Złącza kablowe przyszłości

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.

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.

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 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.

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.

• 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.

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.

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.