Modern Energy Management SystemsManu Parashar, PhDIPCGRID, San Francisco, February 27th, 2019

D I G I TA L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

A Time For Transformation

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 2

The energy utility landscape is going to transform more in the next ten years than it has in the previous one hundred. Somehow the utilities have to transform their operations, improve network efficiency and reduce cost… while never letting the lights go out.

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Connect & OrchestratePath to Network Level Optimization

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 3

GENERATION

NETWORK FORECASTING

GRID OPERATIONS

SILOED

NETWORK FORECASTING

GENERATION GRID OPERATIONS

INTEGRATED

CONNECTED & ORCHESTRATED

A path to self‐healing grids across T&D with a self‐learning model

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Waiting for a  power lossto analyze stability issues

WAMS Improve  Situational awareness Fault  location Power restoration process Model quality

REACTIVE + RESPONSIVE

Model true demand & generation, predict  impact of  generation intermittency on network stability, capacity and failure.

AI driven app optimization & orchestration from edge to cloud to prevent & minimize impact of disturbances. Automated Advisory Mode

Automated Network optimization and Wide Area Control with reduced human intervention.

LEVEL 01

PREDICTIVELEVEL 02

PRESCRIPTIVELEVEL 03

AUTONOMOUSLEVEL 04

elevate every facet of your network operation

MODULAR APPS COMMON DATA LAYER BRILLIANT UI/UX INTEROPERABILITY

FUTU

RE

Network Level Optimization

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 4GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Advanced EMS

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 5

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

Network Model Manager (NMM)

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 6

Built upon EPRI NMM specifications and ENTSO‐E CGMES requirements

Physical network model external sources

GE Collaborative Network Model Management Solution

Model Reposit

Multiple Workspaces

source

Model EditingVersioningAuditing

Powerflow

CIMNet

Model ValidationModel Merge

Transform Import / Export to various formats

CA

Look‐ahead

EMS state estimator solution

Scheduling

Outage and load forecast

Planning

Operations

Market systems

DEPLOYMENTS

FeedbackImport / Export Formats 

PSS/E

CIM CGMES

PSLF

Multiple Workspaces

Solution Highl ightsA collaborative modeling and data engineering solution• CIM Import / Export of multiple formats• CIM DL and GL profiles• Bus branch, nodes‐breaker• Graphical Model editing• Multi‐users environment• Manage model evolution over time• Analyze and validate in CIM native• Integrate EMS power applicationKey Outcomes:• Enterprise view• CIM 16 / CGMES compliance• Power system validation• Automated and streamlined process• Engineering efficiency• Open and non‐proprietary• Meta data driven schema

A leap forward in traditionalmodeling of electric network

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

Extensible FEP

Supported Operating Systems• Microsoft® Windows Server 2016• Linux 7

HTML5 Web‐based UI

Supports integrating with multiple host systems (e.g. primary site, backup site, QA)

Protocols this year• DNP3 (serial, TCP/IP, and secure)• IEC 870‐5 101 and 104• IEC 61850 client (telecontrol use case)

More will follow• ICCP• OPC‐UA

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 7

Providing a common software based FEP that is used across the existing 4 platforms will eliminate the need to develop new protocols multiple times, thereby reducing cost (to GE and our customers) and accelerate the availability of new protocols to our customers. 

Platform Adapter Reliance Adapter

Placeholder confidentialit y disclosure. Edit or delete from master slide if not needed.

JULY 2 0 1 8

DI GI TAL EN ERGY

UX UpdateUX Site Visits Aug – Oct (Various)GE / Blink team customer site visits for UX Design Vision Inputs

“Show & Tell” WebinarsRemote webinar session featuring latest UI/UX

OMS Thin Client for Remote Outage Dispatch

Intelligent Alarm Processor (IAP)Next gen Alarm across T&D

DERM ForecastingT&D Forecast and Forecast Management

Extensible FEPNext gen FEP across T&D

ExperienceRead Only UI for SLDs/Alarm

End‐to‐End Design across portfolioDevelopment StartsJanuary 2019

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 8GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

Sample Display: OMS

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 9

Sample Displays: EFEP

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

OPERAT ION   EFF I C I ENCYI n t e l l i g e n t   A l a rm   P r o c e s s i n g

Solution Highl ightsEfficient,  fast alarm processing

Just focus on what occurred• create alarm synthesis • eliminate nuisance alarms  • Diagnosis: location, persistent or transient 

fault

Fully integrated with EMS and DMSTransparent model based processingKnowledge base under user control

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 10GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Experience Situation Awareness and User Interface

Network and  Generation

Real‐Time Data Across the Enterprise

NetworkModel 

ManagerScada

Cyber Security

Data House

Intelligent Alarming

Outage and Switching 

Management

DTS

Advanced energy management system – The EMS

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 11

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

RENEWABLE   ENERGY  RESOURCE  MANAGEMENT

Solution Highl ightsAssess & Control Renewable in Transmission

Assess renewable generation situation in time, in location, by type, by utilization factor,

Estimate renewable generation from multiple forecast sources, evaluate ramp, stability, levels

Evaluate impact in power flow and contingencies via Look Ahead  analysis

Evaluate Dynamic impact with WSAT

Automate response via EMS levers

Optimal renewable dispatch to avoid large curtailment

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 12GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Vo l tage  D i spatch   Schedu le r   ‐ VDSSolution Highl ightsExpectations• Fast generation and demand variations requiring  frequent voltage adjustment

• Operator efficiency  with hundreds of controls (AEMO was over 300 reactive controls per day)

• Secure base case voltage range through the system• Maintain secure voltage post contingencies• Restoration to secure voltage after event

Voltage Dispatch System ‐ VDS• Real time and Study application complementary to SENH

• Minimize controls over time > save asset live time• Optimal cost activation of multiple available controls: shunts, transformer taps, SVC and aggregated control schemes

• Conformance monitoring

0

100

200

300

400

500

600

700Instructions by Device Type per day

CAPACITOR GEN GENGRP

AEMO VDS : Voltage action on assets by day  in a year

Automation of voltage control taskIncrease Power Transfer & reduce costs

VDS  Dispatch actions in AEMS

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 13GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Experience Situation Awareness and User Interface

Network and  Generation

Real‐Time Data Across the Enterprise

NetworkModel 

ManagerScada

Cyber Security

Data House

Intelligent Alarming

Outage and Switching 

Management

DTS

Advanced energy management system – EMS + DER

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 14

Renewable and DER

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

WAMS: A new vision of the networkSCADA Resolution from RTU – 1s to 10s – 1 phase

WAMS Resolution from PMU – 1ms to 5ms – 3 phases

WAMS provides unequaled insight network visionunlocking flexibility, bandwidth and controllability.

Increase Reliability and Resiliency Stability limits, Island recovery, Wide area defense Restoration and fast resynchronization

Increase capacity Corridor transfer, Voltage stability

High renewable penetration Angle constraints control  Fast frequency response with low inertia

See and Act at the Speed of Electrons

Accelerate disturbance analysis with true data

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 15

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

WAMS

Phasor Analytics

PhasorPoint

Stability

Phasor Controller

PhasorHistorian

New ElectricalEquipment

(FACTS, HVDC, …)

New ElectricalEquipment

(FACTS, HVDC, …)

System DynamicsOperating  near to True real 

Time Limits

System DynamicsOperating  near to True real 

Time Limits

System ScalabilityFrom energy cluster to

large Interconnected Grids

System ScalabilityFrom energy cluster to

large Interconnected GridsBig Data

Meters, PMU, …Big Data

Meters, PMU, …

Addressing Key industry challenges

PhasorApps

PhasorProcessor

WAMS product suite

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 16

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

EMS   – WAMS   ‐ T IM ING  AND  AUTOMAT ION

Impact of PhasorControl on EMS fast automation and monitoring

Impact of Hybrid phasor apps into existing apps and network utilization  and EMS automation

Impact of PhasorAnalytics apps into further optimization and risk 

reduction

GRID STABILITY ASSESSMENTWAMS + TOPOLOGY

Alarm Management

Angle‐based Grid Management

Enhanced Island Management

Enhanced Disturbance Management

SECONDS

ONLINE SECURITYWAMS + NETWORK + DSA

Online Stability Management

TENS OF SECONDS

WAMS ONLY

Oscillatory Stability Monitoring & 

Control

Islanding, Resynchronization 

& Blackstart

System Disturbance Monitoring

Angle Difference Monitoring

Sub‐Synchronous Resonance

Short Circuit Capacity

SUB SECONDS

SECURE

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 17

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

WAMS  Cont ro l :   Fa s t   F requency  Re sponseSolution Highl ightsProblem to solve• Contain frequency volatility  when low  system  inertia  with RES,  and high load or generation tripping

• Mobilize rapid frequency response from right sources

• Avoid spinning reserve from large plants

• Avoid islanding and blackout

WAMS Fast Frequency Response• Fast response localization• Harness fast‐acting resource in a reliable and safe manner

• Proportional to Power Imbalance• Return control to normal AGC  after event• Central and distributed control system with PMUs

• Reduce high cost spinning reserve service

Fast Frequency drop in 200ms (UK) Fast Frequency Response from WAMS Control

UK  WAMS regional control

Iceland WAMS control points 

WAMS FFR ‐ Control Scheme28‐Mar‐19Transmission Roadmap 18GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Experience Situation Awareness and User Interface

Network and  Generation

Real‐Time Data Across the Enterprise

NetworkModel 

ManagerScada

Cyber Security

Data House

Intelligent Alarming

Outage and Switching 

Management

Dyn

amic DTS

Advanced energy management system – EMS + DER + WAMS

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 19

Renewable and DER

WAMS  Monitor, Analysis, Control

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Advanced Grid Analytics Suite

Common Data Model / Data Fabric

NETWORK MODEL

STORM RESPONSE

CoreAnalyticsPlatform

AnalyticApplications

GIS OMS ADMS EMS…Weather

Operational Systems with Siloed DataExternal Data Sources

Markets

FAULT & EVENT

ANALYSIS

Distribution Transmission

AMINETWORK

OPERATIONS

REVENUEPROTECTION

AnalyticLibrary

Runtime & Orchestration

Health

Reliability

Strategy

Asset

APMINERTIA

PREDICTION

Connec‐tivity

Pattern Matching

FacilityDamage

Outage Prediction

AnomalyDetection

AI‐based Tag 

MappingForecasts

RootCauseAnalysis

• Applications built to address specific customer outcomes

• AI/ML techniques deliver predictive and prescriptive analytics

• Pre‐built analytic tools andpre‐defined data models

• On‐prem / cloud alignment

• Reduced ingestion and integration costs across data silos

• Abstraction of data ingestion and operationalization frees staff to focus on value‐added activities

Key AttributesAMI

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 20

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

ADVANCED  EMS   ‐ I ne r t i a  Management

Inertia Estimation

Inertia Prediction

Inertia Management

WAMS and SCADAMachine Learning Machine Learning Model

Wind/Solar Generation Forecast from DERMSTraditional Generation/Load Forecast from EMS

EMS model

Cheapest/Greenest mix of generation possible

Max Security

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 21

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

Inertia Forecasting by Machine Learning

22

Applying machine learning using predictors relates area inertia to know & predictable values

• Conventional rotating inertia

• Load

• Solar power

• Wind power

24h prediction trialed successfully

Sensitivity of inertia to system state yields insights into contributions of different factors

2 2

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Experience Situation Awareness and User Interface

Network and  Generation

Real‐Time Data Across the Enterprise

NetworkModel 

ManagerScada

Cyber Security

Data House

Intelligent Alarming

Outage and Switching 

Management

Dyn

maicDT

S

Advanced energy management system – The new EMS

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 23

Renewable and DER

WAMS  Monitor, Analysis, Control Analytics

AnalyticsCloud ‐ On prem

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Brilliant Software Factory

24

Priorities Transition to Continuous Integration & 

Deployment on key products

Common artifact repository

Automated testing with customer specific models (FAT/SAT) for key products 

An agile/iterative development process for all new product development

DevOps Model using Customer Environment

Design, Develop, Validate with CI/CD

Pre‐FAT FAT SAT

‘Shift Left’

User Feedback, Test Data, and TrainingCustomer Partnership Test data: represents your system & regularly 

updated

Commitment:  involvement throughout development cycle

Transmission Roadmap 28‐Mar‐19

GE ‐ CONFIDENTIAL‐ Not to be copied, reproduced or distributed outside of GE without prior approval. 

D I G I T A L   E N E R G Y

Thank you

28‐Mar‐19Transmission Roadmap 25