Zapewnia to dostęp do historii zdarzeń i zakłóceń, wyświetlanie statusów oraz pomiarów.

Zastosowanie aplikacji WAGO Smart Grid z pewnością skróci czas uruchomienia telemechaniki i parametryzacji wskaźników zwarć do niezbędnego minimum. Zapewni również konfigurację dopasowaną do różnego typu obiektów SN i nN, co przełoży się na uproszczoną eksploatację stacji energetycznych.

Partnerstwo technologiczne

Projekt został zrealizowany we współpracy z firmą WAGO, która odpowiadała za realizację zadania w formule „pod klucz”, czyli od przygotowania koncepcji oraz dokumentacji projektowej, poprzez dostawy gotowych szaf telemechaniki, rozdzielnic nN i złącz kablowych nN, kończąc na pracach budowlanych i uruchomieniach uruchomieniu automatyki na obiekcie.

Na dzień dzisiejszy szafy telemechaniki WAGO monitorują i sterują pracą ponad 500 stacji transformatorowych na terenie Warszawy. Ważnym aspektem współpracy są również usługi dodatkowe, wykraczające poza standardowe dostawy urządzeń. WAGO zapewnia kompleksowe wsparcie na etapie od projektu aż po uruchomienie urządzeń na obiekcie. Korzystając z szaf telemechaniki operator zwiększa niezawodności dostaw energii oraz optymalizuje pracę sieci, obniżając tym samym koszty utrzymania i eksploatacji obiektów.

Efekty i korzyści

zwiększenie obserwowalności sieci nN i SN,
skrócenie czasu lokalizacji i izolacji awarii,
automatyczne przywracanie zasilania w przypadku zakłóceń,
poprawa jakości energii i redukcja wskaźników SAIDI/SAIFI w sieci SN i nN,
przygotowanie infrastruktury do dalszej automatyzacji i integracji z inteligentnymi systemami zarządzania energią.

Laboratorium testowe – cyfrowy poligon dla inteligentnych sieci

Integralną częścią projektu była budowa laboratorium testowego, w którym inżynierowie Stoen Operator mogą ćwiczyć i doskonalić algorytmy sterowania dla inteligentnych sieci nN.

Środowisko testowe pozwala na:

symulację pracy zautomatyzowanych złącz i stacji SN/nN,
testowanie scenariuszy FDIR w warunkach kontrolowanych,
analizę komunikacji między sterownikami i systemem SCADA,
rozwój funkcji predykcyjnych i adaptacyjnych w sterowaniu siecią.

Laboratorium stanowi zaplecze badawczo-rozwojowe dla przyszłych wdrożeń automatyki w sieci dystrybucyjnej.

Podsumowanie

Pilotażowe wdrożenie automatyzacji sieci SN i nN przez Stoen Operator to przykład skutecznej modernizacji infrastruktury elektroenergetycznej w kierunku inteligentnych sieci (smart grid) już na poziomie sieci niskiego napięcia. Projekt stanowi fundament dla dalszych działań w zakresie cyfryzacji i automatyzacji sieci dystrybucyjnej, odpowiadając na rosnące potrzeby związane z integracją OZE, elektromobilnością i zapewnieniem odpowiednich współczynników jakości dostaw energii w sieciach SN, a w szczególności nN.