Eigenbedarfsanbindung an die Kraftwerksleittechnik per IEC 61850

Die Anwendung

Fossiles Kraftwerk  

Anbindung der Schaltanlagen an die Leittechnik per IEC 61850

Moderne Kraftwerksleittechniken bieten heute die Möglichkeit, Eigenbedarfs-Schaltanlagen in einem Kraftwerk per IEC 61850 in die Hauptleittechnik zu integrieren. Dies spart nicht nur eine separate Schaltanlagenleittechnik, sondern auch den erforderlichen Engineering-Aufwand.

In der Vergangenheit wurden die Schaltanlagen, bedingt durch die Schutztechnik, per IEC 60870-101 oder -104 angebunden. Mit der Einführung der digitalen Schutztechnik besteht nun die Möglichkeit, durch die Kommunikation per IEC 61850 ein Ereignis und den Zeitpunkt des Auftretens in die Hauptleittechnik zu übertragen und zur millisekundengenauen Fehleranalyse zu nutzen. Dies ist vor allem bei verfahrenstechnischen Mittelspannungsabgängen, wie Kohlemühlen oder Kompressoren, notwendig.

 

Fossiles Kraftwerk  

Fossiles Kraftwerk

Niederspannungsschaltanlagen

Während bei Mittelspannungs-Schaltanlagen die Busanbindung per IEC 61850 fast vollständig durch moderne Schutz- und Leitgeräte absolviert wird, stellen gerade die Niederspannungsschaltanlagen eine Herausforderung dar: Offene Niederspannungs-Leistungsschalter haben heute die Schutz- und Auslöseelektronik integriert, so dass hier modulare und neue Konzepte notwendig werden.

Typischer Aufbau der Blockanlagen mit zwei Sammelschienen und Umschalteinrichtung  

Typischer Aufbau der Blockanlagen mit zwei Sammelschienen und Umschalteinrichtung

Keine Option, sondern ein Muss ist die Integration der Umschalteinrichtung zur Steuerung der Sammelschienen, um eine ganzheitliche Lösung zu schaffen. Somit kann im Fehlerfall (Unterspannung bzw. Ausfall eines Transformators) durchgängig per IEC 61850 zur Hauptleittechnik kommuniziert werden. Um aufwändige und kostenintensive Gateway-Lösungen zu vermeiden, müssen Logik sowie I/O-Komponenten in der Lage sein, die Kommunikation per IEC 61850 direkt aus dem Gerät heraus aufbauen zu können.

Nur so ist die Nutzung der schnellen Querkommunikation als GOOSE (Generic Object Orientated Substation Event) gemäß der IEC 61850 zum Aufbau von Verrieglungen möglich. Dadurch verringert sich der Verdrahtungsaufwand erheblich.

Einbau der IEC61850-Kommunikation in die Niederspannungshauptverteilungen  

Einbau der IEC61850-Kommunikation in die Niederspannungshauptverteilungen

Erneuerung der Leittechnik 

Im Zuge einer Modernisierung der Leittechnik in bestehenden Kraftwerken können zentrale Rangierkonzepte zur Einbindung der Niederspannungsschaltanlagen per IEC 61850 wirtschaftlich sinnvoll sein. Phoenix Contact bietet Ihnen komplette Schranklösungen, um bestehende Rangierebenen durch die IEC 61850-Kommunikation zu ersetzen.

Die Lösung

I/O-System AXIOLINE

I/O-System AXIOLINE

Phoenix Contact bietet Ihnen hierzu das modular erweiterbare I/O-System Axioline an. Es zeichnet sich durch seine umfangreichen Möglichkeiten zur Signalverarbeitung aus. Mit Axioline lassen sich digitale und analoge Daten, wie Leistungsschalterkontakte und Messwerte, sehr einfach erfassen und durch Einsatz des neuen Buskopplers per IEC 61850 in die Hauptleittechnik integrieren. Durch leistungsstarke Relaisausgänge können die Leistungsschalter direkt aus dem I/O-System gesteuert werden.

Der Aufbau von Verriegelungen ist durch die vollständige, normative Umsetzung der GOOSE-Kommunikation möglich. Die im Kraftwerk typische Signal- und Steuerspannung von 220 V DC kann ohne weitere Koppelebene direkt an das I/O-System angeschlossen werden. Um kurze Verdrahtungswege zu realisieren, können die Buskoppler innerhalb der sogenannten Steuernischen der Einspeisefelder einer Niederspannungs-
Hauptverteilung eingebaut werden.

Zentraler IEC 61850-Rangierschrank  

Zentraler IEC 61850-Rangierschrank

Der Einbau der Umschalteinrichtung erfolgt im jeweiligen Kuppelfeld der Schaltanlage. Alle Hilfskontakte der Leistungsschalter können so auf dem kürzesten Weg durch die I/O-Stationen aufgenommen werden. Da oft die Strom- und Spannungswerte der Einspeisungen nur als einphasige Messung in der Eigenbedarfsansicht der Hauptleittechnik dargestellt werden, ist die Verarbeitung des analogen 4- bis 20-mA-Signals vom Messgerät möglich. Die entsprechenden potenzialfreien Kontakte der Unterspannungsrelais für Spannungen von 70 % und 98,5 % der Nennspannung werden als digitale Kontakte aufgenommen, um hiermit die Umschaltlogik anzuregen.

Ein Switch pro Schaltanlage bildet das Netzwerk aus den I/O-Stationen der Schaltanlage und verbindet diese über den überlagerten Backbone in LWLTechnik mit den örtlich entfernten Leittechnikschränken. Durch den Einsatz der PRP-Redundanzmodule (Parallel Redundancy Protocol) von Phoenix Contact wird eine Datenkommunikation ohne Umschaltzeiten im Redundanzfall und damit höchste Verfügbarkeit bei der Übertragung von Informationen zur Hauptleittechnik gemäß der IEC 62439-3 möglich.

Die Vorteile auf einen Blick

  • Vollständige Systemlösung aus einer Hand
  • GOOSE-Kommunikation gemäß IEC 61850 zum Aufbau von Verriegelungen
  • Optimale Fehleranalyse dank ereignisorientiertem Zeitstempel
  • Frei anpassbare Umschaltautomatik durch IEC 61131-Programmierung
  • Direktanschluss von 220 V DC-Signalen und -Steuerbefehlen

AXIOLINE im Kraftwerk

  • ProfiSafe-Module für sicheres Schalten von Motoren und Ventilen z. B. im Bereich des Kesselschutzes oder der Reißleinensteuerung
  • Profibus-Buskoppler zur Anbindung von Feldsignalen an die Hauptleittechnik
  • Buskoppler für IEC 61850 für die Anbindung der Eigenbedarfsanlagen an die Hauptleittechnik
  • Temperaturmodule z. B. zur Aufnahme der Rohrwandtemperaturen

PHOENIX CONTACT AG

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