Krzysztof Kulski ALSTOM GRID Wybrane nowości w zabezpieczeniach MICOM ALSTOM
WYBRANE NOWOŚCI W ZABEZPIECZENIACH MICOM ALSTOM Krzysztof Kulski Dyrektor ALSTOM GRID oddział Automatyki i Systemów tel. kontaktowy: 74 665-45-50 e-mail:krzysztof.kulski@alstom.com W referacie zwrócono uwagę na najnowsze kierunki rozwoju i tendencje wykorzystane w zabezpieczeniach MiCOM ALSTOM ALSTOM GRID jest jedną z niewielu firm, które szczególnie dbają o zaspokojenie wymagań stawianych przed nowoczesnymi rozwiązaniami. Oznacza to, że oferowane produkty podlegają ciągłemu procesowi udoskonalania i modernizacji. Ostatnią znaczącą zmianą w organizacji Alstom Grid jest rozproszenie Działów rozwoju, oraz rekrutacja specjalistów, na całym świecie bez konieczności ich realokacji. Dzięki rozproszonej organizacji działów rozwoju Alstom Grid ma możliwość wsłuchania się bezpośrednio w wymagania z każdego zakątka świata, co przekłada się na różnorodność funkcji zabezpieczeniowych zaimplementowanych w zabezpieczeniach MiCOM. Rys1. Rozproszone Działy Rozwoju pozwalają na rekrutację najlepszych specjalistów z całego świata i dostosowanie urządzenia MiCOM ALSTOM do najbardziej wygórowanych wymagań klientów II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 1 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 85
Dział rozwoju przykłada bardzo dużo uwagi do tego aby nowe elementy nie zmieniały funkcjonowania grup zabezpieczeniowych już znanych i stosowanych. Najczęściej cel ten osiąga się poprzez wprowadzanie parametrów, których wartości domyślne odpowiadają poprzedniej funkcjonalności urządzenia tzn. sprzed zmiany. Celowość wprowadzenia każdej zmiany jest głęboko analizowana. Oczywisty jest fakt, że użytkownicy nie lubią być zaskakiwani nowymi elementami w znanych wcześniej funkcjach. Zmieniają się jednak technologie, wdrażane nowe algorytmy, obserwowany jest bardzo szybki rozwój technologii komputerowej a to umożliwia wdrażanie nowych rozwiązań. Najszybciej rozwija się sfera komunikacyjna urządzeń. Operujemy już terminem IED (Inteligent Electrical Device) zamiast po prostu zespół zabezpieczeń. Szybko rozwijająca się technologia sieciowa, standard IEC 61850 pozwala na pozyskanie coraz większej ilości informacji z urządzeń ale pociąga za sobą pewne ryzyko. Coraz częściej spotykamy się z określeniem terroryzmu sieciowego, który powoli stanowi zagrożenie również dla urządzeń IED jako tych poprzez które można zachwiać stabilnością systemu elektroenergetycznego a co za tym idzie nawet gospodarką całego Państwa. Wielkość zagrożenia w przypadku ataku na którąś z infrastruktur sieciowych w których pracują urządzenia IED zwiększa fakt, że są one w jakimś stopniu wzajemnie uzależnione od siebie, dlatego atak na jedną z tych infrastruktur mógłby rozszerzyć się na inne. Dążenie do realizacji aktualnych tendencji, znajduje odbicie między innymi w opublikowanej w ostatnich latach dużej liczbie, ponad 20, norm międzynarodowych dotyczących budowy i zabezpieczenia sieci teleinformatycznych stosowanych w elektroenergetyce. Wymienione normy są w Polsce znane słabo lub w ogóle. Zwiększenie bezpieczeństwa sieciowego - zgodność MiCOM ALSTOM z normami NERC Odpowiedzią na powyższą tendencję jest zastosowanie w urządzeniach MiCOM ALSTOM najnowszych standardów NERC (North American Electric Reliability Corporation), które w praktyce sprowadzają się do zastosowania dodatkowych poziomów haseł w urządzeniach MiCOM ALSTOM, wyłączania nieaktywnych portów komunikacyjnych czy też stosowania firewall w urządzeniach IED. Nowy typ urządzenia: MiCOM ALSTOM P847 PMU - Phasor Measurement Units ALSTOM GRID wprowadza na rynek moduł pomiaru przesunięcia kątowego: PMU. Aktualnie urządzenie to występujące jako element systemu SmardGrid (Sieci Inteligentnych), które wraz z koncentratorem S800 oraz wizualizacją i narzędziem dyspozytorskim e-terra Energy Management System pozwala na nieustanną kontrolę i wczesne ostrzeganie z 15 wybranych punków systemu energetycznego. Kontrolowanie przepływów mocy (czynnej, biernej), prognozowanie obciążeń, przedstawienie faktycznej sytuacji w systemie w czasie rzeczywistym z modułami synchronizacji każdego przebiegu analogowego. Dzięki zastosowaniu modułów PMU w wykonaniu MiCOM P847 istnieje możliwość dokonania swoistej inwentaryzacji aktualnej sieci elektroenergetycznej i na tej podstawie identyfikacji słabych punktów systemu, kontroli przepływu tak II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 2 86 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011
niepożądanej mocy biernej oraz planowania inwestycji w celu poprawienia stabilności i poprawnego rozpływu mocy systemu. Urządzenia PMU (MiCOM P847) pozwalają na wczesne diagnozowanie zagrożeń w systemie oraz planowanie inwestycji poprawiających rozpływy mocy Dziś dzięki wykorzystaniu komunikacji i szkieletowej sieci SDH, PDH pojawiają się nowe możliwości integrowania urządzeń PMU. Z drugiej strony urządzenia PMU nie ingerują w pozostałe urządzenia na stacji i mogą stanowić zupełnie oddzielne źródło informacji Pierwszy dostępny komercyjnie MiCOM ALSTOM współpracujący bezpośrednio z szyną procesową wg standardu IEC 61850-9-2 Pierwszy dostępny MiCOM ALSTOM umożliwiający bezpośrednie połączenie z szyną procesową IEC 61850-9-2 został wyprodukowany 7 Października 2010 roku. Modelem inauguracyjnym został zespół zabezpieczeń odległościowych MiCOM ALSTOM P444. Aktualnie prowadzone są prace nad implementacją tej funkcji do całej rodziny MiCOM ASTOM. Standard IEC 61850 jest już znanym sloganem w środowisku energetycznym. Bardzo często można spotkać zapis o IEC 61850 jako standardowe wymaganie w II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 3 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 87
przetargach dotyczących dostawy urządzeń IED. Jednak zalety tego standardu są wciąż niewykorzystywane i dlatego niedostrzegane. IEC 61850 jest w Polsce traktowany jako ekstrawagancja, moda. Niemniej jednak na dzień dzisiejszy nikt nie może się pochwalić że eksploatuje stację w pełni wykorzystującą zalety standardu IEC 61850. Nie jest to możliwe z różnych względów: dlatego że producenci urządzeń są na różnych poziomach implementacji tego standardu, dlatego że sam standard jest wciąż w fazie rozwoju (czego dowodem jest rozszerzanie go na obszar między stacjami co pierwotnie było nie do pomyślenia), ale przede wszystkim dlatego że użytkownicy obawiają się zaufać funkcjonalności IEC 61850. Nie przekonują certyfikaty KEMA, nie przekonują zapewnienia producentów. Pokutuje zasada że wierzymy w to co widzimy (czyli wiązki przewodów w obwodach okrężnych). Tymczasem IEC daje nam możliwości daleko idących oszczędności a pomiary analogowe opisane w normie IEC 61850-9-2 są już tego najlepszym przykładem. Prąd i napięcie od samego źródła w postaci cyfrowej bez spadków napięć, bez obciążenia przekładników prądowych, dla wielu urządzeń jednocześnie, z tą samą dokładnością pomiaru, w tym samym czasie. To już nie jest tylko marzenie ta technologia jest już w naszym zasięgu. Zastosowanie IEC 61850-9-2 pozwala w pełni wykorzystać zalety tego standardu i znacząco zmniejszyć koszty inwestycji II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 4 88 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011
Najnowsze opatentowane algorytmy wykrywające nasycenie przekładników prądowych zastosowane w zabezpieczeniach różnicowych transformatora MiCOM ALSTOM P64x Nowe typy zabezpieczeń różnicowych transformatora MiCOM ALSTOM P642, P643 i P645, należące do słynnej 40-tkowej rodziny zabezpieczeń, są przeznaczone do ochrony transformatorów mocy dla dystrybucji energii. Najnowszą wersję zabezpieczeń P642/3/5 chroniących transformatory wyróżniają się następującymi cechami: opatentowany system wykrywania nasycenia przekładników prądowych, który potrafi odróżnić prąd magnesowania przy rozruchu z nasyconych przebiegów. Co pozwala na obniżenie wymagań dla przekładników prądowych, obniżając koszty projektu. funkcja zabezpieczenia wysoko impedancyjnego ograniczonego ziemnozwarciowego nisko impedancyjne ograniczone ziemnozwarciowe dla autotransformatorów; ulepszony algorytm wykrywania uszkodzeń wyłącznika nawet przy długich czasach rozładowywania przekładników prądowych. Możliwość dodania dodatkowego wejścia napięciowego dla P642, co pozwala na wykorzystanie funkcji kierunkowych i składowych przeciwnych; Selektywne wejścia prądowe umożliwiają użycie ich do zabezpieczeń nadprądowych Możliwość zdefiniowania 32 alarmów i przypisania im nazw (bez konieczności korzystania z edytora menu); Implementacja standardu IEC61850; Zabezpieczenie różnicowe, nadprądowe, ziemnozwarciowe, ograniczone ziemnozwarciowe, temperaturowe, starzeniowe i synchronizujące oraz o wiele więcej... Graficznie edytowalna logika programowania, pozwalająca na śledzenie każdego węzła logicznego; Urządzenia oferują szeroki zakres protokołów komunikacyjnych w tym K-BUS Courier, MODBUS, DNP 3.0 oraz IEC60870-5-103 i IEC61850-8-1. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 5 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 89
Wybrane nowości w zabezpieczeniach MICOM ALSTOM Opatentowany algorytm wykrywający nasycenie przekładników, dodatkowe wejścia napięciowe Zupełnie nowe zabezpieczenie bloku generator transformator MiCOM ALSTOM P346 Zupełnie nowy typ urządzenia zabezpieczającego blok: generator+ transformator. Jako ekonomiczne jednak bardzo funkcjonalne urządzenie spełniające najnowsze standardy bezpieczeństwa NERC, z zastosowanymi funkcjami zabezpieczenia generatorowego oraz najnowszych implementacji: Rozszerzonego nadzoru bloku generator transformator, z kontrolą temperatury oleju transformatora oraz zaimplementowanym modelem chłodzenia transformatora; Czterech stopni zabezpieczenia df/dt dla zaawansowanych funkcji zrzutu obciążenia oraz utraty synchronizmu; Funkcja odpytywania szczegółowego (Generic Service) w protokole IEC 60870-5-103 co sprowadza się do pełnej obsługi tego urządzenia włączając pełen dostęp do nastaw; Dodatkowe 10 przycisków funkcjonalnych z trójkolorowymi diodami; 90 II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 6
Dostępne przeróżne standardy komunikacyjne erstp, SNMP, praca w redundantnych pętlach światłowodowych oraz już niedługo wdrożenie standardu PRP; Narzędzie ALSTOM GRID sugerujące odpowiednie zabezpieczenie generatora w stosunku do wymaganych funkcji zabezpieczeniowych Zupełnie nowe zespoły zabezpieczeń rodziny MiCOM: MiCOM P14N/P14D/P14V ALSTOM GRID ma przyjemność przedstawić zupełnie nowe urządzenia dedykowane dla zastosowań w obiektach elektroenergetycznych średniego napięcia oraz jako zabezpieczenia rezerwowe na obiektach wysokiego napięcia. Zgodnie z najnowszymi standardami położono specjalny nacisk na bezpieczeństwo, funkcjonalność oraz łatwość eksploatacji. MiCOM P14x AGILE wykorzystuje doświadczenie i sprawdzone algorytmy zabezpieczeniowe znanej platformy P40 oraz zupełnie nową platformę sprzętową oparta na najnowszych procesorach, wewnętrznym systemie operacyjnym i standardzie Ethernet z IEC 61850. MiCOM AGILE jest szybki, pewny i łatwy w obsłudze. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 7 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 91
(jakieś zdjęcie) Nowości w zabezpieczeniach nadprądowych MiCOM P14x Literatura: ZESZYTY NAUKOWE WYDZIAŁU ETI POLITECHNIKI GDAŃSKIEJ Nr 6 Seria: Technologie Informacyjne 2008, Zdzisław Żurakowski. Najnowsze urządzenie od ALSTOM GRID: MiCOM AGILE, nowe, szybkie, uniwersalne bezpiecznie i łatwe w obsłudze W artykule zostały przedstawione tylko wybrane nowości koncernu ALSTOM GRID. Szczegółowe informacje można uzyskać na naszej stronie internetowej www.alstom-grid.pl II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 8 92 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011