Walter Baass, Power Systems / ABB Automation & Power World, 7./8. Juni 2011 Sekundärleittechnik Neues aus den Gebiet der Schutzund

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1 Walter Baass, Power Systems / ABB Automation & Power World, 7./8. Juni 2011 Sekundärleittechnik Neues aus den Gebiet der Schutzund Stationsleittechnik

2 Inhalt Vorstellung ABB Power Systems Relion : Schutz- und Steuergeräte der IEC Generation SA - Stationsleitsysteme für alle Anwendungen Tools sind entscheidend IEC Edition 2 Prozessbus 9-2 LE Zusammenfassung ABB Group May 30, 2011 Slide 2

3 ABB Power Systems Ihr Partner für Schutz & SA Automatisierung Wertschöpfung Produkte Feldsteuergeräte Schutzgeräte Protokollumsetzer MicroSCADA Pro RTUs Störschreiber Konfigurierte Geräte/Systeme Konfigurierte Geräte für Generatorschutz Sammelschienenschutz Leitungsschutz Transformatorschutz Schutz von Leistungsschaltern Schutz von Kompensationsspulen Kondensatorschutz Motorschutz Feldsteuerung Lösungspakete Systeme zur Stationsautomatisierung Stations-MMKs Protokollkonverter zur Fernsteuerung Lösungen für die Feldebene Steuerung Schutz Überwachung Schlüsselfertige Systeme Komplette Stationsautomatisierungssysteme für Steuerung, Überwachung, Schutz Kommunikationslösung en Planung bis IBS Interface engineering Dienstleistungen Retrofit Modernisierung & Migration Ersatz von Primär- & Sekundärkomponenten Ersatzteile Beratung (z.b. Analysen, Einstellungsund Wandlerberechnungen) Installation Inbetriebsetzung Diagnose Schulung Products Systems Services Komplexität ABB Group May 30, 2011 Slide 3

4 ABB - Schutz, Steuerung & Stationsautomatisierung MA total: ca. 290, davon Baden: ca. 210 Mannheim ca. 80 ABB Group May 30, 2011 Slide 4

5 Inhalt Vorstellung ABB Power Systems Relion : Schutz- und Steuergeräte der IEC Generation SA - Stationsleitsysteme für alle Anwendungen Tools sind entscheidend IEC Edition 2 Prozessbus 9-2 LE Zusammenfassung ABB Group May 30, 2011 Slide 5

6 Relion das komplette ABB Produkt-Portfolio Funktionalität 650 Serie 670 Serie 630 Serie 615 Serie <= 170kV <= 50kV >170kV Mittelspannungsnetze Hoch- und Höchstspannungsnetze ABB Group May 30, 2011 Slide 6

7 REF615 Mittelspannungsschutz-Steuergerät - Einsatzgebiete Introduction Application examples Hardware and options Functionality Communication Mechanical design Front panel HMI Tools Conclusions Schutz & Steuergerät für die Mittelspannung Steuerung von 1 Objekt Entwickelt für alle Anwendungen mit Überstrom- & Erdfehlerschutz (gerichtet/ungerichtet) Hauptanwendungsgebiete: Kabel- und Leitungsabgänge in starr geerdeten, hochohmig geerdeten, isolierten oder kompensierten Netzen Entwickelt für IEC Vordefinierte Gerätevarianten Fertig für den Einsatz ABB Group May 30, 2011 Slide 7

8 630 series, 650 series Die beste Wahl für Mittelspannungs- und Hochspannungsnetze Komplette Gerätefamilie für alle Anwendungen Einzelgeräte für Hochspannung Kombigeräte für Mittelspannung Ab Fabrik bereit für den Einsatz Definierte Funktionalität Konfiguriert ab Fabrik Unterstützt kundenspezifische Namensgebung in der Landessprache für Signal- und Funktions-Engineering Übersichtliches Parameter Setting ABBs neues, globales, vereinfachtes Konzept IBS geht schneller als je zuvor HMI sehr übersichtlich und vollständig ABB Group May 30, 2011 Slide 8

9 670 series Die Gerätefamilie für höchste Anforderungen & Höchstspannung REL670 RED670 RET670 REC670 Alle Kombinationen möglich Schutz mit (einfacher) Steuerung Steuerung mit (Reserve) Schutz REG670 REB670 ABB Group May 30, 2011 Slide 9

10 Relion Übersicht Relion Familie PCM Serie 630 Serie 650 Serie 670 Serie REF 615 REF 630 REC 650 REB 670 REM 615 REM 630 RET 650 REC 670 RET 615 RET 630 REL 650 RED 670 RED 615 REG 670 REL 670 RET 670

11 Inhalt Vorstellung ABB Power Systems Relion : Schutz- und Steuergeräte der IEC Generation SA - Stationsleitsysteme für alle Anwendungen Tools sind entscheidend IEC Edition 2 Prozessbus 9-2 LE Zusammenfassung ABB Group May 30, 2011 Slide 11

12 SAS 600 Lösungen Positionierung Verfügbarkeit Funktionalität Performance Systemgröße Station HMI Station PC Gateway Station PC/HMI RTU IEC WEB HMI RTU IEC SAS 610 SAS 690 einfaches Gateway IEC I/Os SAS 605 SAS 635 IEC COM600 Mittelspannung Hochspannung Höchstspannung ABB Group May 30, 2011 Slide 12

13 Inhalt Vorstellung ABB Power Systems Relion : Schutz- und Steuergeräte der IEC Generation SA - Stationsleitsysteme für alle Anwendungen Tools sind entscheidend Gerätetool System- und Analysetools IEC Edition 2 Prozessbus 9-2 LE Zusammenfassung ABB Group May 30, 2011 Slide 13

14 Tools sind entscheidend Benutzerfreundliche Tools und SCD Bild entsprechend Figure 3, Seite 80, PACWorld Winter 2008 Offer/Order IED IED IED Simulation (Tool) Simulation (Tool) Maintenance (Tool) System Integration Engineering (Tool) SCD File System Refurbishment (Tool) Switchyard Single Line Functions allocated Specification Test (Tool) Test (Tool) Upgrade (Tool) PACWorld article: SCD Thread trough the life cycle of SA and substation ABB liefert IEC konformes SCD und KEMA Prüfprotokolle für die Produkte

15 PCM600 Gerätetool Geräte (IED) Engineering Tool Hardware Konfiguration Applikations-Konfiguration Parameter Einstellung PCM600 ist ein sehr leistungsfähiges Tool zur Bedienung der Relion Schutzund Steuer-Geräte Verwendung während der gesamten Lebensdauer der Geräte Kommunikations-Konfiguration Display Konfiguration Online Monitoring ABB Group May 30, 2011 Slide 15

16 ITT600 Systemtool (Integrated Testing Tool) Übersicht Analysiere IEDs Analysiere Modell Analysiere Ethernet ITT600 SA Explorer Analysiere GOOSE

17 ITT600 Systemtool Analysiere Ethernet: Check Datenkonsistenz und Werte Real time Services senden immer die Revision des Datasets mit dem Protokoll. Der Empfänger überprüft das und stellt configuration compatibility sicher. SA Test- & IBS Ingenieur 2 Explore Ethernet Analysiere Ethernet Kommunikation Explore IEDs.SCD Inter Bay Bus Station Computer IED IED IED IED 1 3 Lade SCD file als Referenz Check (z.b): consistency durch Vergleich der dataset revisions etc. Process Bus Prozess Interface Prozess Interface

18 ITT600 Systemtool SA Explorer Analyse- & Fehlersuch-Tool Protokolldecodierung Visualisierung Datenfluss IEC Anwendungsüberwachung (z.b. GOOSE) IEC Konsistenzcheck

19 ITT600 Systemtool Beispiel: Analyse von GOOSE Das Testen von GOOSE Bay to Bay communication erfordert neue Tools Multimeters IEC61850 enabled Ethernet tools on PC

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21 Edition 2 Ausgabe 2 der IEC Norm ist Ende 2011 fertig Redundanz dual-port Standardisierung der high precision Zeitsynchronisation 1 (4) ys Genauigkeit über Ethernet Toolinteroperabilität Festlegung: Welche Files müssen Geräte- und Systemtool schreiben und lesen können (SICS) ABB Group May 30, 2011 Slide 21

22 Edition 2 Ausgabe 2 der IEC Norm ist Ende 2011 fertig Beseitigung Grauzonen Beispiel: mode switch (test mode) Ausweitung der Sytemüberwachung Service tracking, mirror test point, etc Versionsverwaltung erweitert Versionen für Parameteränderungen Erweiterung des Datenmodells - Durch weitere Knoten (e.g circuit breaker monitoring) - Kommunikation zwischen Unterstationen & mit NL Zentren - Wind & Hydro Kraftwerke Conformance testing für Ed. 2 (part 10) wird 2012 fertig - ab diesem Zeitpunkt kann es zertifizierte Geräte / Tools geben ABB Group May 30, 2011 Slide 22

23 Inhalt Vorstellung ABB Power Systems Relion : Schutz- und Steuergeräte der IEC Generation SA - Stationsleitsysteme für alle Anwendungen Tools sind entscheidend IEC Edition 2 Prozessbus 9-2 Einführung Prozessbus Komponenten der Sekundärtechnik mit Prozessbus Installationen und Erfahrungen Zusammenfassung ABB Group May 30, 2011 Slide 23

24 Einführung Prozessbus Stations- und Prozessbus: physikalische Zuordnung Stationsbus Stationsbus IEC Serielle Verbindung zwischen Geräten der Stationsebene z.b. Stations- Computer, Gateway und der Feldebene z.b. Schutzgeräte, Steuergeräte Prozessbus IEC Prozessbus Serielle Verbindung zwischen Geräten der Feldebene und den Prozessschnittstellen der Primärgeräte I/O MU I/O MU NCIT NCIT Non-Conventional Instrument Transformer Trenner, Erder, Leistungsschalter, Leistungstransformatoren, Strom- und Spannungswandler

25 Einführung Prozessbus Arten von Merging Units *ABB Terminologie: SAMU - Stand Alone Merging Unit IEC LE IEC LE NCIT MU SAMU Merging Unit für spezifischen NCIT Merging Unit für konventionelle Wandler Mit Schnittstelle zu nichtkonventionellen Wandlern MU entwickelt und verifiziert für dazugehörenden NCIT Dynamisches Verhalten am 9-2LE Ausgang ist bekannt Merging Unit mit Schnittstelle zu konventionellen Wandlern (SAMU*) Erlaubt Anschluss von beliebigen Strom-/ Spannungswandlern Dynamisches Verhalten am 9-2LE Ausgang ist nicht definiert

26 Einführung Prozessbus Dynamisches Verhalten Konventionell Wandler Klassen TPX, TPY, TPZ IEC60044/IEC61869 Stromwandler Prinzip: magnetisch Schutzgerät Abtastung A/D Wandlung Filterung Interner Datenaustausch Schutz Algorithmus Wandler mit zugehöriger Merging Unit Stromwandler Prinzip: magnetisch, optisch, etc. Merging Unit Abtastung A/D Wandlung Filterung Daten- Übertragung: IEC Schutzgerät Schutz Algorithmus Unabhängige Wandler und Stand-alone Merging Unit Stromwandler Prinzip: magnetisch Stand-alone MU Abtastung A/D Wandlung Filterung Daten- Übertragung: IEC Schutzgerät Schutz Algorithmus Transientes/ dynamisches Verhalten? Standardisierung in Arbeit durch IEC Technisches Komitee TC38

27 Zertifizierte Komponenten mit Prozessbus ABB CP-MUP offiziell zertifiziert CP-MUP mit Konformitäts- Zertifikat ABB s CP-MUP Merging Unit ist die erste durch UCA zertifizierte Merging Unit Bestätigt die Konformität zum IEC Standard Wichtige Erfahrung im Bereich von IEC Der erste Schritt in Richtung interoperabler Systeme

28 Komponenten mit Prozessbus Schutz- und Steuergeräte mit IEC LE 670 Familie Schutz- und Steuergeräte für alle Hochspannungs- Anwendungen, mit maximaler Flexibilität in Hard- und Software Konfiguration REB500 Dezentraler Sammelschienenschutz für alle Spannungsebenen und Schaltanlagentypen Beide Geräte Familien unterstützen gemischten Betrieb mit konventionellen und 9-2 LE Eingängen und besitzen PPS Eingänge zur Synchronisation auf Prozessbus

29 Komponenten mit Prozessbus Redundante unabhängige Systeme System 1 System 2 Schutz 1/Steuerung Messung Messung Schutz 2 IEC LE IEC LE PPL PPL System 1 System 2

30 Erfahrungen mit nicht-konventionllen U/I Wandlern Mehr als 10 Jahre Einsatz von ELK-CP Sensoren in 6 Schaltanlagen des Übertragungsnetzes von Queensland, Australien Verbindung zu Schutz- und Steuergeräten mittels proprietärem Prozess Bus Erfahrungswerte Kein Ausfall der über 300 installierten primären Sensoren MTBF der Sensorelektronik beträgt rund 300 Jahre Retrofit mit IEC LE: Am NCIT Konzept festhaltend wird nun die erste Anlage unter Beibehaltung der primären Sensoren gemäss IEC LE umgebaut

31 Erste kommerzielle Installation mit IEC LE Loganlea, Australien A10-T2 CP REC670 Steuerung RED670 Main X Die erste kommerzielle Installation mit NCITs und IEC LE Prozessbus A10-T1 CP REB500 BBP, BFP Schutz und Steuergeräte der Relion 670 Familie A30-T2 CP REC670 Steuerung Sammelschienen und Schalterversagerschutz REB500 A30-T1 CP REB500 BFP Projektstatus: Fabrikabnahme ist abgeschlossen A20-T2 A20-T1 CP CP REC670 Steuerung RED670 Main X REB500 BFP Das Bild zeigt vereinfacht das verwendete Konzept, der Schutz ist komplett redundant ausgeführt, von Sensorelektronik über Merging Unit bis zu den Schutzgeräten

32 Pilotinstallationen mit Prozessbus Laufenburg Hybrid Schaltanlage mit NCIT und IEC LE Pilot Installation an 380kV Leitungsfeld in Laufenburg ABB ELK-CP3 Sensor ABB CP-MUP Merging Unit IEC LE kompatible Schutzgeräte REL670 und REB500 Pilot Installation ohne Verbindung zu Auslösekreisen Zweck: Analyse des Langzeit-Verhaltens von Sensoren, Merging Units und Schutzgeräten, direkter Vergleich zu konventioneller Einrichtung In Betrieb seit 4. Dezember 2009

33 Pilotinstallationen mit Prozessbus Sekundärtechnik in Laufenburg Tariff metering L+G GPS clock NTP Server Line Protection IED REL670 IEC Operator Workstation (MicroScada) BBP/BFP central unit REB500CU GPS Zeitsynchronisation Arbeitsstation für IED Überwachung und Datenerfassung Leitungsschutzgerät REL670 BB / BFP bay unit REB500 BU BB / BFP bay unit REB500 BU BB / BFP bay unit REB500 BU Sammelschienenschutz REB500 Zähler von L+G IEC IEC LE Merging Unit Metering Time Synch Merging Unit Protection 1 Merging Unit Protection 2 2 CP-MUP Merging Units für Schutz 1 CP-MUM Merging Unit für Messung ELK-CP3 kombinierte Strom-/ Spannungssensoren ELK-CP3 combined current and voltage sensors

34 Pilotinstallationen mit Prozessbus Erfahrungen von Laufenburg Erfahrungen Schutzsystem läuft seit der Inbetriebsetzung, keine Geräteausfälle oder falsche Auslösungen Keine Vorfälle auf der Übertragungsleitung, welche eine Auslösung erfordert hätten Strom Differenz zwischen Stromwandler und Sensor, gemessen durch REB500, entsprechen den Erwartungen Störschreiber Aufzeichnungen eines Fehlers ausserhalb der Schutzzone stimmen mit konventioneller Aufzeichnung überein

35 Erfahrungen mit 9-2 LE in der Projektabwicklung Prüfung und Inbetriebsetzung Protection IEC LE MU NCIT Control 9-2 LE simulator Primary injection Verdrahtungsprüfung Durch Selbstüberwachungs- Funktionen der NCIT, MUs und IEDs Schutz Prüfung Nicht-konventionelle Sekundäreinspeisung Simulation des IEC LE Datenstroms anstelle von Sekundäreinspeisung Testfunktionen zur Simulation von U/I, durch NCIT Merging Unit Primäreinspeisung für Stabilitätsund Richtungsprüfung

36 Erfahrungen mit 9-2 in der Projektabwicklung Prüfung und Inbetriebsetzung Software ersetzt Multimeter und Stromzange Intelligente Software zur Erkennung und Auswertung der Datenströme Diagnose Funktionen in Sensor, Merging Unit und IED zur Überwachung von Verbindungen Synchronisation Qualität der Abtastwerte und Telegramme Erhöhte Betriebssicherheit Messung und Einspeisung ohne Manipulation an Strom- und Spannungskreisen Kein kurzschliessen/ öffnen von Stromklemmen

37 Inhalt Vorstellung ABB Power Systems Relion : Schutz- und Steuergeräte der IEC Generation SA - Stationsleitsysteme für alle Anwendungen Tools sind entscheidend IEC Edition 2 Prozessbus 9-2 LE Zusammenfassung ABB Group May 30, 2011 Slide 37

38 Zusammenfassung ABB verfügt mit Relion über ein komplettes Portfolio von IEC61850 Konformen Schutz- und Steuergeräten ABB hat über 1000 auf IEC61850 basierende Systeme verkauft ABB hat NCITs* für Schutz und Messung für GIS Schaltanlagen ( kv) mit den dazugehörigen Merging Units ABB hat Pilotprojekte für IEC61850 basierende Systeme mit Prozessbus IEC LE und NCITs in Betrieb ABB ist bereit, Projekte mit ABB NCIT s und IEC LE Sekundärtechnik mit CH Kunden zu diskutieren. ( * Non-Conventional Instrument Transformer)

39 Ansprechperson Walter Baass Walter Baass Schutz, Steuerung und SA Leiter Verkauf Schweiz ABB Schweiz AG Power Systems Bruggerstrasse 72 CH-5400 Baden Direkt Mobile ABB Schweiz Juni 2011 Slide 39

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