Cost-Efficient Data Collection for Smart Grid and Revenue Assurance (CERA-SG)

ID: 77594, 2016-19, ERA-Net Smart Grids Plus

Optimizarea costurilor la colectarea datelor de la contoarele inteligente şi metode de îmbunătăţire a profitului la transportul energiei electrice

Director de proiect: Colceriu Claudia-Cosmina

Română
English
Deutsch
Română
English
Deutsch

Rezultatele proiectului CERA-SG, etapa 1, 2017

Pentru anul 2017, obiectivele Delgaz Grid au fost de cercetare şi definire a sistemului necesar pentru dezvoltarea şi implementarea rezultatelor proiectului. Pentru aceasta contoarele de energie electrică ce echipează grupurile de măsurare sunt de tipul SMART / inteligente cu transmiterea mărimilor înregistrate către un concentrator montat pe partea de joasă tensiune a postului de transformare utilizând Power Line Communications ca mediu de transmitere a datelor. Datele recepţionate de concentrator sunt transmise via GPRS către sistemul de punct central AMMS al Delgaz Grid.

Pentru îndeplinirea obiectivului s-au realizat următoarele:

  • selectarea a 3 posturi de transformare din judeţul Bacău 20 kV / 0,4 kV ce alimentează prin linii electrice de distribuţie la joasă tensiune consumatori preponderent casnici;
  • s-au obţinut şi transmis către partenerii din proiect coordonatele GPS (cotele x,y ) pentru stâlpii reţelelor electrice aeriene şi pentru locurile de montare ale contoarelor inteligente, seriile contoarelor inteligente, puterile nominale ale transformatoarelor de putere ce echipează posturile de transformare selectate precum şi asignarea contoarelor inteligente monofazate, conductoarele A/B/C ale reţelelor electrice aeriene torsadate;
  • s-a transmis către partenerii din proiect modul de sincronizare şi corecţie a orei curente din contoarele inteligente (protocol NTP) pentru a putea fi folosit şi de către echipamentele mobile propuse de către partenerii de proiect în scopul de a folosi mărimi măsurate sincron;
  • s-au efectuat întreruperi succesive ale fazelor A, B şi C de pe partea de joasă tensiune a posturilor de transformare pentru a determina la ce faza a reţelei electrice aeriene sunt conectate contoarele inteligente monofazate;
  • s-au realizat, în premieră, balanţe pe partea de joasă tensiune cu perioada de integrare de 15 minute pentru energia electrică activă distribuită, folosind ca date de intrare înregistrările contoarelor inteligente montate în cele 3 posturi de transformare;
  • s-a propus o manieră săptămânală de verificare a statusului contoarelor inteligente montate în vederea depistării cazurilor de contoare înlocuite sau montate la consumatori noi;
  • contoarele de energie electrică inteligente au fost parametrizate să memoreze şi curbe de tensiuni efective la 15 minute.

Scopul proiectului CERA-SG este de a corela pentru acelaşi interval de timp înregistrările din sistemul AMMS cu înregistrările echipamentelor mobile – ce vor fi amplasate pe stâlpii reţelelor electrice aeriene de joasă tensiune conectate la posturile de transformare propuse pentru acest proiect - dezvoltate de către partenerii din cadrul acestui proiect prin importarea datelor într-un soft de punct central dedicat efectuării  unor balanţe energetice pe anumite elemente/porţiuni/segmente ale reţelelor electrice de distribuţie la joasă tensiune propuse pentru acest proiect.

Obiectivele proiectului

  1. Reducerea costului la sistemele de contorizare inteligentă prin utilizarea unei infrastructuri comune la colectarea datelor, infrastructură utilizată pentru măsurarea fluxurilor de energie și putere în rețeaua de distribuție a energiei electrice.
  2. Reducerea costului de instalare și mentenanță prin utilizarea de senzori de tip pasivi, care își preiau energia de alimentare la locul măsurătorii, în stațiile de transformare și rețelele de distribuție. 
  3. Metode îmbunătățite de colectare a taxelor prin noi modalități de stimulare financiară la reducerea pierderilor non-tehnice. 
  4. Creșterea rentabilității datorită reducerii pierderilor non-tehnice. 

Măsurarea fluxului de putere în rețeaua de distribuție a devenit foarte importantă ca urmare a creșterii capacităților de generare și de stocare a energiei electrice – generarea energiei care se face atât din surse convenționale (hidro, termo, nuclear) cât și alternative (sisteme fotovoltaice și eoliene). Datele rezultate din astfel de măsurători pot fi utilizate atât pentru investigații privind fezabilitatea rețelei de transport a energiei electrice cât și ca intrări pentru sistemele de control local în vederea reducerii vârfurilor de putere consumată. De asemenea, date similare pot fi utilizate pentru detectarea pierderilor care pot apărea în rețea și, ca urmare, la stabilirea setului de măsuri care se iau pentru reducerea acestora.

Proiectul va crea o arhitectură eficientă din punct de vedere al costului, bazată pe o rețea de senzori și de sisteme integrate, plasată la stațiile, transformatoarele și nodurile de distribuție a energiei electrice (atât pe intrări cât și pe ieșiri) pentru a servi scopurilor enunțate mai sus.

Pentru reducerea costului și a timpului de instalare se vor dezvolta și testa tehnologii noi pentru colectarea datelor în rețelele de distribuție. 

După identificarea zonelor cu pierderi mari în rețeaua de distribuție se vor proiecta și implementa strategii tarifare în vederea stimulării măsurilor pentru reducerea pierderilor. 

Etape

Proiectul include mai multe etape de cercetare necesare dezvoltării şi implementării soluţiei.

  1. 2016-2017: Cercetarea şi definirea sistemului  
  2. 2017-2018: Stimularea şi realizarea modelului experimental   
  3. 2018-2019: Realizarea sistemului pilot şi testarea acestuia   
  4. 2019: Evaluarea şi realizarea documentaţiei finale

Parteneri

  • MinCom Smart Solutions
  • University of Piteşti                       
  • S.C. AM Project Design & Consulting S.R.L.
  • S.C. DELGAZ GRID S.A. 

CERA-SG Project: First stage results of 2017

For 2017, the objective of S.C. DELGAZ GRID S.A. was the research and system definition needed to develop and implement the project's results. To this end, the power meters equipping the measurement group are SMART meters with the transmission of registered quantities to a concentrator mounted on low-voltage part of the medium voltage substation using Power Line Communications as a data transmission medium. The data received by the concentrator is transmitted via GPRS to the AMMS central point system of S.C.DELGAZ GRID S.A.

In order to reach the objective, the following have been achieved:

  • Selection of 3 medium voltage substations from  Bacau County  20 kV / 0,4 kV, which supply mainly household customers through the low-voltage power distribution lines (OHL);
  • The GPS coordinates (x, y) for the overhead power networks poles and smart meter mounting locations, the smart meter series, the rated power of the distribution transformers equipping the selected medium-voltage substations were obtained and transmitted to the project partners as well as the assignment of single-phase smart meters to the A / B / C conductors of the twisted (insulated) overhead power networks (OHL);
  • The synchronization mode and correction of the current time in smart meters (NTP protocol) was sent to the project partners, so that it can also be used by the mobile devices proposed by the project partners in order to use synchronic measured values;
  • Successive interruptions of A, B and C phases were performed on the low-voltage side of the medium voltage substations to determine to which phase of the overhead power network (OHL) the single-phase smart meters are connected;
  • For the first time, low-voltage balances with a 15-minute integration time for the distributed active power were performed, using as input data the smart meter records mounted in the three medium voltage substations;
  • A weekly status check has been proposed for smart meters mounted to detect cases of meters replaced or mounted at new consumers;
  • Smart power meters have been set to store actual voltage curves at 15 minutes.

The purpose of CERA-SG Project is to correlate, for the same time interval the records in the AMMS system  with the mobile devices records - which will be located on the low voltage power network (OHL) poles connected to the medium voltage substations proposed for this project - developed by the partners within this project by importing data into a central point-based software dedicated to performing energy balances on certain elements/portions/segments of the low-voltage power supply networks proposed for this project.

 

Project targets

  1. Cost reduction in Smart Grid deployment by using a common data collection infrastructure for the measurement of energy and power flows in the distribution network. 
  2. Further cost reduction by using energy harvesting sensors in transformer stations and distribution networks to minimize the cost of installation in initial deployment and modifications. 
  3. Better revenue collection by new ways of incentivisation to reduce non-technical losses. 
  4. Increase of load shifting potential thanks to the reduction of nontechnical losses. 

Measuring power flows in the distribution network becomes more important due to distributed generation and storage. Data can drive prioritization of network investment for robustness as well as input for local grid control to reduce power peaks and the need for network investment. Similar data can be used for excessive loss detection and derivation of measures to reduce losses. 

The project will create a cost-efficient blueprint for a hierarchical sensor rollout to substations, transformer stations and distribution nodes (inputs and outputs) to serve both purposes mentioned above. To save cost and reduce installation time, novel approaches of data collection in the distribution network shall be developed and tested. 

After identification of high loss areas on the distribution tree, tariff incentives reducing loss shall be designed and implemented.

Stages

The project includes several stages of research needed to develop and implement the solution.

  1. 2016-2017: Research and systems definition
  2. 2017-2018: Simulation and integration of experimental model
  3. 2018-2019: Building the pilot and test it   
  4. 2019: Evaluation and final documentation 

Partners

  • MinCom Smart Solutions
  • University of Piteşti                       
  • S.C. AM Project Design & Consulting S.R.L.
  • S.C. DELGAZ GRID S.A. 

 

 

CERA-SG Projekt: Ergebnisse der ersten Phase von – 2017

Das Ziel von S.C. DELGAZ GRID S.A. in 2017 war die Forschung und Definition eines Systems  notwendig für Entwicklung und Umsetzung der Projektergebnisse. Zu diesem Zweck sind die Stromzähler, die die Messgruppen ausstatten, SMART-Zähler mit  Übertragung von registrierten Mengen zu einem Konzentrator, der auf einem Niederspannungsteil der Mittelspannungs-Unterstation  montiert ist, unter Verwendung von Power Line Communications als Datenübertragungsmedium. Die vom Konzentrator empfangenen Daten werden über GPRS an das AMMS-Zentralpunktsystem von S.C.DELGAZ GRID S.A. übertragen.

 Folgendes wurde realisiert, um das Ziel zu erreichen:

  • Auswahl von 3  Mittelspannungs-Unterstationen(20 kV / 0,4 kV) aus Kreis Bacău, die über Niederspannungs-Stromverteilungsleitungen hauptsächlich Haushaltskunden versorgen.
  • Die GPS-Koordinaten (x, y) für die Freileitungsmasten und Smart-Meter-Einbauorte, die Smart-Meter-Seriennummer, die Nennleistung der Verteilungstransformatoren, die ausgewählten Mittelspannungs-Unterstationen versorgen, wurden gesammelt und zusammen mit der Zuordnung der einphasigen intelligenten Stromzählern zu den A / B / C-Leitern der verdrillten (twisted ) Freileitungsnetzen an die Projektpartnern weitergeleitet.
  • Der Synchronisationsmodus und die Korrektur der aktuellen Zeit in intelligenten Zählern (NTP-Protokoll) wurden an die Projektpartner gesendet, so dass sie auch von den Projektpartnern vorgeschlagenen mobilen Geräten zwecks Synchronmessung der Werte verwendet werden können.
  • Auf der Niederspannungsseite der Mittelspannungs-Unterstation   wurden aufeinanderfolgende Unterbrechungen der A-, B- und C- Phasen durchgeführt, um zu bestimmen, zu welcher Phase des Freileitungsnetzes die einphasigen Smart Meter angeschlossen sind.
  • Zum ersten Mal wurden Niederspannungsbilanzen mit einer Integrationszeit von 15 Minuten für die verteilte Wirkleistung erstellt, wobei als Eingangsdaten die Datensätze der in den drei Mittelspannungs-Unterstationen eingebauten Smart Meter verwendet wurden.
  • Es wurde eine wöchentliche Statusüberprüfung für intelligente Zähler vorgeschlagen, die angebracht sind, um Fälle von Zählern zu ermitteln, die bei neuen Verbrauchern ausgetauscht oder montiert wurden.
  • Intelligente Stromzähler wurden so eingestellt, dass sie die tatsächlichen Spannungskurven nach 15 Minuten speichern.

Ziel des CERA-SG-Projekts ist es, gleichzeitig die AMMS-Aufzeichnungen mit den Aufzeichnungen der mobilen Geräte, die auf den Masten der Niederspannungsfreileitungen platziert werden, die an den für dieses Projekt vorgesehenen Mittelspannungs-Unterstationen  angeschlossen sind,  mit Hilfe einer von den Projektpartnern zwecks Import von Daten entwickelten zentralen Software, die für die Durchführung von Energiebilanzen an bestimmten Elementen / Abschnitten / Segmenten der für dieses Projekt vorgeschlagenen Niederspannungsverteilernetze vorgesehen ist, zu korrelieren.

Projektziele

  1. Kostenreduktion bei der Bereitstellung von Smart Grids unter Verwendung einer gemeinsamen Datensammlungsinfrastruktur für die Messung von Energie- und Stromflüssen im Verteilungsnetz.
  2. Zusätzliche Kostenreduzierung durch den Einsatz von Energy-Harvesting-Sensoren in Umspannwerken und Verteilernetzen zur Minimierung der Installationskosten bei der Ersteinführung und bei Änderungen. 
  3. Bessere Einnahmen durch neue Anreize, um nichttechnische Verluste zu reduzieren.
  4. Erhöhung des Lastverschiebungspotentials durch Reduzierung nichttechnischer Verluste. 

Die Messung der Stromflüsse im Verteilungsnetz wird aufgrund der verteilten Erzeugung und Speicherung viel wichtiger. Daten können die Priorisierung von Netzwerkinvestitionen für Robustheit sowie Eingaben(Input)für die lokale Netzsteuerung vorantreiben, um Leistungsspitzen und die Notwendigkeit von Netzwerkinvestitionen zu reduzieren.

Ähnliche Daten können für eine übermäßige Verlustdetektion und Herleitung von Maßnahmen zur Verringerung von Verlusten verwendet werden.

Das Projekt wird einen kosteneffektiven Entwurf für einen hierarchischen Sensor-Rollout für Unterstationen, Umspannwerke und Verteilerknoten (Ein- und Ausgänge) erstellen, um beide oben genannten Zwecke zu erfüllen.

Um die Installationskosten und -zeiten zu reduzieren, werden neue Ansätze für die Datenerfassung im Verteilungsnetzwerk entwickelt und getestet.

Nach der Identifizierung der verlustreichen Bereiche im Verteilungsbaum sollen die Anreize für die Reduzierung von Verlusten entworfen und umgesetzt werden.

STUFEN 

Das Projekt umfasst mehrere Phasen der Forschung, die zur Entwicklung und Implementierung der Lösung benötigt werden:

  1. Forschungs und Systemdefinition 2016-2017
  2. Simulation und Integration des experimentellen Modells 2017-2018
  3. Aufbau und Testen des Pilotprojektes   2018-2019
  4. Auswertung und Abschlussdokumentation 2019

Partner 

  • MinCom Smart Solutions 
  • Universität von Piteşti
  • S.C. AM Project Design & Consulting S.R.L.
  • S.C. DELGAZ GRID S.A.