IEC 61850 und nahtloses Energiemanagement: Der Brückenschlag zwischen Hardware, Software und Smart Grids
Die IEC 61850-Norm für Kommunikationsnetze ist ein weltweit anerkannter Standard, der für die moderne Automatisierung von Energieversorgungsunternehmen unerlässlich ist. IEC 61850 legt Kommunikationsprotokolle für die Integration von IEDs (intelligente elektronische Geräte) in Unterstationen fest. Sie gewährleistet die Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten elektrischer Umspannwerke und verbessert so die Leistung von Energiemanagementsystemen.
Das IEC 61850-Protokoll ist für die Erreichung von Konnektivität, Mobilität und Langlebigkeit in Automatisierungssystemen unerlässlich. Mit der Einführung digitaler und intelligenter Technologien in der Industrie wird es immer wichtiger, die Kommunikation zwischen einer Vielzahl von Geräten zu vereinheitlichen. Um die Integrität und Effektivität moderner Abläufe zu erhalten, unterstützt dieser Standard die Automatisierung komplizierter Prozesse und erleichtert den Informationsaustausch in Echtzeit.
Wir bei Promwad sind auf Automatisierungslösungen für Energieversorgungsunternehmen spezialisiert, die mit der IEC 61850 übereinstimmen. Unsere Erfahrung umfasst Schaltplan- und PCB-Design, Firmware-, FPGA- und Embedded-Linux-Entwicklung, was unseren Kunden geholfen hat, die Vorteile des IEC 61850-Protokolls voll auszuschöpfen.
Inhaltsübersicht
Die Vorteile von IEC 61850 in der Energieversorgungsautomatisierung
IEC 61850 oder IEC 60870: Welcher Standard eignet sich am besten für Microgrids?
Was ist IEC 61850?
IEC 61850 dient als umfassender Rahmen, der den Entwurf, die Implementierung und die Integration von SAS (Substation Automation Systems) regelt. Der Zweck der IEC 61850 ist die Standardisierung der Kommunikation zwischen IEDs innerhalb von Umspannwerken, um die Interoperabilität und einen effizienteren und zuverlässigeren Betrieb von Energiesystemen zu gewährleisten.
Eine der wichtigsten Komponenten dieser Norm ist das IEC 61850-Kommunikationsprotokoll, das den Datenaustausch zwischen Geräten in einer Umspannstation erleichtert. Dieses Protokoll unterstützt Echtzeit-Überwachungs-, Steuerungs- und Schutzfunktionen. Ein bemerkenswertes Merkmal dieses Protokolls ist das IEC 61850 MMS-Protokoll (Manufacturing Message Specification), das für den Austausch von nicht zeitkritischen Daten wie Konfigurationseinstellungen, Ereignisprotokollen und Diagnoseinformationen verwendet wird.
Der IEC 61850-Standard ist in der Windenergiebranche weit verbreitet, um eine effiziente Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten in Windkraftanlagen zu ermöglichen
Zusätzlich führt die IEC 61850 ein hierarchisches Datenmodell ein, das die Darstellung von Geräten und Funktionen innerhalb einer Unterstation standardisiert. Dieses Modell basiert auf logischen Knoten, die verschiedene Aspekte des Betriebs der Unterstation darstellen, wie z. B. Schutzrelais, Leistungsschalter und Transformatoren. Der Standard umfasst auch eine flexible und erweiterbare Konfigurationssprache SCL (Substation Configuration Language) für die detaillierte Spezifikation der Interaktion von Geräten innerhalb des Systems.
Die Vorteile von IEC 61850 in der Automatisierung von Energieversorgungsunternehmen
Einer der herausragenden Vorteile der Norm IEC 61850 ist ihre Fähigkeit, die Interoperabilität zwischen Geräten und Systemen verschiedener Hersteller zu fördern. Dies wird durch das standardisierte IEC 61850-Kommunikationsprotokoll erreicht, das sicherstellt, dass Geräte unabhängig von Marke oder Modell zusammenarbeiten können.
Darüber hinaus ist IEC 61850 sehr flexibel, so dass es an verschiedene industrielle Anwendungen angepasst werden kann, die über die Automatisierung von Umspannwerken hinausgehen. Das kann die Stromerzeugung, die Verteilung oder die industrielle Prozessautomatisierung sein. Diese Anpassungsfähigkeit garantiert, dass die IEC 61850 auch weiterhin als grundlegender Standard dienen kann, wenn sich die Industrien weiterentwickeln und neue Technologien auftauchen, und sowohl die aktuellen als auch die zukünftigen Automatisierungsanforderungen der Energieversorger unterstützt.
Die IEC 61850-Norm in Zahlen. Quelle: Offizielle Website der IEC 61850, iec61850.dvl.iec.ch
Ein weiterer Vorteil von IEC 61850 ist seine Fähigkeit, die Effizienz und Zuverlässigkeit von Systemen zu verbessern. Die Norm ermöglicht eine schnellere Kommunikation und einen zuverlässigeren Datenaustausch zwischen Geräten, was in Umgebungen, in denen Echtzeitdaten für die Überwachung und Steuerung unerlässlich sind, von entscheidender Bedeutung ist. Die IEC 61850 ermöglicht eine schnelle Kommunikation mit geringer Latenz und sorgt so dafür, dass industrielle Systeme schnell auf Veränderungen reagieren und effizienter arbeiten können.
IEC 61850 oder IEC 60870: Welche Norm ist die beste für Microgrids?
Bei der Wahl des besten Standards für die Kommunikation und Automatisierung von Kleinstnetzen läuft die Entscheidung oft auf eine Wahl zwischen IEC 61850 und IEC 60870 hinaus. Beide Normen spielen eine wichtige Rolle bei der Automatisierung von Stromnetzen, sind aber auf unterschiedliche Bedürfnisse und Kontexte zugeschnitten.
IEC 61850 ist in der Regel die bevorzugte Wahl für Microgrids, insbesondere für solche, die erneuerbare Energiequellen einbeziehen und eine Hochgeschwindigkeits-Echtzeitkommunikation erfordern. Dieser Standard wurde ursprünglich für die Automatisierung von Umspannwerken entwickelt, hat sich aber inzwischen weiterentwickelt, um breitere Smart-Grid-Anwendungen zu unterstützen, was ihn ideal für die komplexe Umgebung eines Mikronetzes macht. Er eignet sich für verteilte Energieressourcen, Energiespeichersysteme und Demand-Response-Mechanismen.
Smart-Grid-Architekturmodell (SGAM) mit Interoperabilitätsschichten. Quelle: Offizielle Website der IEC 61850, iec61850.dvl.iec.ch
Andererseits ist IEC 60870 ein etablierter Standard, der in traditionellen SCADA-Systemen für die Steuerung und Überwachung von Stromnetzen auf höherer Ebene, z. B. zwischen Leitstellen und Umspannwerken, weit verbreitet ist. Sie ist zuverlässig in der Netzautomatisierung, aber weniger geeignet für die Anforderungen moderner Microgrids, die eine granularere Echtzeitsteuerung und einen Datenaustausch erfordern.
IEC 60870 eignet sich im Allgemeinen besser für einfachere, statischere Energiesysteme, bei denen das Kommunikationsnetz in Bezug auf Geschwindigkeit und Datenverarbeitung weniger anspruchsvoll ist. Das IEC 60870-5-101-Protokoll (oder IEC 101-Protokoll) ist eine internationale Norm für die Fernsteuerung und -überwachung in der Elektrotechnik und in Automatisierungssystemen, insbesondere in Energiesystemen. Es wird häufig in SCADA-Systemen für die Kommunikation zwischen Leitstellen und RTUs (Remote Terminal Unit) oder IEDs verwendet.
Zur IEC 60870-Reihe gehört auch das Protokoll IEC 60870-5-103, eine Norm für die Übertragung von Fernwirkdaten in Elektro- und Automatisierungssystemen, die für die Kommunikation zwischen Schutzeinrichtungen und Leitsystemen in elektrischen Unterstationen entwickelt wurde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für Mikronetze, die eine fortschrittliche Echtzeit-Kommunikation und -Automatisierung integrieren müssen - insbesondere solche, die erneuerbare Energiequellen einbeziehen - die IEC 61850 in der Regel die geeignetere Norm ist. Für traditionellere Energiesysteme oder wenn einfachere Automatisierungslösungen ausreichend sind, bleibt IEC 60870 relevant.
Was Promwad bietet
Kundenspezifische Entwicklung
Wir haben uns auf die Entwicklung kundenspezifischer Lösungen spezialisiert, die die IEC 61850-Normen vollständig erfüllen. Wir verstehen die Komplexität, die mit der Integration von IEC 61850 in bestehende Automatisierungssysteme verbunden ist. Deshalb verfolgen wir bei jedem Projekt einen maßgeschneiderten Ansatz.
IEEE C37.94-Multiplexer für Smart Grid IEC-61850-Teleprotektionssystem
Dank unserer Erfahrung mit Smart-Grid-Protokollen und Energieüberwachung können wir Lösungen entwickeln und implementieren, die mit IEC 61850 konform sind.
Beratung und Unterstützung bei der Einhaltung von Vorschriften
Zusätzlich zu unseren Entwicklungs- und Integrationsdienstleistungen bietet Promwad Beratungsunterstützung an, um unseren Kunden bei der vollständigen Einhaltung des IEC 61850-Standards zu helfen. Unser Team bietet während des gesamten Prozesses, von der ersten Bewertung bis zur Implementierung, fachkundige Beratung an. Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um sicherzustellen, dass ihre Systeme alle erforderlichen Anforderungen erfüllen, und helfen ihnen, kostspielige Fehler und Verzögerungen zu vermeiden.
Promwads Fachwissen erstreckt sich auch auf das Testen und Validieren von Systemen, um sicherzustellen, dass sie den IEC 61850-Protokollen entsprechen. Wir verwenden verschiedene Testmethoden und -werkzeuge, um zu überprüfen, ob jede Komponente Ihres Systems ordnungsgemäß funktioniert und vollständig mit dem Standard übereinstimmt. Unsere Beratungsleistungen sind besonders wertvoll für Kunden im Bereich der Gebäudeautomatisierung, bei denen die Einhaltung von IEC 61850 für den betrieblichen Erfolg von entscheidender Bedeutung ist.
Anwendungsfälle der Implementierung von IEC 61850
Diese Beispiele verdeutlichen die Vielseitigkeit und Effektivität von IEC 61850 in verschiedenen Automatisierungsszenarien von Energieversorgern und zeigen seinen Wert bei der Gewährleistung eines effizienten und zuverlässigen Betriebs in verschiedenen Sektoren.
- Integration in intelligente Stromnetze
Ein großes Versorgungsunternehmen hat IEC 61850 in seinen Umspannwerken implementiert, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten zu optimieren und die Zuverlässigkeit seines Smart-Grid-Betriebs zu verbessern. Durch die Einführung des IEC 61850-Protokolls konnte das Unternehmen einen Echtzeit-Datenaustausch und eine verbesserte systemweite Automatisierung erreichen, was zu einer effizienteren Energieverteilung und kürzeren Ausfallzeiten während der Wartung führte.
Der IEC 61850-Standard eignet sich sowohl für kleine als auch für große Solaranlagen
- Projekt für erneuerbare Energien
In einem groß angelegten Windparkprojekt wurde die Kommunikation zwischen Windturbinen, Umspannwerken und dem zentralen Leitsystem über IEC 61850 gesteuert und kontrolliert. Die Fähigkeit des Standards, Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung und Echtzeitüberwachung zu unterstützen, ermöglichte es dem Projekt, die Stromerzeugung zu optimieren und die Stabilität des Netzes zu gewährleisten, selbst bei der schwankenden Natur der Windenergie.
- Prozessautomatisierung in der Fertigung
Ein Fertigungsbetrieb nutzte IEC 61850 zur Integration seiner Stromüberwachungs- und -steuerungssysteme, zu denen Schutzrelais, Leistungsschalter und andere kritische Geräte gehören. Durch diese Integration konnte das Werk nahtlos zwischen allen Komponenten kommunizieren, wodurch die Sicherheit verbessert, die Überwachungsmöglichkeiten erweitert und die Reaktionszeiten bei kritischen Vorgängen verkürzt wurden.
***
Der IEC 61850-Standard ist in der heutigen Energieversorgungsautomatisierung von entscheidender Bedeutung, insbesondere im Energiesektor. Seine Fähigkeit, Kommunikationsprotokolle und Datenmodelle zwischen IEDs in Umspannwerken zu standardisieren, verbessert die Leistung von Energiemanagementsystemen.
Da sich die Branche durch die Integration digitaler und intelligenter Technologien weiterentwickelt, wird die Notwendigkeit einer nahtlosen Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten immer wichtiger. IEC 61850 trägt dazu bei, indem es den Echtzeit-Datenaustausch und die Automatisierung komplexer Prozesse unterstützt und so die Effizienz und Integrität industrieller Abläufe gewährleistet.
Wir sind bereit, Automatisierungssysteme zu entwerfen und zu implementieren, die diesem Standard entsprechen. Durch die Anpassung unserer Lösungen an IEC 61850 helfen wir Unternehmen, ein höheres Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Sicherheitsniveau zu erreichen.
Wenn Sie die Automatisierungssysteme Ihres Energieversorgers mit den Vorteilen von IEC 61850 verbessern möchten, kontaktieren Sie uns!
Unsere Fallstudien zur industriellen Automatisierung
