Wykorzystanie sterowników PLC, jako źródła informacji dla systemów nadzorujących pracę jednostek wytwórczych małej mocy Robert Jędrychowski Politechnika Lubelska Nałęczów, ZET 2014
Plan prezentacji Wstęp Współpraca źródła z siecią elektroenergetyczną Standardy wykorzystywane do modelowania SSiN Zastosowanie sterowników PLC do zarządzania pracą źródeł energii Sterownik WAGO-I/O-SYSTEM zgodny ze standardem IEC 61850 Modelowanie SSIN Wnioski 2
Wstęp Jednym ze sposobów pozwalających na bezpieczną, przewidywalną i efektywną pracę źródła jest wyposażenie go w zestaw urządzeń kontrolujących jego pracę oraz dopasowany do jego potrzeb system sterowania i nadzoru (SSiN) SSiN tworzy środowisko dostarczające informacji o pracy źródła oraz jego otoczenia Przedstawiony zostanie sposób tworzenia SSiN z wykorzystaniem właściwości sterowników PLC (Na przekładzie sterownika WAGO-I/O-SYSTEM 750-880/025-001) oraz zastosowanych standardów komunikacyjnych wymaganych do zarzadzania siecią elektroenergetyczną 3
System Elektroenergetyczny Sieć rozdzielcza SN Pola odpływowe Współpraca źródła z siecią O sposobie organizacji SSiN decyduje sposób współpracy źródła z siecią elektroenergetyczną. Przypadek I, w którym źródło rozproszone (DER) przyłączone jest bezpośrednio do GPZ. Pole, w którym zainstalowano wymaganą automatykę EAZ, urządzenia pomiarowe, sterownik polowy jest jednym z pól rozdzielnicy SN stacji. WN/SN GPZ DER 4
System Elektroenergetyczny Sieć rozdzielcza SN Pola odpływowe Współpraca źródła z siecią Przypadek II, w którym źródło rozproszone jest przyłączone do GPZ za pośrednictwem linii dedykowanej SN. Wymagana automatyka EAZ, urządzenia pomiarowe, sterownik polowy może być zainstalowana w rozdzielnicy RE. Pole w rozdzielnicy SN stacji wyposażone jest w niezależną automatykę zabezpieczającą linię SN. WN/SN GPZ Linia SN RE DER 5
Standardy w SSiN Modelowanie struktury sieci oparte na standardzie CIM (IEC 61970) Możliwość swobodnej wymiany danych opisanych standardem IEC 61850 IEC 61850 7 420 opisujący elektrownie wodne IEC 61400 25 1 dedykowany dla elektrowni wiatrowych IEC 61850 7 410 opisujący pozostałe źródła rozproszone 6
Moduły: Sterownik WAGO-I/O-SYSTEM Podstawowe, niezbędne do kontroli pracy źródła, można do nich zaliczyć: moduły wejść i wyjść analogowych, moduły wejść i wyjść binarnych. Pomiarowe dla sygnałów przemiennych jednofazowych. Pomiarowe dla sygnałów przemiennych trójfazowych. Komunikacyjne. Interfejs HMI. Zrealizowany poprzez wbudowany serwer WWW i możliwość komunikacji z dowolnym urządzeniem zewnętrznym. 7
Sterownik WAGO-I/O-SYSTEM zgodny ze standardem IEC 61850 Aby móc wprowadzić sterownik PLC do projektu, jako urządzenia IED należy przygotować plik ICD zawierający opis urządzenia oraz węzły logiczne LN. 8
Konfiguracja sterownika Konfiguracja taka może zawierać następujące elementy: Węzły logiczne, do których należą: LNN0 oraz LPHD, wymagane dla każdego urządzenia IED, LN opisane w IEC 61850-5 LN opisane w IEC 61850-7-410, IEC 61850-7-420 oraz 61400 25 1 Raporty i logi. Zbiory danych. Dodatkowo w konfiguracji sterowników mogą pojawić się komunikaty GOOS. 9
Fragment konfiguracji automatyki stacji 10
Modelowanie SSIN Model opisujący topologie i pracę stacji oraz sieci elektroenergetycznej wraz ze wszystkimi elementami w tym także przyłączonym do niego źródłem opiera się na standardach IEC 61968 oraz IEC 61970. Dzięki tym standardom otrzymujemy precyzyjny i spójny opis elementów tworzących system elektroenergetyczny. Wykorzystanie standardu CIM pozwala na pozyskiwanie danych pochodzących z różnych systemów oraz wykorzystywanych w różnych aplikacjach. Niezależnie od formy prezentacji graficznej w poszczególnych systemach dane opisujące np. pole stacji posiadają określoną strukturę i atrybuty. 11
Modelowanie SSIN przypadek I Pole, do którego przyłączono DER stanowi integralną część rozdzielni SN. Wykorzystany do modelowania sterownik WAGO- I/O-SYSTEM 750-880/025-001 oprócz nadzorowania pracy źródła współpracuje z EAZ oraz innymi urządzeniami telemechaniki w danym polu. Może być również wykorzystany do realizacji automatyk polowych jak i stacyjnych. Wszystkie urządzenia współpracujące ze sobą wykorzystują standard IEC 61850. 12
Modelowanie SSIN przypadek I Skompilowany fragment kodu pliku SCD, zawierający opis stacji, pokazujący pracujące w polu generatora DER zabezpieczenie Ex-BEL_WT firmy Elkomtech oraz sterownik 750-880/025-001 13
Modelowanie SSIN przypadek II Rozdzielnia RE stanowi odrębny element systemu Rozdzielnia RE wyposażona jest w niezbędną automatykę EAZ oraz sterownik tworzący lokalny system sterowania. Zakładając, że pomiędzy GPZ i RE jest prowadzona wymiana danych można rozważyć dwa przypadki: Automatyka GPZ oraz wyposażenie rozdzielni spełniają wymagania IEC 61850. Sposób wymiany danych będzie zależał od zastosowanego łącza komunikacyjnego, fizycznej odległości oraz ustalonego zakresu danych. Tylko jedna rozdzielnia odwzorowana jest, jako zgodna ze standardem IEC 61850. Konieczne jest zastosowanie urządzenia będącego konwerterem protokołów pomiędzy rozdzielniami. 14
Modelowanie SSIN Sterownik PLC może pełnić funkcję modułu komunikacyjnego wykorzystując porty LAN oraz RS 232/485. Można również założyć się możliwość wykorzystania do celów retransmisji danych starszych standardów komunikacyjnych takich jak IEC 60870-5-104 obsługiwanych przez sterownik WAGO-I/O-SYSTEM 750-880/025-001 15
Podsumowanie Tworząc systemy sterowania i nadzoru dla nowych obiektów elektroenergetycznych wykorzystywany jest standard IEC 61850. Oferuje on również możliwości zarzadzania pracą rozproszonych źródeł energii. Sterowniki PLC stanowią doskonałe uzupełnienie dla urządzeń telemechaniki i EAZ Sterownik 750-880/025-001 firmy WAGO może pełnić funkcję autonomicznego kontrolera źródła, koncentratora lub konwertera danych czy lokalnego SSiN. Dzięki wyposażeniu go w biblioteki programowe zapewniające zgodność ze standardem IEC 61850 może być on również urządzeniem IED wkomponowanym w projekty automatyki stacyjnej dla dużych obiektów elektroenergetycznych. 16
Dziękuję za uwagę Robert Jędrychowski 17