Vorgänge in Schaltstationen ereignisgenau erfassen

Applikation

Grundsätzlich existieren in Schaltanlagen zwei verschiedene Kommunikationsaufgaben, die in der Norm IEC 61850 mit Stationsbus und Prozessbus adressiert werden. Während der Stationsbus den Austausch von Statusinformationen zwischen Geräten auf Feldebene und der Leitwarte regelt, ist der Prozessbus zur Echtzeitkommunikation und zum Austausch relevanter Ereignisse zur Automatisierung vorgesehen.

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Vorteile Überwachung von Schaltstationen Funktionen Kunden Weitere Applikationen

IEC 61850 Überwachung von Unterstationen

Das iba-System bietet mit seinen IEC 61850-Schnittstellen die Möglichkeit als aktiver Teilnehmer im Stationsbus via MMS (Manufacturing Messaging Specification) Statusinformationen von den IEC 61850-Geräten zu beziehen sowie auf Prozessbus-Ebene auch die Echtzeit-Kommunikation von Ereignissen (GOOSE) und Messwerten (9-2 SV) zu erfassen.

Schematic of iba's substation monitoring

Vorteile auf einen Blick

Automatisierungsvorgänge und Messwerte in Umspannwerken oder in Stationen der Energieversorgung überwachen
IEC 61850-Kommunikation: Echtzeit-Ereignisse, Messdaten und Statusänderungen auf Prozessbus- oder Stationsebene erfassen
Stationsbus mit aktiver Kommunikation (MMS Client & Server)
Prozessbus: Echtzeitereignisse (GOOSE) und Messwerte (GOOSE, Sampled Values (SV))
Ereignisse mit Zeitstempel des Schutzgeräts erfassen
COMTRADE-Dateiexport (IEC 61850-7-2)
Unterstützung von Engineering-Ansätzen (z. B. durch Import von SCD-, CID-Dateien)

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Stationsbus - MMS-Kommunikation

Die MMS-Kommunikation stellt eine klassische Client-Server- Kommunikation dar, bei der ein Gerät, z. B. ein Schutzrelais, Daten mit dem übergeordneten Leitsystem austauscht. Zu diesen Daten zählen beispielsweise Gerätevariablen und -parameter sowie Messwerte und Statusmeldungen.

Die Norm IEC 61850 bietet mit MMS eine eigene Reporting- und DataSet-Funktionalität, die mit dem iba-System genutzt wird. Dabei meldet sich ibaPDA als Client bei einem IEC 61850-Gerät (Server) für ein bestimmtes DataSet an und erhält im Fall einer Datenänderung im DataSet vom IEC 61850-Gerät ein Update – ohne dass weiteres Polling notwendig wäre. Letztlich wird damit die Performance erhöht und der Kommunikationsaufwand auf ein Minimum reduziert.

Prozessbus GOOSEKommunikation

Die GOOSE-Kommunikation dient dem Echtzeit-Austausch von Informationen zwischen IEC 61850-Geräten untereinander. Diese Kommunikation nach dem Publisher-Subscriber-Prinzip erfolgt in Echtzeit und wird zur Übermittlung sicherheitsrelevanter und zeitkritischer Ereignisse genutzt. ibaPDA als Subscriber beobachtet den Datenaustausch im Netzwerk und filtert relevante Signale mit der Zeitinformation heraus, sodass Störereignisse und Systemantwort exakt rekonstruiert werden können.

Prozessbus Sampled Values

Sampled Values dienen der Übertragung von digitalisierten Messgrößen im Bereich von 4 kHz bis 100 kHz und bieten eine Alternative zur klassischen Messwerterfassung mit der Wandlung von Analogsignalen. ibaPDA fungiert als zusätzlicher Subscriber in diesem Netzwerk und zeichnet im Ereignisfall auch Störschriebe auf Basis der Sampled Value-Daten auf. So lassen sich die Messwerte, die das Schutzgerät im Störfall erfasst hat, dokumentieren.

Ereignisse präzise nachvollziehen

Im iba-System werden die Daten mit dem Zeitstempel der aussendenden Geräte erfasst. Denn nur so ist es möglich, Ereignisse präzise nachzuvollziehen. Sie gewinnen Einblicke in den Zeitverlauf der Ereignisse und können die Systemantwort adäquat bewerten. Sie erhalten Antworten auf die Fragen: Welches Schutzgerät hat auf den Fehler zuerst reagiert? Ist die Systemantwort gut koordiniert? Die Laufzeit der Übertragung ist dabei irrelevant, da die Ereignisse mit dem Zeitstempel der aussendenden Geräte erfasst werden. So wird das Ergebnis nicht verfälscht.

Mit dem iba-System werden die Netzvorgänge in den Stationen sichtbar und in Verbindung mit dem iba-Prozess-Monitoring werden ihre Auswirkungen auf angebundene Anlagen transparent. Auch umgekehrt lassen sich Auswirkungen der Prozesse auf Netzvorgänge nachvollziehen, beispielsweise bei Zu- oder Abschaltung großer Lasten.

Signale einfach mit Adressbüchern auswählen

Bei aktiver Kommunikation mit den IEC 61850-Geräten liest ibaPDA alle Datenpunkte aus und erzeugt interne Adressbücher. Die gewünschten Signale lassen sich darin schnell finden und für die Aufzeichnung auswählen.

Auch ohne aktive Kommunikation mit den IEC 61850-Geräten können die Adressbücher aus den Engineering-Dateien (*.scd, *.cid, …) generiert werden. Dies ist während der Projektierung oder in reinen Prozessbus-Sniffer-Szenarien mit ausschließlich lesendem Zugriff auf das Netzwerk notwendig und somit eine hilfreiche Funktion in ibaPDA.

Comtrade-Datei-Export

Schutzgeräte verfügen über einen eigenen Rekorder für die Aufzeichnungen von Störschrieben im Comtrade-Format. ibaPDA erkennt, wenn ein Schutzgerät eine Aufzeichnung mit dem eigenen Rekorder angelegt hat, z. B. in Folge eines Störereignisses, und kopiert diese Aufzeichnungsdatei auf ein festgelegtes Zielverzeichnis. Die kopierte Datei kann später mit ibaDatCoordinator und ibaAnalyzer in das iba-DATFormat oder andere Datenformate exportiert werden.

Damit die Dateien auch bei vielen Schutzgeräten den jeweiligen Quellgeräten zugeordnet bleiben, können die Dateinamen mit Informationen wie beispielsweise Gerätename, Zeitstempel, etc. angereichert werden.

Der Vorteil des iba-Systems ist, dass nicht viele einzelne Aufzeichnungen der Geräte ausgewertet werden müssen, sondern das Gesamtsystem in einer Aufzeichnung betrachtet wird. Sie erhalten an zentraler Stelle einen Gesamtüberblick über die Ereignismeldungen aller Schutzgeräte und können Fehler schneller analysieren und gezielter reagieren.