Hvilke nye muligheter gir det.

Transkript

1 rne Wolden, Relevern - PTK 2009, 10. mars 2009 IEC Standarden i Vannkraftverk Hvilke nye muligheter gir det. March 12, 2009 Slide 1

2 Innholdsfortegnelse Innledning Introduksjon til standarden Ulike konfigureringer Nye muligheter Konklusjon March 12, 2009 Slide 2

3 IEC Innledning IEC standarden i Vannkraftverk er et vidt grep, men det er IEC 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 March 12, 2009 Slide 3

4 IEC Introduksjon IEC 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 består av flere deler Eksempler kan være komm.krav for funksjoner og apparater x og x stasjons og prosessbuss Vannkraftverk March 12, 2009 Slide 4

5 IEC 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 March 12, 2009 Slide 5

6 IEC Hierarki Følgende hierarki er definert Fysisk enhet (selve en med TCP/IP adresse) Logisk navn på apparat (T2, Linje Svartskogen, G1 etc) Logical Node (funksjonen - PTOC) Data objekt navn (Steg 1) ttribute navn (Operate = trip) March 12, 2009 Slide 6

7 IEC Logiske Noder Liste over logiske Noder H P X Y Funksjoner knyttet til vannkraftverk Elektriske vern Brytere Kraft-transformatorer March 12, 2009 Slide 7

8 Prosjektering av anlegg med IEC61850 Konfigurering av koblingsanlegg Enlinjeskjema Diagram for avganger Integrated Engineering Tool / Communication Configuration Tool Konfigurering av kommunikasjon Vertikal/Horisontal Substation Configuration Description (SCD) file System 800x IEC61850 Importer data til kontroller OPC Server Configuration Control Structure Functional Structure C 800M Controller pplication interface konfig Capability Description (ICD) files spesifikt konfigurasjonsverktøy March 12, 2009 Slide 8

9 IEC GOOSE Station computer Station gateway GOOSE Control Protection Control & Protection Control Protection Process Interface Process Interface Process Interface GOOSE = Generic Object Oriented Substation Events March 12, 2009 Slide 9

10 IEC GOOSE Ethernet- Forbikjøringsfil for IEC GOOSE GOOSE Normale Telegrammer Buffer for normale telegrammer IEC bruker standard Ethernet IEC kan derfor dra fordeler av alle muligheter i et moderne 100 Mbit Ethernet nettverk March 12, 2009 Slide 10

11 IEC stasjonsbuss og prosessbuss Strømmer og spenninger er målt og distribuert til brukere over prosess-bussen IEC stasjonsbuss Høyhastighetsmåling Opp til 80 målinger (samplinger) pr periode for vern (dvs 4 khz) 256 målinger pr periode strøm- og spenningskvalitet Vern Direkte måling i moderne CT s / VT s Måling via måleenheter (Merging Units) Merging Units konverterer analoge data til IEC Merging Unit (MU) (Måleenhet) Målte verdier IEC Prosess-buss CTs/VTs March 12, 2009 Slide 11

12 IEC Stasjonsbuss og tradisjonell tilkobling til måletransf Driftsentral Lokalkontroll Engineering/ overvåkning Router switch IEC stasjonsbuss Bay Controller Bay Controller gear CTs/VTs gear CTs/VTs March 12, 2009 Slide 12

13 IEC Separat stasjonsbuss og prosessbuss Driftsentral Lokalkontroll Engineering/ Overvåkning Router switch IEC Stasjonsbuss Bay Controller Bay Controller Ethernet IEC Prosess buss Ethernet IEC Prosess buss Moderne Bryterfelt Moderne CTs/VTs Moderne Bryterfelt Moderne CTs/VTs March 12, 2009 Slide 13

14 IEC stasjonsbuss og prosessbuss i samme LN Driftsentral Lokalkontroll Engineering/ Overvåkning Router switch Felles stasjons- og and prosess-buss Bay Controller Bay Controller Ethernet Ethernet Moderne bryterfelt Moderne CTs/VTs Moderne bryterfelt Moderne CTs/VTs March 12, 2009 Slide 14

15 Dispatch Centre RTU 2 Picunche Dam RTU 3 Checras Dam RTU 4 Huaura Dam Panel 800 LCU 3 uxiliary systems Protocol IEC /104 C800 C800 C800 C800 Telecommunication system Panel 800 Colour-laserprinters LCU 2 Generator 2 WS 1 WS 2 C800 REG 670 System 800x Panel 800 LCU 1 Generator 1 IEC Station Bus C800 REG / 13,8 kv outdoor switchyard 220 kv GIS 13,8 kv distribution indoor Meinberg LNTime M600-GPS Control & Protection Control & Protection Control & Protection March 12, 2009 Slide 15 -

16 220 kv GIS-anlegg 220 kv Transf T1 GIS REG kv Transf T2 GIS REG kv GIS See sh. 1 See sh kv Transf T1 GIS REC kv Transf T2 GIS REC kv Busbar GIS REB kv Line Huacho GIS REC670, REL670, 7S612 March 12, 2009 Slide 16

17 13,8 kv koblingsanlegg-anlegg 13,8 kv ST1 REF615 13,8 kv ST2 REF615 13,8 kv ST3 REF615 13,8 kv distribution indoor See sh. 1 See sh / 13,8 kv outdoor switchyard See sh. 1 See sh. 1 13,8 kv T1 REF615 13,8 kv T2 REF615 13,8 kv Busbar REF615 13,8 kv Cable diff.prot. RED615 13,8 kv Cable diff.prot. RED615 13,8 kv line Picunche REF615 13,8 kv line Checras/Huaura REF615 13,8 kv ST4 REF kV Line Huacho Outdoor REC670 March 12, 2009 Slide 17

18 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 March 12, 2009 Slide 18

19 Nye muligheter prosessbuss 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 Bay Controller Ethernet Modern gear IEC Process bus Modern CTs/VTs For fasing synkronisering oppnås tilsvarende fordeler i og med at spenningene blir tilgjenglig i alle anleggsdelene Gir også betydelig besparelser i kabel- og montasjekostnader March 12, 2009 Slide 19

20 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 March 12, 2009 Slide 20

21 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 ene har egne TCP/IP adresser og når ethernetforbindelsen er opprettet er kommunikasjonen klar med alle rettigheter IEC beskriver hvordan feilskriverfiler skal håndteres Som i tillegg muliggjør automatisk overføring av feilskriverdata March 12, 2009 Slide 21

22 Nye muligheter kommunikasjon mot vern og feilskriver Relearbeidsplass Protocol IEC TCP/IP WN LN Internet Integrert HMI (Kan leveres som opsjon) Eller oppringt via analog linje (Tildeles TCP/IPadresse) Med eller uten seprat modem RTU560 REF 541 Fellesanlegg IEC Ruggedcom Server / switch IEC Ruggedcom RSG2100 REL 670 Dist.vern 132kV linje Tjønndalen RET 670 Diff.vern/overstr.vern 132/24kV transf. 1 9 stk. REF kV avganger/ssk. RET 670 Diff.vern/overstr.vern 132/24kV transf. 2 REL 670 Dist.vern 132kV linje Hopen March 12, 2009 Slide 22

23 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 March 12, 2009 Slide 23

24