Gas Management for the Smart Grid g

Transcription

Pressure and Temperature Measurement
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IEEE PN21; Chicago; April 2008
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Who we are !
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Political Landscape
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IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change
IPUU: Industrial Processes and Product Use
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UN FCCC: United Nations Framework Convention
on Climate Change
SF6 `çåÅÉåíê~íáçå=áå=dÉêã~åó
SF6 - Concentration in Germany [ppt]
8,000
7,000
6,000
p
ppt
5,000
4,937
5 237
5,237
5,823
5,982
2003
2004
6,253
6,593
6,787
+ 37 %
5,445
,
4,000
3,000
2,000
,
1,000
0 000
0,000
2000
2001
2002
Source: EPA Data-Center , Langen, Gemany
2005
2006
2007
Location: Schauinsland
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Political Landscape – Requiring
Condition Based Monitoring
Condition-Based
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Gas Reporting in Germany
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SF6-Monitoring der Betreiber gemäß Absatz V der Freiwilligen Selbstverpflichtung von VDN, VIK, ZVEI, Solvay
Stand 30.01.2007
zurück bitte per e-mail an: thoralf.bohn@vdn-berlin.de
Tel.: 030 / 726 148 306, Fax.: 030 / 726 148 200
Unternehmen
Ansprechpartner
Abteilung
E-Mail
Tel.-Nr.
Erfasst werden beim Monitoring nur Anlagen und Betriebsmittel >= 52 kV (Hochspannung) sowie
Transformatoren mit einer Oberspannung > 1 kV (Ausnahme: Punkt 5)
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ìåÇÉêí~âáåÖK
Abgabe der Daten bis 28. Februar 2007
1
Kilogramm
2006
Kilogramm
Erläuterungen zum Ausfüllen
Hinweis zu Kapitel II der Selbstverpflichtung
In diesem Kapitel verpflichten sich die Betreiber zur Dokumentation der Wege des SF6-Gases.
Gases Diese Dokumentationen (Lieferscheine
(Lieferscheine,
Entsorgungsnachweise, ...) sind nicht Bestandteil des Monitoring. Die entsprechenden Dokumente werden bei den Betreibern zum eventuellen
Nachweis aufbewahrt.
2
entspricht Punkt V.2 des Monitoring in der Selbstverpflichtung (SV)
Bestand an SF6
SF6-Mengen in installierten Betriebsmitteln laut Typenschild oder Anlagendokumentation.
Bestand Jahresende = Bestand letztes Jahr + Neulieferung laufendes Jahr - Rückbau (siehe auch Pkt.5)
2.1
Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) >= 52 kV
2.2
Konvent. Leistungsschalter >= 52 kV
2.3
konvent. Wandler >= 52 kV
GIS-Anlagen komplett einschl Wandler, Durchführungen, Kabelendverschlüsse,
Rohrverbindungen, SS-Verbindungen, etc
alle SF6-isolierten Trafos mit Oberspannung > 1 kV
2.4
Transformatoren > 1 kV OS
2.5
Gasisolierte Leitungen (GIL) >= 52 kV
alle GIL, die nicht Bestandteil von Schaltanlagen sind (siehe 2.1); bei Gasgemischen
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ist
der SF6
SF6-Anteil
A t il zu b
berücksichtigen
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Summe Bestand HS-Geräte & Trafos
3
SF6 Mengen nachgefüllt in bestehende
Betriebsmittel
entspricht Punkt V.3 des Monitoring in der Selbstverpflichtung (SV)
SF6-Mengen in installierte Betriebsmittel auf Grund von Leckagen oder Handlingsverlusten nachgefüllt. Das Gas stammt aus dem Lagervorrat oder wurde über
eine Service-Firma geliefert.
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3.1
Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) >= 52 kV
3.2
Konvent. Leistungsschalter >= 52 kV
3.3
konvent. Wandler >= 52 kV
3.4
Transformatoren > 1 kV OS
3.5
Gasisolierte Leitungen (GIL) >= 52 kV
GIS-Anlagen komplett einschl Wandler, Durchführungen, Kabelendverschlüsse,
Rohrverbindungen, SS-Verbindungen, etc
alle SF6-isolierten Trafos mit Oberspannung > 1 kV
alle GIL, die nicht Bestandteil von Schaltanlagen sind (siehe 3.1); bei Gasgemischen
ist nur der SF6-Anteil zu berücksichtigen
Summe Nachfüllung HS-Geräte & Trafos
4
zurückgegebene SF6 Mengen
entspricht Punkt V.4a und 4b des Monitoring in der Selbstverpflichtung (SV)
enthält nicht die Menge, die vor Ort direkt wiederverwendet wird
4.1
an Hersteller oder an Dritte
geht zurück an den Hersteller des Betriebsmittels bzw. wird an Dritte verkauft
4.2
an Gas-Produzent
geht zurück an den SF6-Produzenten
Summe Rückgabe
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pìêîÉó
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Angaben der Betreiber gemäß Absatz II und IV der Freiwilligen Selbstverpflichtung zu End-of-Life der
Anlagen/Betriebsmittel
5
Außer Betrieb genommene Anlagen und Betriebsmittel (eigene und fremde im Auftrag)
SF6 Menge
5.1
< 52 kV
5.2
>= 52 kV und Trafos mit OS > 1 kV
Summe des SF6 von außer Betrieb genommenen Anlagen und Betriebsmittel laut Angaben auf dem Typenschild bzw. Anlagendokumentation.
Diese Angaben werden benötigt zur Berechnung der Emissionen in der Nachnutzungsphase gem. Punkt IV.2.6.a der SV.
5.2.1
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laut Typenschild
Nicht gemeldet werden Anlagen, die komplett einschließlich Gas an den Hersteller
bzw. qualifizierten Entsorger abgegeben werden
Für die nationale Berichterstattung an IPCC (Intergovernmentel Panel of Climate
Change) sind die Angaben nach 5.2.1 und 5.2.2 notwendig
laut Typenschild
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Reactive Gas Monitoring Today
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Reactive Gas Monitoring Today –
Manual Calculations
Initial Pressure Compensated
Actual Pressure Compensated
Initial Gas Mass 100 %
Tank Volume
: 6.212 bar = 90.1 PSI
: 6.112 bar = 88.6 PSI
: 11.520 kg
: 0.240 m³
Density @ 6.212 bar
Density @ 6.112 bar
: 48.00 kg/m³
: 47.25 kg/m³
Difference
: 0.75 kg/m³
Lost SF6 Mass
: 0.75 kg/m³ · 0.240 m³
Lost SF6 Mass
: 0.180 kg
After 3 Years, the conclusion is:
6.20 bar
90 PSI
1.6 % in 3 Years is a loss of 0.53 % of the gas mass per year
Ö Tank lost 60 g
gr. / yr.
y or 2.116 oz/yr.
y
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Proactive Gas Monitoring Today Online
www.wika.com/sf6
Gas Management System:
Flow of Information
Remote
Control
Center
Grid-Management
SCU1
SCU2
UPS
Printer
RTU
Substation
Station Level LAN
DCU
Bay 1
DCU
Bay X
Bay Level LAN
Bay Level LAN
Bay
Local HMI
LCP
Monitoring Devices
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LCP
Monitoring Devices
Tank
Reactive Monitoring vs.
Proactive Monitoring
Gas Density Monitors …
Gas Management Systems …
- Ensure the safe operation of switchgear
- Control the filling of switchgear
- Show the current density situation
-
Measure low emission rates
Acquire data into a database
Analyze data
Calculate trends in real-time
¾
RESULT: informed decision-making
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Measure / Communicate / Analyze
MCA Principle
Process - Level
Bay
y - Level
Network - Level
M
C
A
Communicate the
D t
Data
Database
D t
Datawarehouse
h
Permanent
Measurement
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GMS Infrastructure:
Customized Software
aáëéä~ó íÜÉ áåÑçêã~íáçå åÉÉÇÉÇ íçW
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www.wika.com/sf6
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20,90
5,00
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20,30
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20,00
27.11.07 00:00
26.11.07 00:00
25.11.07 00:00
24.11.07 00:00
23.11.07 00:00
22.11.07 00:00
21.11.07 00:00
20.11.07 00:00
19.11.07 00:00
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17.11.07 00:00
16.11.07 00:00
15.11.07 00:00
14.11.07 00:00
13.11.07 00:00
12.11.07 00:00
11.11.07 00:00
10.11.07 00:00
09.11.07 00:00
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07.11.07 00:00
06.11.07 00:00
05.11.07 00:00
04.11.07 00:00
03.11.07 00:00
02.11.07 00:00
01.11.07 00:00
31.10.07 00:00
30.10.07 00:00
29.10.07 00:00
28.10.07 00:00
27.10.07 00:00
26.10.07 00:00
25.10.07 00:00
Raw Data of Measurement
23,30
qÉãéÉê~íìêÉ=
22,70
15,00
22 10
22,10
mêÉëëìêÉ
21,50
19,70
0,00
19 10
19,10
18,50
qáãÉW PO Ç~óë ëÜçïå
qáãÉW=PO=Ç~óë=ëÜçïå
Computer Aided Signal Analysis
páÖå~ä
Raw Data given by the sensor
D t analized
Data
li d with
ith CASA
7 Days Average Trend
www.wika.com/sf6
Emission [g] Calculated by CASA
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
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QUMIM=Ö=
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-4,00
-4,50
www.wika.com/sf6
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Gas Management Case Study
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Case Study Assumptions: Infrastructure

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Case Study Worksheet
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Case Study Worksheet
SF6 Academy® Gas Management Knowledge Center
Discovering A Key "Hidden" Cost of Reactive Monitoring: Direct Labor
Costs for Reactive Monitoring- Fill in the blue boxes to change the yellow cost cells below
Service life
How many substation do you operate ?
How many gas tanks / density monitors do you control in one substation (rough figure)
How often do you take readings from the monitors?
How many individuals travel as a team to take readings?
How many minutes do spend to read the gas density monitor ?
How much time do you spend in the substation to prepare the job?
How many minutes do you need to get to/from the substation ?
How much time do you need to prepare the paperwork per substation (files, documentaiton)?
25
1000
16
6
1
2
30
120
60
Years
High Voltage substations
Average tanks per substation
Times per year
Person
Minutes
Minutes
Minutes
Minutes
Total Lifecycle Times
Manual Readings
D
Documentation
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Organization
Driving time
80.000
150.000
150
000
75.000
600.000
Hours
H
Hours
Hours
Hours
Average hourly wage (per USD, EUR, RMB, etc.)
39,06
Pay Per Hour (in local currency)
Total labor cost for reactive monitoring
Total labor cost for reactive monitoring / substation
Total labor cost for reactive monitoring / tank
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$35.346.714 Lifecycle Costs
$35.347 Lifecycle Costs
$2.209 Lifecycle Costs
Other “hidden costs” of
reactive monitoring
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