Netten van de toekomst : symposium, Eindhoven, 3 juni 2004 · Lezing 1 Conditiebepaling en...

Netten van de toekomst : symposium, Eindhoven, 3 juni 2004

Citation for published version (APA):Vaessen, G. A. J., Jacobs, P. G. H., Farissi, el, H., & Technische Universiteit Eindhoven (TUE).Capaciteitsgroep Elektrische Energietechniek (EPS) (2004). Netten van de toekomst : symposium, Eindhoven, 3juni 2004. Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date:Gepubliceerd: 01/01/2004

Document Version:Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can beimportant differences between the submitted version and the official published version of record. Peopleinterested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit theDOI to the publisher's website.• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and pagenumbers.Link to publication

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, pleasefollow below link for the End User Agreement:www.tue.nl/taverne

Take down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us at:[email protected] details and we will investigate your claim.

Download date: 29. Nov. 2020

https://research.tue.nl/nl/publications/netten-van-de-toekomst--symposium-eindhoven-3-juni-2004(5952706a-f5bb-4a88-b9e8-54cd1ab46d30).html

technische universiteit eindhoven

BSE

Redactie: Guy Va essen Pim Jacobs Hommad el Farissi

Oplage: 80 stuks

Inlichtingen: DRAAISTROOMDISPUUT WALDUR

Technische Universiteit Eindhoven Postbus 513, 5600 MB Eindhoven Tel: 040-247 3562 Fax: 040- 244 8375 www: http://wwv/.woldur.nl e-mail: [email protected] Postbank: 3147400

Datum Symposium:, 3juni 2004

• •

Lezing 1 Conditiebepaling en intelligent beheer in E-netten

u

COnditi~pepaling en intel.ligerit be.t]~er"'i.i.!i ";;' " ... "H:',,: _ - "'" ,m ,

in.elektriciteitsoetten

........• >. Prof.~.r.i~~ Jos M. Wetzer . "'TUEindhoveli -KEMA TConsultinQ

M ini-sY111Posiurr{i 'NettenVanFae toekomsf

3J'uni - -_.;-',-; .. ;: ...... .

technische eindhoven

Hoe Intelligent is pns elektriciteitsnet? .::,: . ",,:,""" . '."

IQ -- ??? • • •

• Inteiligente netten ? .?z:J:", • Int~lIigentie inbouwen in netten ? • . Intelligent bedrijfSvoeren I beheren vannetten?

• Wat is een "intelligent" systeem of prOCeS(ic

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3-6-2004


universiteit eindhoven

Wat i~.intelligehti~? .. uVan Dale": V~rstande,lijkyermogen

• Latijnseoorsprong:~intelhigo" I samengesteld uit

• Letterlijk: "er tussen uitlezen"

(uit een hoeveelheidgegevens datgene er "tussen uit lezen" wat ~~n nieuw~ eenheid, een nieuw begrip vormt)w

.. Betekenis: - (met d~~~n~iq~nof hat verstand)nierken, waamemen. opmaken

(met h(dversfand)be~rijpen:inzien . ........ . ... 'iii

Kemwoorden:

universiteit eind

::" "::~ / ~"m

• Intelligentie is een~iQen~chap die we toekennel1::~pn systemen (maar>90~ ~al1 ... ~ezens) die maar kunn~~)dan het reproduceren· van geprogrammeerd ofeerder vertoond i~!

.. gedrag, die Ubegrljpe .. . processen zich voltrekkEin en daarmee kunnen lIanticlperen" op nieuwe onb~kend~ situaties. . ..



I~U/e. technische ~~iVers.iteit eindhoven

Kenmerkef'lvan>een intelligent sy~teem . verwerken orden en

technische oniversiteit eindhoven

PRAKTIJK

Mini Symposium: #Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3-6-2004


technische IU eindhoven

i,~~enmerken~Y~rl een intelligent systeem , -----,---

~~rjl'ned{ende stappen: 1. waamemen van relevante gegevens (data)

'v6rWsrken I ordenen tot relevante informatie 3, ... interpreteren tot relevante kennis 4J extrapoleren tol prognose van toekomstig gedrag

~ .. ""M MWW."""

r rtteillgente§ystemen • a~tlciperend • (?~If)lerend

universiteit eind

I rJte11i,gentie i n;elektricite .. itshett~n • Intelligent net?

- Automaterimet ingehollWd! in1elligEfnfie (beveiliging) : .. ~ttomaterrzljnautonoom(sneO en~nticiperend

_. Doorgaansgeen autonbme anticipefende zelflerende n~ttlyst~rnen

Intelligent beheer vannettan - Anticiperende~ zelflerende'processen, bijvocirbeeld .

• Conditie-afhankefijk onderhoud ~. effectief en efficient.onderhoud • Beschikbare marge benuttel) ~ verantwoord o~€rbelasten • Restlevensduur ~paling ~ toelaatbaar uitstel van \I",n,'onl'l


Lezing Conditiebepaling en intelligent beheer in E-netten

technische ei

,';:::.: .. :' ,,,.;';.:

In~\Cindhoyding als iptelligent proces

• Ins;tandhouding is: Eencombinatie van processen en activiteiten!.

" Gericht oplietin starid houdenvan de functiorlaliteit van de bestaande infrastrucfuiJi""

'''<Binnen ge.~telde greO?envan~\, . Kwaliteit(betrouwba~rheid, beschikbaarheid)~~~.··· •. Kosten (van instandh6Jdiri~ vSvervanging)

(faalkans x

technische universiteit eind

Grenzen;tyEaan de functionaliteit

• Veroudering • Defectenj~

• Verloopirtstellingen

MOGELlJKE REMEDIE • ( Onderhoud ) • Revisie -¥ervanging

;", Belastingtoename

• Omgevin9seisen. • Wettelij~f3eisen

E REMEDJE • Uitnutten, uprating;'~:*\ • Uitbraiden, upgrading •.. • Vervanging

Mini Symposium: "Netten van de ToekomstP, Eindhoven, 3-6-2004


technische u hoven

.Soorten van onderhoud

• Correctief onderhoud

• P reventief on - ..... Gebruiksafha ijk ",n"larn",.

• Periodiek, aantal events, cumulatie (1.1) ~~:;; \/oorwaarde: storingsgraad stilgt met verbruilc

-10e~t~ndsafhankelijk onderhoud ·.:~iVo()rwaarde: me.etbare voorspe

"' criteria

technische un eindhoven

Toestandsafhankelijk"onderhqud " ,--,

,', =:;j

I ntell igehtie: conditfe stu u rt ondert}9udsacth/i:!eit ,~~'~t';'

- ~kaFaen mate val) vecslechtering ofg~fe6f ,!. Storlngshistorie, visuele.iI1spectie • . Online en offlinedetectietechnieken • Destructieve (~te~~)proeven

- M ate van urge[ltis.:= • Faalkans, directe en indirecte gevolgen

- Mogelijkheden voor vervolgactie • Korte termijn actie (herstel, nader onderzoek) y. Planning volgende inspectie. meting, reparatie, revisle

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst". Eindhoven. 3-6-2004


techn eindhoven

Soorien van conditie

•. :~r~~fl~i~ Mate van waarmak:envan de beoogde rol .... .. ' , (Voorbeeld: hetjlfschakeJen van Kortsluitstromen in circuit)()

~~~R~stwa~rde. o~erationelekosten (onderhoud, reviate). ver;yangin~~9sten. primaire en secundaire faalkOsten

eindhoven

To~,stal1dsafhankelijk OfH~efbolJd .. tllsintellig~nt proq~~ ~ h':" f:~~" "~::;;;;. ". ":":::::::- -- -----:-:::::-:---:::-:::-.-:-:::.::- - ... :-: -:.:, W' ::-::-::;;: - i;>',,;

...

Data:meetwaarden "~observatie$~ •• H - -:: -:::::::,::i,~~' - ,-: __ --::: -;- ). _ .:::E-,. - -_: -" '\ \

Jnspec1ie.·~an (PDifb!rmografie). meting. moni J nformatie: grootheClen,patronen, trends. , .

mining, tr naiyse, fingerprinting, petroe ennis: diagnos ! veroudering .. "~';::i, ••

Kennisregels.rnbdellering, analyse net I cOl11p'On nt, T::I!:IIl:In::lt\l~. Prognose:.Jestievensduur. faalkans. marge ... " ;. .'. '

Modellerlng{trending, extr~polatie, risicoanalyse . Condltlebepallng ~otie: onderhoud (well niet,{ype). vervanging (ofuj~t~l) I ...

.. J\l1ticiperend?

.. Lerend? prognose leidend vooi~ctie, continu optimaliseren ..... confrontatie prognose -praktijk



Toestandsafhankelijk onderhoud als intelligeQ~proces

Voorbeelden

Niveau

Defect

Component Systeem Economie

Case

1 Dielektrische trafo oonditie dmv UHF PDoeteotie

21ntelligente me1hodiek cooditiebel?aling cQif:r1ponent ~ InteWgente, ~th~?iek condi1iebepaling populatie 4 Optimale onderholidstrategie

technische

Voorbeeld 1 , '" ..... .

transformatorconditie dmv UHF PD detectie



technische ei hoven

·.Voorbeeld 1 Dielektrische transfri~~tor conditie dooy:;L}l1fPD detectie?

Tral1sformator off-line 0

.10

.20

e ·30 m "tJ -40

-50

·60

-70 0

Frequency(MHz)

Voorbeeld >1

#PD - <p

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3-6.2004


technische

Voorbeeld ... 1 Oi~{el<trische transformatQf conditi9 dmv UHF PO detecfie

techn universiteit eind

Vdorbee.ld 1 oiel~~rische transforn1ator conciifie dmv UHF

Au1omo.tikne JXltr'oonherkenrling

Mini Symposium: "Netten van de Toekornst", Eindhoven, 3-6-2004


ndhoven

Voorbeeld1 ,'u ""_, '"

Dielektrische transformatorconditie dmv UHF PD detedie

Klasse

a Conditfe Actie

Geen actie

..... Mogelijke afwijking j Nader onderzoek of nieuwe beginnend defect meting na bepaalde tijd1

~(larschijnlij k d~.f~QtJ afwijking

teker~. nlet kritisblle, afwijking1

Zeker; kritisch, detect I afwijking1

Nader onderzoek of. reparati~ bij volgendegelegenheid1

Reparatie zo spoedig l1logelijk inplannen

Onmiddel}ij~~reparatje

1) Afhankelijk van risloo (faalkan62< gevolg)

universiteit eindhoven

Voorbeeld 2 Intellige~1e.methodiek conditiebepaling componenf

• VoorkenniscomP2nent - Opbouw,· functi~;~veroudering,· faalmect)an ismen, indicatorsn

• Aanpak .~.

- T eohnisyhe en hiGtorische gegevens verzamelen - Faalmechanismen vaststellen dmv faalanalyse, bijvoorbeeld:

• FME(C)A: Fallure.Mode Effect (and Criticality} Analysis ·~Oot Cause Failure Analysis

Keuze indicatoren -~pzet I keuze methodiek (meting .... Bi)alyse) - ·8epaling kentallen, referentiewaarden. normpatronen

• Ervaring, trendanaiyse, datamining, modelvorming, pnderzoek

-Leercyclus .~: ---------.;;..------------------'



eind

.J ' _, ••••

. Voorbeeld 2i~C Intelligente methodiek conditiebepaling component

technische universiteit

Voorbeeld 2 I ntelligente methodiekcondjtj~bepaling. cort'ponent

Transformator regelschakelaar: faalmechanisr:nen en indicatoren



tech eindhoven

Voorbeeld2 IntemgentE{~ethodiek g,Qnditie~~paling compQnent

Aigemeen: ~ (Gas in) olie analyse

• 8apiensolatie: .....; Furaanconeentratie

• H8-doorvoeren: ~ Tan 0 - Capaciteit

• Blikpakket: - Nullasbfertiezen

• Dii3lektrischetoestaniE -::- On-linePD Regelscha~~I~af: - Dynamlsch~~erstand

MotolYi:lrmogel1

techn eindhoven

I ntemgenter11~thodiek cond itiebepalin{ipopulatie

Problematiek Mogelijkhedet:1:, - SensQren;~.fu~ettechnJekeli, modelien, algoritmes, ".,,"',,"'....,,"' ....

• Beperld~gem"i,' •.... , .,;;;:;;;;;::::;;", ."

- BU(Jget, reajISe~[ba.i1m~idl complexiteit

....... '"' ............ . . "."" .. ""' ........ .

• EffectiEwe en effi~i§ntf.! f:)anpak van conditiebepaling dlTI.",,;; ••

- met minfmale lfiformatie - voldoende zekerheld - over de conditie van de populatie .. .• " - met het dog op het specifiekedoel (bv onderhoud, uitliutting, .,.)

Mini Symposium: "Netten van de Toekomsth, Eindhoven. 3-6-2004


eindhoven

Voorbeeld 3 nt§!lligentel1lethodiek conditiebepalingpopulatie

el

Voorbeeld 4

.. OPti~aliSeringOnderhou dsstfateQie - Evaluatie van het totaal .. van J~arlijk.se be~rijfvoeri

en instandh()uding) en fa8lkosten (dir~kt I indirekt) • .: taltematieveri

Scenario's - Correctief ondemoud •. - Periodiek onderhoud .. . .. . ..

Periodieke condi~ebep~!ling. corresponderend oriderhaUd .,.. Conditie Afhahk~!ijk Ohgemoud

• Netto ContanteWaarrle f 10 jaer, rekening fto~dende met: - Variabelen (faall< .) .•• ~.~. . . ... .. .. - Onzekerheden (r invloedvan ondemoud op taalkans, ... )

. '. ~~ n~'~

Mini Symposium: "Netten van de Toekomstff

, Eindhoven, 3-6-2004



Voorbeeld 4 Optimale onderhoudsstrategie

olldtrhonds- + faalkosten als fo:nctit van onderhotH. foor tr 20 1

{\.H5.----r--------,. • Periodiek

I T&CAO

fJv.?6 ---

ef

NPV (Euro, Dollar, Yen lover 10 years


Conclusie

• Intelligente processen zijn anticiperend en (zeJf)lerend • Intelligente processen leveren aen belangrijke bijdrage

aan de. effectiviteit en efficientie van netbeheer - technisch - eoonomisch - strategisch

• Conditiebepaling is essentieel voor intelligent netbeheer, met als voordelen: - gedrag I prestaties beter kwantificeerbaar en voorspelbaar - risico's inzichtelijk en controleerbaar - kosten en investeringen inzichtefijk en begrensd


Lezing 2 . Spoorwegen: Een integratie van systemen

• Inleiding

• Tractie energievoorziening

• Telecommunicatie

• Treinbeveiliging

1,t-"Slotopmerldng ,~:~_¢"f:~:~"


Lezing 2 Spoorwegen: Een integratie van systemen

Geschiedenis

• 1879: Ie elektrlsche trein

• 1908: Ie elektrische trein

.N~erland

• 1918: keuze 1500V

Wat getallen:

Inleiding

Inleiding

• Per trein ca. 1000 personen (=20 bussen)

.6.500 kilometer rails, 8.700 wissels, 4.500

bruggen, viaducten en tunnels, 3.000 overwegen



Prognoses:

• belangrijke corridors van

bet net (mn. in en naar de

Randstad) een groei van

circa 50-100%

• Voor bet

lnleiding

Ontwikkelingen in personen en ooedefllnvervoer

""""""~--.,.~()

eo 70

60 i .. 50:; 4Q i

$ 30 i

20f 1~ ...

O~----~----~--~~---4O

20j()

JIU'

[Benutten beter Benut, Eindrapport van de

werkgroep Benuttingsmaatregelen

Spoor,lnterdepartementaal BeleidsonderzoekJ

Inleiding

Energieverbruik in GWh

E'

1600

1400

1200

~ 1000 f2. !II 600 01 I\; 600 Iii

400

200

Energievraag Tractie-Energievoof2iening Nederland

Jaar



Doel presentatie:

• Enkele techniscbe acbtergronden v.e.

spoorwegsysteem

overzicbt innovaties elektriscbe disciplines

Inleiding

Tractie Energievoorziening

1500V




1500 V Voedingsschema

081 88 082


Hoe loopt de stroom ?

10 kV net energiebedrijf

:0..: ... • .... 0'''" komt uit meerdere onderstations 2$ kV Tractievoeding

en afstalldsturing

10

Mini Symposium: «Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3-6-2004


TractieEnergievoorziening

1500 V Distri butie systeem

<-----~--- 5 - 21 km ---------... >

081 881 882 082

beeft geen voeding vanaf bet ~nergiebedrijf

"Iidl


1500 V DC Systeem karakteristieken

• In principe geen zwerfstromen builen sporen toelaatbaar

Corrosie van metalen delen:

- Fe 9,1 kgljaar/A

- Pb 33,4 kgljaar/A

- Cn 10.4 kgljaar/A

• Spoorstaven geisoleerd "all aarde;

AU~.maatregelen zijn aan de bronzijde (schoon balla.~t) te nemen

d~enffid.iifi~verschijnSelen in systemen derden door DC ;";';;' ... ;




25 kV Voedingschema

OS2 ,.........-150 kV net energiebedrijf


25 kV Voedingschema ~ ~

150 kV net energiebedrijf

fasescheiding



OS 1

081


Hoe loopt de stroom ? fasescheiding , 082



fasescheiding 082





OS1 fasescheiding OS 2 (V-schakeling)


Het 25 kV AT systeem, met equipotentiaalleiding

+25

-25 kV

2 x 25 kV A T-systeem

AutoTransformalor

EquipotentiaaJ. leiding,!

AutoTransformator

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst", Eindhoven. 3-6-2004



25 kV AT -systeem

150 kV : 2 x 25 kV Yll 0/41 I! iiraagkabcl 2: rijdralld .

>pourstavm

AT-station AT-station


AT Systeem:Hoe loopt de stroom ?

Mini Symposium: UNetten van de Toekomst", Eindhoven, 3-6-2004



25 kV AC Systeem karakteristieken

• 25 kV wisselspanningen noodzaakt aarding van

spoorstaven door de grote afstand naar bet

onderstation (25 - 50 km)

• Gevolg: Aarde is retourcircuit (derde fase)!

50 Hz stroom door de aarde

Ind~ctie verschijnselen in systemen door 50 Hz

D~~ koppelweg niet te beinvloeden! ';, • ,~~, '. ,?

. .· .. Qok,puia~r~gelen aan omgeving nodig , .• ' .N'" .' :£\< .. ~/;);.=~~ . ' .. ... 'A

Aa»hakspanning gebaseerd op 60 V ii'",

21

Tractie .Energievoorziening

• Waarom 25 kV invoeren?

• Meer vermogen per trein

• (dus) hogere snelheden

• grotere treindichtheden (beter benutten)

• aansluiten bi} Europese netwerken

r,;rHel~ lan;d is ermee volgebouwd

.. ~('c;(15Q() VpastJJij het karakter vall 80% van het vervoer ... I" .' .

*]\ mqt~rieelkosten zi}n Vaal' rekening exploitant ~~ ,;::,;;. ~;ff:0';::" ,':" ."


Lezing 2 Spoorwegen: Een integratie van systernen

GSM-R: • eenradionetwerk vool' gezamenlijke

Europese spoonvegen

• communicatie tussen machinist en railverkeersleiding, treinpersoneel onderling, perronpersoneel, rangecrders. onderhoudsploegen la-ngs het spoor.

•• Fiequenties tussen de 876 en 880

de 921 ("'Tl 925 MHz.

Telecommunicatie

Treinbeveiliging

3kV 175 Hz voeding voor seinwezen

• treinbeveiliging

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3.6-2°°4


• Laag: 0< IATP<2.5A

• Hoog: IATP>6.5A

AMg~moduleerd signaal

ve:ro~.rZia~U{t B-veld, gezien door

(4.5uT/6.5A)

ERTMS

Treinbeveiliging

TreinbeveiUging

1: Puntsgewijze treinbeveiliging met vaste conventi onele treindetectie



Treinbeveiliging

ERTMS

e12: Cabinesignalering gebaseerd op

Treinbeveiliging

ERTMS

....• >·.""L~vd 3: Cabinesigllalering gebaseerd op

F~"raiH6Cljfl1m~i<1~tie, de trein geeft zelfzijn positie " .. '>0/

egende blokken

Mini Symposium: UNetten van de Toekomst". Eindhoven. 3-6-2004


Treinbeveiliging

Spoorwegen: Elektriciteitsnetten:

Fail safe N-1

Slotopmerking

Ontwerp bepaald door veel factoren:

• velligheid, beschikbaarheid en economische

levensduur

• Rekening houdend met ontwerpen van veel

disciplines zoals civiele techniek, verkeerskunde,

"" .... ,.,.,.."', werktuigbouw .•.

doorlopen worden voor nieuwe


Lezing 3 Microgrids on board of Mega Yachts

Profile The name:

·~EXENDI5 EX- change of

EN- ergy enabling DIS tribution. of

>,

reliable power



Profile: An international group

Tum-over 2003: 33 M Euro

•• t. ~ . ~~.

• EXENDISJN. v" The Netherlands ~(Headquarters) ...

• EXEND/SB. Vvlll De Drie Electronics B. V.:. The Netherlands , '/.{.>;.

• • EXEND/S Renewab/~Energy B. V. • EXENDfS Industrie AtJ«:>mation Energiesysteme GmbH & Co KG, Germany

• EXENDfS Deltronic Kft'J Hungary

• EXENDfS JndustrieAutomation Sistema de Energia Electron/ca S.L., Spain

• Partner companies'USA (Ferro Magnetics, St.louis) & China (Delong-Beijing)

Profile: Customer and market orientation in structure

Q)

.:2 Energy Systems Control systems ;: Q) Q. >< W

!II -Q) .::.:: "-til :i

!II -c: Q)

E tn (lj

W

MOBILITY

Transport Logistics

Disab!ed 8. le$$-abled Persons

transport

Road transport

lNFRASTRUCTURE RENEWABLE COMPONENTS AGRI ENERGY

UPS Solar Energy Industry Dairy Industry

Railways

Defence, Navy 8. Shipbuilding

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3.6-2°°4


Products: Infrastructure

Applications for Mega Yachts or merchant vessels MarPower®

EXENDIS' Powerful solutions for safeguarding quality power supply on board

·Shore Power Converters

-Static Frequency Converters

(eventually with battery backup)

• Shore Connection Boxes

• Rectifiers I Battery chargers

MarPower® Power system on board of a Mega Yacht



Products: Infrastructure

Applications for Super Yachts or merchant vessels MarPower®

SPC 125 and SPC 15

SPC40

• Best price/quality

• Reliable

• Safe • Mutual compatible

• Standard parallel operation

• Standard seamless transfer

• Wide input voltage



Mini Symposium: "Netten van de Toekomst#, Eindhoven, 3-6-2004


Future trends:

- HF transformer and Back to Back inverter solutions:

- smaller

-less weight

- cheaper

- communication I user 10

- full colour display

- web-based 10

- ethernet connectivity

Current product Next generation


Lezing 4 Intelligente oplossingen voor MV distributienetten

I ntelligente oplossl ngen voor MV distributienetten

Waldur symposium Eindhoven, 3 juni 2004

Martin Binnendijk Eaton Holec

.ntalligente oplossingen voor MV distributienetten

Agenda

• Mlddenspannlng systemen

• VelUghelden betrouwbaarheid

• OntwlkkeUngen In dlstrlbutlenetten

• OntwikkeUngen btJ Eaton Holec



Middenspanning systemen


Knooppunt:

• Verdelen

• Schakelen

• Meten

• Beveiligen

• Aarden

• Testen




HV

Middenspanning system,.:;;..e;;;,;;;..n -----,.,......................-.,~_-

MV Trafostatlon: Magnefix


Lezing 4 Intelligente oplossingen voar MV distributienetten

Middenspanning systemen .,.,-,--.-~-~

MV RMU: Xlrla

Middenspanning systemren~-c~~

MV Substations: SVS



Middenspanning systeme.;"..,n~ ______ ...,..",

Intelligente oplossingen voor MV dlstributienetten

Agenda


• Velllgheid en betrouwbaarheld

• Ontwlkkellngen In dlstrlbutlenetten

• Ontwlkkelingen blj Eaton Holec



Veiligheid en betrouwbaarheid

• Vacu umvermogenschakelaars

• Excellente boogonderbreklng

• OnderhoudsvrlJ

• Robuust, slmpet

• compact

• Self restoring


• Diilectrlsch ontwerp

Luchtiso latie -

Vormgeving

Volledige omhulling




• Toepassing van giethars:

• Dielectrisch ontwerp

.. Mechanisch ontwerp

.. Thermisch antwerp


• Gei"ntegreerde systemen

• Compact 24kV - SOem tp.v. 17,SkV in SOem

• Betrouwbaarder door mfnder vergrendelingen Uittrekbaar

• Goedkoper

SVS schakelaar en scheider in 1 gietstuk


Lezing 4 /'" Intelligente oplossingen voor MV distributienetten


• Dubbelrail - redundantie


• Boogvast ontwerp

Film van proef bij Kema: 25kA .. is


Lezing 4 InteUigente oplossingen voor MV distributienetten

Intelligente oplossingen VOOl MV distributienetten

Agenda


• Velligheld en betrouwbaarheid

• Ontwlkkellngen In dlstrlbutienetten

• Ontwlkkellngen blJ Eaton Holec

Ontwikkelingen in distributienetten

• Afstandsbediening en automatisering


o

Lezing 4 (ii+oo.m" •• , ..

" '" IJ '\ . , , .

. "'.". I" 0, ~ III.I',,\L

Intelligente oplossingen voor MV distributienetten


• Afstandssignalering

Antara


• Prima ire schema's

x = circuit-breaker

® = RMU withcb's

Acceptatie?



F


• Arc eliminator

• Sluit eventuele boag zeer snel kart

• Effeoten naar mi nimum gereduceerd

ABB: Gefntegreerde 'Arc eliminator


• Electromagnetlsche aandrijving

uil in • Betrouwbaarder

verplaatsing • Minder onderdefen

• Welnig bewegende delen

- vee • Compacter

- Mech • Beter $luumaar

• Aceeptatle 11




• Gestuurd schakelen Zeer \age boogenergie


• Sensoren en Monitoring

Spanningsensors Rogowski spoelsn

Conventionsls CT

GeIntegreerde sensors

Liberalisering vertraagtl




• Groen

Concurrenten:

SF6 isolatie = broeikasgas

Eaton Holec:

lucht+vaste isolatie


Concurrenten:

BF6 isolatle = broelkasgas

Eaton Holec:

lucht+vaste isolatie




• Toekomst '"

• Autonome deelnetten?

• DC?

• Solid State schakelaars?

• Uberalisering

• Power Quality

• EMVfen lOP


Agenda

• Middenspanning systemen

• Veillgheld en betrouwbaarheld

• Ontwlkkellngen In dlstrlbutlenetten

• OntwikkeUngen biJ Eaton HQlec



Ontwikkelingen bij Eaton Horec

Ontwikkellngen bij Eaton Holec

• Marketing vraagt, R&D d raaitt

• Specificatiss

• Kosten

Spec's - Maer ~MeerWs

- Meer ... / ~ Compacter

• Goedlroper


o

Lezing 4 ~"OO.OISP"'" ...

',l' ~ fit \

, , < '

-~-.'>

f'l"~ ~;.J...sl


Onlwikkelingen bij Eaton Holee

• ConceptI definitie phase

Onlwikkelingen bij Eaton Holee

• Design I development phase

• 3D CAD ontwerp

• Berekeningen



Ontwikkelingen bij Eaton Horee

• Design I development phase

• Prototyping

• Testing

Ontwikkelingen bij Eaton Holee

• Validation phase

Certificenng


o

Lezing 4 ~ ~\ ,~,,~ ~;fl'<'l



• Production I evaluation phase

Epoxyhars gieterij

Xiria assemblage

1'!-c·N


• Eaton • Groot

• Global

• US versus Europa

(NEMA I Ansi versus lEe)

• Verbreding pakket

• Methoden US Middenspanningsysteem



Ontwikkelingen bij Eaton Holec


• Met een groet aandeel van:


o

Lezing 4 ~'~O""OISp"., ..

Ii ~\ , ,

f ; . -~ .... ,

1."', ... ;$011.




Lezing 5 Innovations in automation of MV networks

by: Maarten van Ri:et

Frans Provoost

Nuon automation roadmap towards 2006

Think out the box IIIIIU

Think in

re ation: ing has to do with

evehing!

ems and save money



Nowadays MV protection

10 years of substation automation

The automation of 10 high voltage substations resulted in nothing else but knowledge.

These automated substations are the most old-fashioned ones we have ... and a Iso the least flexible ones ...

A lot of breakdowns and problems occurred with the appropriate typical manufacturers hardware

In short ... substation automation:



The Circle of Life of a substation ...

Primary equipment 15 Years

Automated equipment 15 Years

So, at a modern substation you have to renew secondary equipment more than 5 times during its lifetime!

How can we handle is ?

Future Substation (Central Intelligence)

Field -- Hub

System A & B for: Q Controls

Q Protections

o Diagnostics

o RTU



Intelligent active components (1)

All active parts have AID converters, with their own fiber-connection to the bus

No dedicated function boxes anymore ...

Only off the shelf computers

All active parts with intelligent computer connectors

Circuit breaker "OUT" directly via the process bus

Intell .. · ...... lLJ. t active components

Transformers

Circuit breakers

Switches

Current transformers (convert 1 A to 5 kHz sample train)

Voltage transformers (convert 100 V to 5 kHz sample train)

Every active component has its own intelligent electronic tool to communicate by fibre over the bus!



Combined Control & Protection

The Zaltbommel solution

A fast standard Ethernet bus connecting standard

One device as C & P unit for 3 feeders Including fault location

ter products

Outage management

Intelligent fault location in MV networks

No extra boxes

More information

from standard components

Small extensions

of existing calculation tools

Cheap solution

TU



Fault location process scheme

Substation Control Room

Signal processing and calculation of fault location

trol Centre Computer

F4U Data

- .......... ~ Moveand

Data analyses

Calculation l--iiiiiIioii. ..... ..., _ fault type

V(t)1 _ impedance let) _ global location

Divide

AC .,rnrll ...

Pre Fault Situation

Adjust Calculation on 1----11-1

situation of faultlocation VISION

Show location Save data



twe learned

• Ungrounded systems - Many intermittent single phase faults (30 times) - Healthy phases coupled voltage - Stresses on insulation - Shortened lifetime

• Grounded systems - Fewer intermittent single phase faults - Less voltage on coupled voltage - Less stresses on insulation

• Half of dips too deep - Adaptive protection

g .. c:

S <.>

Not every fault is perfect !!!

An intermittent single phase fault transforms into a two phase fault!

10000

8000

$000

4000

2(100 -LA

(I -LB

LC ·2(100

-4000

.6000

·gOOO

·10000



... 4)

.Q

S :: Z

Disturbances

Faults in the MV grid of substation Zaltbommel

12 • i-phase

10 D2-phase .3-phase

8

6

4

2

0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Mean

Year

Fa ast too long ! Half of dips too deep Close to substation Adjust protection Dip$ Zaltbommel1997 -2003

0.9

0.8

1),1

'i o,e; Ii "Ii: 0,5

~ 0.4

0,$

0,2

0,1

0 10

I I I r f r -i~tl11

I I I I I -I-rill

I I I I I ~1-rllT

I I I I I -I-fill

I I I I III



Result of Zaltbommel with GE

Result of Zaltbommel with GE



"Two-way" communication

Coupling small band PLC to MV-grid

A capacitive coupling in a MY house for Ple communication •.•••


'.


The CUPRUM project: 2 MBit/sec

Amhem 8roek

"Copper p,roject for redesign unified media"

Th e "" """- II' project: 2 MBit/sec "Copper project for redesign unified media"

With the ABS Fox 515 19 inch boxes



Condition monitoring of MV components

Statistica I based

- Low loaded cables no problem

- Heavy and dynamic loaded cables .... monitored

- Specific type of joints cause problems .... start a project to replace them

Condition based maintenance

On line partial discharge

R&D Automation Dream of NUON

Within 5 years it will be possible to:

Refurbish a substation HV and MV with modern protections, controls and diagnostics for only a few hundred thousands of euros.

Return to renew secondary stuff every 15 years with only 20 thousand euros

Mini Symposium: "Netten van de Toekomst", Eindhoven, 3.6.2°°4

.'


Test net Lelystad

Autonomous controlled networks

-.-



Autonomous controlled networks

o Autonomous behavior o Island operation not strictly necessary o Many autonomous networks as

Part of total network _____ ~ __ ...........

o Practical solutions D Dutch infrastructure

Properties

D Autonomous operation within stated constraints during all operational conditions

o Operational conditions .> Generation a nd load ). Disturbance and restoration >- Changes in network configuration

o Constraints » Power quality limits >- Energy balance (Long time, short time)

o Autonomous operation » Measuring, Communication >- Pred iction » Control, Optimization >- Decision making


..


What to control

Energy balance

~ Load, generation exchange and storage

Voltage

Frequency

Operation

» Change in loads and generation

» Disturbance and maintenance

Mutual interaction

Activities in the control layer

Prediction

On Line Loadflow

Disturbance O&teetion

Power! Energy

Management

Congestion Management

Network Restoration Programs

Fault Management

Adjust Set points

Switching I Islanding


,..



Netten van de toekomst : symposium, Eindhoven, 3 juni 2004 · Lezing 1 Conditiebepaling en...

Documents

Transcript of Netten van de toekomst : symposium, Eindhoven, 3 juni 2004 · Lezing 1 Conditiebepaling en...