IEC 61850 and KEPServerEX data communication in a power plant environment

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin, onko mahdollista toteuttaa voimalaitosympäristössä suojareleeltä tiedonsiirto järjestelmiin käyttäen KEPServerEX-alustaa. Tiedonsiirto suojareleeltä valvomojärjestelmiin on toteutettu ohjelmoitavan logiikan avulla, mutta KEPServerEX-alustalla voitaisiin jakaa ohjelmoitavan logiikan tiedonsiirto kuormaa, jolloin ohjelmoitavan logiikan ei tarvitse toimia välittäjänä. Tutkimus tehtiin Wärtsilä Finland Oy:lle.

Wärtsilä tuottaa ympäri maailmaa erilasia energiaratkaisuja ja yksi näistä on voimalaitosten rakentamista ja käyttöönottoa. Voimalaitosympäristössä kojeistojen suojalaitteina toimivat suojareleet. Suojareleiden tiedonsiirto kulkee ohjelmoitavan logiikan kautta valvomo-ohjelmistoon, jolla operaattorit ohjaavat ja seuraavat voimalaitoksen toimintaa.

Tutkimuksessa tutkittiin mahdollisuutta tulevaisuudessa korvata ohjelmoitava logiikka tiedonsiirrossa ja toteuttaa tiedonsiirto suojareleeltä KEPServerEX-alustan kautta valvomo-ohjelmistoon. KEPServerEX-alustan toimintaperiaate perustuu OPC UA-menetelmään ja tiedonsiirrossa käytettiin suojareleiden yleistä IEC 61850 -tiedonsiirto standardia. On tärkeää, että tämä ratkaisu antaisi tarkat sekä todenmukaiset aikaleimatut datat usealle eri valvomojärjestelmälle ja olisi yhteensopiva monen eri suojareleen kanssa, joita Wärtsilä käyttää voimalaitoksillaan.

KEPServerEX-alustalla testattiin sekä perehdyttiin erilaisiin ominaisuuksiin ja selvitettiin, olisiko tämä toimiva ratkaisu. Tutkimuksen tuloksena todettiin, että tämän ratkaisun kaikki ominaisuudet ja konfigurointi mahdollisuudet ovat riittäviä tämän kaltaiseen tiedonsiirtoon. Tutkimuksen myötä Wärtsilälle saatiin enemmän tietoa IEC 61850-standardin MMS-protokollasta ja KEPServerEX tiedonsiirrosta, jolla voi olla vaikutusta tulevaisuudessa suojareleiden tiedonsiirron toteutukseen.

The IEC 61850 standard is a widely used communication protocol in electrical substations. This study examines how management of data coming from various protective relays is implemented using the KEPServerEX platform. Ensuring compatibility with Wärtsilä's commonly used intelligent electronic devices (IEDs) is paramount in this context.

Currently, data from the protection relays is sent to the control and monitoring system via programmable logic in Wärtsilä's power plants. The vision for the future is to replace this programmable logic with the KEPServerEX platform, which will act as a central data source. The first step in the study was to gain a comprehensive understanding of the IEC 61850 standard. The study was carried out using relays and software tools, performing various tests on them, and studying the features of KEPServerEX.

The study provided Wärtsilä with more information about the communication between the IEC 61850 standard