NUOVE PROTEZIONI E PROGETTI SMART GRID Soluzioni avanzate per reti intelligenti AEIT-TAA, Trento 25 Settembre Selta in numeri Siamo un’azienda produttrice leader in Italia e all’estero nei settore delle Telecomunicazioni, ICT, Automazione per le reti elettriche e dei trasporti. I nostri clienti sono utility, carrier telco e service provider, aziende di ogni dimensione, Pubblica Amministrazione locale e centrale 60 milioni di euro nel 2012* 380 dipendenti a fine 2012 13% del fatturato investito in R&D 8% del fatturato investito in M&S Selta: presenza internazionale Italia Spagna Federazione russa Resto del mondo • HQ Cadeo (Piacenza): direzione e attività R&D per il mercato dell’Automazione e Smart Grid • Tortoreto (Teramo): attività R&D per il mercato delle telecomunicazioni e ICT, polo produttivo • Roma: attività Defence & Cyber Security • Mostolès (Madrid): Selta ha una propria società. Nel corso degli ultimi due anni Selta Espana ha avuto un forte sviluppo legato alla partnership con Telefonica • Mosca: Selta ha una propria società nata nel 2011 dopo un’intensa attività di sviluppo del mercato • In Africa, America Latina e Medio / Lontano Oriente, Selta ha una rete di partner accuratamente selezionata che rendono l’azienda un operatore globale Defence & Cyber Security • Progetta, certifica e supporta soluzioni ICT dedicate al trattamento di dati classificati e non • Progetta, certifica e supporta l’implementazione e l’utilizzo di sistemi di tipo Tempest (Compromising Emanations) • Offre servizi di consulenza nella valutazione della sicurezza in accordo con gli standard internazionali (Common Criteria, ITSEC), nella valutazione della sicurezza di prodotti e sistemi ICT che trattano dati classificati e non. I laboratori di Selta sono riconosciuti nel settore come laboratori di valutazione indipendenti Enterprise Communications & Networks • Piattaforme e terminali IP per la Unified Communication & Collaboration, soluzioni per mobilità, soluzioni verticali per hospitality, utilities e PA (Smart City) • Cloud Communication • Soluzioni per reti di accesso broadband e ultrabroadband in tecnologia xDSL, FTTx, bonding Energy Automation & Transport • Soluzioni mission‐critical per l’Automazione, il Telecontrollo e le Telecomunicazioni di servizio per le reti delle utilities nei settori energia e trasporti. • Soluzioni Smart Grid per la gestione delle reti di distribuzione e trasmissione di media e alta tensione, degli impianti di generazione e dei sistemi di protezione della rete elettrica. Selta: “smart” partner Automazione, monitoraggio, telecontrollo SELTA è il partner ideale per le utility che vogliono approcciare il paradigma “smart” grazie al consolidato know how in tutti i seguenti ambiti : • Sistemi di controllo, protezione e regolazione per stazioni elettriche AT/AAT della rete di trasmissione oltre che per Cabine Primarie e Secondarie della rete di distribuzione e per impianti di generazione, sia tradizionali che da FRNP • SCADA e sistemi Distribution Management Systems • Apparati e sistemi basati su standard internazionali affermati quali IEC 60870‐5‐104, IEC 61850 e IEC 61131‐3 Selta: “smart” partner Telecomunicazioni di servizio Smart Grid è il connubio di reti di energia e di reti di dati; le soluzioni di comunicazione di SELTA assicurano eccellenza nelle performance, scalabilità, flessibilità e garanzia dei requisiti di resilienza e di “always on” grazie a: •Apparati per Reti di Accesso su rame e su fibra ottica (multiplexer flessibili, modem DSL, terminali per bonding e backhauling di soluzioni wired/less) •Soluzioni per reti wireless sia di tipo radiomobile LTE e 3G sia WiMAX •Sistemi di trasmissione ad Onda Convogliata Digitale per reti AT, MT e BT Generalizzazione architettura Smart Grid Rete di Distribuzione MT CP TS HV section SCADA Integrated protection transformer Distribution Management System RTU MV section SWITCH Multi-function protection Voltage and stream sensor PLC TS Transmission Substation DS Distribution Substation EUPP End User’s Power Plant DG Distributed Generation Radio, PLC, Wire 3G, LTE, Wi‐Max, o.f. DS CS Switch with integrated sensor EUPP GD PLC SCVS SS Router with automation logics and protocol converter Interface protection system MV busbar GD DG V,Pactive Regulator ROUTER Protocol converter IMS CB Remote control peripheral unit General protection system Enel Distribuzione: nuovo schema di rete Selta: soluzioni per le Smart Grids POI‐P3 Enel Distribuzione • RTU di cabina primaria con protocollo IEC 61850 TPT2020 • RTU di cabina secondaria IEC 104 e 61850 UP2008 next. gen. • Protezione Integrata di Trasformatore DV7500 • Modulo di Interfaccia per PI e PG DV7300 • Router di cabina secondaria SNN‐110 • Interfaccia di Regolazione Energia IRE • Apparato di trasmissione OCv Digitale MT SDLC In fase di sviluppo: • Apparato di segnalazione e telescatto BT STSC In fase di specifica: • Protezione di linea MT general purpose DV9xx‐A3 Selta: soluzioni Enel TPT2020: RTU 61850 di cabina primaria Il TPT2020 è l’estensione della precedente RTU di stazione AT/MT di Enel al protocollo IEC 61850, per interfacciare sia i nuovi IED 61850 di cabina primaria, sia i nuovi dispositivi distribuiti sulla rete MT a livello geografico. • Mantenimento retrocompatibilità per CP tradizionali tramite interfacciamento al campo cablato e tramite Modbus su RS‐485 • Nuovo TMF e nuovo client IEC 61850 per configurazione/gestione via file CID di DV7500 e DV9xx‐A3 a livello di CP e DV7300, IRE e RGDM a livello CS e UA • Dialogo via MMS, per ricezione misure di CP e lungo il feeder, e via GOOSE msg per funzionalità anti‐islanding: • Riduzione carico utente o teledistacco (verso IRE e DV7300 rispettivamente) • Configurazione soglie permissive/ristrette delle PI • Ricezione di configurazione di assetto di rete da STM e regolazione avanzata della tensione tramite invio di setpoint a PIT (livello CP) e IRE (livello UA) Selta: soluzioni Enel Trasformatore in CP: schema attuale Regulation Inhibition Uaux I4,I8,I12 HV I4,I8,I12 Uaux I12a MV c-op c-op c-cl DV920 DV933 c-ap c-cl c-op 51 80S MV half-bus U4-12 51 59 27 59Vo I4,I12 DV925 U4-8 U12-8 Uo Uaux Selta: soluzioni Enel Trasformatore in CP: schema “smart” con DV7500 c-op c-cl Tap Changer IN MV c-op c-cl I4,I8,I12 I4,I8,I12 Uaux SPT7500 51,59, 27, 59Vo, 87T, 46, 64T, 79T, 90, 80S U4, U8,U12,Uo MV half-bus HV Selta: soluzioni Enel DV7500: Protezione Integrata Trasformatore Protezione innovativa IEC 61850 che racchiude le funzionalità di DV925, DV920 e DV933 (trafo lato MT, lato AT e RAT rispettivamente). •Protezione Differenziale Trasformatore (87T) * •Protezione terra ristretta per avvolgimenti MT trafo (64T) * •Protezione massima corrente lato MT e AT (51MT e 51AT) •Protezione massima corrente sequenza inversa (46AT) * •Protezione massima tensione fase e omopolare di sbarra (59MT e 59Vo) •Protezione minima tensione fase sbarra MT (27MT) •Protezione sovraccarichi e cortocircuiti VSC (51C) •Protezione di minima tensione cc di cabina primaria (80S) •Discordanza poli interruttori lato AT del trafo (DP) •Regolazione tensione MT (set‐point da TPT2020) •Misura correnti, tensioni e presenza tensione lato MT •Misura P e Q lato MT del trafo •Richiusura rapida automatica interruttore MT (su 51MT o 59Vo) * Moduli I/O remotizzati tramite Modbus TCP/IP: apertura verso Fieldbus evoluto Selta: soluzioni Enel DV7300: Interfaccia per PI e PG DV7300 Apparato che realizza la funzione di gateway tra protocollo IEC 61850 ed I/O fisico. Server per ricezione di messaggi GOOSE da TPT2020 e da RGDM e restituzione filata verso PI e PG. •Teledistacco della produzione immessa mediante comando di scatto della PI; •Commutazione delle soglie di intervento delle protezioni di frequenza (81< e 81>) tra due tarature preimpostate nella PI (rete dati presente); •Riduzione carico utente mediante comando inviato ai dispositivi di controllo del cliente; •Distacco carico utente mediante comando di scatto inviato alla PG; •Comunicazione di avviamento della PG Selta: soluzioni Enel IRE: Interfaccia Regolazione Energia Apparato di attuazione logiche di regolazione energia realizzato tramite server IEC 61850 che dialoga via MMS e GOOSE con TPT2020 e RGDM e traduce i setpoint ricevuti in regolazione (Modbus o filata) verso la GD. FRE IRE •set point grandezze elettriche sulla generazione MT [P, Q, PF] •parametri funzioni di regolazione autonome [Q(V), PF(P), P(f), PTF] •avvio/arresto del funzionamento a parametri imposti •misure relative alla tensione ed alla potenza sullo scambio (Vs, Ps, Qs) FRE IRE •misure di potenza generata (Pg, Qg), suddivise per tipologie di fonte primaria •misure di potenza assorbita dai carichi passivi (Pc, Qc) •misure di tensione ai morsetti dei generatori •misure di potenze scambiate e stato di carica dei sistemi di accumulo •parametri relativi alle caratteristiche tecniche e capability d’impianto •stato di funzionamento impianto e dei suoi macro componenti Selta: soluzioni Enel / Terna SNN‐110: Router di cabina secondaria L’apparato SNN‐110 – Selta Network Node 110 rappresenta la soluzione per la gestione di reti a pacchetto (su fibra ottica, rame e wireless), in ambito di reti private con estensione geografica. • Versione per applicazioni MT: connessione a reti LAN, porte per connessione a reti WAN (Modem UMTS/GPRS, tunnel IpSec, L2TP V3, GRE, OpenVpn, Nat) e porte per la remotizzazione su IP d’apparati che utilizzano protocolli seriali • IEC60870‐5‐101 <‐> IEC60870‐5‐104 • TD065 <‐> IEC60870‐5‐104 • Versione per applicazioni AT: RSTP, VLAN, può equipaggiare un diramatore ottico Irig‐B per la distribuzione del segnale di sincronizzazione agli apparati di stallo della sottostazione elettrica. Certificato IEC 61850‐3 Selta: soluzioni Enel SNN‐110: tunnel L2TP V3 su IPSec (GOOSE over WAN) Selta: soluzioni Enel SDLC: Sistema ad onde convogliate per media tensione Selta: soluzioni Enel SDLC: Sistema ad onde convogliate per media tensione Capacitive coupler Selta: soluzioni Enel SDLC: Sistema ad onde convogliate per media tensione L’apparato SDLC è un terminale di trasmissione progettato per gestire un flusso digitale su vettori a media/bassa tensione. • • • • • • • • Livello di Convergenza 6LoWPAN/IPV6 Livello MAC: 802.15.4/G3 Modulazione OFDM (fino a 256 sottoportanti con modulazione selezionabile fra DQPSK, DBPSK e D8PSK) Modalità ROBO (Robust OFDM) per incremento della affidabilità tramite ritrasmissione di trama Trasmissione fino a 210 kb/s su bande FCC (150‐490 kHz) Accoppiamento induttivo o capacitivo Fino a 3 interfacce utente di tipo Ethernet (ETH) Servizi di comunicazione e di teleprotezione Le partecipazioni di Selta nei progetti Smart Progetti pilota e sperimentazioni finanziate • Grid4EU – progetto finanziato dalla UE tramite il settimo «Framework Programme for Research and Technological Development», coordinatore ERDF, direzione tecnica Enel • POI‐P3 – “Progetto Operativo Interregionale” di Enel Distribuzione per lo sviluppo della rete MT secondo il nuovo paradigma Smart Grid focalizzato sulle 4 regioni di «convergenza» (Puglia, Campania, Calabria, Sicilia) • ASSEM – progetto pilota incentivato dall’AEEG (ARG/elt 39/10) per la nuova rete attiva MT della municipalizzata di San Severino Marche (MC) • Deval – progetto pilota incentivato dall’AEEG (ARG/elt 39/10) per la nuova rete attiva MT della municipalizzata della Valle d’Aosta • Smart μGrids – Partecipazione al bando MIUR “Smart Cities and Communities and Social Innovation” Il case history di A.S.SE.M. • A.S.SE.M. S.p.A., interamente controllata dal comune, gestisce la rete di servizi gas, energia elettrica e ciclo idrico integrato • Progetto pilota incentivato dall’AEEG per controllo e gestione impianti di generazione diffusa (GD) • Utenti Attivi coinvolti nel progetto: 2 impianti idroelettrici (1000, 360 kW) e 6 impianti fotovoltaici (2360, 1700, 1000, 1000, 3600 e 9 kW) Vettore Utente attivo Denominazione P [kW] Tipo Cabina sec. Funzioni 1 ASSEM patrimonio 1000 Hydro x x Teledistacco, regolazione P/Q 2 Sicit 1700 FV x x Teledistacco, regolazione P/Q 3 Nova Power 2360 FV x x x Teledistacco, regolazione P/Q 4 SIS 360 Hydro x x Teledistacco 5 Baccifava Lina BT FV x Teledistacco 6 Fattoria "Le Origini" 1000 FV x x x Teledistacco, regolazione P/Q 7 Sostenibilità 3 1000 FV x x x Teledistacco, regolazione P/Q 8 Faber&Forestale 3600 FV x Teledistacco, regolazione P/Q FO x Wi‐Fi 3G Il case history di A.S.SE.M. Struttura della rete MT • Una CP che sovrintende la totalità della rete MT: opera a 20 kV ed è connessa alla rete AT Terna a 132 kV nominali • Due semisbarre MT per un totale rispettivamente di 124 and 41 km di linee • 8500 utenti BT per oltre 35MW di potenza assorbita • 40 utenti MT per oltre 8MW di potenza assorbita Il case history di A.S.SE.M. Panoramica funzioni rete smart • Selettività logica tra Cabina Primaria e Cabina di Smistamento per una nuova gestione dei guasti • Telescatto per incrementare l’affidabilità del Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) • Regolazione della tensione mediante modulazione della potenza reattiva di GD tramite algoritmo sviluppato in DigSilent ed integrato nello SCADA • Limitazione/modulazione della potenza attiva immessa da parte di ciascuna unità di generazione diffusa • Monitoraggio/controllo della rete MT e delle iniezioni da GD per ricavare dati differenziati e potenziare le possibilità di regolazione di Terna (migliore controllo della RTN) Il case history di Deval • Deval S.p.A., controllata dal Gruppo CVA, gestisce la rete elettrica di Aosta • In particolare è il principale Distributore di energia elettrica in valle d'Aosta, con 69 comuni serviti ed oltre 130.000 clienti attivi, connessi ai 3.800 Km della propria rete di media e bassa tensione. • Utenti Attivi coinvolti nel progetto: 2 impianti idroelettrici (3500, 5600 kW) • 1 CP (Villeneuve) e 2 feeder MT, uno di collegamento in antenna con la prima centrale idroelettrica e l’altro su cui è collegata la seconda centrale e che incorpora le 2 CS per la ricerca tronco guasto • 2 cabine secondarie per Ricerca Tronco Guasto Utente attivo Denominazione P [kW] Tipo 1 Centrale Alouette 3500 Hydro 2 Thumel 5600 Hydro 3 Proussaz 4 Chanavey Vettore Cabina sec. Funzioni x x Teledistacco, regolazione P/Q x x Teledistacco, regolazione P/Q x x Ricerca Tronco Guasto x x Ricerca Tronco Guasto FO 3G Il case history di Deval Panoramica funzioni rete smart • Telescatto per incrementare l’affidabilità del Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) • Regolazione della tensione mediante modulazione della potenza reattiva di GD tramite algoritmo sviluppato in Matlab ed integrato nello SCADA • Limitazione/modulazione della potenza attiva immessa da parte di ciascuna unità di generazione diffusa • Ricerca Tronco Guasto per il sezionamento della porzione minima di rete affetta da guasto La soluzione Selta per i DSO Sistema centrale di cabina primaria BCU I/O Segnali Rifasamento I/O Segnali Congiuntore I/O Segnali altri pannelli Postazione HMI Sala Controllo Scada DMS RAT LAN IEC 61850 VSC SNTP Pannelli DV 9xx – Morsettiere BCU SPL 1 SPL n SPS Linea Cannuciaro Linea ………… Protezione TR AT/MT DV 910 DV 913 DV 907 La soluzione Selta per i DSO Unifilare cabina primaria La soluzione Selta per i DSO Funzioni principali SCADA DMS Measures CB status Regulation Set‐points Off‐line Configurator MV network configuration data MV network real‐time data Fe IEC 61850 SCADA DMS eXPert DB Real‐Time DB Oracle Load shedding Fault management & System restoration Load balancing via feeder reconfiguration Regulation Algorithm & Topology Load Flow computation State Estimation P/Q Power Control cos(ϕ) regulation La soluzione Selta per i DSO Sistema periferico CS Production meter 20 kV User meter SPI NV10P RGDAT IMS I/O SELTA RTU STCE‐KD 61850 Rcosφ / RPA SELTA router SNN110 Cabina Secondaria GD MODBUS Locale Contatori Cabina Utente Attivo La soluzione Selta per i DSO Rete di comunicazione di A.S.SE.M. Switch BCU Colotto Switch SCADA DMS Switch Sbarra Rossa Fibra ottica collega CP Colotto, CS Contro e linea MT Cannucciaro Switch Sbarra Verde Patch Panel Multimodale Monomodale Patch Panel Switch BCU Contro Switch Sbarra Contro Ponte radio WiFi connette tra loro 4 siti Rete 3G/UMTS copre tutti i siti coinvolti n Nome impianto Tipo F.O. WiFi 3G/UMTS 1 COLOTTO E CONTRO CP / CSM X 2 ASSEM PATRIMONIO UA / MT X 3 SICIT UA / MT X 4 NOVA POWER UA / MT X X 5 LE ORIGINI / SOSTENIBILITA’ UA / MT X X 6 SIS UA / MT X X 7 FABER & FORESTALE UA / MT 8 BACCIFAVA LINA UA / BT X X X La soluzione Selta per i DSO Apparati • BCU Selta in cabina primaria per monitoraggio e controllo tramite acquisizioni cablate e per realizzazione di logiche • STCE‐KD Selta nelle CS, presso gli UA e lungo linea: • Controllo e monitoraggio IMS e RG‐DAT • Acquisizione misura tensione di sbarra • Regolazione generatore (connessione ModBus) • Acquisizione dati contatori (connessione ModBus) • Protocollo IEC 61850 La soluzione Selta per i DSO Apparati • Panel PC 17‟ per garantire la manovra sulla cabina al personale in intervento locale • Protezioni di linea e di sbarra MT e protezioni di interfaccia utente attivo sostituite con protezioni innovative (protocollo IEC 61850) • Pannello per regolazione VSC sostituito con regolatore innovativo (protocollo IEC 61850) Le funzioni principali: Telescatto In caso di guasto, il SPL interviene aprendo la linea MT ed inviando un segnale di telescatto al SPI delle GD sottese, scongiurando il rischio che i generatori continuino ad alimentare la porzione di rete rimasta in isola. Quando un SPI perde il messaggio di keep‐alive su 61850, cambia banco di taratura per operare in soglia stretta a tutela dell’UA (CEI 0‐16). Le funzioni principali: Selettività Logica Obiettivo: isolamento della porzione di rete affetta da guasto evitando lo scatto dell’interruttore MT in CP: In caso di guasto il SPL di CS invia un messaggio di inibizione al SPL di CP e distacca la GD a valle Quando una protezione risulta isolata torna ad operare in selettività cronometrica Le funzioni principali: Ricerca Tronco Guasto Feeder CS SPL CS SPI GD CS In caso di guasto direzionale di terra il SPL mantiene la direttrice alimentata, grazie alla presenza bobina di Petersen che supporta la corrente di guasto Il sistema di rilevazione guasti rileva la direzione della corrente, confronta il valore tra dispositivi vicini e trova la posizione del guasto La porzione di rete affetta da guasto viene automaticamente isolata Viene gestito anche il guasto di corto circuito, grazie ai messaggi GOOSE del 61850 Le altre funzioni innovative • Regolazione innovativa della tensione basata sulla modulazione della potenza reattiva della GD per mantenere il valore della tensione sulla rete MT entro le soglie stabilite è possibile agire in due diversi modi: • Variare la posizione del VSC per regolare in modo globale la tensione sulla sbarra MT • Modificare il valore di cos(ϕ) del generatore dell’utente attivo per la regolazione locale sulla GD • Limitazione e modulazione della potenza attiva iniettata da ciascuna unità di generazione diffusa • Riconfigurazione automatica della topologia di rete grazie al sistema SCADA DMS Ore (hh_mm) 12_00 - Ottimizzato - Presa ottimale n. -2 VP_TR_Rosso SS-C201190 SS-C202020 16.00 N000777 N000778 SS-C201050 12.00 N000784 NF2-S300011 N000786 NF1-S300003 SS-C201110 NF1-S300010 N000813 SS-C201810 8.00 N000817 1.03 1.05 DIgSILENT 1.05 N000816 N000811 Before optimization max V = 108% NF1-S300001 DIgSILENT 1.09 SS-C204020 SS-C201030 SS-C201190 SS-C202020 [km] NF2-S300027 4.00 N000794 VP_TR_Rosso N000777 N000778 SS-C201050 16.00 N000798 Ore (hh_mm) 12_00 N000784 NF2-S300011 N000786 NF1-S300003 SS-C201110 NF1-S300010 12.00 SS-C200980 N000795 0.00 N000932 N000950 SS-C200090 SS-C201350 N000942 SS-C201650 N000829 N000861 N000873 SS-C201540 N000813 SS-C201810 1.01 SS-C200300P N000817 N000811 1.03 N000888 0.95 N000816 NF1-S300001 8.00 N001014 SS-C204020 SS-C201030 0.99 N001013 N000794 NF2-S300027 4.00 SS-C200980 N000795 N000798 N000932 N000950 SS-C200090 SS-C201350 N000942 SS-C201650 N000829 N000861 N000873 SS-C201540 0.00 NF-G000252 N000888 1.07 SS-C200300P [p.u.] N001014 N001013 0.99 NF-G000252 Le altre funzioni innovative Ottimizzazione del profilo di tensione Per ottenere un profilo di tensione al di sotto della soglia determinata, vengono modificati la posizione del VSC e i valori di Q [p.u.] After optimization max V = 104% 1.01 20.00 Voltage, Magnitude Date: 02-Feb-2013 0.97 Annex: /1 [km] 20.00 Voltage, Magnitude Date: 02-Feb-2013 Annex: /1 I vantaggi di una Smart Grid • Protezione, controllo e diagnostica della rete MT/BT in presenza di generazione distribuita gestione delle isole desiderate e indesiderate • Controllo dei flussi di energia e regolazione della tensione lungo linea • Aumento della hosting capacity senza intaccare la stabilità della rete • Isolamento del tronco guasto secondo algoritmi di selettività logica • Miglioramento della qualità del servizio grazie a maggior affidabilità e continuità • Gestione più efficiente e sicura della domanda energetica grazie alla maggior capacità di modulazione del parco generazione (FRNP in particolare) • Sostenibilità ambientale del sistema elettrico grazie alla diffusione di FER e alla riduzione di emissione di gas ad effetto serra (CO2) • Uso più razionale dell’energia grazie a maggiore consapevolezza da parte del cliente del proprio profilo di consumo (Demand Side Management) Le conclusioni • Un sistema di automazione di rete MT dipende dalle prestazioni della rete WAN di comunicazione • I risultati dei progetti sperimentali in corso definiranno la tecnologia futura per lo scambio informativo ad elevata velocità fra apparati • E’ indispensabile usare protezioni che dialoghino con protocollo 61850 che consente di ampliare lo spettro delle funzioni elettriche integrando i messaggi GOOSE (Telescatto e Selettività Logica) • E’ importante utilizzare meccanismi di «keep‐alive» per tornare a tarature strette nel caso di manutenzione della rete always on Sessione Q&A Grazie per l’attenzione http://www.selta.com