Neues aus der Normungswelt

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Schwarz Consulting Company, SCC Dipl.-Ing. Karlheinz Schwarz Im Eichbaeumle 108 76139 Karlsruhe / Germany Tel URL +49-721-684844 Fax +49-721-679387 Email [email protected]

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2001 - 2003: Viel Neues und Altes !

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Normung

• ISO TC 184: DESINA, STEP, ASAM, ... • IEC TC 57: sehr aktiv (siehe n. Seite) • IEC TC 65: wenig Neues - viel Altes • IEC TC 88: Communication for Wind PP

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IEC TC 57-Normen

Scope: Power system control & communication • EMS-API Common Information Model CIM (61970-301) - komplettes Netz • Leitstellenkopplung (60870-6 TASE.2) • Fernwirktechnik (60870-5-101/104) • Schutz- und Stationsleittechnik (61850)

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Neues aus der Normungswelt - Transmission - Distribution - Energy management - Asset management - Trouble call - etc Power System Operation Computer system CIM IEC 61970-301 (UML/XML) IEC 61970 Grid substations - Transmission - Distribution - primary - secondary - etc SCL IEC 61850-6 (UML/XML) IEC 61850 re-use

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IEC 61400-25 Decentralised Power System ...

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Anforderungen

• Engineering: (Online)Konfiguration, Datenpflege, Durchgängig über alle Hersteller/Lebensphasen, ...

• Instandhaltung: spontane einheitliche Beobachtung/Diagnose, Meldungen, Bestandsgarantie 15+ Jahren, ...

• Bedienen und Beobachten: einheitlicher Zugriff auf Prozeßdaten, spontane Meldungen, Erfassung von Bedienungshadlungen, ...

• Messen, Steuern, Regeln: einheitliche Repräsentation der Prozess- und Anlagendaten ( Wert, Status, Zeitstempel ), ...

• Prozessführung: systemweiter einheitlicher Zugriff Prozess- und Anlagendaten, ...

auf

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Externe Kommunikation

externes Interface ...

TCP/IP, serielle Kopplung, ...

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Lokale Steuerung, Überwachung, Regelung, Schutz, ...

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Externes Interface (Was, Wann)

WEA: 3000+ Informationen (was kommunizieren?)



Status (momentan, Reihe, Zähler)



Messwert / abgeleitete Werte (momentan, Reihe, Zähler)



Steuerwerte



Sollwerte



Parametersätze



Uhrzeit



Selbstbeschreibung/Konfiguration

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Verbindung ist nicht Kommunikation

Igel !

Eagle?

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Das WAS?

Process Value (Messwert) + timestamp + Quality + Substitute + deadband + range + units + sample rate + scale + description ...

Gute Basis für Normen Zeit "(Abstrakte) Objekte"

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Externes Interface (Was, Wann)

WEA: 3000+ Services (wann?)



Abrufen (momentan, Zähler)



Abrufen (Reihen)



spontan Melden



Steuern



Sollwertvorgaben



Parameter setzen



Abfrage der Selbst beschreibung/Konf.

Informationen (was kommunizieren?)



Status (momentan, Reihe, Zähler)



Messwert / abgeleitete Werte (momentan, Reihe, Zähler)



Steuerwerte



Sollwerte



Parametersätze



Uhrzeit



Selbstbeschreibung/Konfiguration

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Externe Kommunikation (Wie?)



IEC 60870-5-101/104



IEC 61850-8-1



IEC 60870-6 TASE.2



...



DNP3.0



ProfiNet



EthernetIP



Modbus TCP



...



OPC DA



OPC DX



OPC XML-DA



XML, SOAP



Web Services, ...



und und ...

100+

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?

...

externes Interface

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Schichtenmodell IEC 61950

IED Description Information Models Information exchange Communication profiles Logical node and data classes, and common data classes Was?

Abstract communication service interface (ACSI) Wann ?

Mapping to e.g. MMS Wie?

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GA IK 1996

Einladung zum ZVEI-Workshop am 22. Februar 1996 Beschreibungsmethoden für Geräte und Funktionen in der Automatisierungstechnik

...

Nach der Feldbusdekade (1985 - 1995) stehen nun Feldgeräte und -funktionen, de ren Zusammenwirken in verteilten Automatisierungssystemen und die

Einbindung in die übergeordnete Informationstechnik beziehungsweise das Engineering im Vordergrund des Interesses

. Zur Frage, wie das Zusammenspiel von Geräten und Funktionen technologieneutral beschrieben und projektiert werden kann, sind weltweit in einer Vielzahl von Projekten und Normungsgremien neue Lösungen in Diskussion.

...

Diese gegenläufigen Trends (

kommunikationsneutrale

oder auf ein

Feldbussy stem bezogene Beschreibung

) haben

erheblichen Einfluß

auf die Strukturen zu künftiger Automatisierungssysteme, deren Projektierung und ...

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Von der Vielzahl ...

HM I DNP Zentrale Funktionen Stations Gateway LON PROFIBUS 60870-5 -101/4 60870-5 -103 Schutz 1 Schutz 2 MVB,CA N Prozessinterface Kombi Gerät sonstige Prozessinterface Schutz 1 Schutz 2 Prozessinterface Quelle: RWE, ABB, Alstom, Siemens (HMI 2002)

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... zur Einzahl

IEC 61850: Communication networks and systems in substations

1995 - 2003

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Die Antwort: Hannover Messe 2002

IEC 61850: one world one technology one standard AEP Quelle: RWE, ABB, Alstom, Siemens (HMI 2002)

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Neues aus der Normungswelt System Aspects 1 Introduction and Overview [Technical Report] 2 3 4 5 Glossary [Draft] General Requirements [IS]

IEC 61850

System and Project Management [IS] Communication Requirements for Functions and Device Models [FDIS] Configuration 6 Configuration Language for electrical Substation IEDs (SCL) [CDV] Modelling Introduction 7-1 Principles and Models [FDIS] Information Models 7-4 Compatible Logical Node Classes and Data Classes [FDIS] 7-3 Common Data Classes [FDIS] Information Exchange Methods 7-2 Abstract Communication Services [approved FDIS] Mapping to real Comm. Networks (SCSM) 8-1 Mappings to MMS (ISO/IEC 9506-1/-2) and to ISO/IEC 8802-3 [CDV] 9-1 Sampled values over serial unidir. multidrop point to point link [FDIS] 9-2 Sampled values over ISO/IEC 8802-3 [CDV] Testing 10 Conformance Testing [CD]

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IEC 61850 für Schaltanlagen

Control Center HMI Engineering Router Station Bus Ethernet Switch Bay Controlle r Relay A Relay B Modern Switchgear Modern CT / VT's Process Bus

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Modern Switchgear other devics other devics Bay Controlle r Relay A Relay B Modern CT / VT's

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IEC 61850 Substation

Control Center HMI Engineering 6 3 Router 5 3 Ethernet Switch 5 4 other devics other devics Bay Controller Modern Relay Switchgear A Relay B fast exchange of I/O data (2), control and trip signals (3), engineering and configuration (4), Modern CT / VT Bay Controller 3 2 Relay A Modern Switchgear Relay B Modern CT / VT 1

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IEC 61850 Models

90 Standard LN Models (PDIS, XCBR, ...) mit OPC: Item 500 Standard Data (Pos, ...) mit OPC: Properties 100 Standard Data Attributes (stVal, q, ...) in 30 Standard Common Data Classes 10 Standard Comm.-Service Models Auszug: MV, WYE, ...

http://www.nettedautomation.com/qanda/iec61850/information-service.html#

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IEC 61850 Models

Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Information IEC 61850 sampled values GOOSE 9-1 9-2 Information exchange IEC 61850 IEC 61850-8-1 Ethertype IEC 61850/ISO 9506 ASN.1

Session RFC 1006 TCP Ethernet, ...

IP Physical

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IEC 61400-25: - 61850-8-1 - IEC 60870-5-101/104 - OPC XML-DA - DNP3.0

IETF

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Zusammenfassung IEC 61850 • Datenmodelle

für Schaltanlagen (80+) ( Schützen, Steuern, Überwachen, ...)

• Konfiguration

der Geräte • Kommunikation für Schaltanlagen, ...

• Weltweite

Unterstützung • Veröffentlichung IS in 2002/2003

• Durchgängige

Anwendung

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IEC TC 88 Project 25

“für” im Sinne von “zur Unterstützung von jeglicher Art von” IEC 61400-25: Im weitesten Sinne des Wortes, im Nah- und Fernbereich

Communications for monitoring and control of wind power plants

Jede Art von on-line und off-line Überwachung

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“of” im weitesten Sinne - nicht nur “mit” oder “zwischen”, sondern auch “innerhalb”

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Wiederverwendung

Solar, Fuel Cell, ... ?

IEC 6??

IEC 61400-25 Wind Power IEC 61850 Substations (HV, MV) SCADA

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Informationen (Beispiel)

Information Models - Wind turbine - Wind generator - Nacelle - Rotor - Gear - Brake - Yaw - ...

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Drawing developed by the U.S. Department of Energy - Wind Energy Program

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Informationsmodelle IEC 61400-25

LN classes Description WTUR WROT WTRM WBRK WGEN WNAC WYAW WTOW WCNV WBEC WMET general wind turbine information wind rotor information wind transmission information wind brake information wind generator information wind nacelle information wind yaw information wind tower information wind converter information wind beacon information wind meteorological information

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Informationsmodelle IEC 61400-25

Model Real Wind Generator Generator: Measurands Generator speed Duty factor sent to generator Slip Generator current (Weier) Generator bearing temperature Generator temperature Generator 2 temperature Generator: Status information Thyristor opening Generator connected Heat generator (order) Status word from Weier

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Informationsmodelle IEC 61400-25

Rotor WROT class Attribute Name Attr.

Type Explanation LNName Shall be inherited from Logical-Node Class (see IEC 61850-7-2) Data Common Logical Node Information ...

LN shall inherit all Mandatory Data from Common Logical Node Class Status Information HyPmpPt DPS Status of hydraulic pump for pitch system StRotBlk SPS Status of rotor blocking VnPosDet INS Detection of vane position for each blade (or tip-brake) ...

Measured values PtAngRf MV PtAng2 MV Value of pitch angle for reference blade (1) Value of pitch angle for blade 2 ...

Controls SetRotPos INC Set rotor to certain position ...

Settings SetPtAngRf ASG Set target value for pitch angle of reference blade (1) ...

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IEC TCs mit ähnlichen Anforderungen

TC 57 Power system control and associated communications TC 82 Solar photovoltaic energy systems TC 88 Wind turbine systems TC 105 Fuel cell technologies IEC 61850, IEC 60870-5, IEC TASE.2, ...

IEC 61400-25

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Weitere Aktivitäten

• USA: Anwendung der Norm für Gas und Wasser • Power Quality Objects -> IEC 61850 • USA: Electricity Innovation Institute - E2I • USA: Consortium for Electric Infrastructure to Support a Digital Society ( CEIDS ) • USA: Distributed Energy Resources (DER) Com munication Architecture Workshop, 17./18.3. 03, Dallas • FGH Fachtagung „IEC 61850“ Mannheim, 11./12.03.03

http://www.fgh-ma.de/verein/veranst/progr_Fachtagung_IEC61850_2003_03.htm

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Neues aus der Normungswelt Open Communication Architecture for Distributed Energy Resources in Advanced Distribution Automation

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Zusammenarbeit

• IEC 61400-25 könnte die (Basis-) Norm für die dezentrale Energieversorgung werden • Zusammenarbeit über „Wind“ hinaus • Zusammenarbeit organisieren der deutschen Anwender, Hersteller und Systemintegratoren unter dem Dach von DKE K 383 (AK 383.0.1) • Hersteller und Anwender detailliert über CD IEC 61400-25 informieren • Internationale Zuarbeiten abstimmen

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XML (1)

• Eine Lösung für was?

• Eine Lösung für (fast) alles!

• Für Geräte-/Datenmodelle • Für Services (Web services) X -beliebige M essages L eicht zu spezifizieren

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Neues aus der Normungswelt

XML (2)

• Programmieren von (Web)Services und lokalen Interfaces sehr einfach (z.B. mit ”.Net”) • Eine Unzahl von Services entsteht zur Zeit. Ein Ende ist nicht abzusehen • Inseln inkompatibler Services

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Neues aus der Normungswelt R. Knox: Here's What's Wrong With XML-Defined Standards, Gartner Research, 2002-12

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Neues aus der Normungswelt R. Knox: Here's What's Wrong With XML-Defined Standards, Gartner Research, 2002-12

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XML (3)

• Syntax Notation wie ASN.1 (BER) • keine Services !

• keine semantische Festlegungen • ineffiziente für Prozessdaten • gut für IED-Beschreibung (on/offline)

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Normen: IEC 61850 / 61400-25

• Semantische Festlegungen • Engineering (online / offline) • Services • Mappings • Netzwerke

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Neues aus der Normungswelt Elektronische Kopie der Präsentation: www.nettedautomation.com/download/Neues-aus-der-Normung_ Schwarz_2003-02-26.pps (.pdf)

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