Fortschrittlicher Netzschutz Schutzsignal

Nachdruck - ABB technik 3/2011
Fortschrittlicher Netzschutz
Schutzsignal-Übertragungslösungen der
nächsten Generation
Fortschrittlicher
Netzschutz
Schutzsignal-Übertragungslösungen der nächsten Generation
Romeo Comino,
Michael Strittmatter –
Die Übertragung von Schutzsignalen
spielt eine entscheidende Rolle für die
Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit
moderner elektrischer Netze. Angesichts der zunehmenden Nutzung
nichtdeterministischer Ethernet/
IP-Technik in Weitbereichs-Kommuni­
kationsnetzen sind viele Energieversorgungsunternehmen (EVUs) rund um die
Welt besorgt, dass die Schutzsignalübertragung, die eine schnelle und
selektive Isolierung von Fehlern im
Stromnetz sicherstellt, dadurch beeinträchtigt werden könnte. Dank ihrer
umfangreichen Erfahrung auf dem
Gebiet der Schutzsignalübertragung
und EVU-Kommunikation ist es ABB
gelungen, neue Schnittstellen für ihre
Teleprotection-Plattform NSD570 zu
entwickeln, die erstmalig einen sicheren
und zuverlässigen Betrieb von Schutz­
signal-Übertragungseinrichtungen über
Ethernet/IP-WAN-Netzwerke gewährleisten.
Titelbild
Viele EVUs sind besorgt, dass die Schutzsignalübertragung in Unterstationen durch die nichtdeterministische Ethernet-Kommunikation beeinträchtigt
werden könnte.
S
törungen und Fehler in elektrischen Netzen können zu
schweren Spannungszusammenbrüchen und Blackouts
führen, von denen ganze Regionen und
Länder betroffen sein können. Aufgrund
der starken Abhängigkeit der modernen
Gesellschaft
von
elektrischer
Energie sind solche
Ausfälle nicht akzeptabel – weder im
Hinblick auf die
Auswirkungen auf
das öffentliche Leben noch im Hinblick auf die wirtschaftlichen Folgen. Daher
gilt es, solche gravierenden Störungen mit
allen Mitteln zu verhindern. Ein Schlüsselelement zur Isolierung und schnellen Klärung von Fehlern ist eine geeignete Schutzpraxis.
Eine typische Schutzsystemarchitektur für
eine Hochspannungs-Übertragungsleitung
umfasst drei Hauptkomponenten: Schutzrelais, Schutzsignal-Übertragungseinrichtungen (Teleprotection-Ausrüstung) und ein
Telekommunikationssystem ➔ 1. Die Tele-
Schutzsysteme müssen bestimmte Vorgaben hinsichtlich
ihrer Empfindlichkeit, Reak­
tionsfähigkeit, Selektivität und
Zuverlässigkeit erfüllen.
Schutzsysteme müssen bestimmte Vor­
gaben hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit,
Reaktionsfähigkeit, Selektivität und Zuverlässigkeit erfüllen, um eine erfolgreiche
Fehlerklärung zu gewährleisten. Schutzkonzepte, insbesondere für Hochspannungs-Übertragungsleitungen, erfüllen selten alle diese Anforderungen ohne die Hilfe
der Telekommunikation.
2 Fortschrittlicher Netzschutz | ABB technik 3/2011 - Nachdruck
protection-Ausrüstung fungiert als physi­
kalische Schnittstelle zwischen der Telekommunikations-Infrastruktur und den
Schutzrelais und ist somit entscheidend für
die Übertragung der von den Schutzrelais
generierten Signale („Befehle“) und dafür,
dass deren Anforderungen hinsichtlich der
Reaktionszeit und Selektivität im Fehlerfall
erfüllt werden.
Leistungskriterien: Sicherheit,
Verlässlichkeit und Übertragungszeit
Da jedes Telekommunikationssystem Störungen und Beeinträchtigungen verschiedener Art (z. B. Jitter oder Bitfehler in digitalen Netzwerken oder Koronarauschen
Störungen im Telekommunikationskanal
dürfen weder zur Simulation eines Befehls
auf der Empfängerseite führen, wenn kein
entsprechendes Signal gesendet wurde
(Sicherheit), noch eine übermäßige Verzögerung oder gar Unterdrückung eines tatsächlich
übermittelten Befehls bewirken (Verlässlichkeit).
1Typische Schutzsystemarchitektur
Unterstation A
Schutzeinrichtung/
-funktion
Unterstation B
Hochspannungsleitung
Schutzsignalübertragungseinrichtung/-funktion
Telekommunikationssystem
Schutzsignalübertragungseinrichtung/-funktion
Schutzeinrichtung/
-funktion
Schutzsignal-Übertragungssystem
und Dämpfungsschwankungen in einem
TFH-Kanal) ausgesetzt ist, wird das Leistungsvermögen der Teleprotection-Ausrüstung unter diesen Störungsbedingungen
durch die Aspekte Sicherheit, Verlässlichkeit und Übertragungszeit bestimmt.
Daher müssen alle Schutzsignal-Übertragungseinrichtungen den entsprechenden
Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit,
Verlässlichkeit und Übertragungszeit genügen, wie sie in der IEC 60834-1 [1] definiert
sind.
Ein wichtiges Kriterium ist die verfügbare
Bandbreite bei analogen Verbindungen
bzw. die Datenübertragungsrate bei digitalen oder Ethernet-Kanälen. Je höher die
Bandbreite bzw. die Datenrate, desto geringer die Übertragungszeit, die normalerweise mit der Teleprotection-Ausrüstung
erreicht werden kann.
Sicherheit, Verlässlichkeit, Übertragungszeit und Bandbreite (bzw. Datenrate) stehen in Wechselbeziehung zueinander. So
ist eine hohe Sicherheit und Verlässlichkeit
nicht mit einer kurzen Übertragungszeit
und schmaler Bandbreite (bzw. niedrigen
Datenrate) vereinbar. Folglich muss der
Schwerpunkt entweder auf die Verlässlich-
Für das Schutzsystem ist es von
größter Bedeutung,
dass Störungen im
Telekommunikationskanal weder zur
Simulation
eines
Befehls auf der
Empfängerseite
führen, wenn kein
entsprechendes Signal gesendet wurde
(Sicherheit), noch eine übermäßige Verzögerung oder gar Unterdrückung eines tatsächlich übermittelten Befehls bewirken
(Verlässlichkeit).
keit oder die Sicherheit oder auf die Übertragungszeit gelegt werden, je nachdem
welches Schutzkonzept (direkte Auslösung, Selektivschutz mit Freigabe, Selektivschutz mit Sperrung) verwendet wird.
Die nächste Generation
des ABB Fernauslösegeräts
NSD570 unterstützt EthernetKonnektivität durch eine
10/100-Mbps-Schnittstelle.
ABB technik 3/2011 - Nachdruck | Fortschritlicher Netzschutz 3
2 NSD570 Ethernet WAN-Schnittstelle Typ G3LE
Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Verfügbarkeit des Kommunikationskanals
selbst, damit die erforderlichen Funktionen
zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines bestimmten Intervalls ausgeführt werden können [2]. Die Verfügbarkeit eines für die
Schutzsignalübertragung genutzten Telekommunikationssystems sollte bei mindestens 99,99 % liegen. Um dies zu erreichen,
ist fundiertes Wissen über die verwendete
Telekommunikationstechnik ebenso unerlässlich wie ein geeignetes Netzwerkdesign,
die Implementierung von Mechanismen zur
Selbstheilung bzw. Wiederherstellung und
geeignete Backup-Methoden.
Schutzsignalübertragung über
verschiedene Telekommunikations­
medien und -kanäle
Zur Schutzsignalübertragung können verschiedene Arten von Übertragungsmedien
eingesetzt werden. Da üblicherweise
Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindungen genutzt werden, sind folgende
Medien heute vorherrschend:
– TFH-Verbindungen (TrägerfrequenzÜbertragung über Hochspannungs­
leitungen)
–Lichtwellenleiter-Verbindungen
–Kupferkabel/Hilfskabel
–Mikrowellen-Funkverbindungen
Neben der Verfügbarkeit des Kommunika­
tionskanals spielt auch die elektromagne­
tische Verträglichkeit (EMV) des Teleprotection-Systems und seine Immunität gegen
schnelle transiente elektrische Störgrößen
und andere externe Störungen eine entscheidende Rolle. Das gesamte Design des
Teleprotection-Systems und der entsprechenden Hardware muss so ausgelegt
sein, dass es in der Lage ist, genau dann
Störungen standzuhalten, wenn es im
Stromnetz zu einem Fehler kommt, d. h.
wenn seine Fähigkeit zur zuverlässigen
Übertragung von Befehlen am meisten benötigt wird.
Die physikalische Schnittstelle zwischen
der Teleprotection-Ausrüstung und dem
Kommunikations-Endgerät ist entweder als
analoger Schaltkreis mit Sprachfrequenzbandbreite oder als digitaler/optischer
Schaltkreis mit einer bestimmten Datenrate
(z. B. 64 kbps) ausgeführt ➔ 3.
Die nächste Generation des ABB Fernauslösegeräts NSD570 bietet eine komplette
Reihe von Schnittstellen für die oben genannten Telekommunikationssysteme und
unterstützt Ethernet-Konnektivität durch
eine 10/100-Mbps-Schnittstelle, die später
genauer beschrieben wird.
4 Fortschrittlicher Netzschutz | ABB technik 3/2011 - Nachdruck
TeleprotectionSysteme benötigen
normalerweise
Telekommunika­
tionskanäle mit
einer determinis­
tischen Signalübertragungsverzögerung und einer
konstanten Bandbreite.
3 Verfügbare Übertragungsmedien und Kommunikationskanäle
mit dem NSD570
l
dig
ita
alo
an
an
d alo
op igita g
tis l
ch
g
et
g
-
-
Kupferleitungen
-
analo
g
Et
he
IP-basiertes
Netzwerk
ABB hat eine Reihe
von neuen Schnittstellen für die
NSD570-Plattform
entwickelt, die die
Übertragung von
Schutzsignalen
und das Fern­
management über
Ethernet/IP-Netzwerke ermöglichen.
rn
et
NSD570
Station A
g
rn
Lichtwellenleiter
MUX
alo
he
-
an
analo
-
Lichtwellenleiter
NSD570
g
alo
alo
l
an
Station C
MUX
Funkverbindung
g
alo l
an igita h
d tisc
op
-
Et
Station B
ita
MUX
Schutzbefehle
TFH
an
MUX
Stromleitung
dig
g
TFH
4 Die Herausforderung: Schutzsignalübertragung über
Ethernet/IP-Netzwerke
Schutzbefehle
Ethernet/
IP-Netzwerk
NSD570
Station E
NSD570
Beeinträchtigung der Schutzsignalübertragung durch Ethernet/IP-basierte
Netzwerke?
Teleprotection-Systeme sind auf Telekommunikationskanäle angewiesen, die über
eine deterministische Signalübertragungsverzögerung und eine konstante Bandbreite bzw. Bitrate ohne jegliche Schwankung
in der Verzögerung verfügen. Statische
Multiplexing-Verfahren wie PDH (plesiochrone digitale Hierarchie)1 und SDH (synchrone digitale Hierarche) erfüllen diese
Anforderung und werden seit Jahrzehnten
von EVUs in deren Weitbereichs-Kommunikationsnetzen eingesetzt.
Angesichts der zunehmenden Verbreitung
von Übertragungstechnik auf der Basis von
statistischen Multiplexing-Verfahren mit
BoD- (Bandwidth on Demand) oder „BestEffort“-Methoden sind EVUs rund um die
Welt besorgt, dass die strengen Leistungsanforderungen von Teleprotection-Systemen durch die Nutzung dieser neuen
Kommunikationstechniken beeinträchtigt
werden könnten. Dies ist eine typische
Situation, in der EVUs sich auf die Telekommunikationsdienste von Drittanbietern verlassen, bei denen die Kommunikations­
kanäle nicht unter der vollständigen
Kontrolle der EVUs stehen.
Werden Ethernet/IP-basierte Netzwerke für
die Schutzsignalübertragung verwendet,
ist eine Lösung erforderlich, die die Überwachung der Verfügbarkeit und Qualität
des Kommunikationskanals des WAN
(Wide-Area Network) und die Alarmierung
Fußnote
1 Ein PDH-Netzwerk ist ein Netzwerk, in dem
verschiedene Datenströme nahezu, aber noch
nicht perfekt synchronisiert sind.
Station D
NSD570
der Schutzausrüstung ermöglicht, wenn
die zuverlässige Übertragung von Befehlen
nicht gewährleistet werden kann ➔ 4.
Innovative Lösungen für die Schutzsignal­übertragung der nächsten Generation
Als führender Anbieter von TeleprotectionLösungen hat ABB eine Reihe von neuen
Schnittstellen für die NSD570-Plattform
entwickelt, die die Übertragung von
Schutzsignalen und das Fernmanagement
über
Ethernet/IP-Netzwerke
ermöglichen ➔ 2. Diese innovativen Lösungen umfassen zwei Module:
– NSD570 Ethernet WAN-Schnittstelle
Typ G3LE
– NSD570 Management LAN-Schnittstelle
Typ G3LM
NSD570 Ethernet WAN-Schnittstelle
Typ G3LE
–Neue Leitungsschnittstelle zur Übertragung von bis zu acht gleichzeitigen/
unabhängigen Befehlen über Ethernet/
IP-Netzwerke ➔ 3.
– Kanalüberwachungs- und Alarmierungsfunktionen ähnlich den vorhandenen
NSD570-Leitungsschnittstellen (Kanalqualität und -verfügbarkeit, End-to-EndVerzögerung, Endgeräte-Adressierung).
NSD570 Management LAN-Schnitt­
stelle Typ G3LM
– Nachfolger der vorhandenen Managementschnittstelle für den Fernzugriff mit
zusätzlichen Merkmalen wie Unter­
stützung von SNMP (Simple Network
Management Protocol) und VLAN
(Virtual Local Area Network), verbes­
serte Cybersicherheitsmaßnahmen wie
Authentifizierung und Logging.
– Zur Fernüberwachung/-verwaltung der
Teleprotection-Geräte in einem Rack
ABB technik 3/2011 - Nachdruck | Fortschritlicher Netzschutz 5
5 Sicherer Fernzugriff auf das NSD570
RS-485-Stationsbus
6 Das neue G3LE/G3LM-Plug-in-Modul für die NSD570-Plattform
von ABB
Unterstation
Unterstation
Arbeitsplatz
Ein NSD570
mit LANSchnittstelle
Ethernet
Stations-LAN
Gateway
UnternehmensIntranet oder globales
Internet
Laptop
sowie weiterer über den RS-485-Installationsbus zugänglicher Geräte. Letzteres
ermöglicht die Verbindung mehrerer
Racks ➔ 5.
Beide Module verfügen über einen elektrischen Anschluss (10/100 Mbps) und einen
optischen Anschluss (100 Mbps) mit austauschbaren SFP-Transceivern (Small
Form-factor Pluggable) zur Anbindung an
das Ethernet/IP-Netzwerk ➔ 6.
G3LE: verlässliche Schutzsignalübertragung über Ethernet/IP-Netzwerke
Anstatt einfach den bestehenden synchronen 64-kbps-Kanal des digitalen NSD570Systems in Ethernet-Pakete umzuwandeln,
wurde ein Protokoll entwickelt, um die Anforderungen hinsichtlich der Latenz und der
Bandbreite zu reduzieren.
Neben den eigentlichen Schutzbefehlen
beinhalten die Nutzdaten eines solchen Pakets mehrere Datenfelder, die die Messung
verschiedener Leistungsindikatoren einschließlich der Übertragungszeit und der
Paketverlustrate ermöglichen.
Die gesamten Nutzdaten sind durch einen
(zum Patent angemeldeten) Authentifizierungsalgorithmus geschützt, der verschiedene Aspekte der Cybersicherheit abdeckt.
Kontinuierliche Überwachung der
Kanalqualität und -verfügbarkeit
Ein paketvermitteltes Netzwerk ist anfällig
für verschiedene Faktoren, die die Übertragungszeit negativ beeinflussen können.
Das NSD570 Ethernet-Modul überwacht
kontinuierlich die Verfügbarkeit und Qualität
des Kanals mithilfe von „Wächterpaketen“,
die in benutzerkonfigurierbaren Intervallen
gesendet werden. Übersteigt die gemessene Übertragungszeit oder Paketverlustrate
die benutzerkonfigurierbaren Grenzwerte,
oder geht ein Kanal vollständig verloren,
werden entsprechende Alarme generiert.
Sicherung einer verlässlichen
Befehlsübertragung
Sobald ein Befehl vom Schutzrelais empfangen wird, beginnt die NSD570 Ethernet
WAN-Schnittstelle damit, in kurzen Intervallen mehrere „Auslösepakete“ zu senden.
Dadurch wird auch unter schlechten Kanalbedingungen (d. h. einem hohen Paketverlust) ein schneller Empfang der Pakete
beim entfernten NSD570 sichergestellt.
Nach dieser anfänglichen Sequenz sendet
das NSD570 Ethernet-Modul weiter­
hin Auslösepakete, aber mit der niedri­
geren, für Wächterpakete vorgesehenen
Rate. Wird der Befehl vom Schutzrelais
aufgehoben, werden fortan Wächterpakete
gesendet.
Ethernet-Modul unterstützt Ethernet/IPPrioritätseinstellungen mit den folgenden
Parametern: ToS – setzen des „Type-ofService“-Felds in der IP-Schicht 3 und
VLAN-Tagging – ID und Priorisierung des
Ethernet-Frames in Schicht 2.
Nachweisliche Leistungsfähigkeit unter
schwierigen Netzwerkbedingungen
Die Worst-Case-Anforderung an die Sicherheit von übertragenen Auslösebefehlen in digitalen Kommunikationssystemen
(Puc – die Wahrscheinlichkeit, dass ein Befehl fälschlicherweise empfangen wird) ist
gemäß IEC 60834-1 Puc < 1E-08. Für das
neue im NSD570 implementierte Protokoll
ist ein Puc-Wert von < 1E-18 mathematisch
nachweisbar.
Mit der neuen NSD570 Ethernet-Schnittstelle Typ G3LE wurden umfangreich Tests
in einem Netzwerk aus Switchen der ABB
Zur frühzeitigen Erkennung
sicherheitsrelevanter Manipulationen werden sämtliche
Benutzeraktivitäten proto­
kolliert.
Bei Empfang eines
einzigen korrekten
Auslösepakets am
entfernten NSD570
werden
entsprechend den im Paket
empfangenen Befehlen die konfigurierten
Ausgaben
der Relaisschnittstelle ausgelöst.
Prioritätseinstellungen für zeitkritische
Schutzbefehle
Da Schutzbefehle zeitkritisch sind, sollten
sie so schnell wie möglich über das Netzwerk übertragen werden. Sowohl IP als
auch Ethernet bieten Möglichkeiten zur
Priorisierung und Handhabung von hochpriorisiertem Datenverkehr. Das NSD570
6 Fortschrittlicher Netzschutz | ABB technik 3/2011 - Nachdruck
AFS Ethernet-Familie durchgeführt. Selbst
bei simuliertem Burst-Verkehr mit variierender Paketgröße und Verkehrsüberlastung
in einigen Netzwerkabschnitten lag die
Übertragungszeit nicht über 4 ms bei einem Durchschnitt von rund 2,5 ms.
Zur Überprüfung des zuverlässigen Betriebs
unter stark gestörten Ethernet/IP-Netzwerkbedingungen – d. h. mit Paketverlustraten
Voraussetzungen
sind ein geeignetes
Ethernet/IP-Netzwerksdesign und
eine Konfiguration,
die die erforder­liche maximale
Paketverlustrate und
minimale Latenz
gewährleistet.
7 Auszug aus den Testergebnissen (NSD570 Ethernet WAN-Schnittstelle Typ G3LE)
VerlässlichkeitPmc <1E-021E-021E-031E-03 1E-04
Kanalzustand –
Paketverlustrate
PLR <
1%2%3%10%
Kanalzustand –
Bitfehlerrate
10%
BER < 1.1E-052.3E-053.5E-051.2E-041.2E-04
Max. tatsächliche
ÜbertragungszeitTac <
_
4 ms
(PLR) von bis zu 10 % und mehr – wurde die
Verlässlichkeit (Pmc – die Wahrscheinlichkeit,
dass ein Befehl nicht empfangen wird) gemessen. Dazu wurde bei verschiedenen Paketverlustraten eine große Zahl von Auslösebefehlen gesendet und die Zahl der innerhalb
einer bestimmten Übertragungszeit (Tac) nicht
empfangenen Befehle aufgezeichnet, um daraus den Pmc-Wert zu errechnen. Zum Vergleich basiert die Messung der Verlässlichkeit
auf der Bitfehlerrate (BER), die aus der entsprechenden PLR abgleitet werden kann ➔ 7.
Diese Testergebnisse und zusätzliche
Feldversuche
in
Ethernet/IP-Netzwerken von EVUs
haben gezeigt, dass
die innovative Ethernet WAN-Schnittstelle Typ G3LE von
ABB die Anforderungen an „digitale“
Schutzsignal-Übertragungseinrichtungen gemäß IEC 608341 erfüllt und sogar übertrifft.
5 ms
6 ms
8 ms
10 ms
Gleichzeitig wurden verschiedene Merkmale integriert, um ein Höchstmaß an Cybersicherheit und die Unterstützung neuer Standards wie NERC CIP zu gewährleisten. Die
Verschlüsselung und Authentifizierung für
den Benutzerzugang erfolgt nach dem
SSL-Verfahren (Secure Socket Layer). Darüber hinaus ermöglicht ein neues Benutzerverwaltungssystem die Einrichtung individueller Benutzerkonten und die individuelle
Zuweisung von Zugriffsrechten. Sämtliche
Benutzeraktivitäten werden protokolliert,
Die Lösung ist vollständig
integriert, d. h. es sind keine
externen Geräte mit eigener
Stromversorgung und
Benutzer-/Managementschnittstelle erforderlich.
Um eine zuverlässige Befehlsübertragung
zu gewährleisten, ist sowohl ein geeignetes
Ethernet/IP-Netzwerksdesign als auch eine
Konfiguration erforderlich, die dafür sorgt,
dass die spezifizierte PLR und Latenz zwischen den beiden NSD570-Endgeräten
nicht überschritten werden. Wird diese
Anforderung nicht erfüllt, meldet das
NSD570 sofort die Beeinträchtigung des
Netzwerks.
G3LM: sichere Fernverbindung und
-überwachung
Zusammen mit der Ethernet WAN-Schnittstelle Typ G3LE wurde die neue NSD570
Management LAN-Schnittstelle Typ G3LM
eingeführt, die den Fernzugriff auf NSD570Geräte über Ethernet/IP-Netzwerke ermöglicht. Ein integrierter SNMP-Agent beliefert Netzmanagementstationen über die
offene SNMP-Standardschnittstelle mit
Alarm- und Ausrüstungsinformationen.
um eine frühzeitige Erkennung sicherheitsrelevanter Manipulationen des Systems zu
ermöglichen.
NSD570: bereit für zukünftige Anwendungen der IEC 61850
Die Einführung der internationalen Stationsautomatisierungsnorm IEC 61850 2 hat die
Implementierung von Ethernet-basierten
lokalen Netzwerken in Unterstationen vorangetrieben.
Zurzeit wird die stationsinterne Buskommunikation
via
Ethernet
gemäß
IEC 61850 ausschließlich für Steuerungs- und Automatisierungssignale genutzt. Die Schutz­
signalübertragung erfolgt nach wie vor „fest verdrahtet“ von
Relais zu Relais bzw. von Relais zu
Schutzgerät. Das neue NSD570-Modul
Typ G3LS ist so ausgelegt, dass es in
Zukunft sogenannte GOOSE-Nachrichten 3 gemäß IEC 61850-8-1 von Schutzrelais mit GOOSE-Schnittstelle empfangen kann.
ABB technik 3/2011 - Nachdruck | Fortschritlicher Netzschutz 7
BER
Bit Error Rate
CIP
Critical Infrastructure Protection
EMV
Elektromagnetische Verträglichkeit
GOOSE Generic Object Oriented Substation
Events
IEC
International Electrotechnical
Commission
IP
Internet Protocol
LAN
Local Area Network
MUXMultiplexer
NERC
North American Electric Reliability
Corporation
PDH
Plesiochrone digitale Hierarchie
PLR
Packet Loss Rate
SDH
Synchrone digitale Hierarchie
SFP
Small Form-factor Pluggable
SNMP
Simple Network Management
Protocol
TFHTrägerfrequenz-Nachrichtenüber­
tragung über Hochspannungs­
leitungen
ToS
Type of Service
VLAN
Virtual Local Area Network
WAN
Wide Area Network
Darüber hinaus wurden neue Arbeits­
gruppen gebildet, um die Erweiterung der
IEC 61850 für die Kommunikation zwischen Unterstationen zu diskutieren und zu
definieren. Im März 2010 wurde ein technischer Bericht zu dieser WAN-Kommunikation unter der Nummer IEC 61850-90-1 [3]
veröffentlicht.
Gemäß dem in diesem Bericht beschriebenen „Gateway-Ansatz“ können die GOOSE-Schutzsignale bei der WAN-Kommunikation über jeden analogen, digitalen/
optischen oder Ethernet-Kanal an das entfernte NSD570 übertragen werden ➔ 3.
Der gemischte Betrieb von „alten“ und
IEC 61850-konformen Schutzrelais ist mit
der G3LS GOOSE LAN-Schnittstelle ebenfalls möglich.
GOOSE- und kontaktbasierte Befehle können parallel über dieselbe NSD570-Verbindung signalisiert werden. Darüber hinaus
können GOOSE-Nachrichten von einer
Unterstation über kontaktbasierte Befehlsausgänge in der entfernten Unterstation
ausgegeben werden.
nen als auch zwischen Unterstationen gerüstet.
Zusammenfassung
Mit den neuesten Innovationen von ABB
stellt die NSD570-Plattform eine zukunftssichere Lösung dar, die durch einfaches
Austauschen bzw. Hinzufügen eines
Moduls in Ethernet/IP-WAN oder in ein
Stations-LAN integriert werden kann.
Das NSD570 ist ein echtes All-in-one-System für verschiedenste Anforderungen hinsichtlich
Kommunikationsverbindungen
und Schutzschnittstellen.
Die Lösung ist vollständig integriert, d. h. es
sind keine externen Geräte mit eigener
Stromversorgung und Benutzer-/Managementschnittstelle erforderlich.
Der große Bestand an installierten „alten“
Schutzrelais mit kontaktbasierten Befehlseingängen und -ausgängen kann über dieselbe NSD570-Verbindung mit allen vorhandenen Kommunikationsmedien und
sogar parallel mit neuen IEC-61850-konformen „GOOSE“-Schutzrelais genutzt
werden. Damit unterstützt das NSD570
auch die schrittweise Nachrüstung von
Unterstationen gemäß IEC 61850, d. h. die
Kopplung von „alten“ Unterstationen mit
IEC-61850-Unterstationen über vorhandene NSD570-Kanäle.
Kunden, die ihre WAN-Kommunikationsnetz-Infrastruktur auf Ethernet/IP-basierte
Netzwerke migrieren wollen, werden dabei
ebenfalls von der NSD570-Architektur unterstützt. So können zum Beispiel digitale
und Ethernet-Leitungsschnittstellen parallel
verwendet werden, um Vertrauen in das
neue Medium aufzubauen. Zu diesem
Zweck
kann
eine
kostengünstige
„1+1“-Pfadersatzschaltung realisiert werden, ohne dass die Relaisschnittstellen zu
den Schutzgeräten dupliziert werden müssen. Es wird lediglich eine zweite Leitungsschnittstelle für den redundanten Pfad benötigt, die in dasselbe Rack gesteckt wird.
Romeo Comino
Michael Strittmatter
ABB Power Systems
Literaturhinweise
[1] IEC 60834-1 „Teleprotection Equipment of
Power Systems – Performance and Testing –
Part 1: Command Systems“
[2] Protection using Telecommunications, Cigré
Joint Working Group 34/35.11. August 2001
[3] IEC 61850-90-1 „Use of IEC 61850 for the
communication between substations“
Fußnoten
2 Siehe auch ABB Review Special Report on
IEC 61850, zum Download erhältlich unter
www.abb.com/abbreview
3 GOOSE (Generic Object Oriented Substation
Events) ist ein in der IEC 61850 definiertes
Steuerungsmodell zur Übertragung von
Ereignisdaten.
Für weitere Informationen kontaktieren
Sie bitte:
ABB Schweiz AG
Power Systems
Brown Boveri Strasse 6
5400 Baden, Switzerland
Telefon: +41 58 589 37 35
oder
+41 844 845 845 (Call Center)
Fax:
+41 58 585 16 88
E-Mail:[email protected]
System Group Utility Communications
Baden, Schweiz
Mit ihrer offenen Architektur ist die
NSD570-Plattform von ABB also bestens
für eine Weiterentwicklung entsprechend
den IEC-61850-Standards für die Kommunikation sowohl innerhalb von Unterstatio-
Mit den neuesten
Innovationen von
ABB stellt die
NSD570-Plattform
eine zukunftssichere
Lösung dar, die
durch einfaches
Austauschen bzw.
Hinzufügen eines
Moduls in Ethernet/
IP-WAN oder in ein
Stations-LAN integriert werden kann.
[email protected]
[email protected]
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