Hur bygger vi den framtidssäkra transformatorstation med maximal tillgänglighet och minimalt underhåll till rimligt pris med IEC 61850?

Transkript

1 Hur bygger vi den framtidssäkra transformatorstation med maximal tillgänglighet och minimalt underhåll till rimligt pris med IEC 61850?

2 Så här har vi haft det! Olika hårdvara! Olika mjukvara! Olika protokoll! Olika protokollkonverterare! Olika reservdelar! Olika nomenklatur! Olika verktyg! Mycket att lära och underhålla

3 Så här har vi haft det IEC61970 (CIM) IEC (TASE2) Driftcentral Driftcentral SCADA IEC IEC DNP 3.0 ELCOM 90 RP570/571 XXX Energimätning IEC61107 IEC62056 IEC YYY Station Automation IEC G703 IEEE C37.94 WWW Station Automation SPA, LON, DNP 3.0, MODBUS, UCA 2, Profibus, IEC , K-Bus, ZZZ...

4 Äntligen en global standard! Generering HVAC Överföring Transformator Stationer IEC61850 HVDC Överföring Distribution DER Snabb och tillförlitlitlig informationshantering

5 Vad är IEC standarden? En global standard för informationsmodellering och informationsutbyte

6 Att vara och inte vara IEC61850 är inte bara ett nytt protokoll IEC är inte bara snabbare kommunikation IEC är inte bara leverantörsoberoende IEC61850 är en ny modell för att effektivt och flexibelt kunna skapa optimala, tillförlitliga, öppna och framtidssäkra lösningar för skydd, övervakning, styrning och automatisering av kraftsystemet

7 Vad är öppen kommunikation? Basen:! ISO/OSI TCP/IP 7 nivå standard! Ethernet 100 MBps + GOOSE! Gemensam modell och språk! Gemensam IEC & ANSI standard Mer än ett protokoll:! Strukturerad datamodell! Meningsfull text istället för kod! Flexibel arkitektur med fri allokering! Strukturerad konfigurering och tjänster Nya möjligheter:! Horisontell & vertikal integrering! Flexibilitet för olika arkitekturer! Interoperabilitet mellan tillverkare! Optimerad & framtissäker lösning

8 Vad omfattar 61850? System nivå: Stations nivå:! HSI arbetsstation! SCADA Gateway! Lagring och utskrift Fack nivå:! IED för skydd! IED för styrning! Övervakning och registrering Process nivå:! Mättransformatorer! I/O för högspänningsapparater! Okonventionella givare! Merging Units

9 Den splittrade nutiden med diverse protokoll Driftcentral IEC /104 Modem Stationsdator Gateway T.ex.LON T.ex.SPA IEC Fack dator RTU DFR Primary High Voltage Process

10 Den gemensamma framtiden med IEC Driftcentral IEC /104 Modem Stationsdator Gateway Station Bus IEC Fack dator RTU DFR Primary High Voltage Process

11 Den gemensamma framtiden med IEC Utility office LAN Utility WAN/Internet Station Bus IEC Primary High Voltage Process Primary High Voltage Process

12 Den gemensamma framtiden med IEC Utility office LAN Utility WAN/Internet Station Bus IEC Process Bus IEC Merging Unit Merging Unit Merging Unit Merging Unit Merging Unit Primary High Voltage Process

13 Den gemensamma framtiden med IEC Utility office LAN Utility WAN/Internet Station Bus IEC Subsystem 1 Subsystem 2 Process Bus IEC Merging Unit Merging Unit Merging Unit Merging Unit Merging Unit Primary High Voltage Process

14 Centraliserad eller distribuerad? ABB DOIT Areva NCIT

15 Hur använder vi IEC 61850? Om vi gör vad vi alltid har gjort.....då blir det som det alltid har vart.....men kanske något svårare och dyrare

16 Hur vill vi ha det egentligen.. och varför då? Integrerad eller separerad?! Objektskydd (Ledning, Trf etc)! Kontroll (Fjärr & lokal styrning & öv.)! Förregling, blockering! Automatik (SÅI, FÅI, LKA,??)! Störningsskrivare, FL, HFS! Mätning (Statistik & debitering)! Tillståndsövervakning! Reläskyddsinställning Redundans?! Skydd, kontroll, kommunikation,? Access! Ställverk/Fack/Station/Driftcentral! Kontor/Mobilt/Underhållare/Leverantör

17 Vad, Var, När, Vem, Vilket sedan Hur Driftcentral Kontor Hemma Varsomhelst (On line) (On request) Station HSI IED HMI

18 Vad omfattar Ethernet med TCP/IP? Allt pratar med alla:! Alla IEDer (Olika IP adresser)! HSI och gateway! Mätgivare! Web funktioner Flexibel topografi:! Standard komponenter! Gemensam tvåvägsring! Distribuerade ringar! Korskopplade ringar Client/Server:! Server på facknivå! Client på stationsnivå! Client begär data och server skickar data! GOOSE direkt mellan servrar

19 Flexibel topologi Hur optimerar vi tillförlitlighet & säkerhet

20 Flexibel topologi Separata eller Virtuella LAN? Brandväggar?

21 Switchen är en nyckelspelare Exempel RUGGEDCOM Krav på ICT system i kraftmiljö!

22 Hur bygger vi den framtidssäkra transformatorstation med maximal tillgänglighet och minimalt underhåll till rimligt pris med IEC 61850?

23 Det finns många variabler

24 STRI testlab med multifunktions IED Areva P439:! Ledningsskydd HS (PDIS)! Kontroll av ett fack! Många andra funktioner ABB RET670:! Transformatorskydd (PDIF)! Flerobjekt - S/S skydd (PDIF)! Ledningsreservskydd (PDIS)! Kontroll av flera fack! Många andra funktioner Siemens 7SJ:! Ledningsskydd MS (PTOC)! Motorskydd (PTOC) > 100 funktioner totalt! Reservskydd (PTOC)! Kontroll av ett fack! Många andra funktioner

25 STRI testkonfigurationer (exempel) PDIS 21 PTOC 51/67 PTOV 59 PTUF 81 RBRF 50BF RSYN 25 RREC 79 CILO CSWI RDRE RFLO MMXU 2 x P439 PDIF 87T PTOC 51/67 PTOV 59 PTUF 81 RBRF 50BF RSYN 25 ATCC 90 YLTC 84 CILO CSWI RDRE MMXU 2 x RET670 PDIF 87B PDIS 21 4 x 7SJ PDOP 51/67 PTOC 51/67 PTOV 59 PTUF 81 RBRF 50BF RSYN 25 RREC 79 CSWI CILO RDRE RFLO MMXU Primärskydd Sekundärskydd Brytarfel Styrning/överv. Störningsskrivare Mätning HS Ledning P439 RET670 P439 P439 P439 P439 HS Samlingsskena RET670 P439 Transformator RET670 P439 RET670 RET670 RET670 RET670 MS Samlingsskena 7SJ RET670 MS Ledning 7SJ RET670 7SJ 7SJ 7SJ 7SJ

26 Fri allokering av funktioner Hur optimerar vi tillförlitlighet & kostnad Station HSI Base System Gateway PDIS 21 PDIF HZ PDIF REF PDIF 87B PDIF 87L PDIF 87T RUGGEDCOM Switch PIOC 50 PIOC 50N POCM 51/67 med dubbla Power Supply PEFM 51/67N RBRF 50BF PUVM 27 POVM 59 PTOF 81 PTUF 81 Sub 1 Sub2 PVPH 24 RSYN 25 PTTR 26 RREC 79 PSCH RBRF 50BF CSWI MMTR MMXU A Bay Protection & Control Sub system 1 A Bay Protection & Control Sub system 2 B Bay Protection & Control Sub system 1 B Bay Protection & Control Sub system 2

27 Station HSI Base System Fri allokering av funktioner Hur optimerar vi tillförlitlighet & kostnad Gateway PDIF HZ PDIF REF PDIF 87B PDIF 87L PDIF 87T PEFM 51/67N PTTR 26 PUVM 27 POVM 59 PTOF 81 PTUF 81 Sub 1 Sub2 PVPH 24 RSYN 25 PTTR 26 RREC 79 PSCH MMTR MMXU A PDIS Bay Protection PIOC & PIOC Control 21 Sub 50 system 150N A Bay Protection RBRF & POCM Control CSWI Sub system 50BF 251/67 B PDIS Bay Protection PIOC & PIOC Control 21 Sub 50 system 150N B Bay Protection RBRF & POCM Control CSWI Sub 50BF system 251/67

28 Station HSI Base System Fri allokering av funktioner Hur optimerar vi tillförlitlighet & kostnad Gateway PDIF HZ PDIF REF PDIF 87B PDIF 87L PDIF 87T PIOC 50 PIOC 50N POCM 51/67 PEFM 51/67N RBRF 50BF PUVM 27 POVM 59 PTOF 81 PTUF 81 Sub 1 Sub2 PVPH 24 RSYN 25 PTTR 26 RREC 79 PSCH MMTR MMXU A PDIS Bay Protection & RBRF Control CSWI 21 Sub system 150BF A Bay PDISProtection & RBRF Control CSWI 21 Sub system 250BF B PDIS Bay Protection & RBRF Control CSWI 21 Sub system 150BF B PDIS Bay Protection & RBRF Control CSWI 21 Sub system 50BF 2

29 En optimal lösning beror av både primär och sekundär lösning Tillgängligheten beräknas i NEPLAN med hänsyn till alla komponenter, MTBF, MTTR, MTBM, MTTM, stations och systemlösning

30 En optimal lösning innefattar helheten! IED data! Utlösning & indikering! Fel värden (RMS/vektor)! Fellokalisator! Störningsskrivare! Felindikatordata! Genomgående! Riktning! Omvärdsdata! Kundanmälan! Väderdata! Statistik! Felaktiga områden! Felaktiga komponenter! On-line monitoring! Trendanalys SCADA/DMS GIS/NIS Expert AI system jämför beräknade värden med uppmätta för sannolika fellägen

31 Det går att optimera lösningen! Istället för burkar kan vi tänka funktioner som fritt kan kombineras och integreras (Ex. skydd & kontroll)! men vi måste se till att redundanta funktioner finns i olika burkar med olika DC som tidigare (n-1)! All information finns tillgänglig på 100 Mbps LAN! Men vi måste säkerställa att redundanta vägar finns för kritisk information (Föregling etc.)! Och samma gamla fråga vem ska ha vilken information när! Den stora möjligheten är att IEC erbjuder oss att faktiskt nyskapa vår optimala lösning så att både funktionella krav, redundanskrav och kostnadskrav uppfylles! Men först..! Interoperabilitet!

32 Vad är interoperabilitet?! The crucial focus of IEC is the provision of interoperability.! Interoperability in IEC is defined for the communication between engineering and configuration tool and with and between intelligent electronic devices (IEDs).! Interoperability means the ability of two or more tools or IEDs from the same or multiple vendors, to exchange information and use that information for correct configuration by tools or execution of specified functions in an IED. Schwarz:! Number one is: tools;! Number two is: use of tools (peopleware).

33 Exempel Areva

34 Exempel ABB & Siemens IEC Laser Printer DR WS Redundant HMI GPS Receiver DMP Gateway IEC Redundant Ring network Ethernet Switch Ethernet Switch Ethernet Switch Ethernet Switch Ethernet Switch REC 670 REL 670 Main I REC 670 RET 670 Main I REC 670 REC 670 REL 670 7SA522 Main II RET 670 Main II REB 500 Main I BBP Bay Units Main I, Main II REL 670 BBP Bay Units Main I, Main II BBP Bay Units Main I, Main II REB 500 Main II Line x 2 Autotransformer x 2 Bus Coupl. x 1 Auxiliaries Busbar

35 Exempel Fingrid

36 Exempel TVA

37 Utmaningar/Möjligheter IEC 61850! Standarden ger många nya möjligheter! Optimering med funktioner istället för burkar (Soft P)! Ökad redundans och därmed tillförlitlighet! Nya smarta stationsfunktioner med GOOSE! Skapa en information highway! Knyta ihop skydd, kontroll, SCADA, tllståndsövervakning! Använda distribuerad I/O, Merging Unit och okonventionella givare! De projekt som nu görs är oftast copy/past från gamla! IEC ger inget mervärde om det bara användes som ett nytt protokoll för sekundär utrustningen utan det behövs en holistisk implementeringsstrategi där ny system design, IT- strategi och nya arbetsmetoder sammanlänkas med det primära kraftsystemet och dess mål! Användarna måste nu lära sig IEC och ta över initiativet från tillverkarna

38 Råd och dåd från Schwarz

39 Råd och dåd från Schwarz