Laboratory: Implementation of Automation Functions for Monitoring and Control

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Das Institute for Automation of Complex Power Systems (ACS) im E.ON Energy Research Center bietet Studierenden einen Online-Automatisierungslaborkurs mit dem Titel "Laboratory: Implementation of Automation Functions for Monitoring and Control" an. Dieses Kursmodul wird regulär im Sommersemester angeboten. Dieser Kurs hat einen Umfang von 4 Credits (120 Stunden) und wird in englischer Sprache abgehalten. Die Lernziele, Moduldetails und das Verfahren der Kursbewertung werden von Prof. Ponci in der Kick-off-Sitzung erläutert. Die folgenden Konzepte werden in diesem Kurs behandelt:

 
  • die Grundlagen des IEC 61850 zu verstehen und anzuwenden
  • intelligente Elektronische Geräte für Überwachungs-, Verteilungs- und Schutzfunktionen zu konfigurieren und zu integrieren
  • die IED- und Umspannwerkkonfiguration zu validieren

Die oben erwähnten Konzepte werden in den folgenden Sitzungen näher erläutert:

 

Sitzung 1: IEC 61850 für die Kommunikation im Stromnetz

Ziel: Erklärung und Anwendung der Grundlagen von IEC 61850

  • die Rolle von IEC 61850 in digitalen Umspannwerken
  • Systemarchitektur der Umspannwerkautomatisierung nach IEC 61850
    • Prozessbus
    • Stationsbus
  • Kommunikationstechnik nach IEC 61850
    • Protokolle
      • MMS
      • GOOSE
      • SV
    • Datenmodellierung
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Sitzung 2: Kommunikationsautomatisierung in der Schaltanlage und IEC 61850 Informationsmodell

Ziel: Verstehen der Logik hinter dem IEC 61850 Informationsmodell und der Substation Communication Language (SCL)

  • Das Informationsmodell des Substation Automation System (SAS)
  • Der Modellierungsansatz: Klassenmodellierung und SCL-Objektmodellierung
  • Engineering-Prozess mit SCL
  • Überblick über die SCL-Syntax und SCL-Dateitypen
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Sitzung 3: Kommunikationsautomatisierung im Umspannwerk mit dem IEC 61850 Informationsmodell

Ziel: Verstehen der Logik hinter der GOOSE-Nachrichtenkommunikation

  • Grundlagen des GOOSE-Messaging und der GOOSE-Nachrichtenstruktur
  • Beziehung zwischen GOOSE-Messaging und IEC 61850 Servicemodellen
  • Kennenlernen von GOOSE Message Publisher und Subscriber
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Sitzung 4: MMS-Mapping in IEC 61850

Ziel: Einführung in das MMS Mapping in IEC 61850

  • Netzwerkarchitekturen im verteilten Computing: Client-Server vs. Peer-to-Peer
  • Abstraktes Common Services Interface
  • Umgang mit der Vielfalt der Kommunikationsprotokolle
  • Spezifisches Mapping von Kommunikationsdiensten
  • MMS-Protokoll
  REU615

Sitzung 5: Automatisierungsfunktionen im Netzschutz

Ziel: Verstehen der Schutzfunktion und Kommunikation im Schutzrelais

  • Testen der grundlegenden Schutzfunktion des Schutzrelais
  • Überstromschutz
  • Aufbau der Kommunikation zwischen Relais
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Sitzung 6: Steuerung in der Automatisierung

Ziel: Verstehen der Rolle von Steuerungssystemen in der Automatisierung von vollumrichterbasierten Stromversorgungssystemen durch eine Controller Hardware-in-the-Loop (CHIL) Simulation

  • Hierarchische Steuerung von DC-Microgrids - mit speziellem Fokus auf den Anwendungsfall des MVDC-Schiffsstromsystems
  • Implementierung von automatischer Erzeugungsregelung (AGC) und virtueller Impedanz-Drpop-Regelung zur Automatisierung des DC Microgridbetriebs
  • Echtzeitüberwachung des Stromnetzes - Datenextraktion aus dem Echtzeitsimulator
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Sitzung 7: Automatisierung des MTDC-Netzes

Ziel: Anwendung von SCL Dateien zur Automatisierung von Konvertern im MTDC-Netz

  • Der relevante logische Knoten
  • Die MTDC-Anforderungen
  • Programmierung mit SCL
  • Anwendung von SCL für die relevanten logischen Knoten
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Praktische Sitzung 8: Überwachung von Zuständen des Energiesystems mittels PMU

Ziel: PMU als Überwachungsgerät einführen, das schnelle Mesungen von Phasor, Frequenz und rate of change of frequency (ROCOF) liefern kann

  • Was sind PMU
  • PMU-Hardware
  • IEEE-Standard für Synchrophasor
  • Synchrophasor-, Frequenz- und ROCOF-Definitionen
  • Einschwingverhalten der PMU
  • Sprünge in Spannungs- und Stromsignalen aufgrund von Fehlern und Schaltvorgängen
  • Transientes Verhalten bei Leistungsschwankungen
  Verwendung eines PMU
 
 

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