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
Prześlij komentarz