Perché implementare lo standard IEC 61850 in una sottostazione? Opportunità e vantaggi dello standard

La produzione di elettricità, in quanto ramo delle infrastrutture critiche, è un settore estremamente esigente per i fornitori. La crescente domanda di energia elettrica e la continua integrazione di reti centralizzate di fonti energetiche non rinnovabili (ad esempio, impianti di produzione di energia elettrica e termica) e di fonti rinnovabili distribuite (ad esempio, parchi eolici o fotovoltaici) rappresentano una sfida per la stabilità e l'affidabilità della rete complessiva e per la qualità dell'energia fornita. A ciò risponde la norma IEC 61850 seppure il settore energetico resti cauto nei confronti delle novità, essa si sta rapidamente diffondendo ed è sempre più richiesta per le nuove sottostazioni ad alta tensione e per quelle ristrutturate.

Informazioni sintetiche su IEC 61850

L'IEC 61850 è lo standard internazionale che regola l'automazione delle sottostazioni elettriche. Definisce (tra l'altro) i protocolli di comunicazione necessari per garantire la comunicazione tra i dispositivi della stazione, come i dispositivi di sicurezza, di controllo e di misura, nonché i dispositivi elettronici intelligenti (IED)

Per ottenere maggiori informazioni sullo standard, consultare gli articoli Introduzione alla norma IEC 61850.. Guida per principianti”.

Perché implementare lo standard IEC 61850?

La norma IEC 61850 è una soluzione che offre molti vantaggi, sia per le stazioni di nuova costruzione che per quelle obsolete destinate al retrofit. Le differenze tra le iniziative sono notevoli, ma i vantaggi dell'implementazione dello standard si sovrappongono in entrambi i casi.

Riduzione dei costi di cablaggio

A differenza delle soluzioni di vecchia generazione, la comunicazione della stazione conforme alla norma IEC 61850 si basa su Ethernet, mentre la comunicazione degli elementi della stazione tra di essi e tra i livelli avviene tramite fibre ottiche. La soluzione consente di effettuare la trasmissione dei segnali su un unico cavo Ethernet, anziché inviare ciascun segnale su un cavo di rame separato. Questa proprietà permette di ridurre notevolmente il numero e la lunghezza dei cavi precedentemente utilizzati, consentendo così un notevole risparmio.

Inoltre, la fibra ottica è molto più economica del tipico cavo di rame. È opportuno sottolineare che la fibra ottica è molto più economica del tipico cavo di rame. Per gli scettici nei confronti di questo argomento: Il prezzo di poche decine di metri di cavo può non fare la differenza, ma con i chilometri il prezzo al metro fa una grande differenza. A seconda delle dimensioni dell'impianto, una soluzione di questo tipo può far risparmiare fino al 40% sul valore dell'installazione[i].

Configurazione più semplice a livello di rete

Una comodità che lo standard introduce è quella di ridurre al minimo la configurazione manuale delle apparecchiature. Grazie a un avanzato livello di automazione, si riduce notevolmente la probabilità di eventuali (e purtroppo costosi) errori e le relative correzioni fin dall'inizio.

Nonostante questi miglioramenti, la configurazione rimane un processo complesso e la sua corretta esecuzione è fondamentale per la stabilità dell'intera rete. A questo punto le applicazioni client vengono in aiuto per supportare non solo l'implementazione della rete, ma anche la sua manutenzione costante. La nostra azienda offre il sistema di supporto per la gestioneBTNET. Grazie a questa applicazione, il funzionamento dell'intero impianto diventa ancora più semplice, ad esempio la configurazione della rete può essere ridotta al download di un elenco di punti direttamente dal dispositivo.

Riduzione dei costi di manutenzione e di esercizio

Oltre ai vantaggi immediati, la norma IEC 61850 consente anche di risparmiare a lungo termine in termini di costi totali. La tecnologia prevista dallo standard offre la possibilità di ridurre i costi energetici netti. Grazie alle opzioni di monitoraggio avanzate, è possibile utilizzare informazioni come l'angolo di fase e la stabilità della tensione per determinare le condizioni reali della rete in tempo reale, ad esempio calcolando il carico dinamico della rete o rivelando una capacità di trasmissione superiore ai limiti previsti per il modello. n tal modo è possibile osservare e implementare cambiamenti che si riflettono realisticamente sull'economia dell'azienda.

La norma IEC 61850 risolve inoltre in modo indiretto un'altra questione: il problema dell'impiego di lavoratori qualificati. Il lavoro delle squadre sul campo e degli ingegneri è essenziale per garantire la continuità della distribuzione dell'energia, eppure il problema della carenza del personale tecnico è molto sentito nel mercato dalle aziende energetiche. L'automazione a più livelli introdotta dallo standard risolve questo problema: ridurre al minimo la necessità di movimentazione manuale dei componenti significa ridurre le esigenze del personale. Un ulteriore vantaggio derivante da questa soluzione, che nasce indirettamente dalla semplicità di funzionamento e di manutenzione del sistema, è la riduzione delle spese di manutenzione legate alle squadre sul campo.

Affidabilità della trasmissione dei dati

Attraverso il controllo della disponibilità del canale di comunicazione e il bloccaggio preventivo dei pacchetti a bassa priorità, una rete carica di traffico pesante non viene ulteriormente sovraccaricata di dati meno rilevanti. Inoltre, il controllo dell'integrità dei dati implementato e l'opzione di ridondanza della connessione garantiscono una trasmissione efficiente e affidabile.

Interoperabilità

La possibilità di far cooperare dispositivi di produttori diversi è una nuova caratteristica introdotta con lo standard. Si tratta di una differenza significativa rispetto alla vecchia scuola della creazione di reti nel settore dell'elettricità, in cui le condizioni erano dettate dai vincoli di un singolo produttore. Una tale condizione ha semplificato il processo di aggiornamento delle stazioni, che spesso prevede la collaborazione di componenti già esistenti con nuove apparecchiature di automazione.

Maggiore controllo e sicurezza

La norma IEC 61850 offre un vantaggio inestimabile per il settore energetico critico, che le vecchie tecnologie non offrono: il controllo in tempo reale. La funzione consente di reagire immediatamente in caso di eventi indesiderati, le cui conseguenze potrebbero essere costose o (peggio) catastrofiche. E non è un'esagerazione, dopo tutto abbiamo già visto gli effetti di un blackout diverse volte negli ultimi 20 anni in varie parti del mondo... La possibilità di monitorare la rete in tempo reale è resa possibile grazie alla registrazione ad alta velocità dei valori di rilevamento e dello stato del sistema che vengono forniti dalle PMU (Phasor Measurement Unit) e dal sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).Supervisory Control and Data Acquisition). L’applicazione SCADA può fornire report sullo stato della rete ogni quattro secondi, mentre la PMU può fornire fino a 60 misurazioni al secondo; in questo modo si ottiene un doppio monitoraggio: se lo SCADA non rileva un evento, lo farà la PMU. In questo modo si garantisce il miglior controllo di qualità e la massima sicurezza.

Oltre a proteggere la rete da eventuali guasti, la tecnologia utilizzata secondo la norma aiuta a identificare quella già esistente. Nessun altro standard offre tale assistenza Grazie all'uso di Synchronous Ethernet e alla precisa temporizzazione dell'evento, è possibile localizzare la posizione di un guasto della linea elettrica con una precisione fino a 10 metri. Un'informazione così precisa garantisce che la squadra sul campo possa raggiungere il sito il più rapidamente possibile e riparare il guasto.

Espansione della rete più semplice ed economica

Il fatto di utilizzare la stessa tecnologia di rete per l'intera azienda energetica facilita l'integrazione della stazione di distribuzione con l'azienda e riduce in modo significativo i costi dell'intera operazione. Invece, la semplice aggiunta di un nuovo dispositivo avviene senza la necessità di riconfigurare il dispositivo, poiché con lo standard IEC 61850 i dispositivi non devono essere configurati per condividere i dati. Tutto ciò semplifica il compito del progettista riguardo all'integrazione della rete e, inoltre, un minor numero di fili tra i dispositivi risolve il problema comune dei fili in eccesso nelle canaline.

Maggiore resistenza dei cavi

Utilizzando le fibre ottiche, il circuito ottiene un nuovo livello di protezione. E questo grazie all'isolamento galvanico, che svolge due compiti importanti. In primo luogo, protegge il circuito dai danni causati dalla differenza di potenziale. In secondo luogo, protegge il segnale dalla distorsione causata da interferenze o accoppiamenti elettromagnetici. Senza tale isolamento, le misure eseguite possono dare risultati imprecisi e la trasmissione dei dati può essere difficile o del tutto impossibile.

Riassunto

La crescente popolarità a livello globale della norma IEC 61850 è un segnale di cambiamento imminente per il settore e, per una buona ragione, è la direzione verso cui si stanno dirigendo le principali aziende energetiche. La domanda da porsi in merito all'implementazione obbligatoria dello standard non è: "Sarà obbligatoria la norma IEC 61850?", ma "Quando sarà obbligatoria la norma IEC 61850?". Il continuo sviluppo dello standard e gli enormi vantaggi che la sua implementazione comporta prevedono che sia solo una questione di tempo prima che la norma IEC 61850 diventi obbligatoria per le stazioni.