IEC 61850-9-2LE Process Bus Ismertet ő és alkalmazási .... BánfalvyVedelmes-ertekezlet.pdf · June 16, 2014 | Slide 5 Szabványosítás és átjárhatóság IEC 61850-9-2 szabvány

IEC 61850-9-2LE Process BusIsmertető és alkalmazási tapasztalatok

Bánfalvy Zoltán, ABB Kft. PS-LEC, 2014.06.04.

Tartalom

June 16, 2014 | Slide 2© ABB

� Bevezetés

� Mi az a Process Bus?

� Szabványok

� Primer és szekunder építőelemek

� Topológiák

� Segédeszközök

� Process Bus a gyakorlatban

� Powerlink Loganlea 275/110kV

� UniGear Digital

Az alállomási védelem-irányítás technika fejlődéseAz erősáramútól az optikai kapcsolatig

June 16, 2014© ABB Group

| Slide 3

A Process Bus alkalmazásának előnyeiDigitális forradalom az alállomásban

June 16, 2014 | Slide 4© ABB Group

Kevesebb kábel, optika rézkábelek helyett.

Primer készülékek process bus csatlakozással

Egyszerűbb szekunder szekrények, teljes leválasztás a nagyfeszültségű részektől.

A szenzorok (NCIT) megbízhatóbbak és biztonságosabbak a hagyományos mérőváltóknál.

Alacsonyabb követelményeket támaszt a hagyományos ÁV/FV-kfelé (kisebb terhelés).

Csökkentett karbantartási igény, a komponensek folyamatos, átfogóbb felügyeletén keresztül

© ABB Group June 16, 2014 | Slide 5

Szabványosítás és átjárhatóságIEC 61850-9-2 szabvány és alkalmazási útmutatója

A szabvány: IEC 61850-9-2

� Standard for communication networks and systems in substations, part 9-2: “Specific Communication Service Mapping (SCSM) - Sampled values over ISO/IEC 8802-3”

� A szabvány nagyon széleskörű, tág kereteket hagy az értelmezésre, ami megnehezíti az átjárhatóság biztosítását.

Alkalmazási útmutató:

� „Implementation Guideline for digital Interface to instrument transformers using IEC 61850-9-2”

� Az átjárható gyakorlati megvalósítás előmozdítása érdekében az UCA International Users Group elékszítetteaz IEC 61850-9-2 alkalmazási útmutatóját

� Ennek általánosan elfogadott elnevezése: IEC 61850-9-2LE “light edition”


Szabványosítás és átjárhatóságIEC 61850-9-2 szabvány és alkalmazási útmutatója

IEC 61850-9-2Szabvány

IEC 61850-9-2LEAlkalmazási útmutató

Mintavételi gyakoriság

Szabadon választott Védelmek, fogy.mérés: 80 mintavétel periódusonként Energiaminőség: 256 mintavétel periódusonként

Dataset tartalma Konfigurálható 3F I + I0, érték, minőség3F U + U0, érték, minőség

Időszinkron Nincs definiálva „Optical pulse per second„(1PPS)

Process Bus

� A station bus kapcsolja össze az egyes IED-ket az irányítástechnikai rendszerrel.

� A mező- és alállomási szint között biztosítja az adatcserét, valamint mező szinten az egyes IED-k között is (GOOSE)

IEC 61850 alállomási-, mező- és folyamat szinten


� A process bus a „folyamatot” kapcsolja össze a mező szinttel

� A kétállapotú jelek GOOSE táviratban közlekednek a MU-ok és az IED-k között, IEC61850-8-1

� A mintavételezett analóg jelek Etherneten, az IEC 61850-9-2 szerint közlekednek

� Implementáció az UCAIug“IEC 61850-9-2LE” alapján.

NCIT

MU

IEC 61850-9-2process bus

Folyamat szint

Mező szint

MU

IEC 61850station bus

Állomási szint

MU = merging unitNCIT = non-conventional instrument transformer

MU

Process BusHelyükre kerülnek a 61850 logical node-ok

Station Bus

XCBRTVTR TCTR

PTRC

PTOCPDISPDISPDIS

VédelmiIED

HuzalozottXCBRTVTR

PTRC

PTOCPDISPDISPDIS

TCTR

VédelmiIED

Process Bus-szal

MegszakítóIED

MergingUnit IED

2 August 2012© ABB Group

| Slide 8

AlkotóelemekNCIT, Merging Unit


MU hagyományos mér őváltókhoz

� ÁV/FV-hez való interfésszel(SAMU*)

� Bármilyen szabványos ÁV/FV-hoz csatlakoztatható

� A tranziens viselkedése nincs még definiálva a 9-2 kimeneten

SAMU

MU NCIT-hoz

� NCIT: Non-convential InstrumentTransformer: „nem hagyományos mérőváltó” – pl. Rogowski-tekercs, kapacitív feszültségosztó, optikai áramszenzor

� Az MU az adott típusú NCIT-hezkészül.

� A 9-2 kimeneten ismert a dinamikus viselkedése

IEC 61850-9-2

*SAMU: stand-alone merging unit (Az IEC 61869-13 szabvány foglalkozik majd velük)

NCIT MU

IEC 61850-9-2

Standardization and interoperabilityDynamic behavior


Current transformer

Principle: magnetic

Protection device

SamplingA/D conversionFiltering

Protection algorithm

Internaldata exchange

Transient / dynamic behavior is not standardized

ClassesTPX, TPY, TPZ

IEC60044/IEC61869

Standard IEC 61869-13 under preparation by IEC technical committee TC38

Current transformer

Principle: magnetic, optical, etc.

Merging unit



Protection deviceTransmission of values:

IEC61850-9-2

Current transformer

Principle: magnetic

Stand alone MU



Protection deviceTransmission of values:

IEC61850-9-2

Conventional

Independent transformer and merging unit

NCIT with related merging unit

AlkotóelemekOptikai áramszenzor (FOCS)


Faraday-effektus

� FOCS: Fiber OpticCurrent Sensor

� A mágneses indukció a vezetőt körülvevő optikai szálban lévő polarizált fényben ∆ϕfáziseltolódást okoz

� ∆ϕ az áramerősséggel arányos

Üzembe helyezés és ellenőrzés

IEC 61850-9-2

A szoftver leváltja a multimétert

� ITT600: Integrated Testing Tool

� A Process Bus forgalmának, megjelenítése, kiértékelése

� Oszcilloszkóp-nézet

� Fazorábra

� Quality information of all values

� Online és offline analysis

© ABB Network Management Forum 16. Juni 2014 | Slide 12

Merging unit

“Kicsöngetés”

� Az IED-k fejlett önellenőrzése egyszerűsíti az ellenőrzést, a hibákat képesek önműködően jelezni.

Védelmek nyomatása

� “Nem hagyományos” nyomatás

� IEC 61850-9-2 LE forgalom szimulálása szekunder nyomatás helyett.

� Teszt üzemmódok U, I szimulálásához

� NCIT, Merging unit

� Primer nyomatás

� Stabilitás és irány ellenőrzéshez

Üzembe helyezés és ellenőrzés

NCIT

MU

Védelem

IEC 61850-9-2LE

9-2szimulátor

Mezővez.

Primer nyomatás

MU

Szekundernyomatás

Alkalmazási tapasztalatok: Process Bus, NCITFőbb mérföldkövek

June 16, 2014 | Slide 14

Pilot telepítésBraemar, AUGIS NCIT,Relion 670

Pilot telepítésBraemar, AUGIS NCIT,Relion 670

Pilot telepítésLaufenburg, CHGIS NCIT,Relion 670, REB500

Pilot telepítésLaufenburg, CHGIS NCIT,Relion 670, REB500

Pilot telepítésBäsna, SEFOCS NCIT,Relion 670

Pilot telepítésBäsna, SEFOCS NCIT,Relion 670

Teljes projektLoganlea, AUGIS NCIT,Relion670, REB500

Pilot telepítésBickigen, CHGIS NCIT,Relion670, 3rd party

Pilot telepítésBickigen, CHGIS NCIT,Relion670, 3rd party

5 újabb teljes projekt., AUGIS NCIT,Relion670, REB500

Pilot telepítésBodelwyd., UKGIS NCIT,Relion670

Pilot telepítésBodelwyd., UKGIS NCIT,Relion670

Pilot telepítésNehden, DE3rd party NCIT,REB500

Pilot telepítésNehden, DE3rd party NCIT,REB500

2009 2010 2011 2012 2013, 2014

Alkalmazási tapasztalat - Loganlea Powerlink, Ausztrália

� Powerlink birtokolja és üzemelteti Queensland átviteli hálózatát

� Átviteli hálózata Cairns-től Új-Dél-Wales határáig nyúlik, 1700km hosszan, a keleti part északi felét behálózva.

� A Powerlink úttörő a legkorszerűbb műszaki megoldások alkalmazása területén.

6/16/2014© ABB Group

| Slide 15

Alkalmazási tapasztalat - Loganlea

� Az első álállomásokat 1998 és2001 között helyezte üzembe az ABB és a Powerlink NCITés „ős-process bus” alkalmazásával

� A hálózaton több, mint 300 db NCIT üzemel, 12 év alatt egy sem hibásodott meg.

� Feladat: szekunder rekonstrukció IEC 61850 szerint és Process Bus-szal

Teljes Process Bus és NCIT rendszer


Alkalmazási tapasztalat - Loganlea

� Loganlea 275kV alállomás szekunder rekonstrukció

� Bővítés IEC 61850-9-2LE rendszerre a primer készülékek megtartása mellett.

� Fő funkciók:

� Vezérlés

� Távolságvédelmek

� Szakaszvédelmek

� Transzformátorvédelmek

� MB-védelem

� Üzembe helyezve 2011 decemberében

Teljes Process Bus és NCIT rendszer


Alkalmazási tapasztalat - LoganleaÁttekintő rendszervázlat


Station bus

Processbus

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaNCIT: ELK-CP áramszenzorok

� Redundáns, kombinált áram- és feszültségszenzor. Áram: Rogowski-tekercsFeszültség: kapacitív feszültségosztó

� Redundáns elektronika, amely kalibrációt nem igényel és üzem alatt cserélhető

� Konfigurálható áttétel, amely nem igényli a tekercs cseréjét és a gáztér megbontását

� Megfelel a védelmi és mérési követelményeknek is

ELK-CP3

Névleges adatok: 100 … 4000A330 … 550 kV/√3

ELK-CP14

Névleges adatok:100 … 4000A175 … 300 kV/√3

ELK-CP típusú NCIT áramszenzorok:


| Slide 19

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaCP-MU merging unit

� A világ els ő UCA-tanúsítványával rendelkez ő merging unitja

� IEC 61850-9-2LE-kompatibilis

� ELK-CP14/ ELK-CP3 interfész 3db 3F méréshez.

� Több beépített Ethernet port, amelyek segítségével elkerülhető további switch-ek alkalmazása


| Slide 20

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaVédelmek és mezővezérlők

� Relion 670 sorozat IEC 61850-9-2LEtámogatással:

� Mezővezérlő REC670

� Távolsági védelem REL670

� Szakaszvédelem RED670

� Transzformátorvédelem RET670

� REB500 decentralizált gyűjtősínvédelem, IEC 61850-9-2LEtámogatással


| Slide 21

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaTeljesen redundáns rendszer

System 1 System 2

PPL PPL

IEC 61850-9-2LE IEC 61850-9-2LE

Rendszer 1 Rendszer 2

Védelem Fogy.mérés Védelem és mezővezérlésFogy.mérés


| Slide 22

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaProcess Bus, Ethernet switch-ek nélkül

� A megoldás megbízhatóságának záloga:

� Két teljesen független process bus és védelmi rendszer az NCIT-tól az IED-kig.

� A komponensek számának csökkentése az Ethernet switch-ek használatának mellőzésével.

� Nincsenek a különböző mezők között megosztott eszközök

RED670PDIFMain 1

REC670ControlC01-A10

REB500RBRFMain 1

21

21

21

RED670PDIFMain 2

REB500RBRFMain 2

CP-MUMain 1

CP-MUMain 2

21

Egyszerűsített rendszervázlat:

C01-A10

C01-A30


| Slide 23

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaIdőszinkron

� Alállomási rendszerek tervezésénél az alkotóelemek közötti kölcsönös függőségek minimalizálására kell törekedni

� A rendszer felépítése lehetővé teszik a pontos időszinkront GPS alkalmazása nélkül

� Az analóg értékek mintavételezése az állomási időszinkrontól független

� IEC 61850-9-2LE definiálja az 1PPS (1 pulse per second) impulzust a mintavételezés szinkronozásához

� Az 1PPS független az állomási időszinkrontól

RET670PDIFMain 1

21

CP-MUPMain 1

A MU-k Time Masterként is működnek

1PPS

9-2LE

Time master

Conventional current

REB500 central unit

9-2LE

1PPS

1PPS

Time master

Time master21

2 1

REB500bay unit


| Slide 24

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaKépek I./II.


| Slide 25

Alkalmazási tapasztalat - LoganleaKépek II./II.


| Slide 26

Középfeszültségű alkalmazás – UniGear DigitalProcess Bus „kicsiben”


Rövidebb szállítási határidő, egyszerűbb gyártás

Egyszerűbb kiválasztás, nem kell az ÁV/FV méretezést számolni

Nagyobb biztonság a hagyományos ÁV és FV körök elhagyása miatt

Kisebb helyigény, a kombiszenzoroknakköszönhetően

Nagyobb megbízhatóság, a kevesebb, de intelligensebb alkatrésznek köszönhetően (Kiterjedt önellenőrzés)

Egyszerűbb üzembe helyezés, kevesebb vezeték, körvezeték

Középfeszültségű alkalmazásokNCIT-k és process bus


Kombiszenzorok ÁV/FV helyett

IEC61850 kommunikáció:

� IEC 61850 a kezelői munkahely felé

� Reteszelés, leágazások közti horizontális kommunikáció IEC 61850 GOOSE táviratokkal

� Az IED-k (Relion 615) MU-ként működnek, a mért feszültségeket képesek megosztani a process bus-on, amit más készülékek felhasználhatnak

� IEC 61850-9-2 gyűjtősín feszültség „körvezeték”

Közös Ethernet-hálózatStation bus (IEC 61850-8-1), process bus (IEC 61850-9-2 LE) és IEEE 1588 v2 időszinkron

GO

OS

E

SM

V

SM

V

GO

OS

E

GO

OS

E

GO

OS

E

SM

V

GO

OS

E

GO

OS

E

GO

OS

E

SM

V

SM

V

Documents

IEC 61850-9-2LE Process Bus Ismertet ő és alkalmazási .... BánfalvyVedelmes-ertekezlet.pdf · June 16, 2014 | Slide 5 Szabványosítás és átjárhatóság IEC 61850-9-2 szabvány