Sulautettujen järjestelmien seminaarikurssi 1.12.2011 Tiedonsiirto tuuliturbiinin etäohjaukseen ja diagnostiikkaan Ville Niskanen 0260386
1 JOHDANTO Kiinnostus hajautetuntuotannon tutkimiseen ja rakentamiseen on lisääntynyt viimevuosina. Houkuttelevan hajautetusta tuotannosta tekee siinä hyödynnettävät uusiutuvat energiamuodot, kuten aurinko- ja tuulienergia. Kiinnostusta lisää pienten tuotantolaitosten hintojen halpeneminen sekä kuluttajien halu pienentää sähkölaskua. Hajautettua tuotantoa tukee myös kulutuspäätöksiä enenevissä määrin ohjaava asiakkaiden ympäristötietoisuus. Edellä mainitut seikat houkuttelevat kuluttajia investoimaan omaan mikrotuotantoyksikköön. Hajautettu tuotanto perustuu uusiutuvien energia muotojen paikalliseen hyödyntämiseen. Uusiutuvien energiamuotojen osuuden lisäys kokonaisenergian tuotannosta edistää puolestaan energian tuotannolle asetettujen ilmastotavoitteiden täyttämistä. Tässä paperissa kartoitetaan ja tutkitaan mikroverkkoon sijoitetun tuuliturbiinin etäohjaukseen ja - diagnostiikkaan tarvittava tiedonsiirto. Työ tehdään osana Lappeenrannan teknillisen yliopiston Green Campus projektia. Kuvassa 1 on esitetty Green campus verkon lohkokaavio. PV WT Battery LRE RKDC = ~ RKMG PK LUT AC Lights EVs Prius SL Kuva 1. Green campus verkkokaavio. Mikrotuotantolaitoksen kytkeytyminen verkkoon ja sen irtoaminen verkon vikatilanteessa Loss of Mains-tilanteessa tuotantolaitoksen tulee irrottautua verkosta. Lisäksi mikäli taajuus tai jännite verkkorajapinnassa poikkeaa tuotantolaitokselle asetetusta normaalin toimintatilan arvoista,
laitoksen tulee irrottautua verkosta. Mikrotuotantolaitos ei koskaan saa kytkeytyä verkkoon, mikäli verkkorajapinnan taajuus tai jännite poikkeaa mikrotuotantolaitoksen sallituista arvoista. Laitoksen tulee irrottautua verkosta kaikissa laitevioissa. LoM-tilanteessa (Loss of mains) verkosta irrottautumisen tulee tapahtua 0,15 s. Samaan vasteaikaan täytyy päästä, mikäli pääjännite verkko rajapinnassa nousee Un+15 % tasolle. Tämä on nopein vasteaika mitä mikrotuotantolaitoksen ohjaukselta edellytetään. Tämä samalla asettaa aikarajan ohjausalgoritmille ja mahdollisille tiedonsiirroille. Mikrotuotantolaitos ei saa koskaan jäädä yksin syöttämään saareketta LoMtilanteessa. LoM- suojaus suositellaan toteutettavaksi ROCOF-releellä, jonka toimi aika on 150 ms [1]. Mikrotuotantolaitoksen käyttö varavoimana Mikrotuotantolaitosta on mahdollisuus käyttää energialähteenä verkosta erotetussa saarekkeessa. Mikrotuotantolaitos ei koskaan saa samanaikaisesti syöttää tehoa verkosta erotettuun saarekkeeseen sekä verkkoon [1]. Sähköturvallisuus Tuotantolaitoksen tulee olla erotettavissa verkosta. Jakeluverkon haltijalla tulee olla joko rajoittamaton pääsy erottimelle tai kaukokytkentämahdollisuus. Mikrotuotantolaitoksen omalla suojauksella tulee huolehtia laitoksen jännitteettömyydestä huolto ja asennus tilanteessa [1]. 2 Sovelluksen yleinen kuvaus Tässä työssä keskitytään tuuliturbiinin, WT, etäohjaukseen ja diagnostiikkaan tarvittavan tiedonsiirron määrittämiseen. Seuraavaksi käydään läpi tutkittava järjestelmäosa yleisellä tasolla. Kuvassa 2 on esitetty tiedonsiirtoketju, jolle asetettavat vaatimukset ja toiminnallisuus työssä määritetään. Profibus DP Ethernet WT LUT PC LUT Server Kuva 2. Tiedonsiirtoketju sekä eri järjestelmänosien välillä käytetyt tiedonsiirtoprotokollat tuuliturbiinin etäohjauksessa ja diagnostiikassa. WT (wind turbine), joka käsittää sekä generaattorin että säätimen. WT sijaitsee fyysisesti Lappeenrannan teknillisen yliopiston pihalla. LUT PC, teollisuus-pc, joka sijaitsee fyysisesti tuuliturbiinin ohjaamossa. LUT-Serveri sijaitsee fyysisesti sähkömarkkinalaboratoriossa, n. 400m päässä tuuliturbiinista.
3 Vaatimus määrittely Tässä osiossa käydään läpi asiakkaan tiedonsiirrolle asettamat vaatimukset. Osa toiminnoista asettaa tiedonsiirrolle kaistanleveys sekä aikavaste vaatimuksia. Hätäsammutus Hätätilanteessa nopea käytön sammutus. Viiveen tulisi olla mahdollisimman lyhyt. Myös suora, ei tietoliikenneyhteyteen sidonnainen käytön pois kytkentä järjestettävä. Hoidetaan käytännössä omalla tarkoitukseen varatulla kuparijohdin parilla. Etä-käynnistys/sammutus LUT-Serveriltä voidaan tarvittaessa käynnistää tai sammuttaa tuuliturbiini. Etäkäynnistys/sammutus ei ole tiedonsiirron kannalta aikakriittinen. Kuvassa 3 on esitetty mahdollinen tietoliikennemalli sekä tiedonsiirtotapahtumien keskinäiset riippuvuudet, tuuligeneraattorin etäkäynnistys tilanteessa. WT Käynnistys LUT PC Etä käynnistys LUT Serveri WT Status Referenssiarvo WT Status WT Status Async. uusi referenssiarvo Uusi referenssiarvo Uusi referenssiarvo WT Status WT Status Kuva 3 Tiedonsiirto tapahtumat Etä-käynnistyksen aikana.
Mittausdatan siirto LUT PC:llä halutaan suorittaa käytön ohjausta, käytön ohjauksen kannalta tärkeiden muuttujien siirto WT:ltä LUT PC:lle on aikakriittistä. Vääntömomenttisäädön sallima viive on enintään 100 ms. Mittausdatan siirto LUT-Serverille saa olla epädeterministä, sillä mittaustietoja käytetään lähinnä monitorointiin. Mittausdatasta toimitetaan tiedot LUT-Serverille 1 s välein. Referenssiarvon etäasetus LUT-Serveriltä voidaan halutessa antaa ohjearvoja tuuliturbiinille (Loisteho verkkorajapinnassa). Referenssiarvon asetus ei ole tiedonsiirron kannalta aikakriittinen. Local/Remote-tila LUT-Serveriltä voidaan asettaa tuuliturbiinin toimintatila. Local-tilassa käytön oma ohjausalgoritmi ohjaa tuuliturbiinia. Remote-tilassa LUT-PC:llä oleva ohjausalgoritmi ohjaa tuuliturbiinia. Local/Remote tilan asetus ei ole tiedonsiirronkannalta aikakriittinen. Taulukko 1. Toiminnallisuus Local ja Remote toimintatiloissa Toiminto / toimintatila Local Remote Mittausdata LUT serverille kyllä kyllä Tuuliturbiinin säätöalgoritmi Vacon Ulkoinen, LUT PC:llä oleva softa etä referenssit loistehonsäätö Vääntömomentti/ pyörimisnopeus Etä start/stop kyllä kyllä Fault reset kyllä kyllä, resetin jälkeen palaa local tilaan extrat Demo run Käytönohjaus LUT PC:llä olevalla algoritmilla LUT PC:ltä on pystyttävä suorittamaan käytön säätö- ja ohjausalgoritmeja. Ohjattaessa käyttöä LUT PC:ltä, ohitetaan GEF:n (Green Energy Finland) toimittama käytön säätöalgoritmi. Ohjausalgoritmin lataus LUT PC:lle LUT serveriltä Tutkimus käytössä uusien WT:n ohjausalgoritmien testausta varten tiedonsiirron LUT-Serveriltä LUT PC:lle tulee mahdollisuus ohjausalgoritmin etäasennukseen. Toiminto ei edellytä aikakriittistä tiedonsiirtoa.
Saarekekäytön ohjaus Aika kriittinen toiminta asettaa tiedonsiirrolle nopeusvaatimuksia. Saarekekäyttö tilanteessa tarvittavaa, normaalista kommunikaatiosta eroavasta tietoliikenne tarpeesta ei ole speksattu. 4 Toiminnallinen määrittely Tässä osiossa käydään läpi tiedonsiirrolta edellytettävä toiminnallisuus. Tutkielman alaisen kokonaisuuden keskeisenä osana toimii LUT PC. Seuraavaksi käydään läpi kyseisen järjestelmänosan toiminnallisuus sekä LUT PC:lle implementoitavat ohjelmalliset toimilohkot. Kuvassa 4 on esitetty LUT PC:n sisältämät ohjelmalohkot. WT SÄÄTÖALGORITMI LUT PC TIEDONKÄSITTELY KOMMUNIKAATIORAJAPINNAT OHJAUSALGORITMI Kuva 4 LUT PC:n sisältämät ohjelmalohkot. Kuvassa 5 on esitetty eriohjelma lohkojen käyttäjät. LUT PC WT KOMMUNIKAATIO OHJAUS LUT SERVERI MITTAUS DATAN KÄSITTELY SÄÄTÖ Kuva 5. LUT PC:n eriohjelmalohkojen käyttäjät
4.1 Mittaukset Tuuliturbiini sekä erillinen mittausyksikkö lähettää mittausdataa LUT PC:lle, josta tieto välitetään edelleen LUT-Serverille. LUT-Serverille siirrettävä data käsittää mittaukset 1s aikaikkunassa. Fyysisellä tasolla jokainen muuttuja on 16-bittinen. Tietotyyppinä etumerkillistä kokonaislukua, jolloin arvoalue on ±32767. Tuuliturbiinilta mitataan ainakin seuraavia suureita. Mitattavat suureet: -Pääjännitteet U1,2,3(t) (ajanjakson T keskiarvot, sekä ajanjakson T huippuarvot) (6+6 tavua varattu) -Pätöteho P(t) (ajanjakson T keskiarvo, sekä ajanjakson T huippuarvo) (2+2 varattu) -Loisteho Q(t) (ajanjakson T keskiarvo, sekä ajanjakson T huippuarvo) (2+2 varattu) -Vääntömomentti T(t) (ajanjakson T keskiarvo, sekä ajanjakson T huippuarvo) (2+2 varattu) -Tuulen voimakkuus u(t) (ajanjakson T keskiarvo, ajanjakson T huippuarvo) (2+2 varattu) -Tuulen suunta u( )(ajanjakson T keskiarvo, ajanjakson T aikana esiintyneen tuulen voimakkuuden huippuarvon suunta) (2+2 varattu) -Pyörimisnopeus useampi kuin yksi arvo? (2 tavua varattu) -Lämpötila t(t) useampi kuin yksi arvo, useita mittauspisteitä? (2 tavua varattu) -Vika tiedot useampi kuin yksi tavu? (1 tavua varattu) -Turbiinin status useampi kuin yksi tavu? (1 tavua varattu) 4.2 Mittauselektroniikka Alustavasti sovellukseen suunniteltu mittalaite käsittää 8 signle ended kanavaa, joiden tuloalue on ±10 V. Tulosignaalit näytteistetään 16-bittisillä A/D-muuntimilla. Kanavien määrä on mahdollista laajentaa 32 kanavaan. Mittauselektroniikan mukana tuleva ohjelma lukee turbiinin tehoa (sähköiset parametrit) sekunnin välein ja tallettaa viimeisimmän tiedon tiedostoon, "C:\TurbineMeasurement\TurbineData.dat" Mittaustiedot tallennetaan tiedostoon seuraavassa järjestyksessä:
pp.kk.vvvv<tab>ai:ka<tab>hetkellisteho (W)<tab>Kumulatiivinen energia (kwh)<tab>jännite (V)<tab>virta (A)<tab>taajuus (Hz)<tab>. Mittausdata tallennetaan myös erilliseen kuukausittaiseen tiedostoon (sisältää koko kuukauden mittaukset) "C:\TurbineMeasurement\TurbineData_kk_vvvv.dat" Lisäksi tutkimus- ja opetuskäyttöön on olemassa ohjelma, (tarvittaessa 3 x 3~ tehoanalysaattori) jolla voidaan sähkön parametreja käsitellä tarkemminkin (spektrit, yms.). On huomioitavaa että energian mittauksen jatkuvuuden kannalta on parempi jos kyseisiä mittauksia varten on oma HW (Hardware), tietokone mukaan lukien. Edellä esitetyn lisäksi kyseiseen I/O-liityntään liitetään ulkoisia mittalaiteita, kuten tuulen mittausanturi sekä mahdollisesti esim. lämpötila-antureita. 5 Aikakriittisyys tiedonsiirrossa On ilmeistä että LUT PC:n toiminnallisuus on jaettava erinäisiin taskeihin. Sillä osa tiedonkäsittelystä sekä tiedonsiirrosta on aikakriittistä. Seuraavaksi käydään läpi muutaman keskeisen taskin mahdolliset toteutustavat. LUT PC:ltä WT:lle lähetettään 10 ms välein liitteessä [1] määritetty MCW-paketti (Main Control Word), joka sisältää ohjausdatan, jossa päivitetään GEF:n ohjausalgoritmille referenssiarvo tai remote-tilassa toimittaessa suoraan ohjausalgoritmin antama käytönohjausarvo. Kuvassa 3 on esitetty 10 ms välein toistuvan MCW-paketin lähetys taski. Paketin sisältö päivitetään vain jos ohjearvoissa on tapahtunut muutoksia edelliseen pakettiin nähden. Kuva 3 WT:n ohjausdatan lähetys- ja päivitys-taski.
Profibus-väyläliikenteen eheyttä tarkkaillaan molemmissa päissä profibus linkkiä, sillä Profibusväylän liikenne on etenkin remote-tilassa toimittaessa aikakriittistä. Mikäli liikenteessä havaitaan liian pitkä katkos, eli mikäli edellisen MCW-pakettin saapumisesta on kulunut yli sekunti, siirtyy WT local-tilaan ja lähettää profibus-failure ilmoituksen LUT PC:lle. Kuvassa 4 on esitetty WT:n päässä toteutettavan Profibus-väyläliikenteen eheyttä tarkkailevan taskin periaatteellinen tilakone. Kuva 4 Profibus-liikenteen eheyttä tarkkailevan taskin periaatteellinen tilakone WT:n päässä Kuvassa 5 on esitetty Profibus-yhteyden eheyttä tarkkaileva taski LUT PC:ssä. Samaan taskiin on yhdistetty myös saapuneen MSW-paketin (Main Status Word) luku.
Kuva 5 Profibusliikenteen tarkkailu ja MSW- paketin luku taski LUT PC:n päässä. Tarvittaessa yhden suuntaisen tiedonsiirtokatkoksen varalta voidaan Profibus failure lähettää myös WT:lle, jolloin käytön päässä tiedetään tietoliikenteen katkeamisesta toiseen suuntaan ja näin ollen WT siirtyy local-tilaan. Kuvassa 6 on esitetty periaatteellinen mittaustoimilaitteelta LUT PC:lle tietoliikenteen eheyden tarkkailu sekä mittausdatan tallennus taski. Kuva 6 LUT PC:llä vastaanotetun mittausdatan tallennus taskin tilakone. Mittausdatan kuten tuulitietojen tietoliikenne järjestellystä ei ole tarkkaa tietoa. Mikäli kyseinen muuttuja on säädön kannalta oleellinen, voidaan LUT PC:n ja toimilaitteen välillä toteuttaa liikenteen tarkkailua samalla periaatteella kuin LUT PC:n ja WT:n välillä. Kuten aiemmin määritettiin, tietoliikenne LUT PC:n ja LUT-Serverin välillä ei ole aika kriittistä, tällöin LUT-Serverille lähetettävä mittausdata käsitellään matalampi prioriteettisissa taskeissa. Mittausdata_paketti_RX - lipulla viestitään että FIFO:ssa on tarvittava määrä mittaustapahtumia, joista lasketaan LUT-Serverille lähetettävän mittausdata-arvot (kohdan 4.1 mukaisesti).
LUT-Serverille lähetettävän mittausdatan käsittely ja lähetys taskin tilakone on esitetty kuvassa 7. On huomioitavaa että kyseinen taski ei ole aikakriittinen. Kuva 7 mittausdatan käsittely ja lähetys LUT Serverille. 6 Tekninen määrittely Seuraavaksi määritellään tiedonsiirtojärjestelmän fyysinen toteutus. Lisäksi käydään läpi järjestelmässä käytettävät tiedonsiirtoprotokollat eri järjestelmän osien välillä sekä esitetään tietoliikennettä hoitavien ohjelmien tilakoneet. Lopuksi tutkitaan mahdollisuutta soveltaa IEC 61850 standardin mukaista tietoliikennekonseptia LUT-Serverin ja LUT-PC:n välisessä kommunikaatiossa. 6.1 Tuuliturbiini Tuuliturbiini ja tuuliturbiinin käytön tekninen kuvaus on esitetty liitteessä [2] 6.2 Tuuliturbiinikäytön ja LUT PC:n välinen tiedonsiirto Tiedonsiirto toteutetaan Profibus DP protokollalla. Käytetyt käskyt on määritelty liitteessä [3]. Profibus DP fyysinen- ja MAC-kerros on määritelty Profibus DP standardissa. Standardi on maksullinen. Profibus DP:ssä fyysisellätasolla käytettävät mediat ovat joko RS-485 (kierrettypari) tai valokuitu. Teknisiä specifikaatioita löytyy liitteestä [4]. Tiedonsiirto LUT PC:ltä WT:lle toteutetaan kyseisten specifikaatioiden puitteissa. Tiedonsiirto WT:n ja LUT-PC:n välillä on aikakriittinen prosessi. Jokainen Profibuspakettikehys sisältää liitteessä [3] kuvatut parametrit. Paketteja lähetetään 10ms välein.
6.3 LUT PC ja Ethernet/kuitumuunnin Teollissuus PC esim Artila. Kyseistä PC:tä on käytetty LVDC-pilottihankkeissa samankaltaiseen tiedonkäsittelyyn. Tarkemmat spesifikaatiot on esitetty liitteessä [5]. Kuitu/Ethernetmuuntimia niin ikään on sovellettu LVDC-pilottihankkeessa. [6] 6.4 LUT PC:n ja LUT-Serveri välinen tiedonsiirto Tiedonsiirto LUT-Serveriltä LUT PC:lle toteutetaan fyysisellä tasolla valokaapelilla, jossa toimii ethernetpohjainen tiedonsiirto protokolla. Kyseinen tiedonsiirto ei ole aika kriittistä. Tiedonsiirto on mahdollista toteuttaa joko kysely- tai tapahtumapohjoisena. Kyselypohjaisessa tiedonsiirtokonseptissa mittausdata lähetettäisiin LUT-Serverille LUT PC:ltä aina kyselyn jälkeen. Tapahtumapohjaisessa tiedonsiirtokonseptissa mittausdatan lähetys tapahtuu tietyn LUT PC:llä suoritettavan mittausdatan käsittelyyn liittyvän taskin myötä. Koska kyseessä on määrätyin väliajoin toistuva paketin lähetys, tapahtumapohjainen tiedonsiirto on parempi vaihtoehto. Tämä yksinkertaistaa tietoliikennettä ja toimilaitteiden tilakonerakenteita. LUT PC:n ja LUT-Serverin välillä sovelletaan ethernet-pohjaista tiedonsiirtoprotokollaa, jossa robustin tiedonsiirron mahdollistamiseksi käytetään TCP/IP-tyyppistä (Transmitt Control Protocol) tiedonsiirtokonseptia. Verkkokerroksen hyötydataosion on nyt vapaasti määrättävissä tarpeesta riippuen. Hyötydataosion pituus voi olla enintään 1450 tavua. Näin ollen voidaan todeta, että valittu tiedonsiirtoprotokolla ei aseta rajoitteita pakettien pituudelle. Toinen yleisesti käytetty Ethernetpohjainen tiedonsiirtoprotokolla on UDP (User Datagram Protocol). Koska tiedonsiirtomäärät ovat pieniä, on tiedonsiirtokanava suurimman osan ajasta vapaana, näin ollen voidaan olettaa ettei ruuhkatilanteita tiedonsiirrossa synny, jolloin voidaan käyttää varmempaa tiedonsiirto menetelmää. Poikkeuksena kuitenkin mahdollinen hätäliikenne jossa TCP-protokollan kättelyproseduuri aiheuttaa viivettä tiedonsiirtoon. Mikäli hätäliikenne esim. tuuliturbiinin hätäsammutus toteutetaan erillisellä, tarkoitukseen varatulla medialla, on TCP-pohjaisen tiedonsiirron käyttäminen perusteltua. TCP-pohjaisen tiedonsiirron soveltamista tukee myös se että käytettäessä kyseistä protokollaa saadaan hyödynnettyä pakettien kuittaus ja automaattinen uudelleen lähetys. Tällöin esim. ohjearvon asettaminen käytölle on tiedonsiirrollisessa mielessä varmempaa. Kyseinen menettelytapa vähentää myös ohjelmoinnin tarvetta UDP-ohjaiseen ratkaisuun nähden. UDPpohjainen tiedonsiirto soveltuu paremmin stream-tyyppisen datan siirtoon, jossa käytössä oleva kaistanleveys on rajoittava tekijä sekä virheellisten pakettien esiintyminen ei ole niin haitallista [7]. Taulukko 2. TCP/IP-pakettikehys ja eri osiot. IPv4 protokollalla ja TCP aikaleimalla [7]. Osio Ethernet frame bytes header TCP IPv4 header Payload Ethernet frame bytes trailer Tavut 34 52 1448 4
TCP-pakettikehykseen implementoidaan erityyppiset tiedonsiirtotarpeet täyttävät hyötydataosiot. Kun kyseessä on sovelluskohtainen tiedonsiirto, voidaan hyötydataosion sisältö vapaasti määrätä. Seuraavaksi määritetään etäohjauksen ja -valvonnan edellyttämät sovelluskerroksenpaketit. 6.5 Mittausdata- ja statuspaketti Mittausdatan sekä WT:n statuksen sisältävä paketti lähetetään LUT PC:ltä LUT-Serverille sekunnin välein. Saadut mittaustulokset tallennetaan LUT-Serverillä tiedostoon/tietokantaan. Osa mittausdatasta välitetään edelleen LUT-intranetin välityksellä infopisteille. Tiedonsiirron ei tarvitse olla determinististä sillä siirrettävää data käytetään monitorointi tarkoituksiin. Hyötydata sijoitetaan pakettikehykseen kohdan 4.1 mukaisessa järjestyksessä. Tällöin hyötydataosio (payload) sisältää 608 bittiä eli 76 tavua. Taulukko 3. WT:n mittausdata- ja statuspaketin sisältö. Osio Paketin tyyppi (jos useanlaisia paketteja) Mittausdata vaatimusosion mukaisessa järjestyksessä WT:n status Tavut 1 2-76 77 6.6 Tuuliturbiinin etäohjauspaketti ja referenssiarvot Etäohjauspaketit voidaan jakaa useampaan erilaiseen, tällöin ei lähetetä tarpeetonta informaatiota WT:lle. Seuraavaksi käydään läpi WT:n etäohjauksen kannalta kaksi keskeistä pakettirakennetta. Toisella siirretään ohjaustietoa ja toinen on varattu ohjearvojen siirtoon. Jokaisen paketin ensimmäinen tavu on varattu pakettityypin määrittämiseen, joka määrittää että kaiken kaikkiaan käytössä on 255 erityyppistä pakettirakennetta. Taulukko 4. Etäohjauspaketin sisältö. Osio Paketin tyyppi Etäohjaus Tavut 1 2 Paketin tyyppi: Bit0: etäohjaus Bit1: Referenssi arvo Bit2:Annettavan referenssin suure, vääntömomentti 0 /pyörimisnopeus 1 (vain referenssiarvo paketti) Bit3: joku muu referenssi Bit4-7: vapaita toistaiseksi Etäohjaus:
Bit0: Reset 1 Bit1: Stop 0 / Start 1 Bit2: Local 0 / Remote 1 Bit 3: Siirtyminen ohjausalgoritmin ohjelmointi tilaan. Bit 4-7: vapaita toistaiseksi Taulukko 5. Referenssi arvon asetuspaketin sisältö. Osio Paketin tyyppi Referenssi Tavut 1 2-3 Samalla periaatteella voidaan luoda lisää erinäisiä toimintoja suorittavia ohjauspaketteja. 7 Ohjausalgoritmin lataus LUT PC:lle Ohjauspaketin lähetyksen jälkeen erillinen proseduuri, joka määritettävä erikseen. 8 Käyttöliittymä LUT-Serverillä Etäohjauksen käyttöliittymä implementoidaan LUT-Serverille, jonne mahdollistetaan pääsy internetin välityksellä (VPN tms.).käyttöliittymä on webpohjainen. Käyttöliittymän välityksellä pystytään ohjaamaan tuuli turbiinia. UI inputs Start / Stop Local / remote Referenssisuure Async. Async. Referenssiarvo Reset Ohjelmointi Demo run UI tietojen luku ja käsittely Paketin lähetys Kuva 8 käyttöliittymän periaate kaavio.
Näyttö Graph, bar, LED Virta päälle WT status and Measurements Async. inputtien luku Case (Start / stop) Start Stop ohjauspaketin lähetys Case (Demo run) Case (ohjelmointi) Case (Local / remote) Case (Referenssiarvo) Referenssisuure Case (Reset) ohjauspaketin lähetys Kuva 9. Käyttöliittymän tilakone sekä ohjauspakettien lähetys. Käyttöliittymässä määritetään lähetettävät parametrit. Määritysten perusteella LUT_serverille implementoitu ohjelma koostaa ohjauspaketin ja lähettää sen erillisellä komennolla LUT PC:lle (Enter painallus tms.). 9 IEC 61850 Soveltaminen tiedonsiirtoon Seuraavaksi selvitetään lyhyesti onko IEC 61850 standardi hyödynnettävissä tiedonsiirrossa ja minkälaisia rajoituksia se järjestelmälle asettaisi. On ilmeistä että älykkäiden sähköverkkojen ja hajautetun tuotannon yleistyessä eri toimilaitteiden välille rakennettavaan tiedonsiirtoon kehitetään myös erinäisiä standardoituja tiedonsiirto konsepteja. Yksi markkinoilla oleva älykkäiden sähköverkkojen ohjauksessa käytettävä tiedonsiirto standardi on IEC 61850. Standardi on maksullinen. Standardin soveltuvuuden varmistamisen tarvitaan tietoa käytettävistä pakettirakenteista ja tiedonsiirron vasteajoista. Alustavia tietoja protokollasta löytyy lähteestä [8].
Liitteet: [1] Mikrotuotannon liittäminen sähkönjakelu verkkoon, Energiateollisuus ry PL 100, 00101 Helsinki [2] GEF Tuuliturbiinin speksi [3] GEF 20 kw säätimen kommunikaatio spesifikaatio [4] PROFIBUS DP Specifications and Technical Data, EP03-450-100, Experion PKS Release 100, Revision Date: January 2003, Version 1.0 (http://kip.industry.su/honeywell/systems/experionpks/eng/ep03-450-100_v1_0.pdf) [5] Matrix 522 User Guide, Version 1.1 [6] JetCon 2301, Industrial Fast Ethernet to Fiber Media Converter [7] TCP/IP pakettikehys: http://sd.wareonearth.com/~phil/net/overhead/ [8] MicroSCADA Pro SYS 600 9.2, IEC 61850 Master Protocol (OPC), User's Guide, Issued: 15.11.2006, Version: A/15.11.2006