NN ROZVODEN

KOMUNIKAČNÍ INFRASTRUKTURA MEZI ZAŘÍZENÍMI VVN/VN/NN ROZVODEN

Ethernet v rozvodnách IEC 61850 Ing. Petr Kolouch Projektant

2008. 2009.Hirschmann Hirschmann Automation Automationand andControl ControlGmbH GmbH a.s. & Hirschmann Automation and Control GmbH ©2007. 2010 COLSYS-AUTOMATIK, ©©

Funkce rozvoden elektrické energie

Zdroj: B&B

Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

• Změna napěťové hladiny • Regulace U/Q • Připínání/odpínaní z DS • Měření el. Parametrů • Eliminace šíření přepětí • Propojování DS • Připojení výroben

Typy rozvoden elektrické enegrie

• Pro připojení zvyšující/snižující do napěťové hladiny • Tranzitní pro přepojování PS a DS • Distribuční • Technologické (trakční, slučovací, LDS)


„Malá“ rozvodna

Sběrnice Odpojovač

*Přepojovač *Úsečník VN In

Uzemňovač Vypínač

Transformátor


G

Generátor

Vývodové pole rozvodny

Řídící systém rozvodny

Obecné zpracování

Pohony

Spouště

Diagnostika Elektrodozorna


IED - Intelligent Electronic Devices (…ochrany)

Ochrany vedení

Ochrany vedení

Ochrany transformátorů Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

Ochrany generátorů

ČSN EN 61850-9-2

Komunikační síť rozvodny

Elektrodozorna Obecné zpracování GPS

Ochrany IED IED Vývodové pole 1 Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

Vývodové pole 2

…

Vývodové pole n

Distribuce el. energie

včerejšek

0,4-35kV 110-400kV

Elektrárny/výroba Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

------- PS/DS ---------

Spotřebitelé

Distribuce el. energie

Výroba

zítřek

PS/ DS/ LDS

tradiční zdroje FVE

Spotřebitelé

Větrné Palivové články

průmysl

Výroba / Spotřebitelé

domácnosti

Decentrální výroba - Online balancování mezi výrobou a spotřebou Æ SMART GRID (Chytrá síť) Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

Historie protokolů

• Vázané na výrobce • Alstom Courier • ABB SPA • Siemens Profibus • Schneider Modbus • „Standardy“ • DNP3 • IEC 60870 • Problemy • Vlastnicky/patentově chráněné struktury • Různé funkce • Vzájemně nepropojitelné Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

Požadavky na propojení

Včera

Source: UT Innovation, Netted Automation Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.


Dnes?



Zítra


The IEC 61850 Standard Aplikace IEC 61850 - výroba, přenos a spotřeba

Source: Siemens Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

03 , -1

04

IEC 60870, IEC 61850, Výrobci a UCA2

0 2.

IE C

CA

60 87

0-5

U ct je ro

-10

-P RI EP

1, -1

Vázané na výrobce

IEC 61850 One International Standard Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

Stavebnice? http://www.61850.com/ ICD- soubor

SCL-soubor SCL-soubor Substation Configuration Language

ICD- soubor IED Capability Description (ICD)

SCL-soubor


ICD- soubor

Proč Ethernet?

• Ethernet byl vybrán jako komunikační medium pro UCA / IEC 61850. • Ethernet je nejrozšířenější medium pro lokální „počítačové“ sítě. • Ethernet není proprietární, je to standard – mnoho výrobců. • Ethernet je vyzkoušený časem a neustále se vyvíjí a přitom zachovává širokou zpětnou kompatibilitu. • Tvorba podnikových standardů. • Příklad z prostředí nejen automatizace:

Controlnet -> EtherNet/IP Profibus -> Profinet Vnet -> Vnet/IP Modbus -> Modbus/TCP


Proč Ethernet?

Aplikace / program v zařízení Rozhraní/Konektor Datový model a služby ČAS

MMS

UDP/IP

TCP/IP

GSSE GOOSE SV LLC

Ethernet


International Electotechnical Commission

• “The IEC is the world's leading organisation that prepares and publishes International Standards for all electrical, electronic and related technologies — collectively known as electrotechnology”

• Sídlo v Ženevě, Švýcarsko

IEC 61850:

COMMUNICATION NETWORKS AND SYSTEMS FOR POWER UTILITY AUTOMATION


IEC Technical Committee 57

IEC TC 57 utváří mezinárodní standardy pro řídící systémy z oblasti energetiky.

• EMS (Energy Management Systems) • SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) • Distribuce • Ochrany – komunikace


Working Groups Samostatně pracující skupiny TC57 WG10

Communication standards for substations: Functional architecture and general requirements (IEC 61850).

WG11

Communication standards for substations: Communications within and between unit and station levels (IEC 61850).

WG12

Communication standards for substations: Communication within and between process and unit levels (IEC 61850).


IEC 61850 International standard od r. 2003 IEC 61850-1: Introduction and overview IEC 61850-2: Glossary IEC 61850-3: General requirements IEC 61850-4: System and project management IEC 61850-5: Communication requirements for functions and device models IEC 61850-6: Configuration language for communication in electrical substations related to IEDs IEC 61850-7: Basic communication structure for substation and feeder equipment IEC 61850-7-1: Principles and models IEC 61850-7-2: Abstract communication service interface (ACSI) IEC 61850-7-3: Common Data Classes IEC 61850-7-4: Compatible logical node classes and data classes IEC 61850-8: Specific communication service mapping (SCSM) IEC 61850-8-1: Mappings to MMS* (ISO/IEC9506-1 and ISO/IEC 9506-2) IEC 61850-9: Specific communication service mapping (SCSM) IEC 61850-9-1: Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link IEC 61850-9-2: Sampled values over ISO/IEC 8802-3 IEC 61850-10: Conformance testing *MMS (Manufacturing Message Specification) Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

IEC 61850 Standard IEC 61850 Edition 2 Æ Rozšízení existujícího standardu Æ Vkládané nové části normy: ÆPart 7-410 Hydroelectric power plants - Communication for monitoring and control ÆPart 7-420 Communications systems for distributed energy resources (DER) ÆPart 80-1 Guideline to exchange information from a CDC based data model using IEC 60870-5-101/104 ÆPart 90-1 Using IEC 61850 for the communication between substations ÆPart 90-2 Using IEC 61850 for the communication between substations and control centres ÆPart 90-3 Condition Monitoring ÆPart 90-4 Communication Network Engineering Guideline

* IEC 62400-25: Communications for monitoring and control of wind power plants Based on IEC 61850 Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

The IEC 61850 Standard

Part 90-4 Communication Network Engineering Guideline

Guidelines pro Ethernetové sítě v automatizačních úlohách v el. Rozvodnách


Prostředí pro komunikaci v el. rozvaodnách

• Elektrostatické pole • Magnetické pole • Elektrostatické výboje • Vysokoenergetické pulzy • Teplota • Vlhkost • Vibrace • Kondenzace vody • El. napájení (DC/AC 100V atd.)


EMI - Imunitní požadavky

• IEC 61850-3 Communications Systems and Networks in Substations (Section 5.7)

• IEEE 1613 - IEEE Standard Environmental and Testing Requirements for Communications Networking Devices in Electric Power Substations

• “Hlavní immunitní požadavky pro průmyslové aplikace IEC 61000-6-5 nejsou pro el. rozvodny dostatečné!


EMI - Imunitní požadavky

IEC 61850-3 (January 2002)

Communications Networks and Systems in Substations – Part 3: General Requirements

IEC TS 61000-6-5 (July 2001)

Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 6-5: Generic Standards – Immunity for Power Station and Substation Environments

IEC 61000-4-(2..6)

Basic Immunity Standards


IEEE 1613 Basic

• Design nepřipouštějící poruchy zařízení. • Nepřípustná ztráta nastavení, uložených a aktivně zpracovávaných dat. • Auto „RESET“ je nepřípustný a snadný ruční reset není možný – ochrana přístupu heslem. • Celková trvanlivost zařízení, po dobu udanou, po stránce elektrické, mechanické a komunikační.


IEEE 1613 Classes 1 & 2

• Class 1 • Dočasná ztráta komunikace a/nebo zasílaných chyb muže být krátkodobě tolerována.

• Class 2 • Ztráta komunikace a/nebo zasílaných chyb NENÍ tolerována.


Climatic Requirements – IEC 61850

• 1. Class A: air-conditioned locations • 2. Class B: heated or cooled enclosed conditions • 3. Class C: sheltered locations • 4. Class D: outdoor locations Class C Pracovní teplotní rozsah: • 1. Class C1: -5 to +45°C • 2. Class C2: -25 to +55°C • 3. Class C3: -40 to +70°C • 4. Class Cx: Special (definuje výrobce)


Climatic Requirements - IEEE 1613

• a) -40 to +70°C • b) -30 to +65°C • c) -20 to +55°C • d) definuje výrobce

• Bezventilátorové provedení


A co na to síťová zařízení?

• Neexistuje pojem “standardní” Ethernetový přepínač/switch pro el. rozvodny. • Komunikační síť nemůže být nejslabším článkem systému. • Přepínače musí splňovat stejné nároky jako EMI jako IED.


Komunikace

• Vertikální komunikace • Ovládaní a Monitoring • Klient / Server • „Nízká“ priorita

• Horizontální komunikace • Časově kritické informace mezi IED • Automatizace/Řízení • Vysoká priorita


Prioritisation

• IEC 61850 a UCA LAN pro řídící aplikace požadují dobu přenosu řídící informace pod 4 ms. • Porucha může vyprodukovat záplavu informací na komunikační cestě. • Striktní priorita důležitých typů informací.


802.1Q VLANs

VLAN 2

Protective IEDs Automation and Control 2010Hirschmann COLSYS-AUTOMATIK, a.s. &GmbH Hirschmann Automation and Control GmbH ©© 2009.

VLAN 3

Data Collection

Internet Group Management Protocol

• Řízení BOD ku více bodům • Layer 3 protokol (OSI model) • Pracuje na bázi rodiny TCP/IP (speciálně IP)


Kaskádní architektura


Kaskádní architektura

• IEC 61850 Nespecifikuje mechanizmus/typ síťové redundance!


Architektura hvězda


Hybridní architektura

Hvězda


Kruh





Děkuji za pozornost Ing. Petr Kolouch 2008. 2009.Hirschmann Hirschmann Automation Automationand andControl ControlGmbH GmbH a.s. & Hirschmann Automation and Control GmbH ©2007. 2010 COLSYS-AUTOMATIK, ©©

NN ROZVODEN

Recommend Documents