Przejdź do głównej zawartości

Przemysłowe przełączniki Ethernet aktualizują podstacje do IEC 61850

Germán Fernández

Operatorzy energii elektrycznej na całym świecie pracują nad zwiększeniem niezawodności, elastyczności i wydajności dzięki inteligentnym inwestycjom w nowe technologie. Obejmuje to także Stadtwerke Karlsruhe Netzservice GmbH (SWKN), komunalne przedsiębiorstwo dostarczające energię elektryczną, gaz, wodę i ogrzewanie do 300 000 mieszkańców miasta Karlsruhe w południowo-zachodnich Niemczech.

W związku z wymianą pierwotnych elektrycznych urządzeń przesyłowych na nowe rozdzielnice z izolacją gazową (GIS), SWKN chciała poprawić niezawodność swoich podstacji. W tym celu przeprowadzono modernizację systemu sterowania i automatyki z dotychczasowych protokołów do standardu komunikacyjnego IEC 61850.


Narzędzie to współpracowało z lokalnym integratorem systemów energetycznych, IDS Group, który dostarczył nowy system sterowania i ochrony stacji, w tym sieć komunikacyjną. Krytycznymi aspektami sieci były nadmiarowość na poziomie podstacji i szybka integracja jednostek sterowania polem IDS.

Jest wiele rzeczy, których można się nauczyć z tego realnego przykładu, m.in. w jaki sposób zakład zaktualizował swoje systemy do monitorowania i kontroli w czasie rzeczywistym, dostosowując się do wizji inteligentnej sieci. Rzućmy okiem na to, jak to zrobili.

Wymagania dotyczące projektowania podstacji w Stadtwerke Karlsruhe
Sieć energetyczna SWKN obejmuje 65 km2 i zapewnia energię elektryczną w gospodarstwach domowych oraz energię niezbędną dla infrastruktury krytycznej, w tym szpitala i regionalnego systemu kolejowego.

Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na moc, a także poprawić niezawodność, SWKN zdecydował się zaktualizować swoje podstacje za pomocą nowoczesnego GIS, co poprawia jakość regulacji napięcia i zmniejsza straty.

Projekt obejmował aktualizację największej podstacji (na zachód), a także dwóch innych podstacji (Blöße i Heide). W Podstacji Zachodniej celem było całkowite odnowienie istniejącego podstawowego urządzenia 110 kV na zewnątrz z SF6 GIS. Ponadto, aby chronić, monitorować i kontrolować operacje rozdzielnic dla wszystkich trzech podstacji, wymagany był nowy system automatyki podstacji (SAS).


Unikalne wymagania dla infrastruktury łączności podstacji były następujące:
·    Wysoka wydajność do obsługi dużych i rosnących ilości danych
·    Dwukierunkowa komunikacja między centrum sterowania i podstacjami; Konwersja transmisji IEC 61850 podstacji do transmisji w centrum sterowania IEC 870-5-104 (IEC 104) i odwrotnie
·    Zgodność z normą IEC 61850 dla inwestycji odpornej na przyszłość; Zastosowanie tego standardu umożliwia zakładowi zmianę, aktualizację i rozbudowę systemu przy użyciu interoperacyjnego sprzętu różnych producentów
·    Nadmiarowa infrastruktura komunikacyjna w każdej podstacji zapewniająca większą niezawodność
·    Łatwość i bezpieczeństwo zdalnej łączności

Przełączniki Ethernet o wysokiej wydajności aktualizują podstacje do IEC 61850
Systemy IDS stworzyły architekturę sieci dla każdej podstacji, która zawiera dwie identycznie zaprojektowane i nadmiarowe jednostki centralne z bramami SCADA (IDS ACOS 750 SAS). Urządzenia te komunikują się z centrum sterowania za pomocą protokołu IEC 104 oraz z podstacjami wykorzystującymi protokół IEC 61850. Kontrolują również wszystkie ogólne funkcje podstacji i redundancji systemu.

Rodzaj wymienianych informacji obejmuje pomiar, zmianę stanu, dane o zdarzeniach i awariach z podstacji do centrum sterowania i informacje kontrolne do podstacji.

Bramki SCADA komunikują się z przełącznikami Hirschmanna podłączonymi do inteligentnych urządzeń elektronicznych (IED) za pomocą topologii pierścieniowej. Istnieje pięć pierścieni na poziomie 20 kV i jeden pierścień na poziomie 110 kV. Ta topologia gwarantuje wystarczającą przepustowość dla komunikacji pomiędzy urządzeniami w tej samej zatoce i zapewnia szybsze czasy rekonfiguracji w przypadku, gdy komunikacja zostanie przerwana w dowolnym punkcie pierścienia.
Tylko komunikacja między urządzeniami w różnych zatokach i między urządzeniami w jednej zatoce a centrum sterowania przechodzi przez główne przełączniki, zmniejszając obciążenia i dopuszczając wystarczającą szerokość pasma, gdy konieczne jest przesłanie szybkiego zdarzenia (GOOSE). Komunikacja pomiędzy różnymi poziomami napięcia jest również ograniczona do ruchu aplikacyjnego o znaczeniu krytycznym.


Belden dostarczył dwa kluczowe elementy końcowego rozwiązania. Jednym ze składników są wbudowane przełączniki Ethernet (EES) dla bramek SCADA. Przełączniki te zapewniają łatwy sposób dodawania łączności sieciowej do urządzeń obiektowych. Korzystanie ze sprawdzonych podzespołów przełączających wysokiej jakości redukuje również koszty ryzyka i rozwoju oraz przyspiesza realizację projektu. Moduły Hirschmann EES zawierają również wbudowane wsparcie dla protokołów redundancji do natychmiastowej poprawy niezawodności.

Drugim komponentem są zarządzane przemysłowe przełączniki Ethernet, które są montowane na szynie DIN. Przełączniki te spełniają wymagania projektu SWKN, w tym łączność Gigabit Ethernet, bardzo wysokie tolerancje środowiskowe i długie, bezobsługowe cykle życia.

Projekt komunikacji podstacji IEC 61850
Ten projekt pokazuje, jak można aktualizować podstacje od komunikacji za pośrednictwem protokołów szeregowych lub starszych do nowoczesnych technologii opartych na protokole TCP/IP, takich jak IEC 61850 lub IEC 104. W tym przypadku SWKN przeszedł od użycia kombinacji różnych protokołów, w tym zastrzeżonych, do komunikacji poprzez standaryzowane protokoły przyszłościowe.

Zastosowanie zarządzanych i wbudowanych przełączników przemysłowych Hirschmann nie tylko rozwiązało skomplikowane wymagania dotyczące przełączania, ale także zapewniało redundancję i funkcje bezpieczeństwa. Odegrały one istotną rolę w aktualizacji i od razu zapewniły wyższy poziom bezpieczeństwa i niezawodności niż było to możliwe w przypadku starszych technologii podstacji.

Jest to rzeczywisty przykład tego, jak zakład może stopniowo migrować do wizji Inteligentnej Sieci monitorowania/sterowania w czasie rzeczywistym i szybkiego przekierowywania przekazu mocy zgodnie z wymaganiami.

Jakie wyzwania związane z komunikacją podstacji dostrzegasz? Czekam na wiadomość od Ciebie!

Jeśli masz jakiekolwiek pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy do dyspozycji od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 – 16:00.
Tel: +48 32 256 25 33
E-mail: info@pf-electronic.pl

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

TSN: Wielki krok naprzód w ewolucji Ethernetu ... i tu już dziś

Dr Oliver Kleineberg
Ethernet od prawie trzydziestu lat służy operatorom sieci i podczas gdy na przestrzeni lat bardzo się rozwinął, to najbardziej „rewolucyjny” skok ewolucyjny pojawia się dokładnie w tej chwili. Nowe ulepszenie technologii nosi nazwę "Time-Sensitive Networking (TSN)". Mimo że jego potężne funkcje zwiększające wartość są nadal sprawdzane (bardzo skutecznie!) w sieciach testowych i demonstracyjnych, operatorzy sieci w rzeczywistości mogą zacząć korzystać z tej technologii od razu.

Lubię myśleć o TSN jako "Ethernet Plus", ponieważ jest to nie tyle "nowy" protokół, co wzmocnienie Ethernetu. TSN stoi na barkach czegoś bardzo skutecznego i udanego, a czyni go jeszcze lepszym.
Połącz odmienne sieci w jedno - z gwarancjami dostawy i pełną interoperacyjnością Kluczową wartością - którą dodaje TSN do zastosowań przemysłowych, jest zdolność do ujednolicania sieci, które były z konieczności oddzielne w przeszłości, dzięki czemu użytkownicy mogą cieszyć…

Wskazówki dotyczące prawidłowego podłączenia kabla VFD

Peter Cox
Ilość napędów o zmiennej częstotliwości we współczesnych obiektach przemysłowych znacznie zwiększyła się w ostatnich latach. Nic dziwnego - regulując prędkość i napięcie silnika, aby sprostać zmieniającemu się w czasie rzeczywistym zapotrzebowaniu procesowemu, VFD pomagają zapewnić cenne korzyści, takie jak zwiększona energooszczędność, dokładniejsza kontrola procesu i mniejsze zużycie kosztownych urządzeń. Niestety, korzystanie z VFD nie zawsze jest tak proste, jak po prostu podłączenie urządzenia do sieci.
Aby dowiedzieć się więcej o zaletach kabla VFD, pobierz nasz bezpłatny raport "The Case for VFD Cable to Achieve System Reliability and Safety".

Podłączenie kabla VFD nie jest tym samym co podłączenie standardowego kabla. Istnieje wiele mylnych informacji i nieporozumień związanych z tym faktem i, świadomie lub nieświadomie, często użytkownicy idą na "skróty" w procesie instalacji. A to może spowodować poważne problemy w Twojej działalności. Oto kilka ws…

Pytania dotyczące wdrażania Industrial IoT? IIC ma odpowiedzi.

Jeff Lund
Industrial Internet Consortium (IIC) to globalna organizacja działająca na rzecz przyspieszenia pomyślnego wdrażania narzędzi Industrial Internet of Things (IIoT) w organizacjach wszelkiego rodzaju. Została założona w marcu 2014 r. na podstawie porozumienia między AT&T, Cisco, General Electric, IBM i Intel i obecnie ma ponad 260 członków zlokalizowanych w 30 krajach, a setki innych, nie będących członkami, korzysta z jego zasobów.
Według organizacji, jej misja polega na "dostarczaniu godnego zaufania IIoT, w którym systemy i urządzenia na świecie są bezpiecznie połączone i kontrolowane, aby zapewnić transformacyjne wyniki". Inny opis stwierdza, że ​​"IIC to otwarta, neutralna ‘piaskownica’, w której przemysł, środowisko akademickie i rząd spotykają się, by współpracować, wprowadzać innowacje i stwarzać odpowiednie warunki." Oba opisy są moim zdaniem bardzo trafne. Korzyści, które zapewnia IIC, są ogromne - organizacja zauważa, że ​​chociaż Internet przem…