Axioline F I/O dla energetyki w standardzie IEC 61850
Ukierunkowanie na zieloną energię oraz globalne wymogi w zakresie ochrony środowiska i zasobów naturalnych stawiają liczne wyzwania zarówno przed społeczeństwem, jak i przemysłem energetycznym. Stworzenie standardu IEC 61850 oznacza powstanie międzynarodowej normy umożliwiającej jednolite projektowanie sieci i systemów komunikacyjnych, w tym także systemu Axioline F I/O
produkowanego przez Phoenix Contact.
Czynniki takie jak rosnące koszty energii, niedobór ważnych zasobów oraz zwiększająca się emisja CO2 nabierają coraz większego znaczenia w skali globalnej. Aby zapewnić ludności oraz przedsiębiorstwom dostęp do zrównoważonej i bezpiecznej energii w przyszłości, potrzebujemy nowych koncepcji i podejścia systemowego. Jedną z nich jest inteligentna sieć. Ten rodzaj sieci umożliwia optymalne zsynchronizowanie produkcji energii, jej zużycia i magazynowania. Jednak wdrożenie inteligentnej sieci wymaga zastosowania najnowszych technologii. Tylko wtedy możliwe będzie zagwarantowanie elastycznego i niezawodnego sposobu zapewnienia energii zgodnie z bieżącym zapotrzebowaniem. Rosnący udział energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych oraz stały wzrost liczby niewielkich, zdecentralizowanych elektrowni sprawia, że konieczny jest dostęp do szerokiego, jednolitego systemu komunikacji.
Niezależność producenta i interoperacyjność
W tym kontekście międzynarodowa norma IEC 61850 „Systemy i sieci komunikacyjne w automatyce sieci zasilania” odgrywa decydującą rolę. Norma, jak i określone przez nią protokoły i modele danych po raz pierwszy umożliwiają opisanie złożonych procesów i urządzeń w sposób jednolity dla wszystkich uczestników sieci komunikacyjnej. Dwiema głównymi cechami normy IEC 61850 są: niezależność producenta oraz interoperacyjność urządzeń. Znacząco zmniejsza to różnorodność istniejących do tej pory przyłączy. Ponadto, użytkownicy nie będą już zależeć od jednego tylko producenta i zastrzeżonych rozwiązań automatyki sieci.
Interoperacyjność nie ogranicza się tylko do wymiany danych zgodnie ze standardem obowiązującym w sieci Ethernet. Także proces technologiczny jest tutaj jasno określony. Użytkownik ma dostęp do wstępnie określonych jednostek funkcyjnych, które w hierarchicznym modelu danych są opisane za pomocą czytelnego pliku tekstowego. Pliki SCL (Substation Configuration Language – Język Opisu Konfiguracji Stacji) stanowią podstawę dla wydajnej inżynierii systemów. Norma IEC 61850 określa też wymagania dla urządzeń. Komponenty używane w systemach energetycznych muszą spełniać warunki środowiskowe panujące na danym obszarze oraz być cały czas dostępne. Tylko wówczas możliwe będzie zapewnienie stabilnego zasilania. Oprócz zwiększonej odporności na zakłócenia, urządzenia te muszą charakteryzować się wysoką wytrzymałością przepięciową, sprawdzaną w badaniach ESD (wyładowanie elektrostatyczne), badaniach na rozerwanie i przepięcie.
System Axioline F I/O doskonale nadaje się dla technologii energetycznych
Wsparcie dla komunikacji MMS i GOOSE
Jeżeli zapewnienie komunikacji odbywa się zgodnie z wymaganiami normy IEC 61850, to systemy I/O mają do odegrania ważną rolę. Jeszcze przed planowaniem systemu należy odpowiedzieć na ważne pytania – w jaki sposób będą rejestrowane sygnały oraz jak w prosty i wydajny sposób będą przesyłane. Ponadto, musi być jasne, jak korzyści wynikające z obiektowego charakteru standardu mogą zostać zintegrowane w inżynieryjny projekt całej stacji. Phoenix Contact rozwiązuje ten problem prezentując swój system Axioline F I/O, zaprojektowany do komunikacji w standardzie IEC 61850. Moduł I/O opracowany specjalnie dla tych zastosowań wpełni to udowadnia. Dzieje się tak, gdyż system I/O wyróżnia się szybką transmisją danych, niezawodnością działania oraz łatwą obsługą podczas jego budowy i uruchomienia.
Krótkie czasy reakcji są podstawowym warunkiem stabilnego zaopatrzenia w energię. Dlatego Axioline F obsługuje zarówno komunikację z systemem sterowania MMS (Manufacturing Message Specification – obsługa komunikatów multimedialnych) a także szybki, inicjowany przez zdarzenia protokół GOOSE (Generic Object Oriented System Event – szybka międzypolowa wymiana danych) dla bezpośredniej wymiany danych między urządzeniami końcowymi (serwerami). Oznacza to, że sygnały o wysokim priorytecie są przesyłane przez system sterowania bezpośrednio do wszystkich uczestników, tak szybko jak to tylko możliwe.
Parametryzacja stacji I/O jest bardzo prosta przy zastosowaniu interfejsu sieciowego
Inżynieria bez specjalnych narzędzi
Jednak największą zaletą Axioline F jest łatwa obsługa systemu, która nie zmniejsza jego wymaganej niezawodności. Moduły I/O dla cyfrowego wejścia oraz wyjść przekaźnikowych przy znamionowym napięciu do 220 V DC, zaprojektowane specjalnie dla środowiska przemysłowego charakteryzuje wytrzymałość przepięciowa 5 kV. Niemniej jednak, moduły te mogą być organizowane zgodnie z potrzebami w ramach stacji I/O bez konieczności budowy specjalnych segmentów i stosowania płyt rozdzielających. Umożliwia to elastyczną budowę stacji i dowolne ustawienie modułów sterowania, sygnalizacji i analogowych.
Rozmieszczenie terminali w systemie zgodnie ze standardem IEC 61850 jest równie elastyczne – może być realizowane za pomocą interfejsu sieciowego lub za pomocą prostego pliku tekstowego opisującego konfigurację. Do stworzenia kompletnej stacji I/O nie są wymagane żadne specjalne narzędzia. Cała parametryzacja polega na wymianie plików konfiguracyjnych IEC 61850. W tym celu można też stosować interfejs sieciowy. Oznacza to, że użytkownik nie potrzebuje dodatkowego programowania.
Certyfikat zgodności z normą komunikacyjną zapewnia bezpieczne korzystanie z poszczególnych urządzeń lub systemów. Jest to jedyny sposób umożliwienia wszystkim uczestnikom systemu bezproblemowej wymiany danych. Centrum certyfikacji badań KEMA dokumentuje tę zgodność dla Axioline F. Dzięki temu użytkownik uzyskuje potwierdzenie, że system Axioline F jest w 100% interoperacyjny zgodnie z normą IEC 61850.
Systemy I/O ułatwiają m.in. monitorowanie i sterowanie pracą transformatorów
Zastosowanie w produkcji energii
Standard IEC 61850 znajduje zastosowanie na wszystkich poziomach dostarczania energii elektrycznej. Obejmuje to również wytwarzanie energii – bez względu na to czy energia elektryczna pochodzi z dużych konwencjonalnych elektrowni czy też ze źródeł odnawialnych – systemów wiatrowych lub fotowoltaicznych. Zastosowanie cyfrowej technologii ochrony umożliwia przesyłanie informacji o zdarzeniu oraz czasie jego powstania za pomocą protokołów zgodnych z IEC 61850 do głównego systemu I&C oraz zastosowanie analizy błędów dającej dokładne wyniki w ciągu milisekund. Jest to bardzo ważne, gdyż źródło zakłóceń może być szybko i dokładnie określone.
W przypadku niskonapięciowych urządzeń rozdzielczych istnieje szeroki zakres sygnałów umożliwiających sterowanie szynami. Jest też wiele innych możliwości stosowania systemu Axioline F w sieciach przesyłowych idystrybucyjnych. Możliwy jest monitoring transformatorów ułatwiający planowanie konserwacji, ostrzeganie o alarmach procesowych lub generowanie raportów o błędach. Lokalne stacje zasilające dostarczają też do sieci energię elektryczną produkowaną przez zdecentralizowane elektrownie korzystające ze źródeł odnawianych. Transformator lokalnej sieci zasilania (z możliwością jego sterowania) zapewnia, że napięcie utrzymywane jest w wymaganym zakresie z dokładnością ±10%. Może też być sterowany za pomocą systemu I/O certyfikowanego zgodnie ze standardem IEC 61850.
System Axioline F I/O, opracowany dla komunikacji zgodnej z normą IEC 61850, jest wyposażony w odpowiednie komponenty infrastrukturalne
Podsumowanie
Standard IEC 61850 stanowi międzynarodową normę dla wszystkich poziomów dostarczania energii elektrycznej. Solidny, szybki i łatwy w obsłudze system Axioline F firmy Phoenix Contact gwarantuje realizację rejestracji i przesyłania odpowiednich danych do centrum sterowania zgodne z normą. Stanowi to ważny wkład w tworzenie stabilnej sieci elektrycznej o wysokiej dostępności.
PHOENIX CONTACT Sp. z o.o.
ul. Bierutowska 57-59
51-317 Wrocław
tel. 71 39 80 410
www.phoenixcontact.com
source: Automatyka 10/2016