A zágrábi Koncar Villamosmérnöki Intézetnél egy olyan nagyfeszültségű állomásfelügyeleti rendszert (bay monitoring system, BMS) fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi a nagyfeszültségű készülékek és berendezések folyamatos távfelügyeletét a BMS szerveren keresztül, valamint meghatározza a szükséges karbantartásokat, és azt is, hogy a berendezés még üzemképes-e. A rendszer a meghibásodásokat már korai fázisban észleli, ami költségcsökkenést eredményez a meghibásodásokból eredő kiesések csökkentése vagy megelőzése által, növeli a rendszer rendelkezésre állását és egyszerűsíti a hibaanalízist.
A BMS adatai alapján az időszakosan ütemezettek helyett állapotfüggő karbantartásokat végezve jelentősen növelhető a megbízhatóság és a költséghatékonyság. A rendszer előnyei a következőkben foglalhatók össze: • alacsony karbantartási költségek • a berendezések hosszabb élettartama • növeli a készülékek megbízhatóságát és rendelkezésre állását • személyi biztonság* a működési környezet védelme • fokozott működési képesség • maradék élettartam értékelése • technológiai fejlesztés.
Hardver- és szoftverjellemzők
A projekt indulásakor a fejlesztők számos megoldást vitattak meg, mielőtt a National Instruments technológiájának választása mellett döntöttek volna. Az NI-t választották, mert a technológia valamennyi elvárást teljesített: megbízható hardver könnyen programozható grafikus szoftverrel kombinálva. Mivel nagyszámú jelet kellett feldolgozni nagy mintavételi frekvenciával, valós időben, ezért a CompactRIO programozható automatizálási vezérlőt választották.
Ez egy újrakonfigurálható vezérlő és adatgyűjtő eszköz, amelyet nagy teljesítményű és megbízhatóságú rendszerek számára terveztek. A szóban forgó rendszerben egy NI cRIO-9012-es kontroller, egy NI cRIO-9114-es keret, NI 9206-os analóg bemeneti modulok és NI 9425-ös digitális bemeneti modulok találhatók. A szoftver szerveralapú és FPGA-n futó LabVIEW alkalmazásokból, illetve NI LabWindows/CVI szerveralkalmazásból áll. A teljes rendszer a szenzorokat és más apróbb alkatrészeket (mint például vezetékeket) kivéve NI hardverekből és szoftverekből épül fel.
A BMS online felügyeli a nagyfeszültségű megszakítókat, a szakaszolókat, a földelőkapcsolókat, a berendezések feszültségértékeit és a transzformátorok működési jellemzőit. Az analóg és digitális NI modulokhoz csatlakozó szenzorok szolgáltatják a megfigyelt értékeket. A kontroller végzi az adatgyűjtést és az elsődleges adatfeldolgozást. A valós idejű alkalmazás kommunikál a LabVIEW szerveralkalmazással, amely elvégzi a végső adatfeldolgozást.
Ezután az adatokat a LabWindows/CVI szerveralkalmazásnak küldik, amely eltárolja őket az adatbázisban, és kommunikál a kliensekkel. A felhasználói felületen keresztül (szintén LabWindows/CVI-ban készült) lekérdezve az adatokat az állomásfelügyelet elemzi és grafikusan, illetve számszerűen megjeleníti a mért mennyiségeket, állapotokat.
A működés részletei
A rendszer a mért értékeket összehasonlítja a diagnosztikai vizsgálatok referenciaértékeivel. Ha eltérés van közöttük, és a különbség nagyobb egy megadott küszöbértéknél, akkor riasztja a felhasználót. Az állomásfelügyelet szakértői tudásbázist is tartalmaz, és a riasztástól függően javaslatokat ad a hibaelhárításhoz, az adott probléma megoldásához. Az out-of-range jellegű riasztásoktól eltekintve a rendszer megmutatja a mért értékek időbeli tendenciáit, ami segíti az adatok értelmezését.
Ez szintén nagyon hasznos az adatok összehasonlításában például fázisok között, vagy a szürke zónák megtalálásához a görbék közötti terület kiszámítása alapján, ami megmutathatja az egyes alkatrészek jellemzőinek megváltozását. A rendszerkomponensek TCP/IP alapon kommunikálnak, alkalmazásszinten megosztott változókat vagy XML stringeket használnak a kommunikációhoz.
A kontroller autostart funkciója lehetővé teszi, hogy áramkimaradás esetén automatikusan újrainduljon, ha a normál áramellátás visszaáll. Ez a megbízható adatgyűjtést is segíti. Ha a kapcsolat a kontroller és a szerver között megszakad, az adatok a kontroller flashmemóriájában tárolódnak, és a kommunikáció helyreállása után kerülnek továbbításra.
Egyszerű grafikus programozás
A LabVIEW-t egyszerű megérteni és használni. A bemutatott rendszeren dolgozó fejlesztőmérnökök többnyire automatizálási és villamosmérnökök, a szoftverfejlesztés nem a fő szakterületük, azonban rövid idő alatt sikeresen elsajátították a LabVIEW programozását. A LabVIEW legnagyobb előnye az alkalmazáskészítés sebessége, hiszen ez sokkal gyorsabb a hagyományos programnyelveknél megszokotthoz képest. SubVI-okat használtak, hogy a VI-ok (virtual instruments, virtuális műszerezés) kisebbek és jobban szervezettek legyenek.
A subVI-ok használatának másik előnye, hogy ugyanazt a kódot meghívhatjuk a program egy másik részéből. Például a berendezésekben három fázis van, így a fő VI-ban három különböző helyen hívják meg ugyanazt a subVI-t. A fejlesztés során könnyű követni az egyes értékeket és a grafikus adatokat a frontpanelen, az adatáramlást pedig a blokkdiagramon. Egyszerűen láthatók a beérkező és a kimenő adatok, illetve a hibák. Ezek megmutatják, hogy a kódot megfelelően valósították-e meg, és megfelelő-e a futása.
Testreszabott szerkezet
Összefoglalva elmondhatjuk, hogy sikeresen fejlesztették ki az intelligens hálózati alkalmazásra szánt terméket. Az állomásfelügyeleti rendszer legfőbb előnye a hasonló rendszerekkel összehasonlítva a testreszabott szerkezet, amely nagyban hozzájárul az ügyfél egyedi elvárásainak teljesítéséhez. E struktúra a moduláris hardver és a grafikus programozás kombinációjának köszönhető, amelyek együttesen könnyen elvégezhetővé teszik a szükséges módosításokat.
A fejlesztőknek a jövőben alkalmazniuk kell az IEC 61850 szabványt is a villamos alállomások automatizálásának tervezésénél, és reményeik szerint az NI eszközök használatával könnyen boldogulnak majd az új szabvány alkalmazásával.
