Standardisierung der Netzwerktechnik für Kraftwerk-Leitsysteme

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Zuallererst wird dem Anwender ermöglicht, die Netzwerkgeräte und -protokolle (TCP/IP und UDP/IP) zu standardisieren. Zweitens werden die Gesamtkosten aufgrund der dezentralen Architektur, der standardisierten Geräte und Protokolle und durch weniger Verkabelung (nur Ethernet, Bus-Topologie) und die Netzwerksynchronisation der Geräte reduziert, auch wenn das Netzwerk selbst in bestimmten Fällen aufgrund des Bedarfs an aktiven Netzwerkgeräten (Switches und Hubs) teurer ist. Drittens bietet das vollständig auf Ethernet basierende Netzwerk mehr Betriebs- und Wartungseinrichtungen und eine bessere Leistung. Und schließlich ist es möglich, der Entwicklung von Ethernet ohne zusätzliche F&E-Kosten zu folgen, da F&E-Mittel aus der gesamten Ethernet-Gemeinschaft in die Entwicklung der Technik fließen.

Powerlink basiert auf Standard-Ethernet

Powerlink ist eine Software-Lösung basierend auf Standard-Ethernet-Komponenten und bietet daher den Vorteil, mit Standard-EthernetGeräten kompatibel zu sein. Ein Pluspunkt ist beispielsweise, dass Glasfaser für den Zugriff auf (mehrere Kilometer) entfernte Geräte verwendet werden kann. Die Verwendung von Glasfaser bietet außerdem den Vorteil, dass Netzwerke in Bereichen mit elektromagnetischen Störungen untergebracht werden können.

Alstom hat mit der Integration der High-Availability-Funktion in den Standard zur Powerlink-Entwicklung beigetragen. Dank der Offenheit der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) war Alstom in der Lage, die langjährige Erfahrung des Unternehmens im Bereich von Leitsystemen einzubringen.

Die technische Arbeitsgruppe zur High Availability unter der Leitung von Alstom wurde mit dem Ziel gegründet, High-Availability-Funktionen freizugeben. Zu den wichtigsten Anforderungen gehörte, dass eine Modifizierung der gegenwärtigen Powerlink-Spezifikation vermieden und die volle Kompatibilität mit bestehenden Geräten erhalten werden muss. Die High-Availability-Funktionen wurden schließlich als Erweiterung zum bestehenden Powerlink-Standard eingeführt.

Powerlink-Netzwerk erreicht hohe Verfügbarkeit

So konnte Alstom ein Powerlink-Netzwerk implementieren, das den erforderlichen Grad an Verfügbarkeit für die Steuerung der Prozesse eines Kraftwerks erreicht. Dazu mussten kritische Anwendungen so gesichert werden, dass Funktionsstörungen bei Steuerungshardwarefehlern oder Kabelschäden verhindert werden. Wenn ein IPC mit Steuerungsfunktionen versagt, muss sofort eine zweite Einheit die Störung erkennen und die Aufgaben der fehlerhaften Einheit übernehmen, um risikoträchtige Verzögerungen im Betrieb zu verhindern.

Die von Alstom eingeführte Kabelredundanz ermöglicht die einfache Erkennung und Lokalisierung des Fehlers und vermeidet Datenverlust (kein Zyklusverlust, keine Neukonfigurationszeit). Die High-Availability-Funktion von Powerlink wurde durch eine moderne Model-Checking-Methode validiert.

Netzwerk in interner Simulation getestet

Nach Abschluss aller Modell- und technischen Entwicklungen startete Alstom eine intensive Simulationsphase, um die Berechnungen zu bestätigen. Diese bot außerdem die Möglichkeit, die Funktion in kritischen Szenarien zu testen. Das System wurde nach einer langen und intensiven Validierungsphase in Betrieb genommen, um zu beweisen, dass die hohe Verfügbarkeit des Systems sichergestellt ist.

Mit der Integration von Powerlink in die Feldnetzwerke hat Alstom die industriellen Vorteile der Verwendung von Ethernet in Energieleitsystemen bewiesen. Die Ergebnisse zeigen, dass Powerlink über alle erforderlichen Eigenschaften zur kritischen Prozesssteuerung verfügt.

Stéphane Potier und Emma Cameron sind Mitarbeiter bei Alstom Power in Massy/Frankreich.

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