Akıllı Şebekelerde Fider Otomasyonu ve Dağıtım Yönetim Sistemleri

Turk38Bjk

Kıdemli Üye
1 Şub 2012
2,417
2
Ötüken
Yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekenin her yerinde kullanılabilmesi ve elektrikli araçların da dahil edilmesiyle enerji akışı çift yönlü hale gelmiştir. Ayrıca enerji talebinin artması ile birlikte kimi yerlerde pik talep karşılanamamakta; bu da enerji dağıtım ve üretim şirketlerini zor durumda bırakmaktadır. Bu problemleri çözebilmek için arz/talep yönetimi sistemleri kullanılmaktadır. Elektrik dağıtım şebekelerinin eskimesi, kayıp kaçağın azaltılması ihtiyacı, teknolojik gelişmeler, regülatör kurumların baskıları, son kullanıcıların aktif hale gelmesi ile birlikte akıllı şebekeler realize edilmeye başlanmıştır.

Bütün bu sistemin yönetimi için şebekenin her tarafında haberleşme altyapısı kurulmakta, görüntüleme ve yönetim sistemleri kullanılmaya başlanmaktadır. Kısaca, akıllı şebekeler; elektriğin sürekli, güvenilir, kaliteli kullanılması amacıyla kullanılan haberleşme, izleme ve kontrol sistemlerinin bütünüdür.

Bu yazıda, akıllı şebekelerin fider otomasyonu ve dağıtım yönetim sistemleri kısımları ele alınacaktır.

Elektrik dağıtım sisteminde kurulan bir fider otomasyon sistemi ile, dağıtım sisteminin tam anlamı ile kontrolü, denetimi ve izlenmesi mümkündür. Böyle bir sistem:

Haberleşmeli arıza gösterge cihazları ile hızlı ve seçici olarak arıza yerini belirleme ve böylece arıza durumunda müdahale ve bu şekilde kesinti süresinin minimuma indirilmesini destekler.

Kontrol merkezinden denetleme ve kontrol ile sistem işletiminde güvenilirlik ve kolaylık sağlar.

Merkezi denetleme ve kontrol ile işletme maliyetinin düşürülmesi, sistemin en iyi şekilde kullanılması ve sistemin verimliliğini arttırır.

Fider otomasyonu havai ve yeraltı olarak iki kısımda incelenirken; lokal arıza gösterge cihazları, haberleşebilen arıza gösterge cihazları ve uzaktan kontrol edilebilen anahtarlama elemanları gibi farklı otomasyon seviyeleri vardır. Fider otomasyonu komple çözümü aşağıdaki ana başlıklarda toplanabilir:

1. Havai Hatlar için Fider Otomasyonu

a. Havai Haberleşmeyen Arıza Gösterge Cihazları

b. Havai Haberleşen Arıza Gösterge Cihazları

c. Havai Haberleşen ve Uzaktan Kontrol Edilebilen Arıza Gösterge ve Anahtarlama Cihazları

2. Yeraltı Hatlar için Fider Otomasyonu

a. Yeraltı Haberleşmeyen Arıza Gösterge Cihazları

b. Yeraltı Haberleşen Arıza Gösterge Cihazları

c. Yeraltı Haberleşen ve Uzaktan Kontrol Edilebilen Arıza Gösterge ve Anahtarlama Cihazları

fider-otomasyonu_0.png



Yangına dayanıklı fiber optik kabloları, diğer standart fiber optik kablolardan ayıran en önemli özellik, yangın anında işlevlerini devam ettirebilmeleridir. Bu kabloların bir diğer özelliği de, ortama yaydıkları duman emisyonunun az olmasıdır. Bu sayede dumandan zehirlenme ve boğulma riski en aza indirilir ve can güvenliği üst seviyeye taşınır.

Yangına dayanıklı fiber optik kablolarda kullanılan kılıf malzemesi; LSOH, LSZH (Low Smoke, Zero Halogen), LSHF (Low Smoke, Halogen Free) olarak adlandırılan özel malzemelerdir. Bu tip malzemelerin duman emisyonu, PVC ve Polietilen’e göre çok azdır. Kullanılan malzemelerin yanı sıra, kablonun tasarımı ve yangın anındaki performansı da, yangına dayanıklılık kriterlerini belirleyici unsurlardır.

Yangına dayanıklı fiber optik kablolar, boru içinde kullanıma ve doğrudan toprağa gömülmeye (zırhlı tipleri) uygundur.

Havai Hatlar İçin Fider Otomasyonu

Schneider Electric’in F110 Havai Hatlar için Arıza Gösterge Cihazları enerjili sistemlerde devreye alınabilmekte ve faz başına arıza gösterebilmektedir. Uzun süreli pil ömrü sayesinde bakım gerektirmez ve yüksek görünümlü ışıklı arıza göstergesi ile çok uzak mesafelerden arıza göstergesi görülebilmektedir.

Lokal göstergelerin bir üst seviyesi olan haberleşebilen havai arıza gösterge çözümleri için Schneider Electric’in Flite-116 ve G200 ürünleri kullanılmaktadır. Havai hatlar enerjili iken dahi takılabilen Flite-116’lar direklere monte edilen G200’lerle radyo ile haberleşmekte, G200 de GSM, GPRS, RS232 gibi medyalar üzerinden DNP3, Modbus, IEC gibi protokollerle SCADA ile haberleşebilmektedir.

Havai hatlarda oluşan arızaların %80’i geçici arızalardır. Bu arızalardan en az şekilde etkilenmek için tekrar kapamalı kesici ve ayırıcılardan oluşan bir sistem kullanılmaktadır. Schneider Electric’in N-Serisi gaz izolasyonlu otomatik tekrar kapamalı kesici, tamamen kaynaklı ve kapalı 316 sınıfı paslanmaz çelik bir muhafaza içinde bulunan vakum kesme hücrelerinin etrafında tasarlanmıştır. Muhafaza, mükemmel elektrik izolasyon özelliklerine sahip sülfür hekza florid (SF6) gazıyla doldurulmuş olduğundan kompakt ve az bakım isteyen bir cihaz ortaya çıkmaktadır. Anma akımı 800A, anma kısa devre akımı 16kA ve anma kısa decre süresi 3 saniyedir ve bunlarla ilgili testleri uluslararası tanınmış test kuruluşlarınca yapılmıştır.

N-Serisi Tekrar Kapamalı Kesiciler içinde yapılandırılmış olan kaynak tarafındaki akım ve gerilim ölçümleri ile şebekelerde sadece saliseler içerisinde doğru anahtarlama kararları verilebilmektedir. Son olarak bu Otomatik Tekrar Kapamalı Kesicilerle, havai hatlı OG dağıtım sistemlerinde arızalara hızlı cevap verilirken kesinti süreleri ve bakım ihtiyacı da minimuma indirilir.

dagitim-yonetim-sistemleri_0.png


Tekrar kapamalı kesicilerin yanında uzaktan kontrol edilebilen yük ayırıcılar da havai hatlar için fider otomasyonunun önemli bir parçasıdır. Hattın tekrar kapamalı kesiciden sonraki kısımlarındaki hat bağlantıları ve branşmanlara takılarak gerektiğinde tekrar kapamalı kesici açtıktan sonra ayırma görevi görür. Şebekenin birçok yerinde maliyetli olan tekrar kapamalı kesiciler kullanmak yerine şebeke analiz edilerek uygun yerlere uzaktan kontrol edilebilen yük ayırıcılar yerleştirilmektedir. Bu şekilde havai hatta oluşan bir arıza hiçbir ekibin arıza yerine gitmesine gerek kalmadan tekrar kapamalı kesici ve uzaktan kontrol edilebilen ayırıcılarla izole edilebilir.

akilli-sebekelerde-dagitim-yonetim-sistemleri.png


Yeraltı Hatlar İçin Fider Otomasyonu

Schneider Electric’in Flair219-279 Yeraltı hat OG/OG-OG/AG Arıza Gösterge Cihazları faz-faz, faz-toprak arızaları harici ışığı ile göstermektedir. İstasyonlarda duvara monte edilen bu ürün hem pil hem AC güç kaynağı ile çalışabilmekte ve lokal olarak parametrelendirilebilmektedir.

Schneider Electric’in F2xD Yeraltı Hatlar için Arıza Gösterge Düzeneği panolara takılarak üzerinden geçen akım ile enerjilendirilmekte; toprak ve aşırı akım arızalarını üzerindeki LED ile göstermektedir.

Lokal yeraltı arıza gösterge cihazlarının bir üst seviyesi olarak Schneider Electric’in haberleşebilen yeraltı gösterge cihazları kullanılabilir. Bu cihazların önemli bir özelliği kapasitif akımlara karşı yönlü olarak arıza hesaplayabilmekte bu şekilde kapasitif akımlardan kaynaklı yanlış arıza alarmlarının önüne geçilmektedir. GSM, GPRS, Ethernet, Radio, PSTN, RS232/RS285 gibi medyalarla Modbus, DNP3, IEC protokolleri ile haberleşebilmektedir. Ayrıca üzerindeki Modbus Master kartı ile istasyonlardaki diğer ekipmanlardan Modbus ile veri toplayabilmekte ve üzerindeki elektronik kartlarla akım, gerilim, güç, enerji gibi bilgiler hesaplanarak güç izlemesine de olanak sağlamaktadır.

Görüldüğü üzere çok çeşitli cihazlarla fider otomasyonu her seviyede gerçekleştirilebilmektedir. Fider ve istasyon otomasyonu sistemlerinden veriler SCADA ile toplanmakta; gerekli görüldüğünde Dağıtım Yönetim Sistemleri (DMS) de SCADA’nın topladığı verilerle elektrik dağıtımının en verimli şekilde izlenmesini, kontrolünü, optimizasyonunu sağlamaktadır. Aşağıdaki bölümde DMS ile ilgili daha detaylı açıklamalar verilmiştir.

Dağıtım Yönetim Sistemleri (DMS)

DMS, elektrik dağıtım şebekelerini matematiksel olarak modelleyen bir yazılımdır. Elektrik kesintileri, elektrik iletimi ve üretimi, gerilim/frekans değişimleri ve diğer birçok parametrenin meydana getirebileceği sorunları öngörüp çözümler üretebilir. DMS sahip olduğu birçok özellikle enerji verimliliğine katkıda bulunur:

Dağıtım şebekesi DMS üzerinden gerçek zamanlı olarak izlenebilir, analiz, kontrol ve optimizasyon işlemleri yapılabilir.

Operasyon maliyetlerini azaltır.
Volt/VAR optimizasyonu ile sistem kayıplarını ve azami talebi azaltır
Ticari ya da teknik hatalardan doğabilecek enerji kayıplarını en aza indirir.
Kendi kendini iyileştirebilme özelliği ile güvenilirliği artırır.
Anahtarlama operasyonları için ileri düzeyde emniyet ve güvenlik sağlar
Hataları belirler ve izole eder ve hızlı bir şekilde tekrar güç sağlar; bu da kesintilerin etkisini azaltır.
İzleme ve Kontrol: Şebeke modellemesi, topoloji analizi, yük akışı, durum tahmini, performans endeksleri ve raporlama DMS’le birlikte gelen en önemli fonksiyonlardır. DMS ile Türkiye’de, Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK) tedarik sürekliliği yönetmeliği ile talep edilen şebekedeki kesinti bilgileri, teknik kalite ölçümleri ve kalite raporları oluşturulabilir. Akıllı alarm işleme, anahtarlama yönetimi, hata yönetimi, yük altında anahtarlama, yük atma, geçici elemanlar, dağınık üretim yönetimi, “olursa ne olur” analizi ile daha iyi kararlar verilmesini sağlar.

Analiz: Enerji kayıpları, güvenilirlik analizi, hata hesaplama, güvenlik değerlendirmesi, tarihsel fonksiyon gibi işlevsellikler sağlar.

Optimizasyon: Volt/VAR optimizasyonu, optimum şebeke konfigürasyonu, kısa vadeli yük tahmini, yük yönetimi ile şebeke performansını geliştirir.

Planlama: Orta ve uzun vadeli yük tahmini, kapasitör yerleştirme, şebeke güçlendirme gibi araçlar sunulur.

Eğitim: Simülatörler üzerinde gerçek sistem senaryolarıyla kullanıcılara ileri düzey bir eğitim sağlanır.

Progress Energy Carolinas’ta Dağıtım Sistemi Talep Tepkisi projesinin yöneticisi Robert M. (Bobby) Simpson, “Biz yoğun talep olduğunda yükü azaltmak için talep yönlü bir kaynak olarak kullanabileceğimiz bir ileri dağıtım şebekesine öncülük ediyoruz. Progress Energy bu projeyi enerji endüstrisini değiştirecek bir proje olarak görüyor. Bu durumda DMS teknolojisi bizim işimizin en önemli parçasını oluşturuyor” diyerek kurdukları DMS sisteminin önemini vurgulamıştır.

Kanada’daki dağıtım şirketi BC Hydro’nun akıllı şebekeler ile ilgili kritik bulduğu noktalar ve DMS kullanmalarının sebepleri: Yenilenebilir enerjiyi de içeren dağınık enerji kaynaklarının artan kullanımı, eskiyen dağıtım altyapısı, müşterinin artan güvenilirlik talebi, enerji tasarrufuna ilginin artması, ve şiddetli hava olaylarındaki artıştır.

İtalya’daki dağıtım şirketi ENEL’in Milan’da yapılan DMS demo projesinde 2011 yılı itibariyle, kesin değerlerle, yılda 75000 ton CO2 salınımı azaltılabileceği ve 144GWh enerji tasarrufu yapılabileceği hesaplanmıştır. Elektrik enerjisinin fiyatı 40€/MWh düşünülürse, yıllık 5,76 M€’luk tasarruf sağlanacağı hesaplanmıştır. Bütün bunların sonucunda ENEL DMS yatırımı yaparak 28 kontrol merkezinde 33 milyon müşteriye dağıtılan elektrik şebekesini yönetmeye başlamıştır.

Dağıtım şebekesi DMS üzerinden gerçek zamanlı olarak izlenebilir, analiz, kontrol ve optimizasyon işlemleri yapılabilir.

akilli-sebekeler.png


DMS Analitik Fonksiyonlar Dağıtım Yönetim Sistemlerinde farklı kategorilerdeki aşağıda belirtilen güç fonksiyonları kullanılmaktadır.

analitik-fonksiyonlar.png


Akıllı şebekeler elektrik dağıtım sistemininin izlenmesi, kontrolü ve optimizasyonu için vazgeçilmez bir çözüm yaklaşımıdır. Yukarıda bahsedildiği gibi farklı kademelerde yatırımlar yapılarak elektrik kesintilerinin etkileri azaltılabilir, operasyonel maliyetler düşürülür ve sistem daha verimli hale getirilebilir.
 
Üst

Turkhackteam.org internet sitesi 5651 sayılı kanun’un 2. maddesinin 1. fıkrasının m) bendi ile aynı kanunun 5. maddesi kapsamında "Yer Sağlayıcı" konumundadır. İçerikler ön onay olmaksızın tamamen kullanıcılar tarafından oluşturulmaktadır. Turkhackteam.org; Yer sağlayıcı olarak, kullanıcılar tarafından oluşturulan içeriği ya da hukuka aykırı paylaşımı kontrol etmekle ya da araştırmakla yükümlü değildir. Türkhackteam saldırı timleri Türk sitelerine hiçbir zararlı faaliyette bulunmaz. Türkhackteam üyelerinin yaptığı bireysel hack faaliyetlerinden Türkhackteam sorumlu değildir. Sitelerinize Türkhackteam ismi kullanılarak hack faaliyetinde bulunulursa, site-sunucu erişim loglarından bu faaliyeti gerçekleştiren ip adresini tespit edip diğer kanıtlarla birlikte savcılığa suç duyurusunda bulununuz.