Obecnie na rynku silnie zaznacza się potrzeba automatyzacji sterowania i nadzoru w sieciach średnich napięć. Z tego powodu wielu producentów opcjonalnie lub w standardzie oferuje w rozdzielnicach pierścieniowych obwody umożliwiające ich automatyzację. Przykładem takiej rozdzielnicy, umożliwiającej zdalne sterowanie, odczyt stanu położenia łączników oraz sygnalizację zadziałania zabezpieczeń, jest oferowana przez firmę Eaton rozdzielnica SN Xiria.

Głównym zadaniem spółek energetyki zawodowej jest zapewnienie klientom równoprawnego dostępu do sieci elektroenergetycznej oraz ciągłych dostaw energii elektrycznej o wysokich parametrach jakościowych. Te zadania pomaga realizować automatyzacja sieci.

Rys. 1. Pięciopolowa rozdzielnica Xiria

Początkowo w energetyce automatyzowane były duże i ważne ruchowo obiekty. Wynikało to z wysokiej ceny systemów sterowania, jak też ograniczonych możliwości przesyłu informacji. Obecnie sytuacja zmieniła się diametralnie. Ceny systemów sterowania wyraźnie spadły, a przesył informacji jest praktycznie nieograniczony. Ponadto spółki energetyczne przyjęły normy, które regulują i gwarantują odpowiednią jakość energii elektrycznej. Dla osiągnięcia tego celu zaczęto poszukiwać nowych produktów dla sieci dystrybucyjnej, mogących zapewnić redukcję przerw w zasilaniu oraz czasu trwania przerwy.

Rys. 2 Schemat pola rozłącznikowego rozdzielnicy Xiria

Rozdzielnica Xiria

Instalowanie rozdzielnicy Xiria w sieci dystrybucyjnej z możliwością zdalnego sterowania redukuje koszty eksploatacyjne poprzez usprawnienie przełączeń oraz skrócenie czasów usuwania awarii. Szczególnie jest to pomocne w gęstej sieci miejskiej, gdzie w godzinach szczytu komunikacyjnego dotarcie do konkretnego punktu awarii może zająć ekipie serwisowej nawet do 60 minut. System zarządzania siecią z poziomu dyspozytorskiego stał się wielce pożądany. Do łączności między RDR-ami a sterownikami w stacjach, spółki dystrybucyjne często wykorzystują już funkcjonującą sieć łączności trankingowej. W ostatnich latach również coraz częściej wykorzystywana jest sieć telefonii komórkowej GSM, GPRS.
Wychodząc naprzeciw tego typu potrzebom firma Eaton dostarcza rozdzielnicę Xiria wyposażoną w obwody do telemechanizacji. Przykład wyposażenia pola rozdzielnicy Xiria przystosowanego do wykonywania operacji zdalnych przedstawia rys. 2.
Każde pole rozdzielnicy Xiria przeznaczone do telemechanizacji jest wyposażone w listwę zaciskową znajdującą się pod płytą czołową (rys. 3), którą w łatwy sposób można zdemontować odkręcając kilka śrub mocujących.

Rys. 3. Listwy zaciskowe rozdzielnicy Xiria

Współdziałanie części systemu

Przygotowana do zdalnego sterowania i sygnalizacji rozdzielnica Xiria jest końcowym (lub początkowym, w zależności od punktu widzenia) elementem systemu, gdzie o pewności działania całego układu decyduje prawidłowa współpraca wyszczególnionych poniżej części systemu.

SCADA (system wizualizacji w centrum dyspozytorskim)
Ostatecznym celem telemechanizacji urządzeń jest zdalna kontrola stanu rozdzielnicy oraz umożliwienie zmiany położenia jej łączników. Systemy wizualizacji i sterowania występują pod nazwą SCADA (z języka angielskiego Supervisory Control And Data Acquisition). Często są to rozbudowane komputerowe systemy. Istnieją też prostsze, a zatem tańsze systemy, przeznaczone do nadzoru nad fragmentami sieci energetycznej, pojedynczymi urządzeniami lub grupami urządzeń (np. liniami produkcyjnymi). Wybór systemu SCADA jest oddzielnym zagadnieniem, przy czym najczęściej spotykany jest gotowy, pracujący już system.

Rys. 4. Schemat ideowy systemu sterowania – SCADA z Modbus RTU

Połączenie: SCADA ↔ koncentrator (centralka komunikująca się ze sterownikami urządzeń)
Połączenie to jest realizowane najczęściej metodą przewodową, a rodzaj łącza zależy od wyposażenia oraz odległości współpracujących urządzeń. W tym fragmencie systemu należy zadbać o to, aby urządzenia były wyposażone w identyczne porty komunikacyjne, np. RS 232, RS 485, LAN etc., lub aby istniała możliwość zastosowania odpowiednich interfejsów. Dodatkowym wymogiem jest posługiwanie się takim samym protokołem wymiany informacji DNP3, Modbus, IEC 60870-5 itp. przez obie części systemu.

Łącze: koncentrator ↔ sterownik (kontroler znajdujący się w bezpośredniej bliskości urządzenia)
Łączność w tej części systemu realizowana jest metodami przewodowymi, bezprzewodowymi oraz przy połączeniu obu tych metod. Wybór sposobu realizacji łącza zależy od takich czynników jak: szybkość transmisji, istniejące eksploatowane łącza, koszty budowy i utrzymania łącza, perspektywa rozwoju systemu, umiejscowienie koncentratora i sterownika. Często również w tej części systemu wykorzystuje się wymienione wyżej łącza i protokoły wymiany informacji.

Rys. 5. Szafka telesterowania Eaton dla rozdzielnicy Xiria.
Oznaczenie aparatów:
3S1 – przełącznik sterowania zdalnego,
1Q1 – zabezpieczenie główne,
1F1 – zabezpieczenie gniazda,
1F2 – zabezpieczenie UPS-a,
1A1 – zasilacz 24 V DC,
2A1 – sterownik PLC + moduł rozszerzeń we/wy,
2A2 – moduł komunikacji GSM,
1E1 – UPS,
1G1 – gniazdo zasilania,
3K1.. 10 – przekaźniki interfejsowe,
X1 – listwa zasilania,
X10 – listwa wejść cyfrowych (otw. drzwi),
XP0 – listwa zasilania 24 V DC dla modułów automatyki Xiria,
XP1 – listwa sygnałów Xiria pole 1,
XP2 – listwa sygnałów Xiria pole 2,
XP3 – listwa sygnałów Xiria pole 3,
XP4 – listwa sygnałów Xiria pole 4,
XP5 – listwa sygnałów Xiria pole 5

Połączenie: sterownik ↔ napęd urządzenia
Sterownik wysyła sygnały sterowania na łączówkę urządzenia końcowego oraz odbiera od urządzenia (np. rozdzielnicy SN) informacje o jego stanie. Standardem jest tu połączenie wiązką przewodów. Istotne jest, aby sygnały wychodzące ze sterownika posiadały parametry, jakich wymaga urządzenie sterowane. Oczywiście również obwody wejściowe sterownika muszą poprawnie odczytać sygnały otrzymywane z urządzenia nadzorowanego. Jeżeli powyższe warunki są spełnione, można bezpośrednio przewodami połączyć sterownik z napędem.
Przykładowy schemat ideowy układu telesterowania przedstawia rys. 4.

Rys. 6. Sterownik PLC EasyControl

Szafka telesterowania

Dla celów realizacji komunikacji rozdzielnicy Xiria z systemem dyspozytorskim firma Eaton opracowała projekt szafki sterowniczej, montowanej w stacji w sąsiedztwie rozdzielnicy Xiria. Schemat szafki przedstawia rys. 5. Jedna wersja szafki sterowniczej stosowana jest zarówno dla rozdzielnicy Xiria dwupolowej, jak i pięciopolowej.
Głównym elementem sterującym zamontowanym w szafce jest wydajny, kompaktowy sterownik PLC EasyControl firmy Eaton (rys. 6), który daje:
• możliwość rozbudowy o dodatkowe wejścia/wyjścia w celu podpięcia dodatkowych sygnałów do rozdzielnicy telesterowania,
• możliwość rozbudowy funkcjonalności dzięki oprogramowaniu zgodnemu ze standardami międzynarodowymi IEC61131-3 (CoDeSys),
• możliwość zapisywania zdarzeń ze stemplem czasowym na karcie MMC dzięki wbudowanemu zegarowi czasu rzeczywistego,
• możliwość sterowania lokalnego bez użycia modułu GSM poprzez wbudowane interfejsy CANopen, easyNet, 2 x RS232, opcjonalnie Ethernet,
• posiada wyświetlacz LCD – umożliwiający diagnostykę lokalną,
• posiada wbudowana pamięć Flash (nie ma potrzeby stosowania baterii zewnętrznej),
• pozwala wykonać backup projektu na karcie MMC na wypadek awarii urządzenia.
Kolejne funkcjonalności rozdzielnicy Xiria firmy Eaton zostaną omówione w następnych publikacjach.

Aneta Szydłowska
Autorka jest pracownikiem
firmy Eaton Electric