Technologie

Doświadczenia Schneider Electric w realizacji stacji cyfrowych opartych o technologię IEC 61850/GOOSE

Rys.7 Schemat transmisji danych podczas podstawowej pracy sieci w architekturze podwójna gwiazda PRP

 

Wstęp

Schneider Electric jako jeden z głównych dostawców rozwiązań systemowych wprowadził w ostatnich latach na rynku Polskim najnowsze technologie w dziedzinie Systemów Sterowania i Nadzoru. Technologie, które znalazły zastosowanie w zakładach energetycznych jak i w przemyśle. Te technologie są wynikiem stałych inwestycji w rozwój hardware’u oraz software’u oraz zaplecza inżynierskiego, laboratoryjnego oraz testowego znajdującego się w naszym zakładzie w REF Świebodzic. Dzięki nowoczesnej technologii oraz wiedzy możemy zaoferować Klientom rozwiązania, którymi mogą się oni cieszyć przez lata, rozbudowując swoje obiekty z gwarancją posiadania najnowszych rozwiązań technicznych.

Dostępne rozwiązania w dziedzinie protokołów komunikacyjnych na poziomie telemechaniki oraz urządzeń EAZ pozwoliło nam wyjść naprzeciw oczekiwaniom Klientów. Jednym z dostępnych protokołów jest IEC61850 którego zalety zostały docenione przez użytkowników umożliwiając im wykorzystać wszystkich jego możliwości. Do tego zaliczamy komunikaty GOOSE pozwalające zrealizować cyfrowe automatyki zabezpieczeniowe. Ten protokół jest dostępnym we wszystkich naszych urządzeniach telemechaniki jak i w zabezpieczeniach serii MiCOM P30, P40, Sepam oraz VAMP.

Technologie

Pierwsze aplikacje w których został zastosowany protokół IEC61850 opierały się o topologię sieciową typu gwiazda. Jednakże rynek wymusił zastosowanie technologii bardziej bezpiecznych, w których głównym celem było zagwarantowanie niezawodności sieciowej. To poskutkowało wypuszczeniem na rynek topologii sieciowej typu pierścień. Pierwszym opracowanym standardem, który jest własnością Schneider Electric to SHP (Self Healing Protocol). Następnie została wdrożona topologia sieciowa typu RSTP/eRSTP (Rapid Spanning Tree Protocol). Topologia która zapewnia maksymalną niezawodność typu PRP (Parallel Redundancy Protocol) pojawiła się w ostatnim czasie jako odpowiednik topologii DHP (Dual-Homing Protocol), która jest tak samo jak SHP własnością Schneider Electric.

Proces implementacji standardu IEC61850 przez Schneider Electric w polskiej energetyce został rozpoczęty w 2000 roku. Doświadczenia wynikające z eksploatacji tego protokołu pozwoliły nam wdrożyć komunikaty GOOSE w gliwickim oddziale Tauron Dystrybucja przy stacjach elektroenergetycznych SE 110/20kV Kasztanowa oraz SE 110/20kV Miasteczko. Przy pomocy w/w komunikatów GOOSE zrealizowano automatyki zabezpieczeniowe takie jak SZR, ZSZ i LRW w rozdz. SN. W dalszej części zostaną przedstawione rozwiązania, w tym podobieństwa i różnice, jakie zastosowano w zakresie automatyk i struktury sieciowej dla obiektów wykonanych w oparciu o urządzenia firmy Schneider. Ścisła współpraca inżynierów Schneider Electric oraz przedstawicieli Zakładu Energetycznego pozwoliła nabyć doświadczenie od momentu projektowania, poprzez realizację, do uruchomienia i eksploatację.

Jedna z pierwszych stacji w Polsce, w której zastosowano technologię redundantną opartą o pierścień SHP (self healing protocol – samo leczący się protokół) jest stacja SE 110/20kV Kasztanowa. Tak jak przedstawiono na rysunku 1, w skład topologii pierścieniowej wchodziły urządzenia zabezpieczające oraz urządzenia telemechaniki. Projekt ten wyróżnia się na tle innych projektów zastosowaniem cyfrowych automatyk zabezpieczeniowych oraz blokad międzypolowych. Do realizacji cyfryzacji wykorzystano komunikaty GOOSE opisane w normie IEC61850 i pozwoliło to zrezygnować z połączeń drutowych pomiędzy zabezpieczeniami.

Rys. 1. Architektura systemu SE 110/20kV Kasztanowa

Rys. 1. Architektura systemu SE 110/20kV Kasztanowa

 

„Przewagą cyfryzacji automatyk zabezpieczeniowych nad standardowym odrutowaniem jest ciągłe monitorowanie stanu połączenia pomiędzy urządzeniami.”

Jakakolwiek awaria połączenia sieciowego jest automatycznie sygnalizowana, a niezawodność sieci jest utrzymana dzięki topologii sieciowej pierścień SHP (zasada tworzenia pierścieni SHP została przedstawiona na rysunku 2). W przypadku awarii odrutowania pomiędzy zabezpieczeniami, zostaniemy uświadomieni o problemie dopiero po fakcie, gdy dana automatyka nie zadziała. W realizacji cyfrowych automatyk zabezpieczeniowych istotna jest redundancja połączeń, która ma za zadanie gwarantowanie niezawodności sieciowej a technologia SHP spełnia te wymogi zwłaszcza, że rekonfiguracja sieci w przypadku awarii jest krótsza niż 1 ms.

Rys. 2. Wielopierścieniowa topologia systemu

Rys. 2. Wielopierścieniowa topologia systemu

Architektura typu pierścień SHP korzysta z mechanizmów pozwalających na dynamiczną rekonfigurację drzewa połączeń w redundantnym ringu. Wykorzystany mechanizm zarządzający komunikacją w ringach jest SHP (Self Healing Protocol). Podczas normalnej pracy sieci (rysunek 3) przepływ informacji odbywa się w określonym kierunku podstawowym. W momencie awarii medium transmisyjnego lub switch’a (rysunek 4), SHP pozwala stworzyć nową logiczną topologię sieci, pomijającą uszkodzony element i zmienić kierunek przepływu danych w kierunku rezerwowym w czasie do jednej milisekundy. Każde z połączeń posiada konfigurowalny koszt przejścia dzięki czemu otrzymujemy przewidywalne scenariusze komunikacyjne w momencie uszkodzenia połączeń lub urządzeń w sieci.

Rys.3 Schemat transmisji danych podczas podstawowej pracy sieci w architekturze ringu SHP

Rys.3 Schemat transmisji danych podczas podstawowej pracy sieci w architekturze ringu SHP

Rys 4. Schemat transmisji danych po wystąpieniu awarii sieci w architekturze ringu SHP

Rys 4. Schemat transmisji danych po wystąpieniu awarii sieci w architekturze ringu SHP

To co jest najistotniejsze w architekturze typu pierścień SHP a tym bardziej na obiekcie SE Kasztanowa to niezawodność sieci która jest zagwarantowana dzięki zastosowaniu pierścieniu oraz niskiemu czasu rekonfiguracji sieci który jest poniżej 1 ms. Czas rekonfiguracji jest ważny ze względu na wymianę komunikatów GOOSE i nie może być dłuższy niż 4 ms.

Rys.5 Architektura systemu SE 110/20kV Miasteczko

Rys.5 Architektura systemu SE 110/20kV Miasteczko

Inną technologią, która spełnia te wymagania jest technologia PRP (Parallel Redundancy Protocol) i wybór jej zastosowania padł na stację SE 110/20kV Miasteczko (rysunek 5). Jak na razie jest to jedyna stacja w Polsce oparta o tą najnowszą technologie i na pewno nie ostatnia (w trakcie realizacji w tej technologii jest stacja RS Mościckiego należąca do PGE Dystrybucja S.A. oddział w Lublinie; rysunek 6), ponieważ została stworzona z myślą o cyfrowych stacjach.

Rys.6 Architektura systemu RS Mościckiego

Rys.6 Architektura systemu RS Mościckiego

Architektura typu podwójna gwiazda PRP (rysunek 7) korzysta z dwóch oddzielnych sieci Ethernetowych działających równolegle. Podczas normalnej pracy sieci przepływ informacji odbywa się równolegle w obu sieciach LAN. Każdy podwójnie podłączony węzeł PRP posiada interfejs do każdej sieci LAN i wysyła ramkę jednocześnie do każdej z tej sieci LAN. Odbiorca otrzymuje w normalnym trybie obie ramki i odrzuca duplikat. W przypadku awarii medium transmisyjnego lub switch’a w jednej z sieci LAN, odbiorca będzie operować z ramką z drugiej sieci LAN.

Rys.7 Schemat transmisji danych podczas podstawowej pracy sieci w architekturze podwójna gwiazda PRP

Rys.7 Schemat transmisji danych podczas podstawowej pracy sieci w architekturze podwójna gwiazda PRP

Informacje które zabezpieczenia wymieniają między sobą za pośrednictwem komunikatów GOOSE są następujące:

  • SCO
  • SPZ po SCO
  • SZR
  • Lokalna rezerwa wyłącznikowa
  • Zabezpieczenie szyn zbiorczych
  • Blokady między polowe
  • Kasowanie zabezpieczeń
  • Telesterowania
  • Przełączenie banków nastaw

Wspólna cecha wykorzystania GOOSE na każdej z w/w stacji to wymóg Klienta odnośnie pełnej automatyzacji stacji pod względem wykorzystania połączeń cyfrowych, a co za tym idzie:

  • redukcja kosztów związanych z projektowaniem połączeń drutowych,
  • redukcja kosztów związanych z projektowaniem koryt kablowych,
  • redukcja kosztów robót budowlanych,
  • w pełni wykorzystanie komunikatów GOOSE do tworzenia automatyk.

Gdy wybór pada na realizację cyfrowej stacji na poziomie obwodów wtórnych w oparciu o komunikaty GOOSE to musimy działać według określonego wzorca. Pozwoli to szybko i sprawnie zrealizować założony cel. Nabyte doświadczenie pozwoliło nam usystematyzować proces realizacji, a w dalszej części zostaną omówione poszczególne etapy tego procesu.

Dlaczego GOOSE w stacjach cyfrowych

W sferze automatyk stacyjnych, automatyki zabezpieczeniowe są oparte na połączeniach miedzianych, czyli połączeń drutowych punkt-punkt pomiędzy zabezpieczeniami (IED) z wyjściami przekaźnikowymi odrutowanych do wejść binarnych. W ramach każdego zabezpieczenia IED, fizyczne wejścia binarne są powiązane z informacją która ma być przetwarzana, a fizyczne wyjście przekaźnikowe są powiązane z informacją, która ma być wysyłana do innych urządzeń IED (rysunek 8 i 9). Takie podejście sprawia, że poprawianie, modyfikacja i aktualizacja logik zabezpieczeniowych stają się trudne ponieważ w celu dodania nowych sygnałów wejściowych lub wyjściowych wymagane jest dodatkowe odrutowanie (lub ponowne odrutowanie).

Rys. 8 Przykład komunikacji opartej na 2 wyjściach przekaźnikowych i 2 wejściach binarnych na IED (6 przewodów miedzianych)

Rys. 8 Przykład komunikacji opartej na 2 wyjściach przekaźnikowych i 2 wejściach binarnych na IED (6 przewodów miedzianych)

Rys. 9 Przykład konfiguracji IED składający się z 3 wejść binarnych I 4 wyjść przekaźnikowych

Rys. 9 Przykład konfiguracji IED składający się z 3 wejść binarnych I 4 wyjść przekaźnikowych

Coraz częstsze stosowanie sieci Ethernet jako popularny protokół komunikacyjny oraz dostępności i akceptacja Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) 61850 standardów wiadomości GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Wydarzenia) wyeliminowały konieczność takiego oprzewodowania i uprościły pracę inżynierów, architektów i projektantów sieciowych.

GOOSE z definicji to szybka wiadomość wykorzystywana w systemach opartych o IEC 61850, która udostępnia ważne informacje (np. zadziałania zabezpieczeniowe i położenie łączników) pomiędzy rozproszonymi funkcjami. Komunikaty GOOSE są zarządzane przez ich odpowiednie bloki kontrolne (control block). W obrębie każdego IED, wirtualne wejścia GOOSE są połączone z informacjami, które muszą zostać przetworzone a wirtualne wyjścia GOOSE są połączone z informacjami, które muszą zostać wysłane do innych urządzeń IED (patrz rysunek 10 i 11).

Protokół IEC 61850 wyszczególnia:

  • szybką powtarzalność wiadomości GOOSE, aby uniknąć utratę danych (nawet jeśli w bardzo rzadkich przypadkach, pierwszy komunikat GOOSE zostanie utracony, pierwsze powtórzenie zostanie odebrane milisekundę później),
  • okresową emisję GOOSE w celu poinformowania subskrybentów (subscribers), że wydawca (publisher) jest zdrowy.
Rys. 10 Przykład komunikacji opartej na wiadomościach GOOSE (1 Sieć Ethernet)

Rys. 10 Przykład komunikacji opartej na wiadomościach GOOSE (1 Sieć Ethernet)

Rys. 11 Przykład konfiguracji IED wejść i wyjść GOOSE

Rys. 11 Przykład konfiguracji IED wejść i wyjść GOOSE

Komunikat GOOSE jest komunikatem grupowym. Wiadomości GOOSE są publikowane przez IED w sieci. Wszystkie inne IED, które mają na nie reagować muszą się zapisać do tej wiadomości. Dlatego komunikat GOOSE może wysłać tylko fragment informacji o wydawcy IED.

Są pewne błędne przekonania o tym, jak wiadomości GOOSE są interpretowane:

  • Wiadomość GOOSE jest wysyłana tylko od IED “A” do IED “B” (jest to nieprawda),
  • Jest to np. rozkaz typu: IED “A” pyta lub rozkazuje IED “B” do “podróży” (jest to również nieprawda).

W Tabeli 1 wymieniono kilka przykładów, w jaki sposób komunikaty GOOSE działają oraz komunikują się pomiędzy różnymi urządzeniami IED.

Korzyści Konwencjonalne podejście Podejście GOOSE
Oszczędności przestrzeni (hardware) Wymagana większa liczba wejść binarnych oraz wyjść przekaźnikowych. Ilość wejść binarnych oraz wyjść przekaźnikowych może być zmniejszona, a tym samym fizyczny rozmiar IED może zmniejszyć się z 80TE do 60TE lub 40TE oraz z 60TE do 40TE.
Redukcja czasu przy projektowaniu Wymagane są typowe schematy. Wszystkie typowe rysunki, które definiują okablowanie komunikacyjne zostają zastąpione przez opis konfiguracji pliku IEC 61850, który można skonfigurować za pomocą narzędzia takiego jak Schneider Electric System Engineering Tool (SET).
Mniejsza ilość okablowania Dziesiątki czy setki kabli są wymagane do podłączenia wyjść przekaźnikowych do wejść binarnych. Wszystkie te kable, które zazwyczaj łączą wyjścia przekaźnikowe z wejściami binarnymi są zastąpione mniejszą ilością światłowodów lub kabli ethernetowych.
Mniejsza przestrzeń do zagospodarowania Konwencjonalnie IED wymagają dużej przestrzeni do zagospodarowania. Dodatkowa przestrzeń potrzebna dla przełączników ethernetowych (switchy) jest więcej niż skompensowana przez znaczną oszczędność przestrzeni, która wynika z mniejszych IED.
Oszczędność czasu oraz prac podczas Testów Odbioru Fabrycznego (FAT) Wszystkie przewody używane w testach okablowania należy zainstalować i dokładnie sprawdzić przed testowaniem automatyk zabezpieczeniowych. Jeśli nie są obecne wszystkie przekaźniki, pełny test nie może być zakończony. Wymagane jest jedynie podłączenie IED do sieci Ethernet a jeśli niektóre zabezpieczenia nie są obecne to mogą zostać zasymulowane.
Oszczędność czasu oraz prac podczas testach uruchomieniowych Wszystkie testy połączeń okablowania muszą być powtórzone na obiekcie i wszystkie błędnie połączone przewody muszą być na nowo połączone. Dopóki IED nie odbierze oczekiwane wiadomości GOOSE do których subskrybował to będzie wyświetlał alarm. Jeśli alarm nie jest wyświetlany, to oznacza że sieć Ethernet działa i że komunikaty GOOSE są odbierane.
Zwiększona ochrona i niezawodność poprzez monitorowanie Jeśli przewód z jednego wyjścia przekaźnikowego do wejścia binarnego jest przerwany to awaria zostanie wykryta dopiero wtedy, gdy zaprojektowana automatyka nie zadziała i jest to za późno. W przypadku gdy łącze komunikacyjne jest uszkodzone to pojawi się alarm i ekipa eksploatacacyjna może szybko naprawić przerwane łącze ponieważ wiadomości GOOSE są cyklicznie publikowane.
Większe bezpieczeństwo personelu, krótszy okres przerw/wyłączeń Każdy przewód z jednego wyjścia przekaźnikowego do wejścia binarnego musi być przetestowany. Testy te stanowią zagrożenie bezpieczeństwa dla personelu wykonującego badania. Ponadto ryzyko nieprawidłowego działania automatyki zabezpieczeniowej wzrasta podobnie jak długość potencjalnej przerwy/wyłączenia. Jako że automatyka GOOSE jest samo monitorująca się to oznacza że jest bezobsługowa.
Łatwiejsza naprawa łącza komunikacyjnego Jeśli przewód z jednego wyjścia przekaźnikowego do wejścia binarnego zostanie przerwany, to musi być co najmniej naprawiony lub na nowo połączony a to nie jest ani łatwe, ani szybkie w wykonaniu. Ze względów bezpieczeństwa wymagane jest wyłączenie podczas procesu naprawy. Bezpieczeństwo personelu jest zwiększone a czas i okres przerwy/wyłączenia jest zaoszczędzony.
Prostsze rozbudowy Gdy dodatkowy sprzęt jest zainstalowany to wymagane jest dodatkowe oprzewodowanie. Jedynie plik nastaw musi być modyfikowany kiedy automatyka zabezpieczeniowa jest aktualizowana. Nie jest wymagane dodatkowe oprzewodowanie.

Tabela 1 Porównanie podejścia GOOSE do konwencjonalnego podejścia

Projektowanie

Pojawienie się standardu IEC61850 wymusiło odmienne od dotychczasowego podejście do etapu projektowania. Zaistniała konieczność stworzenia oraz opisania logik działania zabezpieczeń, automatyk polowych i stacyjnych, jak również blokad polowych i międzypolowych. Wzięło się to stąd, iż dostarczane urządzenia, na których miała być realizowana idea obiektu w pełni wykonanego w standardzie IEC61850, to urządzenia nieskonfigurowane, które trzeba wypełnić logikami i informacjami GOOSE. W związku z tym, przede wszystkim, należało sobie odświeżyć i przypomnieć całą wiedzę o bramkach, przerzutnikach, funkcjach logicznych itd., aby móc zaprojektować jednostkę polową, która będzie spełniała oczekiwania w zakresie zabezpieczenia, automatyk i blokad wewnątrzpolowych oraz sygnalizacji, zarówno tej lokalnej jak i ogólnostacyjnej. W następnym etapie, już w oparciu o jednostki polowe, zostały opisane i stworzone logiki, przy pomocy których zostało zrealizowane: Zabezpieczenie Szyn i Lokalnej Rezerwy Wyłącznikowej rozdzielni 20kV, automatyka SZR 20kV „jawna” i „ukryta”, czy automatyka WZ Rezystora dla SE Kasztanowa. Na tym etapie zostały również opisane logikami wszystkie blokady zewnątrzpolowe, osobno dla rozdzielni 20kV, osobno dla rozdzielni 110kV oraz blokady pomiędzy obiema rozdzielniami. Po tym wszystkim, czyli po stworzeniu zabezpieczeń i automatyk, pozostała już jedynie rzecz banalna, czyli przypisanie GOOSE, aby móc je wysłać w wirtualny świat, który będzie realizował rzeczywiste automatyki i blokady.

Dla obiektów realizowanych w standardzie IEC61850 faza projektowania wymaga bardzo ścisłej i nieustannej współpracy projektanta, producenta i szeroko rozumianego inwestora, bo reprezentowanego również przez tych, którzy będą w przyszłości odpowiedzialni za eksploatację. Trzeba przyznać, że pierwsze tak realizowane obiekty to projektowo duże wyzwanie i ogromny wysiłek, zwłaszcza, że nie można się oprzeć o wcześniejsze doświadczenia. Jednak z drugiej strony, udział w takim projekcie, szczególnie kiedy się widzi poprzedzony ogromem pracy i wysiłku efekt końcowy, daje wiele satysfakcji i zadowolenia. Przejście od pustej kartki papieru, poprzez tworzenie miedzy innymi automatyk, gdzie jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia twórcy, do efektu końcowego, czyli w rzeczywistości, zgodnie z założeniami i oczekiwaniami, działających automatyk i blokad, musi cieszyć. I cieszy.

Etap tworzenia od podstaw logik działania automatyk można by określić, jako powrót do źródeł, bo tak przecież zostały stworzone automatyki, co prawda nie na bazie bramek logicznych czy przerzutników, a jedynie z wykorzystaniem kombinacji i układów styków przekaźników pomocniczych.

Rys. 12 Przykładowy fragment logiki działania automatyki SZR jawnej 1 i jawnej 2

Rys. 12 Przykładowy fragment logiki działania automatyki SZR jawnej 1 i jawnej 2

Ze względu na ilość logik potrzebnych do zrealizowania zabezpieczenia pola Sprzęgła 20kV oraz automatyki SZR ukryta, SZR jawna 1 i SZR jawna 2, konieczne było zastosowanie dwóch IED, z których jeden realizuje zabezpieczenia pola Sprzęgła, a drugi stanowi przekaźnik SZR. Jak można zauważyć na rysunku 12 wejścia oraz wyjścia logiki działania automatyki SZR jawnej 1 i jawnej 2 stanowią sygnały GOOSE.

Ze względu na ilość logik potrzebnych do zrealizowania zabezpieczenia pola Sprzęgła 20kV oraz automatyki SZR ukryta, SZR jawna 1 i SZR jawna 2, konieczne było zastosowanie dwóch IED, z których jeden realizuje zabezpieczenia pola Sprzęgła, a drugi stanowi przekaźnik SZR.

Pole / Automatyka GOOSE
Wysyłane Odbierane
Pole odpływowe 20kV 3 6
Sprzęgło 20kV 14 25
Transformator str. 20kV 12 19
SZR 20kV 28 10
WZ Rezystora 5 4
Transformator str. 110kV 10 7
Linia 110kV 6 2
Sprzęgło 110kV 11 9

Tabela 2 Ilość komunikatów GOOSE odbieranych i wysyłanych przez przekaźniki poszczególnych pól

Realizacja

Przejście do etapu realizacji inwestycji na obiekcie to jednocześnie początek kilkutygodniowego bardzo mocnego zacieśnienia współpracy pomiędzy przedstawicielami producenta urządzeń, w tym przypadku Schneider Electric, a wykonawcą rozruchu obiektu, w tym przypadku Tauron Dystrybucja Serwis.

Ze względu na charakter obiektu zrealizowanego w standardzie IEC61850, pozytywnym aspektem jest że służby zajmujące się eksploatacją obiektu brały udział przy projektowaniu, próbach pomontażowych, funkcjonalnych i uruchomieniowych.

Stacje SE 110/20kV Kasztanowa i SE 110/20kV Miasteczko, jeżeli chodzi o ich realizacje, to z wszech miar zupełnie odmienne obiekty. Stacja SE 110/20kV Kasztanowa to nowo budowana stacja w układzie H5, natomiast SE 110/20kV Miasteczko to stacja systemowa kompleksowo modernizowana w przypadku rozdzielni 110kV i rozbudowywana o rozdzielnie 20kV. W związku z tym doświadczenia z rozruchu obu obiektów są odmienne. Dla budowanej od zera stacji SE Kasztanowa jedynym ograniczeniem i warunkiem brzegowym był końcowy termin uruchomienia obiektu. Praktycznie po zakończonym montażu aparatury pierwotnej i wtórnej, na czas konfiguracji urządzeń i prób funkcjonalnych, mieliśmy przez cały czas całą stację do dyspozycji, mogąc bezkarnie sprawdzać na wszelkie możliwe sposoby automatyki i blokady. W przypadku SE Miasteczko nie było już takiego komfortu, ponieważ modernizacja odbywała się na czynnym obiekcie. Modernizację i rozbudowę stacji podzielono na dwa etapy. Pierwszy etap obejmował wyłączenie i rozszynowanie połowy rozdzielni 110kV dla potrzeb wymiany aparatury pierwotnej i postawienia budynku nowej nastawni, rozdzielni 20kV oraz komór transformatorów. Drugi etap, który rozpoczął się zaraz po uruchomieniu połowy nowej rozdzielni 110kV i uruchomieniu całej nowej rozdzielni 20kV, obejmował modernizację pozostałej części rozdzielni 110kV. Odmienne prowadzenie inwestycji w SE Miasteczko spowodowało dodatkowe problemy związane miedzy innymi z brakiem możliwości sprawdzenia wszystkich blokad zewnątrzpolowych dla całego obiektu, tak jak to miało miejsca w SE Kasztanowa. Aby wykonać takie próby, konieczne będzie na etapie uruchomienia drugiej części stacji całkowite pozbawienie jej napięcia dla przeprowadzenia stosownych prób i sprawdzeń.

Od momentu uruchomienia obu stacji podczas pracy obiektu stwierdzono poprawne działanie cyfrowych automatyk: częściowo (blokada i pobudzenie), ZSZ i LRW rozdzielni 20kV oraz WZ Rezystora.

Najbliższa przyszłość…

Ogromna wiedza, doświadczenie oraz referencje w realizacji cyfrowych automatyk zabezpieczeniowych opartych o technologie IEC61850-GOOSE usytuowały nas na pozycji lidera na rynku polskim w dziedzinie cyfrowych stacji.

Zrealizowane przez Schneider Electric stacje w technologii IEC61850/GOOSE są dowodem ze konwencjonalne rozwiązania mogą być zastąpione przez bezpieczne, przejrzyste i tańsze technologie wykorzystujące potencjał urządzeń cyfrowych.

IEC61850 jest przez nas standardowo stosowany w zakładach energetycznych (np. Tauron Dystrybucja S.A., Energa-Operator S.A.) przy budowie nowych oraz przy kompleksowych modernizacjach GPZ-ów. W chwili obecnej w trakcie realizacji są nowe obiekty w technologii IEC61850 (część z tych stacji będą wykorzystywać automatyki zabezpieczeniowe cyfrowe oparte o GOOSE): SE Zabrze 110kV, SE Płaskowicka 110/20/6kV, SE Dąbrówka, RS Mościckiego, GPZ Chomranice etc.

Dotychczasowe oraz obecne instalacje cyfrowych stacji przygotowują nas do wdrożenia na rynku polskim kolejnego etapu cyfryzacji. Jest to etap związany ze stacją w pełni wykorzystującą zalety standardu IEC61850 – „cyfrową stacją” z szyną procesową opisaną w normie IEC61850-9-2. Wiąże się to z wprowadzeniem techniki cyfrowej w obszar obwodów pierwotnych nad którą Schneider Electric prowadzi serię badań i testów. O wynikach będziemy Państwa informować.

Na zakończenie warto dodać, że wbrew pierwotnym założeniom, standard IEC61850 nie ogranicza się tylko do obszaru stacji elektroenergetycznej. Po kilku latach prac standard rozwinięto i obecnie dostępne są kolejne jego części:

  • IEC61850–90-1 – opisująca komunikację pomiędzy stacjami m.in. dla realizacji zabezpieczeń różnicowych linii, uwspółbieżnienia zabezpieczeń odległościowych, blokad międzystacyjnych,
  • IEC61850–90-2 – opisująca sposób komunikacji od stacji do centrum nadzoru.

Podsumowanie

Niewątpliwymi korzyściami stosowania komunikatów GOOSE są redukcja kosztów okablowania, swoboda w konfiguracji systemu, zdalny nadzór czy możliwość korzystania z zaawansowanych narzędzi diagnostycznych. Wdrożenie standardu IEC61850 pociąga za sobą konieczność przygotowania się do eksploatacji obiektów uruchomionych w tym standardzie. Należy zwrócić uwagę na zmianę profilu kompetencji służb zabezpieczeniowych zajmujących się eksploatacją układów pracujących w standardzie IEC61850. Nie wystarczy tu doświadczenie i znajomość zabezpieczeń elektroenergetycznych. Ogromne znaczenie ma znajomość budowy i funkcjonowania sieci Ethernet. Stąd konieczność szkoleń służb zabezpieczeniowych i telemechaniki oraz ścisła współpraca z działami IT. Zmianie ulega technologia wykonywania przeglądów okresowych układów zabezpieczeń i automatyk. Standardem powinno stać się korzystanie z testerów z obsługą IEC61850 w tym GOOSE.

Konwencjonalnie automatyki zabezpieczeniowe są realizowane za pomocą połączeń drutowych punkt-punkt pomiędzy zabezpieczeniami (IED). Takie podejście utrudnia zamawiania, prace inżynierskie, instalowanie, poprawianie, użytkowanie, modyfikację lub aktualizację automatyk zabezpieczeniowych.

Wprowadzenie nowych możliwości w postaci wiadomości GOOSE upraszcza obsługę, zaoszczędza przestrzeń fizyczną, skraca czas roboczy, redukuje czasy wyłączeń i zwiększa bezpieczeństwo pracowników. W efekcie całkowity koszt posiadania takiej technologii jest drastycznie zmniejszony, a działanie automatyk jest zoptymalizowane gdy automatyki GOOSE są zaimplementowane.

Innego podejścia wymaga również prowadzenie dokumentacji stacji. Oprócz projektu technicznego i protokołów z prób i uruchomień, mamy tutaj pliki konfiguracyjne ICD dla każdego IED oraz plik SCD dla całego systemu, z których będziemy korzystać w celu szybkiej konfiguracji IED w przypadku konieczności jego wymiany. Bardzo ważnym jest archiwizowanie kolejnych wersji plików konfiguracyjnych.

Kluczowym czynnikiem decydującym o sukcesie wdrożenia na stacji standardu IEC61850/GOOSE oraz późniejszej eksploatacji obiektu jest posiadanie specjalistycznych narzędzi, niezawodnych urządzeń, wykwalifikowanych specjalistów oraz dobra współpraca z doświadczonym dostawcą urządzeń. Schneider Electric daje Państwu wizję pewnego jutra…

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top