Uluslararası Elektroteknik Komisyonu kısaltılmış adıyla IEC, trafo merkezlerindeki cihazların ve sistemlerin haberleşmesinin üretici, kurum ve ülke bağımsız bir standart çerçevesinde yapılabilmesi amacıyla IEC 61850 standartlar paketini oluşturmuştur. IEC 61850 standardı ‘nın sağladığı faydalar göz önüne alındığında yalnızca trafo merkezlerinde değil, tüm enerji şebekesi katmanlarının haberleşmesinde standart haline gelebilecek potansiyeli görüldü ve yapılan çalışmalar ile kapsamı genişletildi.
Bu makale içerisinde IEC 61850 standardının tanım, temel özellikleri ve uygulanmasının getirdiği avantajları kısaca anlatmaya çalışacağız.
IEC 61850 standardı, güç trafo merkezi otomasyonunun standardizasyonu için uluslararası bir standarttır ve trafo merkezindeki cihazlar arasında iletişimi sağlamak için iletişim protokollerini tanımlar.
IEC 61850, elektrik santralı ve trafo merkezi ortamlarındaki şebeke iletişimi ve IED otomasyon ekipmanı ve sistemleri için inşa, tasarım ve çevresel koşullar için genel gereksinimleri tanımlar.
Geniş kapsamlı ve neredeyse 1400 sayfalık IEC 61850 standart belgesi, güç sisteminin verimli ve doğru çalışmasını sağlayan bir dizi direktif ve öneriden oluşmuştur. Geliştirilen çözüm, yıllar içerisindeki teknolojik değişikliklerden bağımsız olarak farklı üreticilerin cihazlarının karşılıklı işbirliğini sağlamak ve birlikte çalışmasını kolaylaştırmaktı.
Bu, yeni bir standart oluştururken belirlenen birçok kriterden yalnızca biriydi.
IEC 61850’nin geliştirilmesi sırasında, standartın bir takım temel unsurları ve varsayımları oluşturulmuştur. Konunun genişliği nedeniyle, sadece seçilmiş ve temel birkaç noktaya odaklanacağız.
> Farklı üreticilerin cihazlarının birlikte düzgün bir şekilde çalışmasını sağlamak için birlikte çalışabilirlik sağlanmalıdır.
> Standart, yeni ve eski cihazlar arasında sürekli ve uzun vadeli birlikte çalışabilirliği sağlamak için ağ iletişimi ve ikincil devre teknolojisindeki sürekli değişikliklere karşı dayanıklı olmalıdır.
> Standart, standartlaştırılmış temel hizmetlere ve işlevselliğe sahip olmalıdır, öyle ki bilgi alışverişi ve işleme, protokol dönüştürücülere veya süpervizör yorumuna ihtiyaç duymadan gerçek zamanlı olarak gerçekleşir.
> Tasarımdan bakıma ve işletmeye kadar tüm bileşenler ve süreçler, ülke veya kuruluşun gereksinimleri ne olursa olsun, IED’lerin hem kümelenmiş hem de dağıtılmış ağlarda çalışabilmesi için tasarlanmalıdır.
> Ağ zamanlama hatası ±1 µs’den az olmalıdır.
> Kurumsal WAN’a bağlı istasyon ağı veya ona uzaktan erişim, siber saldırılara karşı korunmalıdır.
> Kayıpsız bağlantı yedekliliği bir ön koşuldur. Gerçek zamanlı ağ yeniden yapılandırması için bu gereklilik, sürekli ve uygun sistem çalışmasını garanti etmek için tasarlanmıştır.
> Ekipmanın geniş çalışma sıcaklığı aralığı da zorunlu bir parametredir. Trafo merkezleri için bu aralık -40 ile +75 ˚C arasında değişmektedir.
> Standartın gereksinimi, hassas zaman senkronizasyonu elde etmektir. Tüm saatler, IEC 61850-9-3 Fayda Profili standartına uygun olarak PTP mesajlarını iletecektir.
> Yüksek voltajlı trafo merkezlerinde, elektromanyetik parazit elektronik iletişim ekipmanında hatalara veya hasara neden olabilir, bu nedenle bağışıklık sınıfı gereksinimlerinin karşılanması zorunludur. IEC 61850-3’ün gerekli EMI bağışıklık sınıfı, cihazın yerleştirileceği ortama bağlıdır.
Standardın bu ve belirtilmemiş gereksinimleri, yalnızca ağ aygıtları için değil, ağdaki tüm öğeler için geçerlidir.
IEC 61850 o kadar çok temel özelliğe sahiptir ki, bunların makul uzunlukta bir metinde eksiksiz bir şekilde listelenmesi pek mümkün değildir. Bu özelliklerden bazılarının varlığı, dolaylı olarak standartın avantajlarını bir istasyonun otomasyon sistemini direk etkileyebilecek hale dönüştürür.
> Uygulama bileşenlerinin denkliği.
Bu özellik, trafo merkezi hakkında düşünme şeklimizde büyük bir değişikliktir. Bu yaklaşımda, her öğe sistem için diğerleriyle tamamen aynı öneme sahiptir. Örneğin taşıma veya uygulama katmanları, fiziksel cihazlar kadar önemlidir.
> Nesne ve veri adlarının standardizasyonu.
Nesne adları bir standartta tanımlanır ve güç sistemi bağlamında verilir. Veri adları ise açıklayıcı bir dize ile tanımlanmalıdır. Bunu yaparak, her bir veri parçası belirlenir ve eşlemeleri tanımlamaya gerek kalmadan veri tanımlaması anında gerçekleşir.
> Kendi kendini tanımlayan cihazlar.
İstemci uygulamaları, nesneleri manuel olarak yapılandırmak zorunda kalmadan bir cihaz tarafından desteklenen tüm verilerin açıklamalarını alabilir.
> Trafo Konfigürasyon Dili (SCL).
SCL (Trafo Konfigürasyon Dili), cihaz konfigürasyonu için IEC 61850’de tanımlayıcı bir dildir. IED ile farklı üreticilerin konfigürasyon sistemi arasında konfigürasyon verilerinin karşılıklı alışverişini sağlar. SCL ayrıca istasyon ve cihaz gereksinimlerinin tam olarak tanımlanabilmesini sağlayarak, ekipman gereksinimlerinin yorumlanmasındaki belirsizlik sorununu ortadan kaldırır.
> IEC 61850, veri ve hizmet modellerinin serbest haritalanmasına izin verir.
Enerji sektörü, kritik bir altyapı alanı olarak tedarikçiler için son derece talepkar bir sektördür.
Sürekli artan elektrik talebi ve yenilenemeyen enerji kaynakları (ör. kombine ısı ve elektrik santralleri) ile dağıtılmış yenilenebilir enerji kaynaklarının (ör. rüzgar ve güneş enerjisi tesisleri) süregelen merkezi şebekeye entegrasyonu, tüm ağın istikrarını, güvenilirliğini ve sağlanan gücün kalitesinin korunmasını sağlamak yönetim için çözümesi gereken bir güçlük teşkil ediyor.
IEC 61850’nin esas olarak ele aldığı şey budur. Enerji endüstrisinin yenilik konusundaki ihtiyatına rağmen hızla popülerlik kazanan, yeni ve güncellenmiş yüksek voltaj trafo merkezleri için giderek daha fazla gerekli olan bir standart.
IEC 61850, hem yeni inşa edilen istasyonlar hem de eskimiş ve modernizasyonu gereken istasyonlar için birçok avantaj sunan bir çözümdür. Girişimler arasındaki farklar çok büyük, ancak standardı uygulamanın avantajları her iki durumda da örtüşmektedir.
> Daha düşük kablolama maliyetleri
Eski çözümün aksine, istasyondaki IEC 61850 uyumlu iletişim Ethernet tabanlıdır. İstasyon bileşenlerinin kendi aralarında ve katmanlar arasındaki iletişimi fiber optik kablolar üzerinden gerçekleştirilir. Çözüm, her bir sinyali ayrı bir bakır kablo üzerinden göndermek yerine, sinyallerin tek bir Ethernet kablosu üzerinden iletilmesini sağlar. Bu özellik, bugüne kadar gerekli olan kablo sayısını ve uzunluğunu önemli ölçüde azaltarak maliyet tasarrufu sağlar.
Ayrıca, fiber optik kablonun tipik bakır kablodan çok daha ucuz olduğunu belirtmekte fayda var. Bu, özellikle yatırım bütçesinin genellikle minimuma indirildiği güncellemeler için önemlidir.
Bu noktaya şüpheyle yaklaşanlar için; kablo miktarı az olduğunda kablonun birim metre fiyatı bir fark yaratmayabilir, ancak kilometre söz konusu olduğunda metre başına fiyat çok önemlidir. Nesnenin boyutuna bağlı olarak bu çözüm, kurulum değerinin %40’ına varan tasarruf sağlayabilir.
> Daha kolay ağ katmanı yapılandırması
Standardın getirdiği kolaylık, cihazların manuel konfigürasyon ihtiyacının minimuma indirilmesidir. Gelişmiş otomasyon derecesi sayesinde, pahalı sonuçlara yol açabilcek olası hataların meydana gelme olasılığını önemli ölçüde azaltır.
Bu iyileştirmeye rağmen ağ yapılandırması hala karmaşık bir süreçtir ve doğru şekilde yapılması tüm ağın kararlılığı için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, ağ kurulumunun yanında, bakımını da destekleyen istemci uygulamalarının faydaları ortaya çıkmaktadır. Bu uygulamalar ile tüm tesisin bakımı daha da basitleşir.
> Daha düşük bakım ve işletme maliyetleri
Anlık faydalarına ek olarak, IEC 61850 toplam maliyette uzun vadeli tasarruflar sağlar. Standardın sunduğu teknoloji, net enerji maliyetlerini düşürme potansiyeli sunmaktadır. Gelişmiş izleme seçenekleriyle, faz açısı ve gerilim kararlılığı gibi bilgiler, dinamik ağ yükünün hesaplanması veya model tabanlı limitlerden daha fazla kapasitenin ortaya çıkarılması gibi gerçek zamanlı ağ koşullarının belirlenmesi için kullanılabilir.
Bu, gözlemlemenize ve gerçekçi bir şekilde iş ekonomisine dönüşebilecek değişiklikleri yapmanıza olanak tanır.
Ayrıca, IEC 61850 dolaylı olarak başka bir konuyu da ele almaktadır. “Kalifiye personel istihdam etme sorunu.”
Güç dağıtımının sürekliliğini sağlamak için saha ekiplerinin ve mühendislerin çalışması çok önemlidir. Ancak piyasada elektrik şirketleri hissedilir şekilde uzman teknisyen sıkıntısı yaşamaktadır. Standart tarafından getirilen çok seviyeli otomasyon bu sorunun çözülmesine yardımcı olmaktadır. Personelin manuel olarak çalıştırılması ihtiyacını en aza indirmek, daha düşük personel gereksinimleri anlamına gelir. Bu çözümün dolaylı olarak sistemin daha kolay işletilmesine ve bakımına olanak sağlayarak saha ekiplerinin bakım giderlerinin azaltmaktadır.
> Veri iletiminin güvenilirliği
İletişim kanalının kullanılabilirliğini kontrol ederek ve düşük öncelikli paketlerin önleyici blokajını yaparak, trafiği yoğun olan ağ, daha az önemli verilerle aşırı yüklenmez. Ek olarak, uygulanan veri bütünlüğü kontrolü ve bağlantı yedekleme seçeneği, verimli ve güvenilir iletim sağlar.
> Birlikte çalışabilirlik
Farklı üreticilerin cihazlarının birlikte çalışmasına izin verilmesi, standartla birlikte getirilen yeni bir özelliktir. Bu özellik, koşulların tek bir üreticinin sınırlamaları tarafından dikte edildiği enerji endüstrisindeki eski şebeke yapısında önemli bir farklılıktır. Bu sayede, genellikle mevcut elemanların yeni otomasyon cihazlarıyla işbirliğini içeren trafo merkezi modernizasyon süreçleri basitleştirilmiş olur.
> Daha fazla kontrol ve güvenlik
IEC 61850, kritik güç sektörü için eski teknolojinin sahip olmadığı paha biçilmez bir avantaja sahiptir. Gerçek Zamanlı Kontrol. Bu özellik, sonuçları maliyetli veya daha kötü felaketle sonuçlanabilecek istenmeyen olaylara anında tepki verme yeteneği sağlar. Ve bu bir abartı değildir, sonuçta son 20 yılda dünyanın farklı yerlerinde birkaç kez elektrik kesintisinin etkilerini gördük…
Fazör Ölçüm Birimi (PMU) ve Denetleyici Kontrol ve Veri Toplama (SCADA) sistemi tarafından sağlanan ölçümlerin ve sistem durumunun yüksek hızlı kaydı sayesinde gerçek zamanlı ağ izleme opsiyonu mümkün olmaktadır.
SCADA, ağ durumunu her 4 saniyede bir raporlayabilirken, PMU’lar saniyede 60 ölçüme kadar rapor verebilir. Böylece çift denetim sağlanır. SCADA bir olayı yakalayamazsa, PMU’lar yakalar. Bu da en iyi kontrol ve güvenlik kalitesini garanti eder.
Standartta kullanılan teknoloji, ağı olası arızalardan korumanın yanı sıra mevcut olanı belirlemeye yardımcı olur. Başka hiçbir standart böyle bir fayda sağlamaz. Senkron Ethernet kullanımı ve kesin olarak tanımlanmış olay zamanı sayesinde güç hattı arızasının yerini 10 metreye kadar doğrulukla bulmak mümkündür. Bu tür kesin bilgiler, saha ekibinin olay yerine mümkün olan en hızlı şekilde ulaşmasını ve arızaların giderilmesini sağlar.
> Daha kolay ve daha ucuz ağ genişletme
Tesis genelinde aynı ağ teknolojisinin kullanılması, trafo merkezinin tesise entegre edilmesini kolaylaştırır ve tüm operasyonun maliyetini önemli ölçüde azaltır. IEC 61850 standardı ile cihazların veri paylaşmak için yapılandırılması gerekmediğinden, yeni bir cihazın eklenmesi cihazı yeniden yapılandırmaya gerek kalmadan gerçekleştirilir. Tüm bunlar tasarımcının ağı entegre etmesini basitleştirir. Ayrıca cihazlar arasındaki azaltılmış kablo sayısı, kablo tepsisindeki fazla kablo sorununu ortadan kaldırır.
> Kabloların artan dayanıklılığı
Fiber optik kablolar kullanarak, devre yeni bir koruma seviyesi kazanır. Bu iki önemli görevi yerine getiren galvanik izolasyon sayesinde olur. Birincisi, devreyi potansiyel farktan kaynaklanan hasarlardan korur. İkincisi, sinyali elektromanyetik girişim veya eşleşmenin neden olduğu bozulmalardan korur. Bu tür bir yalıtım olmadan yapılan ölçümler yanlış sonuçlar verebilir ve veri iletimi zor veya tamamen imkansız olabilir.
IEC 61850’nin küresel olarak artan popülaritesi, sektöre gelecek olan değişim için bir işarettir ve haklı olarak, büyük kamu hizmetlerinin yöneldiği akımdır. Uygulama ile ilgili sorulması gereken soru “IEC 61850 gerekli olacak mı?” değil, “IEC 61850 ne zaman gerekli olacak?” sorusudur. Standardın sürekli gelişimi ve uygulanmasının getirdiği muazzam faydalar, trafo merkezlerinde IEC 61850’yi zorunlu hale getirmenin an meselesi olduğu anlamına gelir.
Halil Rıfat Paşa Mah. Yüzer Havuz Sok. No:8 D:24
34384 Okmeydanı / İstanbul – Türkiye
