Alçak Gerilim PV Sistemler için Akıllı Şebeke Kontrolcüsü

Transkript

1 Alçak Gerilim PV Sistemler için Akıllı Şebeke Kontrolcüsü Tasarımı, Geliştirilmesi ve Pilot Uygulaması Abdullah Nadar MAM EE

2 SUNUM PLANI Giriş PV Sistemi ve Entegrasyonu Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Topolojisi Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Haberleşme Mimarisi Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Kontrol ve İzleme Sonuç 2

3 Giriş MAM EE olarak son 10 yılda Akıllı Şebekeler konularında Ulusal ve Uluslararası çalışmalar ve projeler gerçekleştirilmektedir. Ulusal Projeler: TÜDOSİS (Boğaziçi Elektrik Dağıtım için Fider Otomasyon Projesi) RİTM (Rüzgar İzleme ve Tahmin Projesi) MGK (Milli Güç Kalitesi İzleme Projesi) Uluslararası Projeler ELECTRA IRP (Kıta Avrupa Elektrik Şebekesi için orta ve uzun vadeli gerçek zamanlı yeni kontrol sistemlerinin tasarlanmasına yönelik AB FP7 projesi) PRONET (Akıllı Şebekeler için standart bir koruma prensibi geliştirilmesi amaçlanan ERA-NET projesi) KACST Smart Grid (Suudi Arabistan için geliştirilen, Alçak Gerilim şebeke bağlantılı PV Sistemler için Akıllı Şebeke Kontrolcüsü Geliştirilmesi projesi) 3

4 PV Sistemi ve Entegrasyonu Uzaktan izlenilebilen, kontrol edilebilen ve arıza durumunda kendi kendini izole edebilen bir PV sistemi kurulmuştur (2*30 kw). Sistem, anlık olarak evirici çıkışlarının ve şebeke uçlarının gerilim ve frekans değerlerini izlereyerek olası arıza durumunda PV sistemini şebekeden ayıracak şekilde tasarlanmıştır. Kurulan PV sisteminden maximum verim elde etmek amacıyla, ilgili bölge için güneş aydınlanma ve PV panel konumlandırma analizleri yapılmış olup, paneller ve kullanılacak eviriciler buna göre seçilmiştir. Panellerin konumlandırma ve eviricilere bağlanma analizleri gerçekleştirilmiştir. 4

5 PV Sistemi ve Entegrasyonu Şekil 1. Bina için PV Paneli Konumları 5

6 PV Sistemi ve Entegrasyonu Şekil 2. Bina Çatısı PV Panelleri 6

7 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistem Topolojisi Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi temel olarak 4 grupta tasarlanmıştır; a. Abone Kontrolcüsü (Customer Controller) b. Bölge Kontrolcüsü (Substation Controller) c. Ana Kontrolcü (Main Controller) d. İzleme ve Kontrol Merkezi (Monitoring and Controlling Station) a. Abone Kontrolcüsü; abone tarafında kullanılan cihazları sisteme dahil eder. b. Bölge Kontrolcüsü; aynı dağıtım trafo merkezine bağlı abonelerin verilerini ana kontrolcüye iletmekle yükümlüdür. c. Ana Kontrolcü; sistemin bütün verilerinin toplandığı, izleme-kontrol merkezine aktarılmasını sağlar. d. İzleme-Kontrol Merkezi; sistemin izleme, kontrol ve arşiv merkezidir. 7

8 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistem Topolojisi Şekil 3. Sistem Topolojisi 8

9 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistem Topolojisi Şekil 4. Prototip Sistem 9

10 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Haberleşme Mimarisi Abone tarafında MODBUS/TCP uyumlu çözüm geliştirilmiştir. İndirici merkezde bulunan Bölge Kontrolcüsü, trafo otomasyonunda sık kullanılan IEC61850 protokolü ile uyumlu olarak ve sahadan aldığı MODBUS verilerini IEC61850 ye çevirerek ana kontrolcüye göndermek üzere tasarlanmıştır. Ana kontrolcü ise IEC61850 protokolüyle aldığı veriyi, işlenmesi ve saklanmasında daha yaygın olarak kullanılan, MODBUS/TCP ye çevirerek izleme-konrol sistemine gönderir. Şekil 5 te ise bu kontrolcüler arası veri transferinde kullanılan haberleşme ortamları gösterilmiştir. 10

11 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Haberleşme Mimarisi Şekil 5. Haberleşme Ağı 11

12 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Haberleşme Mimarisi Geliştirilen sistem, farklı haberleşme ortamlarını destekleyecek şekilde tasarlanmış ve uygulanmıştır; Abone kontrolcüsü Bölge kontrolcüsü arasında; PLC, Ethernet, Wi-Fi Bölge kontrolcüsü Ana kontrolcü arasında; ADSL, GPRS, Wi-Fi Sistemin uygulandığı bölgenin imkanlarına ya da kullanıcının isteğine göre uygun haberleşme ortamı seçilebilir. 12

13 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Kontrol ve İzleme Kontrol ve İzleme Merkezi Özellikleri: 1. Bütün sistemi tek bir noktadan izleme ve kontrol imkânı sağlamak, 2. Sistemin anlık değişimlerini gözlemleyip bu değişimlere göre tepki vermek, 3. Sistemdeki kritik verileri depolayarak ileride sistemin sağlıklı genişlemesi için yapılacak planlamalara ışık tutmak, 4. Sistem içerisindeki verileri tablo ve grafiksel olarak görme imkânı sağlamak, 5. Şebekede meydana gelen istenmeyen bir durum için alarm vermek ve bu alarmı veri tabanında saklamak, 6. Sistemdeki akıllı cihazlardan gelen bütün verileri arşivleme yeteneğine sahip olmak ve herhangi bir verinin herhangi bir zaman aralığındaki değerlerine erişebilmek, 7. Sistemin mobil izlenebilmesi için güvenlik yapısına müdahele gerektirmeyen ayrı bir veri toplama ve izleme yazılımı da geliştirilmiştir. 13

14 Akıllı Şebeke Kontrolcü Sistemi Kontrol ve İzleme Şekil 6 te insan makine arayüzü ana ekranı gösterilmiştir. Bu ekran, projenin uygulanacağı bölgedeki elektriksel dağıtım şemasının ve trafo adlarının birebir referans alınması ile oluşturulmuştur. Şekil 7 te üç evirici ve bir akıllı sayaç barındıran bir abonenin bilgi ekranı gösterilmiştir. Şekil 6. İnsan Makine Arayüzü Ana Ekranı Şekil 7. İnsan Makine Arayüzü Abone Ekranı 14

15 Sonuç Bu sunumda, eş zamanlı gözlem, yönetim, bilgi depolama, elektrik şebekesinin güvenliği, hızlı arıza tespit vb. gibi fonksiyonların sağlıklı bir şekilde çalışmasına, yenilenebilir enerji kaynaklarının birçok farklı noktadan şebekeye dâhil edilmesine izin vermek üzere geliştirilen ve laboratuarda testleri yapılan örnek sistem anlatılmıştır. Bu projede kullanılacak olan, Akıllı Şebeke lerin izleme ve kontrolü için bir HMI arayüzü geliştirilmiştir. Sistemin geliştirilmeye açık prototip örneği Suudi Arabistan da kurulmakta olup devreye almak üzere saha çalışmaları sürdürülmektedir. 15

16 TEŞEKKÜRLER 16