IEC 61850 protokolü Trafo Merkezi Entegrasyonu

IEC 61850’nin en önemli özelliklerinden birisi yapısında tanımlanan akıllı cihazlar ile hızlı ve dijital haberleşme imkanı sunabilmesidir ki sistemde kullanılan tüm cihazlar bir IP adresiyle tanımlanır ve tüm sinyaller direk olarak alıcıya iletilir. 61850 entegrasyonu genellikle ethernet teknolojisi ile yapılıyorken bu çok sayıda parametrenin de (ağ topolojisi, raporlama, arayüzler vb..) birlikte değerlendirilmesi gerekliliğini beraberinde getiriyor.

IEC 61850 haberleşme modülü, devre kesicilerle OG SCADA ve AG tarafıyla da OG taraf arasındaki farklı koruma cihazları arasında veri alışverişine imkan tanır. Burada genellikle bu cihazlarla sistem arasında bir arayüz gerekliliğinden bahsetsek de bazı üreticilerin bu arayüze ihtiyaç duymadan sisteme entegrasyona olanak veren ürünlerinin de bulunduğunu belirtmek de yarar görüyorum.

IEC 61850 ve Trafo Merkezi Terminolojisi

Genelden daha özele inerek terminolojinin önemli kavramlarını özetleyelim.

Diferansiyel Koruma Rölesi

Röle çalıştırma bobininden geçen fark akımının sıfır olması hata olmadığını gösterir. Merkezdeki bir arıza durumunda fark akımı sıfır olmayacağından röle çalışır.

Yönlü Aşırı Akım Koruma Rölesi

Çift taraftan beslenen sistemlerde seçici çalışma sadece yönlü röleler kullanılarak sağlanabilir. Böylelikle sadece arıza olan yerlerdeki yükler enerjisiz kalır.

Mesafe koruma rölesi

Hat uzunluğunun yüksek olduğu durumlarda hatta giren ve çıkan akımların ölçülmesi ekonomik olmaz. Genel anlatımı itibarıyla bunun için kullanılan mesafe koruma röleleri rölede tanımlı değerlere göre açmaya başlayarak arızanın olduğu yere kadar açmaya devam ederler.

Çift yönlü Elektrik sayaçları

Özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının bulunduğu tesislerde üretilen enerjinin kullanıldıktan sonra fazla kısmının sisteme verilmesi ve bunun da bu sayaçlar üzerinden tüketimden düşülmesi sağlanır.

Yine konuyla ilgili Güç, Ölçü Trafoları ile kesici, ayırıcı kavramlarını daha sonraki yazılarda açıklıyor olacağım.

Client/Server

İletişim sistemlerinde master servera bağlı clientlar arasındaki haberleşmede yönetim, kontrol ve bilgilerin depolanması master/client olarak adlandırılan yapıyla sağlanır. Kısaca Master server, öncelik ve haberleşme sürelerin ayarlandığı iletişim merkezidir.

RTU

Remote Terminal Unit yani RTU, saha ekipmanları ile SCADA sistemi arasındaki haberleşmeyi sağlar. Saha ekipmanlarından alınan bilgiler merkezi kontrol sistemine, merkezi kontrol sisteminden gönderilen sinyallerde saha ekipmanlarına RTU üzerinden iletilir. RTU özellikle çok sayıdaki/yerdeki sistemlerin tek bir merkezden izlenmesi/yönetilmesi amacıyla kullanılır. Farklı protokoler Gateway protokolün kullanımı ile tek bir protokol üzerinden iletilir.

RTU modelleri RS232, RS485, RS422 veya Ethernet üzerinden Modbus, Profibus, IEC 60870, IEC 61850 başta olmak üzere farklı protokolleri kullanarak haberleşebilmektedir.

RTU Ünitesi genel olarak;

• CPU ünitesi;
• Geçici ve kalıcı bellekler,
• Analog ve dijital girdi/çıktı arabirimleri ve
• Hata tanımlama bağlantı kapısından oluşur.

GPS Modülü

Kontrol ünitelerine takılan GPS modülü ile alınan zaman bilgisi, Network Time Protocol Server ile tüm sistemde eş zamanın kullanılmasını imkan sağlar.

Lokal I/O(Giriş/Çıkış)

Sistemdeki elektromekanik cihazlardan alınan açık-kapalı ya da arıza gibi bilgilerdir. Örneğin, Trafo ve OG Hücreler için temel I/O bilgileri aşağıdaki gibidir.

Trafolar:

• T1 sıcaklıkla yük bağlantılarının kesilmesi
• T1 Sıcaklık alarm
• T1 Sıcaklık tripi
• Trafo tap pozisyonları
• Trafo yağ sıcaklığı vb.

OG Hücreler

• Ayırıcı kapalı
• Topraklama şalteri kapalı
• Devre kesici kapalı
• Ana kesici atmas
• Aşırı akım trip rölesi
• Aşırı akım koruma rölesi oto kontrol arızası
• Buton: “Lokal Kontrol”
• Uzak bağlantı: “Lokal Kontrol”
• Gerilim varlığı
• Ana devre kesici (aç/kapa)

Merging Unit

Şalt sahası gerilim ve akım trafolarından alınan bilginin kontrol ve koruma cihazlarına iletimi Merging unit ile sağlanır. Temel amacı 3 fazdaki bara akım ve gerilim bilgisini göndermektir.

IEC 61850 kullanılan Trafo Merkezi

Klasik trafo merkezlerindeki sistem karmaşıklığı ve getirdiği gereksiz maliyetler IEC 61850 standartını kullanan Smart Grid yapıyla ortadan kaldırılırken yönetimsel anlamda da büyük avantajları beraberinde getirir. Bu yapıda primer malzemeler ile kontrol merkezi arasında kablolama gerekliliği de ortadan kalkar.

Bu yapı proses, Bay ve istasyon Seviyesi ile tanımlanır. Proses Seviyesinde şalt sahasında bulunan ölçü-güç trafosu, kesici, ayırıcı vb. malzemelerden toplanan bilgiler kontrol ve kumanda panolarına iletilir. Bay seviyesinde kontrol ve kumanda panolarında bulunan röleler bu bilgileri tanımlanan değerlere göre kontrol ederek olası arıza halinde ilgili  cihaza müdahale eder. İstasyon seviyesinde ise merkezi yönetim birimine aktarılan verilerle yönetim ve kontrol imkanı sağlar.

Burada elektromekanik cihazlar arasındaki haberleşme GOOSE servisi kullanılan “yatay”, bu cihazların merkezle ya da gateway’le haberleşmesi ise “dikey” haberleşme olarak tanımlanır.