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 Schutzund 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

Produkte

Infrastrukturkomponenten für IEC 61850TypArtikelnummer
LWL-Konverter mit LC-Duplex-LWL-Anschluss (1300 nm) zur Umsetzung von
100Base-TX auf Glasfaser (Multimode)
FL MC 2000E LC2891056
LWL-Konverter mit LC-Duplex-LWL-Anschluss (1300 nm) zur Umsetzung von
100Base-TX auf Glasfaser (Singlemode)
FL MC 2000E SM40 LC2891156
Unmanaged Switch mit 8 RJ45-PortsFL SWITCH 1008E2891065
Managed Switch mit 16 RJ45-PortsFL SWITCH 3016E2891066
Managed Switch mit 12 RJ45-Ports und 2 SFP-Ports (100 MBit/s)FL SWITCH 3012E 2SFX2891067
SFP-Lichtwellenleiter-Interface mit einer Datenübertragungsrate von
100 MBit/s bei einer Wellenlänge von 1310 nm (Multimode)
FL SFP FX2891081
SFP-Lichtwellenleiter-Interface mit einer Datenübertragungsrate von
100 MBit/s bei einer Wellenlänge von 1310 nm (Singlemode)
FL SFP FX SM2891082
Managed Switch für 19“-Racksysteme,
24 RJ45-Ports und 4 Gigabit-Kombo-Ports
FL SWITCH 482E-4GC2891072
Managed Switch für 19“-Racksysteme,
8 RJ45-Ports, 16 LC-Multimode-Ports und 4 Gigabit-Kombo-Ports
FL SWITCH 4808E-16FX LC-4GC2891073
Managed Switch für 19“-Racksysteme,
8 RJ45-Ports, 16 LC-Singlemode-Ports und 4 Gigabit-Kombo-Ports
FL SWITCH 4808E-16FX SM40 LC-4GC2891074
Netzteil für 19“-Switch, Eingangsbereich, 36 V DC bis 75 V DCFL SWITCH 4800E-P12891075
Netzteil für 19“-Switch, Eingangsbereich, 88 V DC bis 370 V DC
und 90 V AC bis 264 V AC
FL SWITCH 4800E-P52891076
SFP-Module für 19“-Switches, Wellenlänge 850 nm (Short)FL SFP SX2891754
SFP-Module für 19“-Switches, Wellenlänge 1300 nm (Long)FL SFP LX2891767
SFP-Module für 19“-Switches, Wellenlänge 1550 nm (Longhaul)FL SFP LH2989912
I/O-System AXIOLINETypArtikelnummer
Buskoppler für IEC 61850-Kommunikation,
Unterstützung der Protokolle MMS und GOOSE
AXL F BK SAS2701457
16 digitale EingängeAXL F DI 16/42688022
16 digitale AusgängeAXL F DO 16/32688048
8 analoge Eingänge für Strom- und SpannungsmessbereicheAXL F AI 82688064
8 analoge Differenzsignalausgänge, Strom- und SpannungsmessbereicheAXL F AO 82688080
8 digitale Eingänge für Nennspannungen von 110 bis 220 V DCAXL F DI 8/2 110/220DC 1F2700684
4 Relais mit Schließerkontakt für Nennspannungen bis 230 V AC und 220 V DCAXL F DOR 4/2 AC/220DC 1F2700608
EnergiemessgeräteTypArtikelnummer
Messgerät für FronttafeleinbauEMM-MA …www.phoenixcontact.de/
Produkte/Monitoring/
Energie- und Leistungsmessgeräte
StromwandlerTypArtikelnummer
Niederspannungs-Stromwandler 250 A, 400 A, 600 A, 1000 APACT MCR- ...www.phoenixcontact.de/
Produkte/Monitoring/
Überwachung/Stromwandler
Netzwerk-InstallationTypArtikelnummer
Ob Kupfer- oder LWL-Verkabelung – wir bieten für beide Verkabelungsarten
entsprechende Produkte und Lösungen.
 www.phoenixcontact.de/
Produkte/Ethernet-
Netzwerke/
Netzwerk-Installation
Infrastrukturkomponenten für IEC 61850TypArtikelnummer
LWL-Konverter mit LC-Duplex-LWL-Anschluss (1300 nm) zur Umsetzung von
100Base-TX auf Glasfaser (Multimode)
FL MC 2000E LC
LWL-Konverter mit LC-Duplex-LWL-Anschluss (1300 nm) zur Umsetzung von
100Base-TX auf Glasfaser (Singlemode)
FL MC 2000E SM40 LC
Unmanaged Switch mit 8 RJ45-PortsFL SWITCH 1008E
Managed Switch mit 16 RJ45-PortsFL SWITCH 3016E
Managed Switch mit 12 RJ45-Ports und 2 SFP-Ports (100 MBit/s)FL SWITCH 3012E 2SFX
SFP-Lichtwellenleiter-Interface mit einer Datenübertragungsrate von
100 MBit/s bei einer Wellenlänge von 1310 nm (Multimode)
FL SFP FX
SFP-Lichtwellenleiter-Interface mit einer Datenübertragungsrate von
100 MBit/s bei einer Wellenlänge von 1310 nm (Singlemode)
FL SFP FX SM
Managed Switch für 19“-Racksysteme,
24 RJ45-Ports und 4 Gigabit-Kombo-Ports
FL SWITCH 482E-4GC
Managed Switch für 19“-Racksysteme,
8 RJ45-Ports, 16 LC-Multimode-Ports und 4 Gigabit-Kombo-Ports
FL SWITCH 4808E-16FX LC-4GC
Managed Switch für 19“-Racksysteme,
8 RJ45-Ports, 16 LC-Singlemode-Ports und 4 Gigabit-Kombo-Ports
FL SWITCH 4808E-16FX SM40 LC-4GC
Netzteil für 19“-Switch, Eingangsbereich, 36 V DC bis 75 V DCFL SWITCH 4800E-P1
Netzteil für 19“-Switch, Eingangsbereich, 88 V DC bis 370 V DC
und 90 V AC bis 264 V AC
FL SWITCH 4800E-P5
SFP-Module für 19“-Switches, Wellenlänge 850 nm (Short)FL SFP SX
SFP-Module für 19“-Switches, Wellenlänge 1300 nm (Long)FL SFP LX
SFP-Module für 19“-Switches, Wellenlänge 1550 nm (Longhaul)FL SFP LH
I/O-System AXIOLINETypArtikelnummer
Buskoppler für IEC 61850-Kommunikation,
Unterstützung der Protokolle MMS und GOOSE
AXL F BK SAS
16 digitale EingängeAXL F DI 16/4
16 digitale AusgängeAXL F DO 16/3
8 analoge Eingänge für Strom- und SpannungsmessbereicheAXL F AI 8
8 analoge Differenzsignalausgänge, Strom- und SpannungsmessbereicheAXL F AO 8
8 digitale Eingänge für Nennspannungen von 110 bis 220 V DCAXL F DI 8/2 110/220DC 1F
4 Relais mit Schließerkontakt für Nennspannungen bis 230 V AC und 220 V DCAXL F DOR 4/2 AC/220DC 1F
EnergiemessgeräteTypArtikelnummer
Messgerät für FronttafeleinbauEMM-MA …www.phoenixcontact.de/
Produkte/Monitoring/
Energie- und Leistungsmessgeräte
StromwandlerTypArtikelnummer
Niederspannungs-Stromwandler 250 A, 400 A, 600 A, 1000 APACT MCR- ...www.phoenixcontact.de/
Produkte/Monitoring/
Überwachung/Stromwandler
Netzwerk-InstallationTypArtikelnummer
Ob Kupfer- oder LWL-Verkabelung – wir bieten für beide Verkabelungsarten
entsprechende Produkte und Lösungen.
 www.phoenixcontact.de/
Produkte/Ethernet-
Netzwerke/
Netzwerk-Installation

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