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ZVEI GA KA, Frankfurt/M, 26.02.2003, © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 1 Neues aus der Normungswelt Präsentation während der Sitzung des ZVEI GA KA Frankfurt/M,

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1 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 1 Neues aus der Normungswelt Präsentation während der Sitzung des ZVEI GA KA Frankfurt/M, (animierte Folien) Präsentation während der Sitzung des ZVEI GA KA Frankfurt/M, (animierte Folien) Schwarz Consulting Company, SCC Dipl.-Ing. Karlheinz Schwarz Im Eichbaeumle Karlsruhe / Germany Tel Fax URLwww.scc-online.de

2 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 2 Neues aus der Normungswelt : Viel Neues und Altes !

3 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 3 Neues aus der Normungswelt Normung IEC TC 57: sehr aktiv (siehe n. Seite) IEC TC 65: wenig Neues - viel Altes IEC TC 88: Communication for Wind PP ISO TC 184: DESINA, STEP, ASAM,...

4 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 4 Neues aus der Normungswelt IEC TC 57-Normen Scope: Power system control & communication Fernwirktechnik ( /104) Leitstellenkopplung ( TASE.2) Schutz- und Stationsleittechnik (61850) EMS-API Common Information Model - CIM ( ) - komplettes Netz

5 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 5 Neues aus der Normungswelt Decentralised Power System IEC CIM IEC (UML/XML) Power System Operation Computer system - Transmission - Distribution - Energy management - Asset management - Trouble call - etc IEC Transmission - Distribution - primary - secondary - etc substations SCL IEC (UML/XML) Grid IEC re-use

6 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 6 Neues aus der Normungswelt Anforderungen Messen, Steuern, Regeln: einheitliche Repräsentation der Prozess- und Anlagendaten (Wert, Status, Zeitstempel),... Engineering: (Online)Konfiguration, Datenpflege, Durchgängig über alle Hersteller/Lebensphasen,... Instandhaltung: einheitliche Beobachtung/Diagnose, spontane Meldungen, Bestandsgarantie 15+ Jahren,... Bedienen und Beobachten: einheitlicher Zugriff auf Prozeßdaten, spontane Meldungen, Erfassung von Bedienungshadlungen,... Prozessführung: systemweiter einheitlicher Zugriff auf Prozess- und Anlagendaten,...

7 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 7 Neues aus der Normungswelt Externe Kommunikation externes Interface Lokale Steuerung, Überwachung, Regelung, Schutz,... TCP/IP, serielle Kopplung,......

8 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 8 Neues aus der Normungswelt Externes Interface (Was, Wann) Informationen (was kommunizieren?) Informationen (was kommunizieren?) WEA: ?Status (momentan, Reihe, Zähler) ?Messwert / abgeleitete Werte (momentan, Reihe, Zähler) ?Steuerwerte ?Sollwerte ?Parametersätze ?Uhrzeit ?Selbstbeschreibung/Konfiguration

9 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 9 Neues aus der Normungswelt Igel ! Eagle? Verbindung ist nicht Kommunikation

10 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 10 Neues aus der Normungswelt Gute Basis für Normen + deadband + range + units + sample rate + scale + description... + timestamp + Quality + Substitute "(Abstrakte) Objekte" Zeit Process Value (Messwert) Das WAS?

11 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 11 Neues aus der Normungswelt Services (wann?) Services (wann?) Externes Interface (Was, Wann) Informationen (was kommunizieren?) Informationen (was kommunizieren?) WEA: ?Status (momentan, Reihe, Zähler) ?Messwert / abgeleitete Werte (momentan, Reihe, Zähler) ?Steuerwerte ?Sollwerte ?Parametersätze ?Uhrzeit ?Selbstbeschreibung/Konfiguration ?Abrufen (momentan, Zähler) ?Abrufen (Reihen) ?spontan Melden ?Steuern ?Sollwertvorgaben ?Parameter setzen ?Abfrage der Selbst- beschreibung/Konf.

12 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 12 Neues aus der Normungswelt Externe Kommunikation (Wie?) externes Interface ?IEC /104 ?IEC ?IEC TASE.2 ?... ? ?DNP3.0 ?ProfiNet ?EthernetIP ?Modbus TCP ? ?OPC DA ?OPC DX ?OPC XML-DA ?XML, SOAP ?Web Services,... ?und und

13 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 13 Neues aus der Normungswelt Confiruration language Schichtenmodell IEC messages Information exchange Abstract communication service interface (ACSI) publ./subscr., get, set, control,... reporting, logging, get IED description publ./subscr., get, set, control,... reporting, logging, get IED description Wann ? Communication profiles Ethernet, TCP/IP, OSI Ethernet, TCP/IP, OSI Mapping to e.g. MMS Wie? Logical node and data classes, and common data classes Information Models name tagged information name tagged information Was? IED Description

14 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 14 Neues aus der Normungswelt GA IK 1996

15 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 15 Neues aus der Normungswelt Von der Vielzahl... DNPLON / FIELDBUS MODBUS PROFIBUS Kombi- Gerät Schutz 1 Schutz 2 Stations Gateway Zentrale Funktionen HM I Prozessinterface MVB,CA N sonstige Quelle: RWE, ABB, Alstom, Siemens (HMI 2002)

16 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 16 Neues aus der Normungswelt... zur Einzahl IEC 61850: Communication networks and systems in substations

17 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 17 Neues aus der Normungswelt Die Antwort: Hannover Messe 2002 IEC 61850: one world one technology one standard Quelle: RWE, ABB, Alstom, Siemens (HMI 2002) AEP

18 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 18 Neues aus der Normungswelt System Aspects 1Introduction and Overview [Technical Report] 2Glossary [Draft] 3 General Requirements [IS] 4 System and Project Management [IS] 5 Communication Requirements for Functions and Device Models [FDIS] Configuration 6Configuration Language for electrical Substation IEDs (SCL) [CDV] Modelling Introduction 7-1Principles and Models [FDIS] Information Models 7-4Compatible 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) 8-1Mappings to MMS (ISO/IEC /-2) and to ISO/IEC [CDV] 9-1 Sampled values over serial unidir. multidrop point to point link [FDIS] 9-2Sampled values over ISO/IEC [CDV] Testing 10Conformance Testing [CD] IEC 61850

19 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 19 Neues aus der Normungswelt IEC für Schaltanlagen Control Center HMI Engineering Ethernet Switch Router Station Bus Relay A Bay Controlle r Modern Switchgear Modern CT / VT's Relay B Relay A Bay Controlle r Modern Switchgear Modern CT / VT's Relay B Process Bus other devics other devics other devics

20 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 20 Neues aus der Normungswelt other devics other devics other devics Ethernet Switch Relay A Bay Controller Modern Switchgear Modern CT / VT Relay B Relay A Bay Controller Modern Switchgear Modern CT / VT Relay B HMI 5 3 Engineering 45 3 Control Center Router 6 sampled value exchange (1), fast exchange of I/O data (2), control and trip signals (3), engineering and configuration (4), monitoring and supervision (5), control-center communication (6) sampled value exchange (1), fast exchange of I/O data (2), control and trip signals (3), engineering and configuration (4), monitoring and supervision (5), control-center communication (6) IEC Substation

21 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 21 Neues aus der Normungswelt IEC Models 90 Standard LN Models (PDIS, XCBR,...) mit Auszug: 10 Standard Comm.-Service Models MV, WYE,... 30Standard Common Data Classes 500 Standard Data (Pos,...) mit OPC: Item 100 Standard Data Attributes (stVal, q,...) in OPC: Properties

22 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 22 Neues aus der Normungswelt Presentation Session Transport Network Data Link Physical Application Information IEC Information exchange IEC sampled values GOOSE Ethertype TCP IP Ethernet,... Physical ASN.1 IEC 61850/ISO 9506 RFC 1006 Session IETF IEC IEC Models IEC : IEC /104 - OPC XML-DA - DNP3.0

23 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 23 Neues aus der Normungswelt Datenmodelle für Schaltanlagen (80+) (Schützen, Steuern, Überwachen,...) Zusammenfassung IEC Konfiguration der Geräte Kommunikation für Schaltanlagen,... Weltweite Unterstützung Veröffentlichung IS in 2002/2003 Durchgängige Anwendung

24 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 24 Neues aus der Normungswelt IEC TC 88 Project 25 IEC : Communications for monitoring and control of wind power plants Im weitesten Sinne des Wortes, im Nah- und Fernbereich für im Sinne von zur Unterstützung von jeglicher Art von Jede Art von on-line und off-line Überwachung of im weitesten Sinne - nicht nur mit oder zwischen, sondern auch innerhalb

25 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 25 Neues aus der Normungswelt IEC Substations (HV, MV) SCADA IEC Wind Power Wiederverwendung IEC 6?? Solar, Fuel Cell,... ?

26 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 26 Neues aus der Normungswelt - Wind turbine - Wind generator - Nacelle - Rotor - Gear - Brake - Yaw Wind turbine - Wind generator - Nacelle - Rotor - Gear - Brake - Yaw -... Information Models Informationen (Beispiel) Drawing developed by the U.S. Department of Energy - Wind Energy Program

27 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 27 Neues aus der Normungswelt Informationsmodelle IEC

28 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 28 Neues aus der Normungswelt Generator: Measurands Generator speed Duty factor sent to generator Slip Generator current (Weier) Generator bearing temperature Generator temperature Generator 2 temperature 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 Generator: Status information Thyristor opening Generator connected Heat generator (order) Status word from Weier Drawing developed by the U.S. Department of Energy - Wind Energy Program Real Wind Generator Model Informationsmodelle IEC

29 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 29 Neues aus der Normungswelt Informationsmodelle IEC Rotor

30 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 30 Neues aus der Normungswelt 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 105Fuel cell technologies IEC 61850, IEC , IEC TASE.2,... IEC

31 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 31 Neues aus der Normungswelt USA: Anwendung der Norm für Gas und Wasser Weitere Aktivitäten Power Quality Objects -> IEC 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./ , Dallas FGH Fachtagung IEC Mannheim, 11./

32 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 32 Neues aus der Normungswelt Open Communication Architecture for Distributed Energy Resources in Advanced Distribution Automation CEIDS (USA)

33 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 33 Neues aus der Normungswelt Zusammenarbeit IEC könnte die (Basis-)Norm für die dezentrale Energieversorgung werden Zusammenarbeit über Wind hinaus Internationale Zuarbeiten abstimmen Hersteller und Anwender detailliert über CD IEC informieren Sommer 2003 Zusammenarbeit der deutschen Anwender, Hersteller und Systemintegratoren unter dem Dach von DKE K 383 organisieren (AK ) nächste Sitzung AK 0.1 am 15. Mai 2003 nächste Sitzung AK 0.1 am 15. Mai 2003

34 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 34 Neues aus der Normungswelt XML (1) Eine Lösung für was? X-beliebige Messages Leicht zu spezifizieren Eine Lösung für (fast) alles! Für Geräte-/Datenmodelle Für Services (Web services)

35 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 35 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

36 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 36 Neues aus der Normungswelt Ohne Worte! R. Knox: Here's What's Wrong With XML-Defined Standards, Gartner Research,

37 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 37 Neues aus der Normungswelt Ohne Worte! R. Knox: Here's What's Wrong With XML-Defined Standards, Gartner Research,

38 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 38 Neues aus der Normungswelt XML (3) Syntax Notation wie ASN.1 (BER) keine Services ! keine semantische Festlegungen ineffiziente für Prozessdaten gut für IED-Beschreibung (on/offline)

39 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 39 Neues aus der Normungswelt Normen: IEC / Services Semantische Festlegungen Mappings Netzwerke Engineering (online / offline)

40 ZVEI GA KA, Frankfurt/M, , © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 40 Neues aus der Normungswelt Elektronische Kopie der Präsentation: Schwarz_ pps (.pdf)


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