System Axioline F I/O dla branży energetycznej
| TechnikaTrend wykorzystywania zielonej energii oraz globalna potrzeba ochrony klimatu i zasobów stanowią główne wyzwania dla społeczeństwa oraz przemysłu energetycznego. Międzynarodowa norma IEC 61850 umożliwia jednolite projektowanie sieci i systemów komunikacyjnych. Rozwiązaniem z nią zgodnym jest system Axioline F I/O firmy Phoenix Contact.
Czynniki takie jak rosnące koszty energii, niedobór ważnych zasobów oraz rosnąca emisja CO2 nabierają coraz większego znaczenia w skali globalnej. Do zapewnienia gospodarstwom domowym i przedsiębiorstwom bezpiecznego zasilania również w przyszłości potrzeba nowych koncepcji i podejścia systemowego.
Jedną z nich są inteligentne sieci, które umożliwiają optymalne dopasowanie produkcji energii, jej zużycia oraz magazynowania. Jednakże wdrożenie inteligentnej sieci wymaga zastosowania najnowszych technologii. Tylko wtedy możliwe jest zagwarantowanie elastycznego i niezawodnego dostarczania energii zgodnie z jej bieżącym zapotrzebowaniem. Rosnący udział energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych oraz stały wzrost ilości niewielkich, zcentralizowanych elektrowni sprawia, że konieczność posiadania szerokiego, jednolitego systemu komunikacji staje się jeszcze ważniejsza.
NIEZALEŻNOŚĆ OD PRODUCENTA I INTEROPERACYJNOŚĆ
Fot. 1. System Axioline F I/O doskonale nadaje się do technologii energetycznych
W omawianym kontekście międzynarodowa norma IEC 61850 "Systemy i sieci komunikacyjne w automatyce sieci zasilania" odgrywa decydującą rolę. Określane w niej standardowe, zorientowane na obiekt rodzaje transmisji danych pozwalają na opisanie złożonych procesów i urządzeń w sposób jednolity dla wszystkich uczestników sieci komunikacyjnej. Dwiema głównymi zasadami IEC 61850 są: niezależność od producenta oraz interoperacyjność urządzeń. Znacząco zmniejsza to liczbę występujących istniejących, użytkownicy ponadto mogą korzystać z produktów od różnych dostawców automatyki.
Interoperacyjność nie ogranicza się tylko do wymiany danych w oparciu o standardową technologię Ethernetu. Także proces technologiczny jest tutaj jasno określony. Użytkownik ma dostęp do wstępnie określonych jednostek funkcyjnych, które w hierarchicznym modelu danych są opisane jako czytelny plik tekstowy. Te pliki SCL (Substation Configuration Language) tworzą podstawę dla wydajnej inżynierii systemów.
IEC 61850 określa też wymagania dla urządzeń. Komponenty używane w systemach energetycznych muszą spełniać wymogi środowiskowe oraz cechować się dostępnością - tylko wtedy będzie możliwe zapewnienie stabilnego zasilania. Oprócz zwiększonej odporności na zakłócenia, urządzenia te muszą się charakteryzować wysoką wytrzymałością udarową, sprawdzaną w badaniach ESD (wyładowanie elektrostatyczne) oraz badaniach odporności na przepięcia.
WSPARCIE DLA KOMUNIKACJI MMS I GOOSE
Fot. 2. Parametryzacja stacji I/O jest bardzo prosta przy zastosowaniu interfejsu sieciowego
Już przed planowaniem systemu należy zadać sobie ważne pytania, takie jak - w jaki sposób sygnały będą rejestrowane oraz przesyłane w prosty i wydajny sposób. Ponadto musi być jasne, jak określanie ważności danych ma być uwzględnione w systemie. Phoenix Contact rozwiązuje ten problem, prezentując swój system Axioline F I/O, który został zaprojektowany do komunikacji zgodnej z IEC 61850 (fot. 1). System wyróżnia się szybką transmisją danych, niezawodnością działania oraz łatwością budowy i uruchamiania.
Krótkie czasy reakcji są podstawowym warunkiem stabilnego zaopatrzenia w energię. Dlatego Axioline F obsługuje komunikację z systemem sterowania MMS (obsługa komunikatów multimedialnych), a także szybki, inicjowany przez zdarzenia protokół GOOSE (Generic Object Oriented System Event) do bezpośredniej wymiany danych pomiędzy urządzeniami końcowymi (serwerami). Oznacza to, że sygnały o wysokim priorytecie są przesyłane bezpośrednio przez system sterowania do wszystkich uczestników tak szybko, jak to tylko możliwe.
Szybkie, solidne i łatwe w obsłudze rozwiązanie I/OSystem Axioline F I/O od Phoenix Contact doskonale nadaje się do potrzeb zaopatrzenia w energię. Rozwiązanie to zostało opracowane w konstrukcji modułowej do wbudowania w szafie sterowniczej i zachwyca szybkim czasem zarówno reakcji, jak i instalacji. Axioline F wyróżnia się też swoją niezawodną mechaniką, dobrymi właściwościami EMC (odporność na zakłócenia elektromagnetyczne) oraz łatwością użytkowania. Zastosowanie technologii szybkiego podłączania push-in oraz wyjmowanych złączy wtykowych umożliwia szybkie i bezbłędne podłączenie systemu I/O. W tym kontekście Axioline F doskonale nadaje się do wykonywania wymagających zadań w zakresie automatyki w trudnych warunkach środowiskowych, gdzie wymagane jest niezawodne rozwiązanie z intuicyjną obsługą. Szeroki asortyment produktu obejmuje funkcje cyfrowe i analogowe w różnych układach oraz funkcje specjalne, takie jak moduły temperaturowe. |
INŻYNIERIA BEZ SPECJALNYCH NARZĘDZI
Fot. 3. Systemy I/O pomagają, między innymi, przy monitorowaniu i sterowaniu transformatorami
Największą zaletą Axioline F jest jednakże łatwa obsługa systemu, która nie ma wpływu na jego wymaganą niezawodność. Cyfrowe moduły I/O zaprojektowane zostały specjalnie dla środowiska przemysłowego i mają wytrzymałość udarową 5 kV. Mogą one być organizowane zgodnie z potrzebami w ramach stacji I/O bez konieczności budowy specjalnych segmentów, takich jak płyty rozdzielające. Zapewnia to elastyczność budowy stacji i dowolne ustawienie modułów do sterowania, sygnalizacji i sygnałów analogowych.
Rozmieszczenie terminali w IEC 61850 jest elastyczne czy to przez interfejs sieciowy, czy też, jak w przypadku innych plików konfiguracyjnych, za pomocą prostego pliku tekstowego. Do utworzenia kompletnej stacji I/O (fot. 2) nie są wymagane żadne specjalne narzędzia. Cała parametryzacja odbywa się poprzez wymianę plików konfiguracyjnych IEC 61850 - użytkownik nie musi dokonywać żadnego programowania.
Certyfikat zgodności z normą komunikacyjną zapewnia bezpieczeństwo korzystania z poszczególnych urządzeń i systemów. Daje on też możliwość zagwarantowania bezproblemowej wymiany danych pomiędzy wszystkimi elementami systemu. Zgodność Axioline F z normą IEC 61850 zapewnia centrum certyfikacji badań KEMA.
ZASTOSOWANIE WE WSZYSTKICH OBSZARACH ENERGETYKI
Fot. 4. System Axioline F I/O, opracowany dla komunikacji zgodnej z normą IEC 61850, jest wyposażony w odpowiednie komponenty infrastrukturalne
IEC 61850 znajduje zastosowanie na wszystkich poziomach dostarczania energii elektrycznej. Obejmuje to również wytwarzanie energii - bez względu na to, czy pochodzi ona z dużych, konwencjonalnych elektrowni, czy też ze źródeł odnawialnych, takich jak systemy wiatrowe czy fotowoltaiczne.
Zastosowanie cyfrowej technologii ochrony zapewnia możliwość przesyłania "zdarzenia" oraz czasu jego powstania za pomocą komunikacji w ramach IEC 61850 do głównego systemu I&C oraz zastosowanie analizy błędów dającej dokładne wyniki w ciągu milisekund. Jest to bardzo ważne, gdyż źródło zakłóceń może być szybko i dokładnie określone. Jeśli chodzi o niskonapięciowe urządzenia rozdzielcze, to istnieje szeroki zakres sygnałów do sterowania szynami.
Ponadto jest też kilka możliwości zastosowań w sieciach przesyłowych i dystrybucyjnych. Możliwy jest monitoring transformatorów w celu planowania konserwacji, ostrzeżeń procesowych lub raportów o błędach (fot. 3). Lokalne stacje zasilające mają też za zadanie dostarczać do sieci energię elektryczną produkowaną przez zdecentralizowane elektrownie korzystające ze źródeł odnawianych. Transformator lokalnej sieci zasilania z możliwością jego sterowania zapewnia, że napięcie utrzymywane jest w zakresie ±10% znamionowego. Może on być też sterowany poprzez system I/O certyfikowany zgodnie z IEC 61850.
POSUMOWANIE
IEC 61850 to międzynarodowa norma dla wszystkich poziomów dostarczania energii elektrycznej. Solidny, szybki i łatwy w obsłudze system Axioline F firmy Phoenix Contact zapewnia zgodną z normą rejestrację i przesyłanie odpowiednich danych do systemów sterowania. Stanowi on ważny element stabilnych sieci elektrycznych o wysokiej dostępności.
Harald Grewe
Phoenix Contact Electronics
www.phoenixcontact.pl
