Tekniska Polska 2011-07-13

Precyzyjnie synchronizowane switche Ethernet w systemach energetycznych.

Precyzyjnie synchronizowane switche Ethernet w systemach energetycznych.

Firma ELKOMTECH wybrała precyzyjnie synchronizowane switch’e Ethernet produkcji WESTERMO typu R208 i T208 jako wyposażenie ostatnio modernizowanych podstacji w sieci nadzorowanej przez polskiego operatora, firmę PSE. Sieć zarządza ponad 1700 stacjami wysokiego napięcia w całym kraju. Podstacje te dostarczają elektryczność do 35 milionów osób oraz wielu obiektów przemysłowych, zatem wysoka niezawodność jest niezwykle istotna. Swtch’e T-208 firmy Westermo zapewaniają w chwili obecnej najprecyzyjniejszą na swiecie dokładność znaczenia czasu dla pakietów Ethernet. W projekcie PSE firma Elkomtech zastosowała również dedykowane, w pełni redundantne zasilacze o specyficznych własnościach.

PSE od dawna stosuje rozwiązania komunikacyjne oparte na standardzie IEC61850 w swych nowych i modernizowanych systemach stacyjnych. IEC61850 jest standardem projektowania i automatyzacji sdstacji, częścią architektury referencyjnej systemów stacyjnych Komitetu Technicznego 57 (TC57) Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC). Jej celem jest zagwarantowanie wysokiej niezawodności i prostego rozwoju na przyszłość. W 2006 roku dla potrzeb PSE firma Elkomtech zainstalowała WindEx, który obsługuje centra kontroli umożliwiając zdalny dostęp do różnych systemów sterowania podstacji.

W ciągu ostatnich dwóch lat firma Elkomtech zamówiła ponad 40 switch’y Westermo poprzez polskiego przedstawiciela Westermo – Tekniska Polska . Dla nowych projektów również wybrano między innymi switch’e R-200 i T-200.

“Dysponujemy technologiami kilku znakomitych producentów switch’y dla energetyki, ale urządzenia R-208 i T-208 firmy Westermo zapewniają najwyższą dokładność na rynku pod względem synchronizacji” mówi Pani Zuzanna Wieczorek, inżynier z firmy Tekniska Polska . Jest to idealne rozwiązanie dla zastosowań o charakterze krytycznym. Switch’e zasilane są za pośrednictwem specyficznych zasilaczy z pełną wewnętrzną redundancją w celu dalszego zwiększenia niezawodności systemu.”

Wykorzystuje sie dwa wzajemnie rezerwujące się wejścia dla zasilania. Zasilanie pobierane jest z jednego wejścia, a w przypadku jego zaniku automatycznie moc pobierana jest z drugiego (AC lub DC). Dla switch’a oznacza to na przykład możliwość zastosowania źródła 48V jako zasilania głównego i akumulatora 24V prądu stałego jako rezerwy. Wejścia zabezpieczone są przed zmianą polaryzacji.

W sieciach Ethernet w automatyce przemysłowej zawsze barierą rozwojową były opóźnienia w transmisji pakietów wewnątrz switch’y. W zależności od obciążenia sieci, wielkości pakietów, oraz liczby switch’y pomiędzy serwerem a klientem, transmisja danych wewnątrz switch’a Ethernet może powodować zmienne opóźnienia rzędu kilku milisekund. Nadchodzące pakiety niekoniecznie muszą opuszczać switch w takiej samej kolejności, w jakiej pojawiły się na wejściach switch’a. QoS modyfikuje sposób przełączania w taki sposób, aby w pierwszej kolejności wysyłane były pakiety o najwyższym priorytecie. Jest to doskonałe wsparcie dla tej części sieci Ethernet, która ma zachować charakter deterministyczny – odbywa się to jednak kosztem ruchu pakietów o niższym priorytecie.

Ponadto, tradycyjna sieć z kilkoma switch’ami będzie akumulować błędy synchronizacji dla każdego wyłącznika w sieci pomiędzy serwerem a klientem. Zatem, dokładna analiza danych niezbędnych dla zautomatyzowania stacji wysokich lub średnich napięć w takich warunkach stałaby się niemożliwa.

Switch T-208 firmy Westerm o umożliwia dokładne znaczenie czasu, zapewniając pełną i szczegółową historię wydarzeń związanych z danymi. Złożone lub krytyczne procesy przemysłowe - bez względu na to czy odbywają się w czasie rzeczywistym czy nie - mogą być zarządzane na poziomie SNTP. R208 pozwala na instalację przemysłowych sieci Ethernet w konfiguracji pierścienia redundantnego, eliminując usterki sieciowe powodowane awarią szkieletu miedzianego lub światłowodowego. Automatyczna rekonfiguracja ringu nie przekracza 30ms.

“Pracujemy nad nowymi rozwiązaniami, takimi jak fazory, analiza kolejności zakłóceń i odczyty specyficznych parametrów, gdzie osiągana rozdzielczość czasowa poniżej 10 mikrosekund jest niezbędna,” mówi Pan Szaniawski, Dyrektor ds. Badań i Rozwoju w Elkomtech. "W ten sposób rozdzielczość synchronizacji rzędu 1 mikrosekundy jest dla nas bardzo dobrym rozwiązaniem. Otrzymaliśmy dobrą pomoc techniczną z firmy Tekniska Polska dla innych naszych switch’y Westermo. Wiemy, że zapewnią dobry poziom usług w zakresie R208 i T208.”

System WindEx firmy ELKOMTECH umożliwia stałe monitorowanie stacji wysokonapięciowych w całym kraju – lokalizując niebezpieczne punkty, alarmy i nieprawidłowości. System składa się z sześciu ośrodków sterowania wyposażonych z 12 serwerów czasu rzeczywistego. Sześć serwerów pracujących razem w sieci WAN zapewnia pełną redundancję, podczas gdy pozostałe serwery realizują funkcje dodatkowe. W ten sposób tworzony jest spójny system z rozproszonymi funkcjami, ale z zintegrowanymi bazami danych.



Każdy ośrodek sterowania posiada dedykowane terminale dla personelu. Wszystkie terminale w systemie WindEx posiadają główne połączenie do sieci lokalnej oraz rezerwowe do pozostałych węzłów. W przypadku awarii sieci WAN każdy serwer może pracować samodzielnie, obsługując systemy sterowania podstacji przez terminale lokalne.

Wszystkie zdalne systemy sterowania podstacji posiadają dwa połączenia do systemu WindEx przez serwery w dwóch różnych ośrodkach sterowania. W przypadku usterki głównego połączenia system przełącza się automatycznie do połączenia rezerwowego.



WindEx otrzymuje informacje z systemów sterowania podstacji. W stacjach o najwyższym napięciu firma Elkomtech zastosowała swój własny system - Ex-LHV - który umożliwia pełne monitorowanie i zdalny dostęp do rejestratora, EAZ oraz innych urządzeń automatyzacji podstacji. Ex-LHV jest systemem o rozproszonej strukturze, składający się ze sterowników polowych, komputerów podstacji, stacji roboczych HMI oraz serwerów sieciowych. W celu wymiany informacji system wykorzystuje protokół PN EN 60870-5-104.

Sieć LAN podstacji stawia wysokie wymagania co do fizycznej i funkcjonalnej niezawodności sprzętu stosowanego w systemie. Wpływa to także na switch’e Ethernet, które muszą gwarantować połączenia rezerwowe, ustalanie priorytetów, tworzenie wirtualnych sieci LAN i przesyłanie pod adres grupowy, szybką rekonfigurację, pełną diagnostykę działania sieci LAN i pracę w krytycznych i surowych środowiskach, w których temperatura i pola elektromagnetyczne znacznie się różnią. Sieci LAN stacji muszą umożliwiać najwyższą dyspozycyjność, którą można uzyskać poprzez odpowienie projektowanie i dobór sprzętu o bardzo dobrych współczynnikach MTBF.



Ex-LHV umożliwia pełne monitorowanie i zdalny dostęp do rejestratorów, EAZ oraz innych urządzeń automatyki podstacji.

Sieć LAN dla małych/średnich podstacji składa się z kilku switch’y Westermo R200 działających w redundantnym pierścieniu światłowodowym. Duże stacje wykorzystują topologię wielopierścieniową Dzięki serwerom rezerwowym i sieci LAN z topologią pierścienia redundantnego, potencjalna usterka jednego modułu nie uszkadza całego systemu. W szczególności ważne jest to dla komunikatów GOOSE w systemach opartych o IEC61850, które mają charakter krytyczny – ich niezawodne przesyłanie wymaga stosowania transmisji typu Multicast oraz ustalania priorytetów w switch’ach WESTERMO. Umożliwa to prostszą instalację nowych elementów SSiN (System Sterowania i Zarządzania).

Idea systemu zgodnego z IEC 61850
Model zgodny z IEC 61850 zakłada możliwość rozbicia systemów na dopuszczalnie niewielkie elementy, które w różny sposób mogą być łączone z wykorzystaniem technologii Ethernet. Dla nowego modelu systemu stacyjnego szybkość i przepustowość interfejsów szeregowych RS232/422/485 jest dalece niewystarczająca. Dopiero dynamiczny rozwój technologii umożliwił sięgnięcie po nowe metodologie. Do niedawna technologia Ethernet również nie była wystarczająco rozwinięta – dopiero jej burzliwy rozwój umożliwił realizację idei IEC 61850.



Tekniska Polska
Na podstawie: tekniska.pl

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Treść opini 
Popis 

Pozostałe artykuły z tej kategorii