System Axioline F I/O dla sektora energetycznego zgodny z wymaganiami normy IEC 61850

Rosnące koszty energii, niedobór ważnych zasobów oraz zwiększona emisja CO₂ nabierają coraz większego znaczenia w skali globalnej. Aby zapewnić ludności oraz przedsiębiorstwom dostęp do zrównoważonej i bezpiecznej energii w przyszłości, potrzebne są nowe koncepcje i podejście systemowe. 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 sprawiają, że konieczność posiadania szerokiego, jednolitego systemu komunikacji staje się oczywista. W tym kontekście międzynarodowa norma IEC 61850, „Systemy i sieci komunikacyjne w automatyce sieci zasilania”, odgrywa decydującą rolę.

Niezależność i interoperacyjność

Norma IEC 61850, jak i określone przez nią obiektowe transmisje danych, po raz pierwszy umożliwiają opisanie złożonych procesów i urządzeń w jednolity sposób dla wszystkich uczestników sieci komunikacyjnej. Dwiema głównymi zasadami IEC 61850 są niezależność producenta oraz interoperacyjność urządzeń. Zmniejsza to znacząco różnorodność istniejących do tej pory przyłączy, a co więcej, użytkownicy nie muszą być już uzależnieni od jednego producenta i zastrzeżonych rozwiązań automatyki sieci.

Interoperacyjność nie ogranicza się tylko do wymiany danych w oparciu o standardową technologię Ethernetu – także proces technologiczny jest jasno określony. Użytkownik ma dostęp do wstępnie określonych jednostek funkcyjnych, które w hierarchicznym modelu danych są opisane jako czytelny plik tekstowy. Pliki SCL (ang. Substation Configuration Language, język opisu konfiguracji stacji) tworzą podstawę dla wydajnej inżynierii systemów. IEC 61850 określa też wymagania dla urządzeń. Komponenty używane w systemach energetycznych muszą spełniać warunki środowiskowe panujące na danych obszarach i muszą być stale dostępne. Tylko wtedy będzie możliwe 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.

Wsparcie dla komunikacji MMS i GOOSE

Jeżeli zapewnienie komunikacji odbywa się zgodnie z wymaganiami IEC 61850, ważną rolę odgrywają systemy I/O. Jeszcze przed planowaniem systemu należy zadać sobie ważne pytania, np. o to, w jaki sposób sygnały będą rejestrowane oraz w prosty i wydajny sposób przesyłane. Musi być również jasne, jak korzyści wynikające z obiektowego charakteru standardu mogą zostać zintegrowane w inżynieryjnym projekcie całej stacji. Phoenix Contact rozwiązuje ten problem, prezentując swój system Axioline F I/O, zaprojektowany do komunikacji zgodnie z wymaganiami IEC 61850. Moduł I/O, opracowany specjalnie dla tych zastosowań, w pełni to udowadnia, ponieważ system I/O wyróżnia się szybką transmisją danych, niezawodnością działania oraz prostą obsługą podczas jego budowy i uruchomienia.

Krótki czas reakcji to podstawowy warunek stabilnego zaopatrzenia w energię. Dlatego Axioline F obsługuje zarówno komunikację z systemem sterowania MMS (obsługa komunikatów multimedialnych), jak i szybki, inicjowany przez zdarzenia protokół GOOSE (ang. 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 bezpośrednio przez system sterowania do wszystkich uczestników tak szybko, jak to tylko możliwe.

Inżynieria bez specjalnych narzędzi

Największą zaletą Axioline F jest jednak łatwa obsługa systemu, która nie wpływa na jego wymaganą niezawodność. Moduły I/O dla cyfrowego wejścia oraz wyjść przekaźnikowych przy znamionowym napięciu do 220 V DC, zaprojektowane specjalnie dla środowiska przemysłowego, mają wytrzymałość przepięciową 5 kV. Mogą być jednak organizowane zgodnie z potrzebami w ramach stacji I/O bez konieczności budowy specjalnych segmentów, takich jak płyty separujące. Zapewnia to elastyczność budowy stacji i dowolne ustawienie modułów sterowania, sygnalizacji i analogowych.

Rozmieszczenie terminali w IEC 61850 jest równie elastyczne – przez interfejs sieciowy czy też, jak w przypadku innych plików konfiguracyjnych, za pomocą prostego pliku tekstowego. Do stworzenia kompletnej stacji I/O nie są wymagane żadne specjalistyczne narzędzia. Parametryzacja odbywa się przez wymianę plików konfiguracyjnych IEC 61850. W tym celu można stosować interfejs sieciowy, nie jest więc potrzebne dodatkowe oprogramowanie.

Certyfikat zgodności z normą komunikacyjną zapewnia bezpieczeństwo korzystania z poszczególnych urządzeń lub systemów. To jedyny sposób zagwarantowania wszystkim uczestnikom systemu bezproblemowej wymiany danych. Centrum certyfikacji badań KEMA dokumentuje tę zgodność dla Axioline F, dzięki czemu użytkownik uzyskuje potwierdzenie, że system Axioline F ma 100-proc. inter-operacyjność, zgodnie z wymaganiami normy IEC 61850.

Zastosowanie we wszystkich obszarach produkcji energii

Norma IEC 61850 znajduje zastosowanie na wszystkich poziomach dostarczania energii elektrycznej. Obejmuje również wytwarzanie energii – bez względu na to, czy pochodzi z dużych, konwencjonalnych elektrowni czy ze źródeł odnawialnych, takich jak systemy wiatrowe czy fotowoltaiczne. Zastosowanie cyfrowej technologii ochrony umożliwia przesyłanie informacji o zdarzeniu oraz czasie jego powstania za pomocą komunikacji w ramach IEC 61850 do głównego systemu I&C oraz zastosowanie analizy błędów generującej dokładne wyniki w ciągu milisekund. To bardzo ważne, gdyż źródło zakłóceń może być szybko i dokładnie określone. Jeśli chodzi o niskonapięciowe urządzenia rozdzielcze, istnieje szeroki zakres sygnałów do sterowania szynami oraz wiele możliwości zastosowań w sieciach przesyłowych i dystrybucyjnych. Możliwy jest monitoring transformatorów w celu planowania konserwacji, ostrzeżeń procesowych lub raportów o błędach. Lokalne stacje zasilające mają też za zadanie dostarczać do sieci energię elektryczną produkowaną przez zdecentralizowane elektrownie korzystające ze źródeł odnawianych. Transformator lokalnej sieci zasilania z możliwością jego sterowania gwarantuje, że napięcie jest utrzymywane z dokładnością ±10 proc. Może być też sterowany za pomocą systemu I/O, certyfikowanego zgodnie z wymaganiami IEC 61850.

Podsumowanie

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna IEC stworzyła międzynarodową normę dla wszystkich poziomów dostarczania energii elektrycznej. Solidny, szybki i łatwy w obsłudze system Axioline F firmy Phoenix Contact oferuje zgodne z wymaganiami normy rejestrację i przesyłanie odpowiednich danych do centrum sterowania. Stanowi to ważny wkład w tworzenie stabilnej sieci elektrycznej o szerokiej dostępności. 

PHOENIX CONTACT Sp. z o.o.
ul. Bierutowska 57-59, 51-317 Wrocław
tel. 71 39 80 410
www.phoenixcontact.com

source: Automatyka 9/2017