Nätverk IEC Projektrapportering. Elforsk rapport 13:32

Transkript

1 Nätverk IEC61850 Projektrapportering Elforsk rapport 13:32 Owe Kingstedt december 2012

2 Nätverk IEC61850 Projektrapportering Elforsk rapport 13:32 Owe Kingstedt december 2012

3 Förord Syftet med Smart Grids programmet är att samordna elbranschens utvecklingsaktiviteter för framtida intelligenta elnät inom området Överföring & Distribution. Som en följd av samhällets anpassning för att minska klimatpåverkan är intresset för att utveckla elsystemet i riktning mot nya produktions- och förbrukningsmönster stort. Smart Grids möter efterfrågan på framtidens elnät genom att göra det möjligt att mäta tillståndet i elnätet. Utav den erhållna informationen, ska det sedan gå att detaljstyra elflödet samt utbyta information med prisaktörer. Nyttan av ett smart elnät är uppenbart och fördelar kan återfinnas hos alla aktörer. Kundnytta - Bättre tillförlitlighet, information av ev. elavbrott samt billigare elleveranser. Internnytta - Nätägare och elhandlare kan utföra många av sina funktioner (reparationer, underhåll, spänningsstyrning, identifiering av bortkopplade kunder och lägre kostnader för eventuella investeringar) betydligt mer effektivt. Samhällsnytta - På systemnivå märks skillnaden i en förändrad produktion och ett annorlunda konsumtionsmönster. Dessutom bidrar Smart Grids med en minskad miljöpåverkan och lägre överföringsförluster. Smart Grids programmets programstyrelse består av följande ledamöter: Peter Söderström, Vattenfall Eldistribution AB (ordförande) Göran Ericsson, Svenska Kraftnät (v.ordf) Christer Bergerland, Fortum Distribution AB David Westerlund, Göteborg Energi AB Rolf Gustafsson, Mälarenergi AB Susann Persson, Jämtkraft AB Mikael Arvidsson, HEM Nät AB Anders Johansson, SABO AB Claudio Marchetti, ABB AB Ingvar Hagman, Ericsson AB Anders Trana, Telia Sonera AB Anders Bülund, Trafikverket Hannes Schmied, NCC AB Jan Hintze Siemens, AB Lawrence Jones, Alstom AB Matz Tapper, Svensk Energi (adjungerad) Monika Adsten, Elforsk AB (adjungerad) Susanne Olausson, Elforsk AB (sekreterare)

4 Följande bolag har deltagit som finansiärer av projektet. Elforsk framför ett stort tack till samtliga företag för värdefulla insatser. Svenska Kraftnät Sandviken Energi Elnät AB Vattenfall Eldistribution AB Göteborg Energi AB Skellefteå Kraft AB Mälarenergi Elnät AB Jämtkraft AB Umeå Energi Elnät AB Öresundskraft AB Jönköping Energi Nät AB Gävle Energi AB Eskilstuna Energi & Miljö AB Sundsvall Elnät AB Härjeåns Nät AB Halmstad Energi & Miljö Nät AB Falu Elnät AB AB Borlänge Energi Trollhättan Energi Elnät AB Fortum Distribution AB Borås Elnät AB Landskrona Stad Ericsson AB SABO Combitech AB NCC Construction Sverige AB ABB AB TeliaSonera AB Trafikverket Basprojektet Siemens AB Elverket Vallentuna Alstom AB Stockholm i december 2012 Susanne Olausson Elforsk AB Programområde Överföring och Distribution

5 Sammanfattning Denna projektspecifikation beskriver genomförandet av rubricerat projekt vilket går ut på att samla kollegor från beställare, konsulter och leverantörer för att i ett gemensamt forum kunna informera om nyheter samt utbytta erfarenheter som är knutna till standarden IEC Projektet skall även belysa standardens huvudsyfte som är: Ge en maximal flexibilitet för användare att välja produkter från olika leverantörer Vara en framtidssäker investering i reläskydds- och kontrollanläggningsarbeten. Att standarden är en bra grund för att Smart Grid Reducerar kostnader för kablage genom utnyttjande av process buss Reducerar kostnader för konfiguration, idrifttagning samt underhåll genom fördefinierade logiska noder IEC61850 definierar hur produkter SAMVERKAR och vilka data som kommuniceras samt hur kommunikationen skall ske ett system. IEC61850 ger många nya möjligheter till paketering av funktioner samt även möjligheter till en kraftig reduktion av traditionellt kablage. En mera personsäker anläggning kan uppnås genom reduktion av antalet sekundära ström- och spänningskretsar vid införande av Merging Units och användande av IEC för kommunikation av mätdata från ström- och spänningstransformatorer.

6 Innehåll 1 Historik 1 2 Inledning 2 3 Syfte med projektet 3 4 Standarden IEC Målsättning för

7 1 Historik Under 2006 presenterades, av undertecknad, ett projektförslag att utnyttja Jokkmokks-skolans faciliteter för att testa och utvärdera standarden, ref. till den tidigare projektspecifikationen Sammanfattande Projektspecifikation Av detta projekt blev det tyvärr inget då Vattenfall som ägde Jokkmokkskolan gjorde stora förändringar med skolan så förutsättningarna för projektet blev betydligt sämre. Följande resultat av detta inledande arbete kan dock noteras: 1. Ett seminarie på Jokkmokkskolan genomfördes vårvinter 2006 med ett stort deltagande från ovan nämnda grupper. 2. På KTH har det byggs det upp en mindre kontrollanläggning (simulator) baserad på IEC61850-kompatibla produkter från olika leverantörer i ett och samma system, ref. till Projektbeskrivning-KTH-IEC På STRI i Ludvika har det byggts ett labb för att i detta kunna utföra interoperability tester, ref. till STRI INDEPENDENT INTEROPERABILITY LABORATORY FOR IEC Istället blev det Nätverk IEC61850 som genomfört ett antal dokumenterade träffar: a b c d e f g

8 2 Inledning Standarden IEC61850 har nu funnits i ca 8år numer som utgåva 2. Arbetet med standarden utförs inom IEC TC57 i ett antal arbetsgrupper. Den har spridits att även omfatta andra domäner än enbart Nätstationer, numer finns det publikationer för Vattenkraft (IEC ) samt även på gång för DER (Distributed Energy Resources) samt även på gång ett arbete med dokument för Kraftvärmeanläggningar. Utöver detta så finns det arbetsgrupper som arbetar med att utveckla standarden för kommunikation mellan stationer samt mellan stationer och överordnade driftcentraler. Standarden har även tillämpats inom vindkraften men för detta ändamål definierats i IEC som är en del av standarden för vindkraft. Det har även initierats arbete inom CIGRE SC B5 som knyter an till standarden. Svenskt deltagande finns i ett stort antal arbetsgrupper inom IEC TC57 samt även inom CIGREs arbete och dessa personer är även knutna till detta nätverk. 2

9 3 Syfte med projektet Syftet med projektet är att: 1. Vunna erfarenheter snabbt kan spridas inom svensk kraftindustri. 2. Ta fram synpunkter från användare i Sverige till de personer som deltar i de olika tekniska kommittéer som finns inom IECTC57 samt inom CIGRE 3. Samt omvänt informera om arbetet till användarna. Projektet avser att ge kraftbranschens aktörer en kompetenshöjning en möjlighet att lära sig hantera denna nya standard i ett väldigt tidigt skede. 3

10 End- to End Security Standards and recommendations (work in progress) Network, System and Data Management (future) ELFORSK 4 Standarden IEC61850 Standarden är en byggsten i ett större perspektiv, se nedan figur. Standarden är komplex men ger många nya möjligheter som kommer väl till pass inom Smart Grid konceptet. I standarden ges en helhetsbild hur olika standarder är planerade att samverka mellan olika nivåer av användare ända från lägsta process-nivå upp till olika användare längst upp i kedjan. Se bild nedan: Energy Market Participants SCADA Apps Telecontrol Communications media and Services Field Devices TC13 WG14 Meter Standard s TC13 WG14 Utility Customers and Energy Service Providers and/or RTUs or Substation Systems Substati on Devices Utility Service Providers EMS Apps DMS Apps Market Operation Apps ACSI IED Field Devices Beyond the Substation Other Businesses Inter-Application Messaging Middleware, ebxml and Web Services (meta-models specified in XML) / Common Interface Model (CIM) Component Interface Spec. (CIS) SIDMS Process bus Registry of CIM-like and/or Device Object Models , 7-4 Object Models MMS Enterprise Java Beans, Microsoft COM, Web services, Other? Other data objects based Object Models WEB services Engineering data exchange objects Engineering & Maintenance Apps WEB services Based on XML Meta- Models Field Devices &Systems using WEB DERs, Meters, services Building EMS , Object Models Communication Industry Standard Protocol Stacks (ISO/TCP/IP/Ethernet Other applications Data Acquisition and Control Front-End / Gateway / Proxy Server / Mapping Services /Role-based Access Control Customer Meters IEDs, Relays, Meters, Switchgear, CTs and VTs , Appl. Services , Protocols TASE.2 Other Control Centers Application to Application (A2A) and Business to Business (B2B) Inter-application Communications Data Exchanges Application Interfaces Equipment and System Interfaces Field Object Models Specific Communication Services Mappings Protocol Profiles WAN Communications media and Services External Systems (Symmetric client/server protocols) 4

11 5 Målsättning för 2013 Få möjlighet att under året genomföra ca två träffar med syfte enligt 1.2 ovan. Samt givetvis dokumentera dessa träffar och publicera resultatet på projektplatsen. Under 2013 kan vi förvänta oss att tillämpningen av standarden inom Vattenkraften kan börja ta fart i större omfattning, dä även IECTR kommer att publiceras. Beställare har redan i sina förfrågningsunderlag börjat ge möjligheter till leverantörer att föreslå leveranser baserade på standarden. 5

12 6