Bánfalvy Zoltán, ABB Kft. PS-LEC, 2014.06.04.
IEC 61850-9-2LE Process Bus Ismertető és alkalmazási tapasztalatok
Tartalom
Bevezetés Mi az a Process Bus? Szabványok Primer és szekunder építőelemek Topológiák Segédeszközök Process Bus a gyakorlatban Powerlink Loganlea 275/110kV UniGear Digital
© ABB June 16, 2014
| Slide 2
Az alállomási védelem-irányítás technika fejlődése Az erősáramútól az optikai kapcsolatig
© ABB Group June 16, 2014
| Slide 3
A Process Bus alkalmazásának előnyei Digitális forradalom az alállomásban Kevesebb kábel, optika rézkábelek helyett.
Primer készülékek process bus csatlakozással
Alacsonyabb követelményeket támaszt a hagyományos ÁV/FV-k felé (kisebb terhelés). Egyszerűbb szekunder szekrények, teljes leválasztás a nagyfeszültségű részektől. A szenzorok (NCIT) megbízhatóbbak és biztonságosabbak a hagyományos mérőváltóknál.
Csökkentett karbantartási igény, a komponensek folyamatos, átfogóbb felügyeletén keresztül © ABB Group June 16, 2014
| Slide 4
Szabványosítás és átjárhatóság IEC 61850-9-2 szabvány és alkalmazási útmutatója A szabvány: IEC 61850-9-2 Standard for communication networks and systems in substations, part 9-2: “Specific Communication Service Mapping (SCSM) - Sampled values over ISO/IEC 8802-3” A szabvány nagyon széleskörű, tág kereteket hagy az értelmezésre, ami megnehezíti az átjárhatóság biztosítását. Alkalmazási útmutató: „Implementation Guideline for digital Interface to instrument transformers using IEC 61850-9-2” Az átjárható gyakorlati megvalósítás előmozdítása érdekében az UCA International Users Group elékszítette az IEC 61850-9-2 alkalmazási útmutatóját © ABB Group June 16, 2014 | Slide 5
Ennek általánosan elfogadott elnevezése: IEC 61850-92LE “light edition”
Szabványosítás és átjárhatóság IEC 61850-9-2 szabvány és alkalmazási útmutatója
© ABB Group June 16, 2014 | Slide 6
IEC 61850-9-2 Szabvány
IEC 61850-9-2LE Alkalmazási útmutató
Mintavételi gyakoriság
Szabadon választott
Védelmek, fogy.mérés: 80 mintavétel periódusonként Energiaminőség: 256 mintavétel periódusonként
Dataset tartalma
Konfigurálható
3F I + I0, érték, minőség 3F U + U0, érték, minőség
Időszinkron
Nincs definiálva
„Optical pulse per second„ (1PPS)
Process Bus IEC 61850 alállomási-, mező- és folyamat szinten A station bus kapcsolja össze az egyes IED-ket az irányítástechnikai rendszerrel.
Állomási szint
IEC 61850 station bus
A mező- és alállomási szint között biztosítja az adatcserét, valamint mező szinten az egyes IED-k között is (GOOSE)
Mező szint
A process bus a „folyamatot” kapcsolja össze a mező szinttel A kétállapotú jelek GOOSE táviratban közlekednek a MU-ok és az IED-k között, IEC61850-8-1
IEC 61850-9-2 process bus
Folyamat szint
© ABB Group June 16, 2014
| Slide 7
MU MU
MU
NCIT
MU = merging unit NCIT = non-conventional instrument transformer
A mintavételezett analóg jelek Etherneten, az IEC 61850-9-2 szerint közlekednek Implementáció az UCAIug “IEC 61850-9-2LE” alapján.
Process Bus Helyükre kerülnek a 61850 logical node-ok Station Bus
PTOC
PDIS PDIS PDIS
Védelmi IED
PTOC
PTRC
Védelmi IED
PDIS PDIS PDIS
PTRC Process Bus-szal
TVTR TCTR XCBR Merging Unit IED TVTR TCTR Huzalozott
© ABB Group 2 August 2012
| Slide 8
XCBR
Megszakító IED
Alkotóelemek NCIT, Merging Unit IEC 61850-9-2
NCIT
IEC 61850-9-2
MU
MU NCIT-hoz NCIT: Non-convential Instrument Transformer: „nem hagyományos mérőváltó” – pl. Rogowski-tekercs, kapacitív feszültségosztó, optikai áramszenzor Az MU az adott típusú NCIT-hez készül.
© ABB Group June 16, 2014
A 9-2 kimeneten ismert a dinamikus viselkedése | Slide 9
SAMU
MU hagyományos mérőváltókhoz ÁV/FV-hez való interfésszel (SAMU*) Bármilyen szabványos ÁV/FVhoz csatlakoztatható A tranziens viselkedése nincs még definiálva a 9-2 kimeneten *SAMU: stand-alone merging unit (Az IEC 61869-13 szabvány foglalkozik majd velük)
Standardization and interoperability Dynamic behavior Conventional
Classes TPX, TPY, TPZ IEC60044/IEC61869 Current transformer Principle: magnetic
Protection device Sampling A/D conversion Filtering
Internal data exchange
Protection algorithm
NCIT with related merging unit Current transformer Principle: magnetic, optical, etc.
Merging unit Sampling A/D conversion Filtering
Transmission of values: IEC61850-9-2
Protection device
Transmission of values: IEC61850-9-2
Protection device
Protection algorithm
Independent transformer and merging unit Current transformer Principle: magnetic
© ABB Group June 16, 2014
| Slide 10
Stand alone MU Sampling A/D conversion Filtering
Protection algorithm
Transient / dynamic Standard IEC 61869-13 under preparation by IEC behavior is not technical committee TC38 standardized
Alkotóelemek Optikai áramszenzor (FOCS) Faraday-effektus FOCS: Fiber Optic Current Sensor A mágneses indukció a vezetőt körülvevő optikai szálban lévő polarizált fényben ∆ϕ fáziseltolódást okoz ∆ϕ az áramerősséggel arányos
© ABB Group June 16, 2014 | Slide 11
Üzembe helyezés és ellenőrzés
A szoftver leváltja a multimétert ITT600: Integrated Testing Tool A Process Bus forgalmának, megjelenítése, kiértékelése Oszcilloszkóp-nézet Fazorábra
IEC 61850-9-2
Quality information of all values Online és offline analysis
Merging unit
© ABB Network Management Forum 16. Juni 2014 | Slide 12
Üzembe helyezés és ellenőrzés
“Kicsöngetés” Védelem Mezővez.
Az IED-k fejlett önellenőrzése egyszerűsíti az ellenőrzést, a hibákat képesek önműködően jelezni. Védelmek nyomatása
IEC 61850-9-2LE
“Nem hagyományos” nyomatás MU
MU
9-2 szimulátor
IEC 61850-9-2 LE forgalom szimulálása szekunder nyomatás helyett. Teszt üzemmódok U, I szimulálásához
Szekunder nyomatás
NCIT, Merging unit NCIT
Primer nyomatás Stabilitás és irány ellenőrzéshez Primer nyomatás
Alkalmazási tapasztalatok: Process Bus, NCIT Főbb mérföldkövek
Pilot telepítés Braemar, AU
Pilot telepítés Pilot telepítés Laufenburg, CH Bäsna, SE
Teljes projekt Loganlea, AU
Pilot telepítés Nehden, DE
Pilot telepítés Bickigen, CH
Pilot telepítés Bodelwyd., UK
5 újabb teljes projekt., AU
GIS NCIT, Relion 670
FOCS NCIT, GIS NCIT, Relion 670, REB500 Relion 670
GIS NCIT, Relion670, REB500
3rd party NCIT, REB500
GIS NCIT, Relion670, 3rd party
GIS NCIT, Relion670
GIS NCIT, Relion670, REB500
2009
June 16, 2014
2010
| Slide 14
2011
2012
2013, 2014
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Powerlink, Ausztrália Powerlink birtokolja és üzemelteti Queensland átviteli hálózatát Átviteli hálózata Cairns-től Új-DélWales határáig nyúlik, 1700km hosszan, a keleti part északi felét behálózva. A Powerlink úttörő a legkorszerűbb műszaki megoldások alkalmazása területén.
© ABB Group 6/16/2014
| Slide 15
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Teljes Process Bus és NCIT rendszer Az első álállomásokat 1998 és 2001 között helyezte üzembe az ABB és a Powerlink NCIT és „ős-process bus” alkalmazásával A hálózaton több, mint 300 db NCIT üzemel, 12 év alatt egy sem hibásodott meg. Feladat: szekunder rekonstrukció IEC 61850 szerint és Process Bus-szal
© ABB Group June 16, 2014
| Slide 16
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Teljes Process Bus és NCIT rendszer Loganlea 275kV alállomás szekunder rekonstrukció Bővítés IEC 61850-9-2LE rendszerre a primer készülékek megtartása mellett. Fő funkciók: Vezérlés Távolságvédelmek Szakaszvédelmek Transzformátorvédelmek MB-védelem Üzembe helyezve 2011 decemberében © ABB Group June 16, 2014
| Slide 17
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Áttekintő rendszervázlat
Station bus
Process bus
© ABB June 16, 2014
| Slide 18
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea NCIT: ELK-CP áramszenzorok ELK-CP14 Névleges adatok: 100 … 4000A 175 … 300 kV/√3
ELK-CP3 Névleges adatok: 100 … 4000A 330 … 550 kV/√3
ELK-CP típusú NCIT áramszenzorok: Redundáns, kombinált áram- és feszültségszenzor. Áram: Rogowski-tekercs Feszültség: kapacitív feszültségosztó Redundáns elektronika, amely kalibrációt nem igényel és üzem alatt cserélhető Konfigurálható áttétel, amely nem igényli a tekercs cseréjét és a gáztér megbontását Megfelel a védelmi és mérési követelményeknek is
© ABB Group 6/16/2014
| Slide 19
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea CP-MU merging unit A világ első UCA-tanúsítványával rendelkező merging unitja IEC 61850-9-2LE-kompatibilis ELK-CP14/ ELK-CP3 interfész 3db 3F méréshez. Több beépített Ethernet port, amelyek segítségével elkerülhető további switch-ek alkalmazása
© ABB Group 6/16/2014
| Slide 20
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Védelmek és mezővezérlők Relion 670 sorozat IEC 61850-9-2LE támogatással: Mezővezérlő
REC670
Távolsági védelem
REL670
Szakaszvédelem
RED670
Transzformátorvédelem RET670
REB500 decentralizált gyűjtősínvédelem, IEC 61850-9-2LE támogatással
© ABB Group 6/16/2014
| Slide 21
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Teljesen redundáns rendszer System 1
System 2
Védelem
Fogy.mérés
IEC 61850-9-2LE
PPL
Rendszer 1 © ABB Group 6/16/2014
| Slide 22
Fogy.mérés
Védelem és mezővezérlés
IEC 61850-9-2LE
PPL
Rendszer 2
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Process Bus, Ethernet switch-ek nélkül Egyszerűsített rendszervázlat:
1 2
CP-MU Main 1
1 2
REB500 RBRF Main 1
1 2
RED670 PDIF Main 2
C01-A30
CP-MU Main 2 1 2
| Slide 23
REC670 Control C01-A10 RED670 PDIF Main 1
C01-A10
© ABB Group 6/16/2014
A megoldás megbízhatóságának záloga:
REB500 RBRF Main 2
Két teljesen független process bus és védelmi rendszer az NCIT-tól az IED-kig. A komponensek számának csökkentése az Ethernet switch-ek használatának mellőzésével. Nincsenek a különböző mezők között megosztott eszközök
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Időszinkron A MU-k Time Masterként is működnek 1 2
Time master RET670 PDIF Main 1 CP-MUP Main 1
1PPS
Alállomási rendszerek tervezésénél az alkotóelemek közötti kölcsönös függőségek minimalizálására kell törekedni A rendszer felépítése lehetővé teszik a pontos időszinkront GPS alkalmazása nélkül
Conventional current
Az analóg értékek mintavételezése az állomási időszinkrontól független
REB500 central unit
IEC 61850-9-2LE definiálja az 1PPS (1 pulse per second) impulzust a mintavételezés szinkronozásához
REB500 bay unit
9-2LE
1PPS 1 2
9-2LE
1PPS
Time master 1 2 © ABB Group 6/16/2014
| Slide 24
Time master
Az 1PPS független az állomási időszinkrontól
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Képek I./II.
© ABB Group 6/16/2014
| Slide 25
Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Képek II./II.
© ABB Group 6/16/2014
| Slide 26
Középfeszültségű alkalmazás – UniGear Digital Process Bus „kicsiben” Rövidebb szállítási határidő, egyszerűbb gyártás
Egyszerűbb kiválasztás, nem kell az ÁV/FV méretezést számolni
Egyszerűbb üzembe helyezés, kevesebb vezeték, körvezeték
Nagyobb megbízhatóság, a kevesebb, de intelligensebb alkatrésznek köszönhetően (Kiterjedt önellenőrzés) Nagyobb biztonság a hagyományos ÁV és FV körök elhagyása miatt
Kisebb helyigény, a kombiszenzoroknak köszönhetően
© ABB June 16, 2014
| Slide 27
Középfeszültségű alkalmazások NCIT-k és process bus Kombiszenzorok ÁV/FV helyett GOOSE
SMV
GOOSE
SMV
GOOSE
SMV
GOOSE
SMV
GOOSE
SMV
GOOSE
GOOSE
Közös Ethernet-hálózat Station bus (IEC 61850-8-1), process bus (IEC 61850-9-2 LE) és IEEE 1588 v2 időszinkron
IEC61850 kommunikáció: IEC 61850 a kezelői munkahely felé Reteszelés, leágazások közti horizontális kommunikáció IEC 61850 GOOSE táviratokkal Az IED-k (Relion 615) MU-ként működnek, a mért feszültségeket képesek megosztani a process bus-on, amit más készülékek felhasználhatnak IEC 61850-9-2 gyűjtősín feszültség „körvezeték”
© ABB June 16, 2014
| Slide 28
