uzupełniają sterowniki programowalne SIMATIC w systemach sterowania przesyłem energii

Operator sieci elektroenergetycznej TEIAS jest odpowiedzialny za przesył energii elektrycznej na terenie całej Turcji. Obecnie realizowany jest projekt modernizacji i rozbudowy systemów sterowania systemem elektroenergetycznym. Grupa Siemens PTD (Power Transmission and Distibution) uzyskała kontrakt na to zadanie. Nowoczesne systemy Sinaut Spectrum SCADA zostały zaadaptowane do budowy trwałych i niezawodnych mozaikowych tablic synoptycznych, zapewniających ciągłą sygnalizację stanu sieci w głównym centrum sterowania. Zadanie to zostało rozwiązane za pomocą dedykowanych modułów wyjść cyfrowych produkcji firmy Systeme Helmholz.

Niezawodność systemów energetycznych jest jednym z najważniejszych globalnych wyzwań, stojącymi przed nami w najbliższych dziesięcioleciach. Zdajemy sobie wszyscy sprawę z tego, że energia elektryczna nie jest zużywana w miejscu jej wytworzenia. Dlatego właśnie tak ważne są sieci elektryczne wysokiego i średniego napięcia, służące do przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej.
Niezawodność systemu elektroenergetycznego jest również ważnym czynnikiem rozwoju, koniunktury i produktywności gospodarki Turcji. Dlatego też obserwujemy wzrost inwestycji zagranicznych w tym sektorze. Tureckie sieci elektroenergetyczne zarządzane przez TEIAS (Turecką Korporację Przesyłu Energii Elektrycznej) obejmują 14 000 km linii 380 kV i 28 000 km linii 154 kV; niekiedy stosowane jest również napięcie 33 kV. Osiem centrów sterowania siecią jest rozłożonych na całym terytorium Turcji; składa się na nie sześć regionalnych centrów sterowania (RCC), narodowe centrum sterowania (NCC) w Gölbasi i awaryjne centrum NCC w Ankarze.

Rys. 1 Ogólny schemat centrum sterowania tureckiej sieci elektroenergetycznej

Jeden z ostatnich projektów TEIAS dotyczył modernizacji i rozbudowy centrów sterowania siecią przesyłową (rys. 1). Kontrakt ten uzyskała grupa Siemens PTD (Power Transmission and Distibution). Prace obejmowały całkowitą wymianę wyposażenia centrum RCC w Iketelli w pobliżu Istambułu. Jako tablicę synoptyczną wykorzystano system mozaikowy 8RU.

Systemy mozaikowe sygnalizujące stany sieci
Zamówienie obejmowało wyposażenie centrów sterowania w nowe systemy SCADA (rysunek 2). W ośmiu centrach sterowania zainstalowano systemy sterowania Sinaut Spectrum w wersji 4.3, zastępujące wcześniej używane komputery VAX. Sześć centrów RCC podłączono do centralnego ośrodka sterowania w Gölbasi za pomocą nadmiarowych łączy ICCP 64 Kb.

"Te centra sterowania są odpowiedzialne za pracę 150 stacji na terenie całego kraju" - mówi Ralf Jettmann z Siemens PTD, odpowiedzialny lokalnie za projekt (rys. 3). Podstacje - 51 nowych podstacji Sicam RTU i dziewięć Sicam SAS, a także 78 istniejących podstacji RTU Westinghouse gromadzą dane i przesyłają je centrów RCC. "Transmisja danych odbywa się głównie po sieci elektroenergetycznej (Power Line Communication, PLC)" - wyjaśnia specjalista od sieci. Nowe podstacje RTU oparte są o standard IEC 60870-5-101 [1] zastępujący rozwiązania telekomunikacyjne stosowane do tej pory. Istniejące podstacje RTU stosują do komunikacji protokół F64F.
System Sinaut Spectrum składa się ze sterownika programowalnego Simatic S7-400 pracującego jako serwer tablicy synoptycznej połączony z centrum RTC przemysłową siecią Ethernet. Sterownik S7-400 jest wyposażony w jeden moduł wejść cyfrowych i jeden moduł wyjść cyfrowych, które są odpowiedzialne za zadania centralne, takie jak test lampek i funkcje specjalne, jak ustawianie czasu sieci. Rozproszone jednostki S7-300 DP slave, sterujące tablicą synoptyczną przez wyjścia cyfrowe, komunikują się po magistrali Profibus DP.

Rys. 2 Integracja systemu tablicy synoptycznej z wykorzystaniem techniki Sinaut Spectrum

Życzeniem klienta było zachowanie niezawodnych i sprawdzonych rozwiązań tablic synoptycznych, do których byli przyzwyczajeni operatorzy. System wizualizacji wyświetla wszystkie ważne dla użytkownika informacje na dużym panelu ściennym. Operator od razu widzi stan łączeniowy sieci, sygnalizowany za pomocą diod LED. "Czerwona dioda LED sygnalizuje zamknięty łącznik, a zielona - otwarty" - mówi Ralf Jettmann. Każdej lampce odpowiada więc przełączanie dwu diod LED. Zrealizowano to za pomocą modułów wyjść cyfrowych dokonujących konwersji z wewnętrznego poziomu sygnału sterownika na poziom wymagany przez proces.

Rys. 3 Ralf Jettmann (Siemens PTD), odpowiedzialny za projekt TEIAS

Dedykowane moduły wyjść cyfrowych
W poprzednim systemie złożone obrazy na tablicy synoptycznej były sterowane za pomocą sterowników programowalnych Westinghouse. Istniejące okablowanie Westinghouse musiało więc zostać zaadaptowane do nowoczesnej techniki systemu Sinaut Spectrum. Spowodowało to następujące kłopot: o ile w większości krajów typowym rozwiązaniem jest przełączanie napięcia dodatniego i łączenie minusa bezpośrednio z obciążeniem, w Turcji jest odwrotnie. Niestety, rozwiązanie to nie jest zaimplementowane w standardowych modułach WE/WY systemu Simatic. Dlatego dla tej aplikacji trzeba było poszukać specjalnego rozwiązania. "Szukaliśmy elastycznego i niedrogiego dostawcy zewnętrznego, który mógłby dostarczyć takie moduły" - tłumaczy R. Jettmann. "Trafiliśmy na moduły produkcji firmy Systeme Helmholz" [2]. Jest to dostawca oferujący dedykowane wersje modułów WE/WY kompatybilne z systemem S7 (rysunek 4). Moduły wyjść wybrane do tego projektu oparte są o komponenty DEA 300 firmy Helmholz (rysunek 5, 6).

Rys. 4 Dostępne są również moduły wejść i wyjść cyfrowych produkcji firmy Systeme Helmholz o innych danych technicznych

Rys. 5 Dedykowane moduły cyfrowe zgodne ze sterownikami Simatic - widok z zamkniętą pokrywą

Rys. 6 Dedykowane moduły cyfrowe do projektu TEIAS - widok z otwartą pokrywą; wyraźnie widać zaciski dostosowane do wymagań klienta

Każde z 16 wyjść modułów DO obsługuje do 16 lampek. W każdym z nowo wyposażonych centrów sterowania wykorzystywane jest 16 modułów DO firmy Helmholz. W uzgodnieniu z firmą Siemens są one opisane jako moduły Simatic i zainstalowane w rozproszonych sterownikach S7-300. "Na opracowanie ostatecznej wersji tych specjalizowanych modułów Helmholz potrzebował tylko 3 miesięcy, zaprojektował także wzmacniacz wyjściowy do sterowania wyjść 24 V DC", wyjaśnia Ralf Jettmann, "co oznacza, że możemy teraz przełączać napięcie ujemne". Dostosowanie do wymagań klienta oznaczało także wyposażenie modułów w złącze 25-stykowe, co umożliwia podłączenie kabla wstążkowego do istniejących wejść/wyjść zainstalowanych w panelu alarmowym. "Dla zredukowania kosztów okablowania moduły będą instalowane w pobliżu panelu alarmowego" mówi R. Jettmann .
"Zakupiliśmy dużą ilość zapasowych elementów", konkluduje specjalista Siemensa, "ale dotychczas jeszcze ich nie potrzebowaliśmy, ponieważ wszystkie moduły pracują niezawodnie i bezbłędnie."

Literatura

[1] IEC 60879-5-101:(2003-2): Telecontrol equipment and systems - Part 5-101: Transmission protocols - Companion standard for basic telecontrol taks. Genewa / Szwajcaria: Bureau de la Commission Electrotechnique Internationale
[2] Systeme Hekmholz, Weisendorf: www.helmholz.de