arne wolden, relevern - ptk 2009, 10. mars 2009 iec...

© ABB Group March 12, 2009 | Slide 1

IEC Standarden i VannkraftverkHvilke nye muligheter gir det.

Arne Wolden, Relevern - PTK 2009, 10. mars 2009


Innholdsfortegnelse

Innledning

Introduksjon til standarden

Ulike konfigureringer

Nye muligheter

Konklusjon


IEC 61850 - Innledning

IEC standarden i Vannkraftverk er et vidt grep, men det er

IEC 61850 det vil bli snakk om her

Denne standarden har sitt utspring som en standard for

transformatorstasjoner – men vil forsøke å vinkle mot

kraftverk og koblingsanlegg

Foredraget vil være vinklet mot vernsiden av standarden

Hva ligger i standarden

Fordeler denne standarden gir


IEC 61850 - Introduksjon

IEC 61850 - en standard som ble introdusert i 2004 og som

beskriver kommunikasjon i en transformatorstasjon

I 2007 kom en ”ekstra” del som beskriver kommunikasjon

og funksjonalitet i kraftverk

IEC 61850 består av flere deler

Eksempler kan være

61850-5 komm.krav for funksjoner og apparater

61850-8-x og 61850-9-x stasjons – og prosessbuss

61850-7-410 Vannkraftverk


IEC 61850 - Introduksjon

IEC61850 er ikke bare en protokoll, men en standard som skal gi best mulig kompabilitet og konkurranse i kraft- og transformatorstasjoner.

Standarden definerer

Vern og kontroll-funksjoner

Kommunikasjon mellom avganger

Feilskriverfiler i Comtrade

Tidssyknoisering via SNTP

Basert på Ethernet

TCP/IP standard kommunikasjon

Transformatorstasjon konfigurerings-språk

System konfigurering


IEC 61850 - Hierarki

Følgende hierarki er definert

Fysisk enhet (selve IED’en med TCP/IP adresse)

Logisk navn på apparat (T2, Linje Svartskogen, G1 etc)

Logical Node (funksjonen - PTOC)

Data objekt navn (Steg 1)

Attribute navn (Operate = trip)


IEC 61850 – Logiske Noder

Liste over logiske Noder

H Funksjoner knyttet til vannkraftverk

P Elektriske vern

X Brytere

Y Kraft-transformatorer


Prosjektering av anlegg med IEC61850

IED Capability

Description

(ICD) files

Substation

Configuration

Description

(SCD) fileIntegrated Engineering

Tool / Communication

Configuration Tool

System 800xA

AC 800M Controller

Application interface

OPC Server

Configuration

Control Structure

Functional Structure

IEC61850

Importer data til

kontroller

IED spesifikt

konfigurasjonsverktøy

Konfigurering av koblingsanlegg

IED konfig

•Enlinjeskjema

•Diagram for avganger

•Konfigurering av kommunikasjon

Vertikal/Horisontal


IEC 61850 - GOOSE

GOOSE = Generic Object Oriented Substation Events

Station

computer

Station

gateway

Protection

Process Interface Process Interface Process Interface

ControlProtectionControl Control &

Protection

GOOSE


IEC 61850 - GOOSE

IEC 61850 bruker standard Ethernet

IEC 61850 kan derfor dra fordeler av alle muligheter i et moderne 100 Mbit Ethernet nettverk

Normale

Telegrammer

GOOSE

Buffer for normale telegrammer

Forbikjøringsfil for IEC GOOSE

Ethernet-Switch


IEC 61850 – stasjonsbuss og prosessbuss

Strømmer og spenninger er målt og distribuert til

brukere over prosess-bussen

Høyhastighetsmåling

Opp til 80 målinger (samplinger) pr periode for vern

(dvs 4 kHz)

256 målinger pr periode strøm- og spenningskvalitet

Direkte måling i moderne CT’s / VT’s

Måling via måleenheter (Merging Units)

Merging Units konverterer analoge data til

IEC 61850-9-2

CTs/VTs

IEC 61850-9-2

Prosess-buss

Vern

IEC 61850-8-1 - stasjonsbuss

Merging

Unit (MU)

(Måleenhet)

Målte

verdier


IEC 61850 – Stasjonsbuss og tradisjonell tilkobling til måletransf

Router switch

Driftsentral

Engineering/

overvåkning

IEC 61850 stasjonsbuss

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Switchgear CTs/VTs

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Switchgear CTs/VTs

Lokalkontroll


IEC 61850 – Separat stasjonsbuss og prosessbuss

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Moderne

Bryterfelt

Moderne

CTs/VTs

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Moderne

Bryterfelt

Moderne

CTs/VTs

Ethernet

Switch

Ethernet

Switch

Router switch

Lokalkontroll

Engineering/

Overvåkning

IEC 61850-8-1 Stasjonsbuss

IEC 61850-9-2

Prosess buss

IEC 61850-9-2

Prosess buss

Driftsentral


IEC 61850 –stasjonsbuss og prosessbuss i samme LAN

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Moderne

bryterfelt

Moderne

CTs/VTs

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Moderne

bryterfelt

Moderne

CTs/VTs

Ethernet

Switch

Ethernet

Switch

Router switch

Lokalkontroll

Engineering/

Overvåkning

Felles stasjons- og and prosess-buss

Driftsentral


-

IEC 61850-8-1 Station Bus

Protocol

IEC 60870-5-101/104

Dispatch Centre

System 800xA

Colour-laserprinters

REG 670AC800

LCU 2

Generator 2

Panel 800

AC800

Panel 800

AC800

Panel 800

REG 670

LCU 1

Generator 1

LCU 3

Auxiliary systems

WS 1WS 2

AC800

RTU 2

Picunche Dam

AC800

RTU 3

Checras Dam

AC800

RTU 4

Huaura Dam

220 / 13,8 kV outdoor

switchyard 220 kV GIS13,8 kV distribution

indoor

Switch

Switch

Meinberg

LANTime M600-GPS

Telecommunication system

Control & ProtectionControl & ProtectionControl & Protection

Switch Switch Switch

Switch

Switch Switch Switch

Switch

Switch

Switch

Switch

Switch


220 kV Transf T1

GIS

REC670

220 kV Line Huacho

GIS

REC670, REL670, 7SA612

220 kV GIS

220 kV Transf T2

GIS

REC670

220 kV Busbar

GIS

REB670

See sh. 1 See sh. 1

220 kV Transf T1

GIS

REG670

220 kV Transf T2

GIS

REG670

Switch

220 kV GIS-anlegg


13,8 kV distribution

indoor

13,8 kV

Cable diff.prot.

RED615

13,8 kV AT1

REF615

13,8 kV AT2

REF615

13,8 kV Busbar

REF615

Switch

See sh. 1 See sh. 1

220 / 13,8 kV outdoor

switchyard

13,8 kV line

Picunche

REF615

13,8 kV line

Checras/Huaura

REF615

See sh. 1 See sh. 1

13,8 kV

Cable diff.prot.

RED615

Switch

13,8 kV ST4

REF615

13,8 kV ST1

REF615

13,8 kV ST2

REF615

13,8 kV ST3

REF615

220kV Line Huacho

Outdoor

REC670

13,8 kV koblingsanlegg-anlegg


Nye muligheter – kommunikasjon mellom anleggsenheter

Vern for aggregat og koblingsanlegg på samme plattform

I transformatorstasjonene har standarden vært i bruk

I kraftverk har ikke kontrollere hatt standarden implementert

Ulike ”bastard” løsninger har vært benyttet

Nå finnes muligheten til enkelt å utveksle (tidsatt) informasjon mellom anleggsenhetene

Stillingsinformasjon fra utendørs koblinganlegg

Remote trip

Fasingutrustning ute kan regulere aggregatet inne

Generell overføring av signaler

Ikke forveksles med løsninger vi hadde tidligere hvor signaler ble overført på kommunikasjonkanaler for relesamarbeid


Nye muligheter – prosessbuss

For fasing – synkronisering oppnås tilsvarende fordeler i og med at

spenningene blir tilgjenglig i alle anleggsdelene

Gir også betydelig besparelser i kabel- og montasjekostnader

Bay

Controller

IED

A

IED

A

Modern

Switchgear

Modern

CTs/VTs

Ethernet

SwitchIEC 61850-9-2

Process bus

Enda større fordeler når prosessbussen

(alle målinger tilgjenglig på ethernet) blir

tatt i bruk

1 km til daganlegget er sidestilt med 1 m

på ethernet

Problemet med metninger i diff.kretser

minimaliseres da alle måleverdiene ligger

på prosessbussen

Lange avstander mellom CT og vern har

medført at CT’ene måtte dimensjoneres med

stor ytelse – likevel metning i mange tilfeller


Nye muligheter – automatisk kobling av last og generering

Enklere bortkobling av last og generering

Særlig aktuelt i store industrianlegg med egen generering

Feil både i eksternt og eget nett kan gi fatale ringvirkninger

Realiseres med målinger i anlegget

Størrelser og retninger og logikk

=> automatisk kobling med GOOSE


Nye muligheter – kommunikasjon mot vern og feilskriver

Fjernkommunikasjon mot vern og feilskriver – en ny verden

Tidligere mange langsomme og upålitelige kommuniksjonsformer

Ulike former for telefonlinje og modem, også ethernet og TCP/IP

adaptere

IED’ene har egne TCP/IP adresser og når ethernetforbindelsen er

opprettet er kommunikasjonen klar med alle rettigheter

IEC 61850 beskriver hvordan feilskriverfiler skal håndteres

Som i tillegg muliggjør automatisk overføring av feilskriverdata


Nye muligheter – kommunikasjon mot vern og feilskriver

RTU560

REL 670Dist.vern

Ruggedcom

RSG2100 Switch

132kV linje Tjønndalen

IEC 61850

Protocol

IEC 60870-5-101

Integrert HMI

(Kan leveres som opsjon)

REL 670Dist.vern132kV linje Hopen

RET 670Diff.vern/overstr.vern132/24kV transf. 1

RET 670Diff.vern/overstr.vern132/24kV transf. 2

9 stk. REF 54124kV avganger/ssk.

REF 541Fellesanlegg

TCP/IP

WAN

LAN

Internet

Eller oppringt

via analog linje

(Tildeles TCP/IP-

adresse)

Med eller uten

seprat modem

Relearbeidsplass

Ruggedcom

Server / switch

IEC 61850


Konklusjon

Omsider har vår bransje tatt steget inn i en åpen verden med de

mulighetene ethernet gir

I vannkraftverk bør det være mye å hente den dagen det foreligger

standardisert måleutrustning, givere, følere og kontrollere som kan

kobles på ethernet

Overføring av data over IEC61850 gir både teknisk og

økonomiske fordeler

Hører noen sier at ”vår prosess” er så enkel at det er helt

unødvendig å gjøre den vanskelig ved å innføre ny teknikk

Som et apropos, det er mindre en 20 år siden jeg fikk min første

jobb-PC – de første årene var det en skrivemaskin med rettetast

arne wolden, relevern - ptk 2009, 10. mars 2009 iec...

Documents