IEC61850 與 SCADA 可帶來的系統價值 · PDF fileSchneider Taiwan Energy BU 3 電力監控系統主要設備 MiCOM C264 RTU 功因調整器

IEC61850 與 SCADA 可帶來的系統價值

2016. May

主講人: 巫佳易

全球化創新提供

解决方案

绿能可靠

Schneider Taiwan 2 Energy BU

1999

Groupe Schneider 改為

Schneider Electric,

致力於能源管理

1996

Modicon, 為自動化產品與技術先鋒, 成為首下施耐德品牌

1991

Square D 加入 Groupe

Schneider

1988

Telemecanique 加入 Groupe

Schneider

1975

Merlin Gerin 加入 Groupe

Schneider

超過175年的歷史

1836

於法國 Le Creusot 創立

施耐德電機

19 世紀 20 世紀 21 世紀

2013

併購 Invensys

2011

併購 Telvent

2010

併購 Areva’s distribution activity

2008

併購 Xantrex

2007

併購 APC corp. and Pelco

2005

併購 Power Measurement Inc.

2003-2008

併購配線設備與自動化系統商 (Ctect, Clipsal, Merten, Ova, GET, etc.)

2003

併購 T.A.C

2000

併購 MGE UPS Systems

鋼鐵工業

能源管理

電力與控制


電力監控系統主要設備

MiCOM C264 RTU

功因調整器


Confidential Property of Schneider Electric

Transmission

Centralised

Generation

Industry

Buildings

Data Centres

Infrastructure

Renewable Energy

Plants

1

Consumers

Consumers

Residential

Distribution

Distributed

Generation

1

Distributed

Generation

1

智慧電網


IEC61850 使用之目的

●成為一個標準之通訊語言

IEC 61850

ANSI

IEC

UCA2.0

IEC 60870-5-103

IEC 61850

One World

One Technology

One Standard


系統價值

成本

功能性

未來性


既有之通訊架構

HMI

Station

Bus

Device/Bay

Level

Process

Bus

Equipment

Level Circuit Breaker Switch CT / VT Circuit Breaker

Protection IED Control IED Meter IED Protection IED

Substation

Controller

Proprietary Proprietary Proprietary

Modbus DNP FIELDBUS LON PROFIBUS 60870-5-103 60870-5-104

Proprietary


HMI

Station

Bus

Device/Bay

Level

Process

Bus

Equipment

Level Circuit Breaker Switch CT / VT Circuit Breaker

Protection IED Control IED Meter IED Protection IED

Substation

Controller

IEC 61850

IEC 61850

IEC 61850 之特點


電力監控系統的發展趨勢

實驗室用變電所IEC 61850應用系統架構示意圖

新社變電所全功能

IEC 61850先導系統

之建置


IEC 61850 vs. other Protocols

Other Utility Protocols IEC 61850

Object Model

How the data is

organized

Application Services

The actions that can be

done to the data

Mapping

How the data is reliably

moved between devices

Logical models of actual

equipment in the

substation

Serial

TCP/IP

Abstract Communication

Service Interface (ACSI)

Specific Communication

Service Mapping

(SCSM)

Analogue Inputs

Analogue Outputs

Binary Inputs

Binary Outputs

Accumulators

Function Codes

Frame Types


IEC 61850 之特點

● IEC 61850 有以下特性點: (For IED Relays and Meters )

●規劃語言

●Substation Configuration Language (SCL)

●設備之資料格式(Device and data models, not registers and points)

●主動式

●基於Ethernet LAN 架構下可實現快速之連鎖及跳脫之動作

●即時之波形傳輸

●互通性

●基於網路架構之時間同步

●不同廠商之間的IED交換訊息的能力


IEC61850 物件模式


Physical Device

Logical Device

Logical Node

Data Object

Data Attribute

IEC61850 資料格式

Physical Device : 自我敘述描述此IED


HMI

gateway

Subst.

controller

Limit overflow

Switch position

Trip Decision

RMS

Measurements

General Input / Output

Circuit Breaker

Trip Conditioning

Overcurrent Protection

Disturbance recorder

Measurement Unit

IEC61850 Device Model

GGIO

PTRC

PTOC

XCBR RDRE

MMXU

Physical Device: SEPAM

Process Bus

Station Bus

Logical Device: SEPAM S80 Relay

■ XCBR: Circuit breaker


Buffered vs. Unbuffered Reports

●Buffered Report Control Blocks (BRCB)

●On event, the report is either sent immediately or buffered

●Events are buffered so that data is not lost due to flow control of bad connections

●Supports Sequence-of-Events (SOE)

●Unbuffered Report Control Blocks (URCB)

●On event, the report is sent immediately

●Events can be lost if the transport flow control is not fast enough or the connection

is poor


Unbuffered RCB

Filter &

Format

events

Report

Control

Get, Set Req

DataSet

Data, Quality &

Freeze Change

events

Get, Set Res

Formatted Reports


Buffered RCB

Filter &

Format

events

Report

Control

Get, Set Req

DataSet

Data, Quality &

Freeze Change

events

Get, Set Res

Formatted Reports

Formatted Reports Buffer


Application of IEC 61850

● IEC 61850 整合不同廠商Relay之應用


●GOOSE 功能為 (Peer-to-Peer) 點對點訊號傳輸。

● GOOSE 功能應用:

下游故障點跳脫時，瞬間閉鎖上游保護功能。

(GOOSE Timer is Faster )

斷路器失靈保護

直接傳輸跳脫

連鎖用途

卸載用途

狀態監視

IEC 61850 之特點 for IED Relays

GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event)


IEC61850 規劃(含GOOSE)作法流程圖

各廠家之IEC61850 規劃軟體


Relay

IEC61850 protocol

Control Center

PLC/RTU

100 Mbit/s Ethernet

Fiber Optical

Ethernet switch

Ethernet switch Ethernet switch

Supervision

computer

Relay Relay

ADI20 AI ADI20 AI

IEC 61850 系統主要整合解決方案

( 整合IEDs )

Meter Relay


SXX Relay send

GOOSE signal VXX Relay receives

the GOOSE signal

IP address

192.168.0.10

IP address

192.168.0.13

Switch

IEC61850

GOOSE

(虛擬通道傳輸)

IEC61850 GOOSE 試驗結果

IP address

192.168.0.15

PXX Relay send

GOOSE signal

IEC61850

GOOSE

(虛擬通道傳輸)

GPS

不同保護電驛

GOOSE 功能整合


GOOSE 功能開發試驗結果(2) Taiwan Schneider

IEC61850

GOOSE

Event

I> START

I> TRIP

Relay 1 面版顯示 Relay 2 面版顯示


Main-tie-main automatic bus transfer


SCADA 畫面功能顯示-GOOSE 訊息展示


V5X Relay –Web Function

遠方更改設定參數功能


Power SCADA 系統架構

Power SCADA


IEC61850

Relay Meter 其它設備 Relay Meter 其它設備

備援

CUP-2F CUP-3F

MpdBUS

TCP/IP IEC61850

MpdBUS

TCP/IP

CLIENT 2

IEC61850

Relay Meter 其它設備 Relay Meter 其它設備

備援

FAB-1A FAB-1B

MpdBUS

TCP/IP IEC61850

MpdBUS

TCP/IP

OFFICE

CLIENT 3

P1 CUP

CLIENT 4 分散式系統架構

各站圖控電腦分別收集各站之設備資訊，並將資訊透過網路分享至其他圖控電腦，如此在各變電站亦可同步監視全廠系統，有效分擔各圖控電腦之負擔。

備援式系統架構【CUP-2F】圖控電腦及【CUP-3F】圖控電腦可互相搭配，達到備援(Redundancy)功能，若【CUP-2F】之電腦故障，CUP-3F】圖控電腦可為之備援，持續監控系統，反之亦同。

P3 CUP

CLIENT 5

DNP3.0

TCP

台電

GPS

CLIENT 1

Antena

MpdBUS

RTU

MpdBUS

RTU

MpdBUS

RTU MpdBUS

RTU


頁面顯示說明 : 69kV GIS 系統

表示目前Bus有電

卸載之迴路選擇

OLTC顯示及控制

NGR顯示及控制畫面切換


頁面顯示說明 : OLTC控制說明

Local/Remote/SCADA模式由

現場變壓器控制盤選擇

Local :由現場變壓器控制盤調整

Remote :由二樓11.4kV控制盤調整

(位於GIS RCP盤旁)

SCADA : 由SCADA系統調整

在SCADA模式中:

自動 : 由二樓11.4kV控制盤自動調整

(位於GIS RCP盤旁)

手動 : 由SCADA系統手動調整


需量監視及顯示

需量監視模式修改


頁面顯示說明 : 11.4kV 系統顯示

表示目前Bus有電

表示目前TK在TEST

位置CB開路

表示目前TK在SERVICE位置

CB投入

畫面切換至上一層

畫面切換至下一層

切換至下一頁面


保護電驛資料顯示

點選滑鼠【左鍵】,可顯示設備詳細資料

選擇隨選趨勢圖警報設定

點選滑鼠【右鍵】,

亦可顯示設備詳細資料


設備資料顯示


目前游標顯示時間

基準線 Reference Bar

資料線 Data Bar

目前資料線與基準線之時間差

取樣頻率

目前資料線與基準線之瞬時電流差值

波型檔名，

名稱中包含日期及第一點資料記錄時間事件觸發時間

相位圖 Phasor

波型顯示說明


功率(P)報表

產出報表儲存路徑

產出報表檔案說明

報表資料日期

產出報表日期時間


台電電費單價表


Demonstration of PowerSCADA

敬請指教!

Schnerder-EMCS.mp4

Documents

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