PACiS. [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 1. Rozwiązania dla automatyki elektroenergetycznej

Transkrypt

1 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 1 PACiS Rozwiązania dla automatyki elektroenergetycznej PACiS System Sterowania i Nadzoru PACiS Zapewnienie bezpieczeństwa dostawy energii, dostępności danych i funkcjonalności systemu elektroenergetycznego Twojej firmy. Dynamicznej ewolucji sieci energetycznej towarzyszy silna konkurencyjność. Nowoczesna technologia może znacząco poprawić relację zysków do kosztów. System Nadzoru i Sterowania firmy Schneider Electric ma za cel pomoc w wykonaniu tego zadania. Zastosowanie Zintegrowany system PACiS zapewnia operatorowi dostęp do danych ruchowych w czasie rzeczywistym. Modularność, możliwość redundancji i relokacji funkcji, liczność interfejsów komunikacyjnych określa jego przydatność do różnorodnych zastosowań: elektroenergetyczne sieci przesyłowe produkcja i dystrybucja gazu, ropy i paliw, platformy wiertnicze i rafinerie koksownie, elektrociepłownie, farmy wiatrowe kopalnie, sieć metra, tunele cukrownie, huty, fabryki włókiennicze, zakłady papiernicze i motoryzacyjne kolejowa sieć trakcyjna stadiony, biurowce, szpitale, hipermarkety Elementy składowe Oferta PACiS jest rozwiązaniem skalowalnym, dostosowanym do potrzeb użytkownika w zakresie ilości wejść/wyjść, portów komunikacyjnych, dostępnych funkcji. Aplikacja może obejmować od jednego urządzenia aż po kompleksowy zespół kilku oddzielnych topologii połączonych przez sieć Ethernet. Praktycznie żadna aplikacja nie jest powieleniem innej nawet w zakresie wykorzystywanych funkcji. Lista wykorzystanych do budowy elementów jest następująca: OI (Operator Interface) Stacja Operatorska MiCOM C264 sterownik polowy GTW (Gateway) brama komunikacyjna H35 (hub) rozgałęźnik internetowy IRIG-B interfejs synchronizacji czasu z systemu GPS drukarki administracyjne narzędzia programistyczne

2 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 2 Transmisja danych Komunikacja w systemie odbywa się na 3 poziomach. Dane pomiędzy poszczególnymi elementami transmitowane są przez medium Ethernet, a w warstwie prezentacji przez protokół IEC Zespół portów i oprogramowania tworzy szynę systemową - SBUS. Dane z zabezpieczeń do sterowników C264 transmitowane są przy zastosowaniu standardu V.24. Fizycznie jest to standard RS-485 lub RS-422. Komunikacja odbywa się na zasadzie Master Slave, odmiennie niż na szynie systemowej (Client Server). Jest to poziom LBUS (Legacy BUS). Trzeci poziom komunikacji to SCADA komunikacja systemu PACiS ze Zdalnymi Centrami Nadzoru. Możliwe jest wykorzystanie portu IEC61850 w zabezpieczeniach i wtedy są one podłączone bezpośrednio do szyny systemowej. Inny wariant to podłączenie bezpośrednio do Szyny Systemowej Systemu Sterowania i Nadzoru. Obie możliwości zapewnione są przez zgodność ze specyfikacją standardu IEC Standard IEC61850 to nie tylko szybka transmisja danych oparta na technologii Ethernet, ale wiele innych zalet, których nie posiadały wcześniej zdefiniowane standardy: relacja Klient Serwer, która pozwala na swobodną wymianę danych pomiędzy każdą parą elementów sieci uniwersalny dla wszystkich producentów format tekstowych plików konfiguracyjnych (Schema XML), który umożliwia ich przenoszenie pomiędzy urządzeniami różnych dostawców oraz, w razie potrzeby, ręczną edycję technika przesyłania zdarzeń GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), która umożliwia realizację automatyk stacyjnych bez użycia tradycyjnego okablowania zunifikowane zasady opisu struktur danych oraz ich transmisji w warstwie prezentacji modelu OSI, które dzięki przejrzystości i uniwersalnym regułom (interoperability) zapewniają łatwość uruchomienia aplikacji format transmisji próbek (Sampled Values), który umożliwi w przyszłości rozproszenie funkcji również w dziedzinie automatyki zabezpieczeniowej Dbaj o bezpieczeństwo swojej sieci energetycznej

3 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 3 Architektura SBUS Elastyczność Systemu PACiS związana jest również z różnorodnością w zakresie stosowanych topologii. Generalnym, z uwagi na praktyczność i długość połączeń układem Szyny Systemowej jest pierścień. Poszczególne węzły łączy się przy pomocy światłowodów jednomodowych lub wielomodowych. Węzłem takiej sieci jest w przypadku sterownika C264 wbudowany switch posiadający 2 porty 100Base-FX do komunikacji z sąsiadującymi węzłami pierścienia oraz 4 porty 100Base-TX dla innych urządzeń, głównie karty komputera. W przypadku Stacji Roboczej lub Gateway rekomendowanym węzłem jest switch H35 posiadający 2 niezależne źródła zasilania oraz 6 portów 100Base-TX. Zastosowanie sprzętu sieciowego produkcji Schneider Electric zapewnia wykorzystanie natywnego protokołu zarządzania topologią SHP (Self Healing Protocol). Węzły sieci połączone fizycznie tworzą pierścień chociaż logicznie pracują one w topologii magistrali, przy czym węzeł główny (focal point) wyznaczany jest automatycznie. W momencie przerwania ciągłości pierścienia przepływ danych jest przekierowywany w czasie maksymalnie 3 ms. Tak krótki czas rekonfiguracji wymagany jest przez specyfikację IEC61850 dla IED klasy II i w obecnym czasie jest to rozwiązanie unikalne w skali światowej. W typowych rozwiązaniach stosuje się również topologię gwiaździstą. Jest to rozwiązanie ekonomiczne, gorsze jednakże z punktu widzenia niezawodności uszkodzenie lub utrata zasilania switcha eliminuje dostęp do SBUS wszystkich podłączonych do niego urządzeń. Ilość połączeń pomiędzy dwoma punktami w sieci dla obu wymienionych topologii można podwoić. Podwójny pierścień i podwojona gwiazda wymagają odrębnego mechanizmu zarządzania topologią i w tym przypadku jest to również natywny protokół DHP (Dual Homing Protocol). Rodzina przełączników Schneider Electric to nie tylko przystosowanie do potrzeb różnych topologii ale również: interfejsy światłowodowe wykonanie jednomodowe i wielomodowe, ST, SC i LC poziom napięcia zasilania V DC lub V AC/DC dwa niezależne tory zasilania konfiguracja przy pomocy SNMP wykonanie kompaktowe 2 x FX + 6 x TX/FX lub modularne 6 24 FX

4 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 4 Stacja Operatorska (OI) Interfejsem dla operatora systemu jest stacja robocza komputer klasy PC z zainstalowanym oprogramowaniem klasy miniscada. Generalnym zastosowaniem Stacji Operatorskiej jest prowadzenie czynności ruchowych lokalne dla stacji elektroenergetycznej, rozdzielni lub pola. W strukturze oprogramowania OI można wyodrębnić: interfejs komunikacyjny IEC61850 bazę danych środowisko runtime obsługujące bieżącą konfigurację serwer OPC jako usługa Windows działająca w tle klient OPC jako interfejs graficzny Klient OI służy przede wszystkim konwersji danych z postaci cyfrowej na graficzną na dowolnie określonym obszarze. Najczęściej obszar ten przekracza obszar pojedynczego ekranu monitora. W celu umożliwienia obserwacji większego obszaru stosuje się zwiększenie ilości monitorów: 2 x 1, 2 x 2 lub 4 x 1 lub też możliwość przełączania pomiędzy poszczególnymi fragmentami widoku. Fragmenty te umożliwiają operatorowi: obserwację stanu rozdzielni w postaci schematu (mapy) stany łączników i pomiary wykonywanie sterowań prezentację pomiarów chwilowych lub uśrednionych w zadanych okresach czasu (np. 15 min.) obserwację stanu pracy urządzeń włączonych w topologię Systemu obserwację alarmów, stanów sygnalizacji i zdarzeń Sterowania obejmują: zmianę stanu wyłącznika wraz z: - obsługą trybu zdalny/lokalny - obsługą blokady polowej (stacyjnej), - kontrolą zgodności pozycji z typem sterowania, - preselekcją lub bez, - kontrolą czasu wykonania, - kontrolą synchronizmu - możliwości ominięcia blokad polowych sterowanie przełącznikiem zaczepów transformatora, jednokrotne lub typu start - stop kasowanie sygnalizacji akustycznej i optycznej dowolne inne sterowanie będące wynikiem zamknięcia styków przekaźnika

5 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 5 Wykonywanie sterowań wiąże się bezpośrednio z nadaniem przywilejów odpowiednim użytkownikom, których dostęp warunkowany jest znajomością odpowiedniego hasła. Profil uprawnień obejmuje: wykonywanie sterowań w poszczególnych obszarach nadzorowanego obiektu, wykonywanie bypassów (pomijania blokad polowych), potwierdzanie i kasowania alarmów, przeglądania poszczególnych widoków, drukowania raportów, zamknięcia interfejsu graficznego, uruchamiania dodatkowych narzędzi programowych, zmiany rozmiaru okien widoków. Sterowania mogą być też realizowane automatycznie. Typowo funkcję taką realizują automatyki SZR, RPZ (ręczne przełączenie zasilania) i SPZ. Fizycznie są one realizowane przez MiCOM C264 niezależnie od aktualnego stanu pracy OI. Narzędziem diagnostycznym, które umożliwia wykrywanie uszkodzeń i obserwację aktualnego stanu pracy urządzeń jest dedykowany widok Systemu. Podstawowymi informacjami, jakie są dostępne w ten sposób to praca nominalna lub jej brak (uszkodzenie) a także stan łączności, który m.in. zapewnia dostępność tej pierwszej informacji. Wachlarz informacji diagnostycznych jest znacznie bogatszy, każda z nich dostępna jest oprócz widoku systemowego również na widoku stanów sygnalizacji, zdarzeń i ewentualnie alarmów. Ich zakres obejmuje: prawidłowość działania poszczególnych podzespołów urządzeń kart I/O, zasilacza, karty procesora, prawidłową funkcjonalność oprogramowania zgodność wersji, niezbędne biblioteki operacyjne blokady automatyk i urządzeń, tryb pracy urządzeń test, zatrzymanie, zmiana konfiguracji, restart, działanie funkcji synchronizacji czasu, stan pracy funkcji redundancji, przepełnienie buforów danych, zgodność konfiguracji pomiędzy urządzeniami podłączonymi do SBUS, zgodność wyposażenia MiCOM C264 z konfiguracją przyczyna niewykonania sterowania

6 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 6 Sygnalizacja, lista zdarzeń i alarmów grupowane są na osobnych zakładkach a dostępne na dedykowanym widoku. Zakres listy widocznych sygnałów można filtrować lub sortować wg rozmaitych kryteriów: obszar stacja, poziom napięcia, rozdzielnia, pole, moduł (łącznik, zabezpieczenie, grupa wejść) okres wystąpienia nazwa alfabetycznie (np. > n ) poziom alarmu (1 z 4) Prezentacja listy sygnałów i zdarzeń jest monochromatyczna natomiast kolor czcionki i tła (20 wariantów) alarmu zależny jest od jego poziomu i statusu, tzn.: aktywny niepotwierdzony aktywny potwierdzony ponownie aktywowany niepotwierdzony nieaktywny niepotwierdzony nieaktywny potwierdzony Alarmy nieaktywne i potwierdzone można usunąć z listy ręcznie bądź automatycznie. Komunikacja ze Zdalnymi Centrami Nadzoru (SSiN) Przy pomocy Bramki komunikacyjnej (Gateway) system pracujący lokalnie na obiekcie może retransmitować dane do zdalnego Centrum Sterowania i Nadzoru. Jako interfejsu można użyć portu światłowodowego lub skrętkowego, łącza Ethernet lub V.24. Użytkownik ma do dyspozycji 4 podwójne łącza (redundancja), z których każde może pracować w jednym z następujących protokołów: DNP 3.0 Modbus RTU IEC IEC IEC OPC HNZ GI74 Gateway może stanowić bramę również pomiędzy wyodrębnionymi częściami systemu. W ten sposób ruch sieciowy dzielony jest na obszar lokalny i dane związane z SSiN. Zakres zadań odpowiada roli routera Ethernet, jednak kryteria filtracji obejmują nie tylko rodzaj pakietów i funkcji ale również precyzyjnie określony zakres danych. Oprogramowanie Gateway oprócz swojej podstawowej funkcji spełnia również dodatkowe: prezentacja stanu pracy urządzeń podłączonych do szyny systemowej (serwerów) tryb Zdalny/ Lokalny, synchronizacja czasu, tryb nominalny/ testowy prezentacja stanu pracy poszczególnych łączy SSiN (stacji Master) prezentacja wartości i jakości sygnałów i pomiarów rejestracja telesterowań i przyczyn ewentualnego ich odrzucenia synchronizacja czasu urządzeń PACiS.

7 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 7 Zalecaną platformą sprzętową jest dedykowany komputer przemysłowy MiCOM A300 z systemem operacyjnym Windows XP. Przy spełnieniu odpowiednich warunków może to być również inny komputer do zastosowań przemysłowych. W pewnych zastosowaniach (głównie pojedyncze urządzenie w aplikacji) rolę bramy komunikacyjnej może pełnić również sterownik MiCOM C264. W tym przypadku nośnikiem dla protokołów DNP 3.0 i Modbus od strony Master może być również warstwa transportowa Ethernet. Oprogramowanie C264 składa się z 3 warstw, które muszą być ze sobą wersjami kompatybilne. Ich podział funkcjonalny można odnieść do klasyfikacji oprogramowania PC: bootloader - BIOS firmware - system operacyjny konfiguracja - aplikacje Podobieństwo to, możliwość rozproszenia funkcji typowych dla sterowników polowych, a także wykorzystanie zalet IEC61850 powoduje, że w pewnych zastosowaniach rolę centrum teletransmisyjnego i jednocześnie jedynego elementu Systemu Nadzoru (sterownika stacyjnego) może przejąć komputer A300. Synchronizacja czasu Bezpośrednim źródłem czasu w Systemie może być konwerter sygnału GPS wysyłający dane wyjściowe w formacie IRIG-B. Odbiornikiem może być większość urządzeń serii MiCOM, w tym również C264 wyposażonym do tego celu w gniazdo BNC. Aparat odbierający sygnał IRIG-B rozgłasza sygnał przez sieć Ethernet będąc tym samym serwerem SNTP (Simple Network Time Protocol). Serwerem SNTP może być również Gateway synchronizowany przez SSiN oraz OI synchronizowany ręcznie, jeśli dana aplikacja nie dysponuje źródłem czasu. Modernizacja i uruchomienie Firma Schneider Electric oferuje w ramach dostawy w pełni kompleksową usługę w zakresie wykonania projektu, montażu szaf sterowniczych, konfiguracji, uruchomienia, testów, szkolenia i wsparcia technicznego. Dla firm uruchomieniowych, integratorów i Front Office istnieje również możliwość pełnego przeszkolenia w zakresie konfiguracji i eksploatacji PACiS, a następnie korzystania z asysty Schneider Electric. Istnieje również możliwość dostosowania istniejącego oprogramowania PACiS do szczególnych wymagań zamawiającego. Narzędzia programistyczne zostały stworzone z myślą o łatwym i samodzielnym stworzeniu aplikacji, diagnostyce błędów i uaktualnieniach wykonywanych również przez użytkownika końcowego. Wymiana konfiguracji odbywa się przy zastosowaniu programu SMT (System Management Tool). Program ten umożliwia również ciągłą aktualizację rejestrów zakłóceń i zachowywanie ich na dysku twardym. Konfigurację można utworzyć przy pomocy programu SCE (System Configuration Editor). Przejrzyste menu i struktura parametrów (podział na część elektryczną, graficzną i systemową) pozwala na łatwe odnalezienie parametru odpowiedzialnego za realizację danej funkcji. Podczas uruchomienia aplikacji pomocny może okazać się symulator protokołu IEC ES (Equipment Simulator). Dzięki niemu można symulować zmianę wartości wybranych sygnałów odbieranych przez C264 bez potrzeby rzeczywistego ich odwzorowania.

8 [ System Sterowania i Nadzoru ] PACiS 8 Badanie izolacji przy użyciu megaomomierza wysokonapięciowego (powyżej 250V) uszkadza elementy półprzewodnikowe zabezpieczenia, co może prowadzić do awarii, widocznej dopiero po kilku tygodniach od chwili przeprowadzenia badania. Nieprzygotowanych obwodów zabezpieczenia nie wolno testować przy użyciu miernika izolacji o napięciu wyższym niż 250V!!! Przygotowanie obwodów polega na połączeniu biegunów wejść binarnych, wejść zasilania oraz wyjść - zwłaszcza półprzewodnikowych (o charakterystyce "szybkiej" bądź mocnej ). Wewnątrz urządzenia między dowolnymi jego zaciskami, nie może się pojawić różnica potencjałów o wartości przekraczającej 250 V. W razie braku możliwości takiego przygotowania, wymagane jest odłączenie sprawdzanych obwodów zewnętrznych od zabezpieczenia na czas wykonywanych badań. Urządzenie jest obiektem testów wysokonapięciowych podczas procesu produkcji zgodnie z normami przedstawionymi w rozdziale opisującym dane techniczne. Takie badanie jest przeprowadzone tylko raz, z zachowaniem ściśle określonego, bardzo krótkiego czasu badania. Obwody komunikacji szeregowej (RS232 / RS485) nie podlegają testom napięciowym - nie wolno testować ich miernikiem izolacji!!! NOTATKI Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. Zakład Automatyki i Systemów Elektroenergetycznych Świebodzice, ul. Strzegomska 23/27 Tel , Fax ref.swiebodzice@schneider-electric.com Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. Logo Schneider Electric oraz nazwy pochodne są prawnie chronionymi znakami handlowymi i usługowymi firmy Schneider Electric. Pozostałe nazwy własne, zarejestrowane lub nie, są własnością odpowiadających im firm. Firma Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. prowadzi politykę ciągłego rozwoju. W związku z tym prezentowane wyroby mogą ulegać zmianie. Pomimo ciągłego uaktualniania publikacji, niniejsza broszura jest jedynie informacją o wyrobach spółki. Jej treść nie jest ofertą sprzedaży, a przykłady zastosowań są podane jedynie w celu lepszego zrozumienia zasady działania wyrobu i nie należy ich traktować jako gotowych rozwiązań projektowych