Utbyte av kommunikationsprotokoll till IEC 61850 i elstation

Abstract

Detta examensarbete behandlar utbyte av kommunikationsprotokoll i en elstation, från SPA Bus till IEC 61850.

Syftet med examensarbetet var att byta ut kommunikationen mellan SCADA och skydds- reläerna i en av Nykarleby Kraftverks elstationer, från SPA Bus till IEC 61850. Detta utfördes genom att skyddsreläerna fick nya kommunikationskort installerade. Med det nya kommunikationsprotokollet fås mera information från reläerna, t.ex feltyp, direkta mätningar samt manövrering och indikering som sker direkt. Det innebär också att man i framtiden kan utföra all konfigurering och manövrering samt ha full kontroll över allt från driftscentralen utan att behöva åka ut till elstationen för att ansluta datorn till ett skyddsrelä. Reläerna får även uppdaterad programvara och blir periodbesiktade under arbetets gång.

I examensarbetets teoridel behandlas elstationer och elnät i allmänhet, den utrustning som användes samt den programmvara som användes. I examensarbetets praktiska del behandlas planering, konfigurering av kommunikationsinställningar och skyddsinställningar samt testning av skyddsreläer. Resultatet av detta examensarbete blev ett fungerande och snabbare kommunikationssystem mellan SCADA och skyddsreläerna.

Examensarbetet gjordes på uppdrag av Nykarleby Kraftverk Ab mellan våren 2017 och våren 2018.

Tässä työssä kuvataan sähköaseman kommunikointiprotokollan vaihtoa SPA Busista IEC 61850:een.

Työhön kuului kommunikointiprotokollan vaihto SCADA:n ja suojareleiden välillä, yhdellä Uudenkaarlepyyn Voimalaitoksen sähköasemilla, SPA Busista IEC 61850:een. Työ toteutettiin niin, että suojareleisiin asennettiin uudet kommunikointikortit. Uudella kommunikoinnilla saadaan enemmän tietoa releistä, mm. sähköverkon vikatyyppejä ja mittauksia. Ohjaukset ja tilatiedot tulevat ilman viivettä perille. Tämä myös mahdollistaa että tulevaisuudessa voidaan tehdä releasetuksia ja muita asetuksia etänä valvomosta ilman että tarvitsee käydä paikan päällä liittämässä tietokonetta releeseen. Releet saivat myös uusimmat ohjelmat ja testauksessa tehtiin vuosikoestukset samalla kertaa.

Opinnäytetyön teoriaosassa käsitellään sähköasemia ja sähköverkkoa yleisesti, sekä komponentteja ja ohjelmia. Opinnäytetyön käytännön osassa käsitellään suunnittelua, kommunikointi- ja suojauskonfigurointia ja suojareleiden testausta. Opinnätytetyön tuloksena on toimiva ja nopeampi kommunikointi SCADA:n ja suojareleiden välillä.

Opinnäytetyö tehtiin Uudenkarlepyyn Voimalaitokselle kevään 2017 ja kevään 2018 välisenä aikana.

This thesis is about changing the communication protocol in a substation from SPA Bus to IEC 61850. This thesis was done on behalf of Nykarleby Kraftverk Ab between the spring of 2017 and the spring of 2018.

The purpose of this thesis was to change the communication between SCADA and the protection relays in one of Nykarleby Kraftverk’s substations, from SPA Bus to IEC 61850. This was achieved by installing new communication cards in the protection relays. The new communication protocol allows the user to get more information out of the protection relays, for example fault type, direct measurements and direct indication. This also means that all the configuration and operating of the relays in the future can be performed from the operation center without having to go to the substation to connect a computer to the protection relay. The protection relay also gets updated firmware an periodic inspections during the work.

The theoretical part of this thesis consists of substations, the power grid in general, the equipment that was used and the software that was used. The practical part of this thesis consists of planning, configuration of communication settings and protection settings and testing of the protection relays. The result of this thesis was a functioning and faster communication system between SCADA and the protection relays.