Processbild och kommunikationslösning för batterilageranläggning i MicroSCADA

Abstract

Detta examensarbete har gjorts för Esse Elektro Kraft Ab och Autocirc Battery Recycling Ab. Syftet var att ansluta en batterilageranläggning, baserad på återanvända elbilsbatterier, till ett MicroSCADA Pro+ övervakningssystem för att möjliggöra övervakning och styrning. Projektet omfattar även integration av ett ställverk med reläskydd. All kommunikation hanteras via en Remote Terminal Unit (RTU). Kommunikationen mellan batterilagrets PLC, reläskyddet och MicroSCADA servern är implementerad med IEC 60870 5 104, vilket möjliggör tidsstämplade händelseloggar och säkerställer korrekt synkronisering av data.

I den teoretiska delen av arbetet beskrivs MicroSCADA Pro+ och hela SYS600 systemets uppbyggnad, inklusive dess komponenter och konfigurationsverktyg. Dessutom förklaras hur kommunikationen med en RTU etableras och fungerar. Teorin omfattar även en genomgång av elmarknadens struktur samt de stödtjänster som ett batterilager kan bidra med, såsom FCR N och FCR D.

Resultatet av examensarbetet är en fullt fungerade processbild och kommunikationslösning för en batterilageranläggning i MicroSCADA, med integrerade övervaknings och styrfunktioner. Processbilden ger en tydlig och användarvänlig visualisering av driftstatusen, larm och händelser. Utöver processbilden loggas data i olika rapporter, där användaren kan följa energiförbrukning, drifttimmar för FCR N och det aktuella elpriset. För att säkerställa stabil drift implementerades även en watchdog funktion som genererar ett larm vid driftstörningar. Detta arbete ska användas för att övervaka batterilagret hos Esse Elektro Kraft och den gemensamma driftcentralen vid Herrfors.

Tämä opinnäytetyö on tehty Esse Elektro Kraft Ab:lle ja Autocirc Battery Recycling Ab:lle. Tavoitteena oli liittää käytetyistä sähköauton akuista koostuva akkuvarasto MicroSCADA Pro+ valvontajärjestelmään, jotta sen valvonta ja ohjaus olisi mahdollista. Projekti sisälsi myös sähköaseman ja releensuojauksen integroinnin. Kaikki tiedonsiirto tapahtuu Remote Terminal Unitin (RTU) kautta. Akkuvaraston PLC:n, releensuojauksen ja MicroSCADA palvelimen välinen viestintä on toteutettu IEC 60870 5 104 protokollalla, mikä mahdollistaa aikaleimatut tapahtumalokit ja varmistaa oikean tietosynkronoinnin.

Työn teoreettisessa osassa kuvataan MicroSCADA Pro+:n ja koko SYS600 järjestelmän rakenne, mukaan lukien sen komponentit ja konfigurointityökalut. Lisäksi selitetään, miten RTU yhteys muodostetaan ja toimii. Teoriaosuus sisältää myös yleiskatsauksen sähkömarkkinoiden rakenteeseen sekä tuki palveluihin, joita akkuvarasto voi tarjota, kuten FCR N ja FCR D.

Opinnäytetyön tuloksena on täysin toimiva prosessikuva ja viestintäratkaisu MicroSCADA järjestelmässä käytettävälle akkuvarastolle, integroiduilla valvonta ja ohjaustoiminnoilla. Prosessikuva tarjoaa selkeän ja käyttäjäystävällisen visualisoinnin käyttötilasta, hälytyksistä ja tapahtumista. Prosessikuvan lisäksi tiedot tallennetaan erilaisiin raportteihin, joiden avulla käyttäjät voivat seurata energiankulutusta, FCR N:n käyttö tunteja ja ajankohtaista sähkön hintaa. Järjestelmän vakauden varmistamiseksi toteutettiin myös watchdog toiminto, joka tuottaa hälytyksen toimintavirheiden sattuessa. Tätä työtä käytetään Esse Elektro Kraftin akkuvaraston sekä Herrforsin yhteisen valvontakeskuksen seurantaan

This thesis has been carried out for Esse Elektro Kraft Ab and Autocirc Battery Recycling Ab. The aim is to connect a battery storage facility, based on repurposed electric vehicle batteries, to a MicroSCADA Pro+ monitoring system to enable supervision and control. The project also includes the integration of a substation with relay protection. All communication is managed via a Remote Terminal Unit (RTU). The communication between the battery storage PLC, the relay protection, and the MicroSCADA server is implemented using IEC 60870 5 104, which enables timestamped event logs and ensures proper data synchronization.

The theoretical part of the work describes MicroSCADA Pro+ and the structure of the entire SYS600 system, including its components and configuration tools. Additionally, it explains how communication with an RTU is established and operates. The theory also includes an overview of the electricity market structure and the ancillary services that a battery storage system can provide, such as FCR N and FCR D.

The outcome of this thesis is a fully functional process display and communication solution for a battery storage facility in MicroSCADA, with integrated monitoring and control functions. The process display provides a clear and user friendly visualization of operational status, alarms, and events. In addition to the process display, data is logged in various reports, allowing users to track energy consumption, operating hours for FCR N, and the current electricity price. To ensure stable operation, a watchdog function was also implemented, generating an alarm in case of operational disturbances. This work will be used to monitor the battery storage system at Esse Elektro Kraft and the joint operations center at Herrfors.