Neues aus der Normungswelt - NettedAutomation GmbH Mappings to MMS (ISO/IEC 9506-1/-2) and to...
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ZVEI GA KA, Frankfurt/M, 26.02.2003, © Karlheinz Schwarz, SCC Seite 1
Neues aus der Normungswelt
Neues aus der Normungswelt
Präsentation während
der Sitzung des
ZVEI GA KA
Frankfurt/M, 26.02.2003
(animierte Folien)
Präsentation während
der Sitzung des
ZVEI GA KA
Frankfurt/M, 26.02.2003
(animierte Folien)
Schwarz Consulting Company, SCC Dipl.-Ing. Karlheinz SchwarzIm Eichbaeumle 10876139 Karlsruhe / Germany
Tel +49-721-684844Fax +49-721-679387Email [email protected] www.scc-online.de
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Neues aus der Normungswelt
2001 - 2003:
Viel Neues und Altes !
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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, ...
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IEC TC 57-Normen Scope: Power system control & communication
• Fernwirktechnik (60870-5-101/104)
• Leitstellenkopplung (60870-6 TASE.2)
• Schutz- und Stationsleittechnik (61850)
• EMS-API Common Information Model -CIM (61970-301) - komplettes Netz
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DecentralisedPower System
IEC 61400-25
...
CIMIEC 61970-301
(UML/XML)
Power SystemOperation
Computer system
- Transmission- Distribution- Energy management- Asset management- Trouble call- etc
IEC 61970
- Transmission- Distribution- primary- secondary- etc
substations SCLIEC 61850-6(UML/XML)
Grid
IEC 61850
re-usere-use
re-usere-use
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Anforderungen
• Messen, Steuern, Regeln: einheitliche Repräsentationder 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 aufProzeßdaten, spontane Meldungen, Erfassung vonBedienungshadlungen, ...
• Prozessführung: systemweiter einheitlicher Zugriff aufProzess- und Anlagendaten, ...
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Externe Kommunikation
externesInterface
LokaleSteuerung,Überwachung,Regelung,Schutz, ...
TCP/IP,serielle Kopplung, ...
...
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Externes Interface (Was, Wann)
Informationen (was kommunizieren?)Informationen (was kommunizieren?)
WEA: 3000+
Status (momentan, Reihe, Zähler)
Messwert / abgeleitete Werte(momentan, Reihe, Zähler)
Steuerwerte
Sollwerte
Parametersätze
Uhrzeit
Selbstbeschreibung/Konfiguration
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Igel !Eagle?
Verbindung ist nicht Kommunikation
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Gute Basisfür Normen
+ deadband+ range+ units+ sample rate+ scale+ description ...
+ timestamp+ Quality+ Substitute
"(Abstrakte) Objekte""(Abstrakte) Objekte"
Zeit
Process Value(Messwert)
Das WAS?
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Neues aus der Normungswelt
Services(wann?)Services(wann?)
Externes Interface (Was, Wann)
Informationen (was kommunizieren?)Informationen (was kommunizieren?)
WEA: 3000+
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.
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Neues aus der Normungswelt
Externe Kommunikation (Wie?)
externesInterface
IEC 60870-5-101/104IEC 61850-8-1IEC 60870-6 TASE.2
...
?DNP3.0ProfiNet
EthernetIPModbus TCP...
...OPC DAOPC DXOPC XML-DA
XML, SOAPWeb Services, ...und und ... 100+100+
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Neues aus der Normungswelt
Co
nfi
rura
tio
n la
ng
ua
ge
Schichtenmodell IEC 61950
me
ssa
ge
s
me
ssa
ge
s
Informationexchange
Abstractcommunication serviceinterface (ACSI)
publ./subscr., get,
set, control, ...
reporting, logging,
get IED description
publ./subscr., get,
set, control, ...
reporting, logging,
get IED descriptionWann ?Wann ?
Communication profiles
Ethernet,
TCP/IP, OSIEthernet,
TCP/IP, OSI
Mapping to e.g.MMS Wie?Wie?
Logical node and dataclasses, and commondata classes
Information Models
2000+ name tagged
information2000+ name tagged
information
Was?Was?
IED Description
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Neues aus der Normungswelt
Einladung zum ZVEI-Workshop am 22. Februar 1996Beschreibungsmethoden 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 Einbindungin die übergeordnete Informationstechnik beziehungsweise das Engineeringim Vordergrund des Interesses. Zur Frage, wie das Zusammenspiel von Gerätenund Funktionen technologieneutral beschrieben und projektiert werden kann, sindweltweit in einer Vielzahl von Projekten und Normungsgremien neue Lösungen inDiskussion....Diese gegenläufigen Trends (kommunikationsneutrale oder auf ein Feldbussy-stem bezogene Beschreibung) haben erheblichen Einfluß auf die Strukturen zu-künftiger Automatisierungssysteme, deren Projektierung und ...
GA IK 1996
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Neues aus der Normungswelt
Von der Vielzahl ...
DNP LON 60870-5-101/4
60870-5-103
FIELDBUSMODBUS PROFIBUS
Kombi-Gerät
Schutz 1 Schutz 1Schutz 2 Schutz 2
Stations Gateway
ZentraleFunktionen
HM I
Prozessinterface Prozessinterface Prozessinterface
MVB,CAN
sonstige
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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Neues aus der Normungswelt
Die Antwort: Hannover Messe 2002
IEC 61850:one worldone technologyone standard
Quelle: RWE, ABB, Alstom, Siemens (HMI 2002)
AEP
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System Aspects1 Introduction and Overview [Technical Report]2 Glossary [Draft]3 General Requirements [IS]4 System and Project Management [IS]5 Communication Requirements for Functions and Device Models [FDIS]
Configuration6 Configuration Language for electrical Substation IEDs (SCL) [CDV]
Modelling Introduction7-1 Principles and Models [FDIS]
Information Models7-4 Compatible Logical Node Classes and Data Classes [FDIS]7-3 Common Data Classes [FDIS]
Information Exchange Methods7-2 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]Testing10 Conformance Testing [CD]
IEC 61850IEC 61850
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Neues aus der Normungswelt
IEC 61850 für SchaltanlagenControlCenter HMI Engineering
EthernetSwitch
Router
Station Bus
RelayA
BayControlle
r
ModernSwitchgear
ModernCT /VT's
RelayB
RelayA
BayControlle
r
ModernSwitchgear
ModernCT /VT's
RelayB
ProcessBus
otherdevicsother
devicsotherdevics
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Neues aus der Normungswelt
otherdevicsother
devicsotherdevics
EthernetSwitch
RelayA
BayController
ModernSwitchgear
ModernCT / VT
RelayB
RelayA
BayController
ModernSwitchgear
ModernCT / VT
RelayB
13
2
HMI
53
Engineering
45
3
ControlCenter
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 61850 Substation
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Neues aus der Normungswelt
IEC 61850 Models
90 Standard LN Models (PDIS, XCBR, ...) mit
Auszug:
http://www.nettedautomation.com/qanda/iec61850/information-service.html#
10 Standard Comm.-Service Models
MV, WYE, ...
30 Standard Common Data Classes
500 Standard Data (Pos, ...) mitOPC: Item
100 Standard Data Attributes (stVal, q, ...) in
OPC: Properties
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Neues aus der Normungswelt
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Application
InformationIEC 61850
Information exchangeIEC 61850
sampledvalues GOOSE
Ethertype
9-1 9-2
TCP
IP
Ethernet, ...
Physical
ASN.1
IEC 61850/ISO 9506
RFC 1006
Session
IETF
IEC 61850-8-1
IEC 61850 Models
IEC 61400-25: - 61850-8-1 - IEC 60870-5-101/104 - OPC XML-DA - DNP3.0
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Neues aus der Normungswelt
• Datenmodelle für Schaltanlagen (80+)(Schützen, Steuern, Überwachen, ...)
Zusammenfassung IEC 61850
• Konfiguration der Geräte
• Kommunikation für Schaltanlagen, ...
• Weltweite Unterstützung
• Veröffentlichung IS in 2002/2003
• Durchgängige Anwendung
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IEC TC 88 Project 25
IEC 61400-25: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-lineund off-line Überwachung
“of” im weitesten Sinne - nicht nur “mit” oder “zwischen”,sondern auch “innerhalb”
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Neues aus der Normungswelt
IEC 61850
Substations (HV, MV)SCADA
IEC 61400-25Wind Power
Wiederverwendung
IEC 6??Solar, Fuel Cell, ... ?
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Neues aus der Normungswelt
- Wind turbine- Wind generator- Nacelle- Rotor- Gear- Brake- Yaw- ...
- Wind turbine- Wind generator- Nacelle- Rotor- Gear- Brake- Yaw- ...
InformationModels
Informationen (Beispiel)
Drawing developed by the U.S. Department of Energy - Wind Energy Program
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LN classes Description
WTUR general wind turbine informationWROT wind rotor informationWTRM wind transmission informationWBRK wind brake informationWGEN wind generator informationWNAC wind nacelle informationWYAW wind yaw informationWTOW wind tower informationWCNV wind converter informationWBEC wind beacon informationWMET wind meteorological information
Informationsmodelle IEC 61400-25
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Neues aus der Normungswelt
Generator: MeasurandsGenerator speedDuty factor sent to generatorSlipGenerator current (Weier)Generator bearing temperatureGenerator temperatureGenerator 2 temperature
Generator: MeasurandsGenerator speedDuty factor sent to generatorSlipGenerator current (Weier)Generator bearing temperatureGenerator temperatureGenerator 2 temperature
Generator: StatusinformationThyristor openingGenerator connectedHeat generator (order)Status word from Weier
Generator: StatusinformationThyristor openingGenerator connectedHeat generator (order)Status word from Weier Drawing developed by the U.S. Department of Energy
- Wind Energy Program
Real Wind GeneratorReal Wind GeneratorModelModel
Informationsmodelle IEC 61400-25
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WROT classAttributeName
Attr.Type
Explanation
LNName Shall be inherited from Logical-Node Class(see IEC 61850-7-2)
DataCommon Logical Node Information... LN shall inherit all Mandatory Data from
Common Logical Node ClassStatus InformationHyPmpPt DPS Status of hydraulic pump for pitch systemStRotBlk SPS Status of rotor blockingVnPosDet INS Detection of vane position for each blade (or
tip-brake)...Measured valuesPtAngRf MV Value of pitch angle for reference blade (1)PtAng2 MV Value of pitch angle for blade 2...ControlsSetRotPos INC Set rotor to certain position...SettingsSetPtAngRf ASG Set target value for pitch angle of reference
blade (1)...
Informationsmodelle IEC 61400-25
Rotor
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IEC TCs mit ähnlichenAnforderungen
TC 57 Power system control andassociated communications
TC 82 Solar photovoltaic energysystems
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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• USA: Anwendung der Norm für Gas und Wasser
Weitere Aktivitäten
• Power Quality Objects -> IEC 61850
• USA: Electricity Innovation Institute - E2I
• USA: Consortium for Electric Infrastructure toSupport a Digital Society (CEIDS)
• USA: Distributed Energy Resources (DER) Com-munication Architecture Workshop, 17./18.3. 03, Dallas
• FGH Fachtagung „IEC 61850“ Mannheim, 11./12.03.03http://www.fgh-ma.de/verein/veranst/progr_Fachtagung_IEC61850_2003_03.htm
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Open Communication Architecture for DistributedEnergy Resources in Advanced Distribution Automation
CEIDS (USA)CEIDS (USA)
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Neues aus der Normungswelt
Zusammenarbeit
• IEC 61400-25 könnte die (Basis-)Norm für diedezentrale Energieversorgung werden
• Zusammenarbeit über „Wind“ hinaus
• Internationale Zuarbeiten abstimmen
• Hersteller und Anwender detailliert überCD IEC 61400-25 informieren
Sommer 2003Sommer 2003
• Zusammenarbeit der deutschen Anwender,Hersteller und Systemintegratorenunter dem Dach von DKE K 383organisieren (AK 383.0.1)
nächste Sitzung
AK 0.1 am
15. Mai 2003
nächste Sitzung
AK 0.1 am
15. Mai 2003
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XML (1)
• Eine Lösung für was?
X-beliebige Messages Leicht zu spezifizierenX-beliebige Messages Leicht zu spezifizieren
• Eine Lösung für (fast) alles!
• Für Geräte-/Datenmodelle
• Für Services (Web services)
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Neues aus der Normungswelt
XML (2)
• Programmieren von (Web)Servicesund lokalen Interfaces sehr einfach(z.B. mit ”.Net”)
• Eine Unzahl von Services entsteht zurZeit. Ein Ende ist nicht abzusehen
• Inseln inkompatibler Services
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Neues aus der Normungswelt
Ohne Worte!Ohne Worte!
R. Knox: Here's What's Wrong With XML-Defined Standards, Gartner Research, 2002-12
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Neues aus der Normungswelt
Ohne Worte!Ohne Worte!
R. Knox: Here's What's Wrong With XML-Defined Standards, Gartner Research, 2002-12
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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)
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Neues aus der Normungswelt
Normen: IEC 61850 / 61400-25
• Services
• Semantische Festlegungen
• Mappings
• Netzwerke
• Engineering (online / offline)