KRINFLAB

Film „Schweiz im Dunkeln“

• Auswirkungen eines Blackouts.

KRINF Einführung

• Realität zum Labor.

Das Umspannwerk/Unterwerk

• Komponenten.

KRINF Theorie und Praxis

Übung 1

• Kennenlernen der OT-Technologie & Komponenten.

PLB2 Agenda

• Projektierung eines Umspannwerks/Unterwerks.
• Steuerungstechnik auf Hochspannungsanlagen.
• Autorisierung – Schalthoheiten.
• „Select before Operate“, Anwahl vor Ausführung.
• Verriegelungen.
• Blockierungen.
• Alarme und Ereignisse.

Übung 2

• Steuern, Verriegelung und Blockierung einer 220kV Anlage.

Umspannwerke

• GIS & AIS
  \ * GIS = Gas Insulated System.
  \ * AIS = Air Insulated System.

Aufbau KRINF Labor HSLU

• Aufbau von 3 Umspannwerken, 6 Felder/3 Leitungen mit SCADA und einer Übergeordneten Leitstelle.
• Aufbau eines kleinen EVU`s mit allen OT-Komponenten.
• Zentrale Leitstelle im Rechenzentrum.
  \ * Koordination aller 6 Umspannwerke.
• Zentrale Datenerfassung für:
  \ * Lastflussrechnungen.
  \ * N-1 Ausfallrechnung.
  \ * OT-Alarme und Events.

Aufbau KRINF Labor HSLU

• IED RED670 von ABB mit Prozesssimulator.
• IEC61850 Stationsbus.
• Lokales SCADA zum Steuerung, Alarmierung, Ereignisbearbeitung.
• Gateway IEC60870-5-104 zur Anbindung an die übergeordnete Leitstelle.
• Switch und Firewall.
• Netzwerksegmentierung und „best practice“ Security.

Aufbau KRINF Labor HSLU

• WAN – Übertragungsmedium/Netzwerk zum zentralen Rechenzentrum.
• Firewalls und Switches.
• Zentraler Gateway – Empfang IEC60870-5-104 Daten der Umspannwerke.
• Zentrales SCADA – Leitstelle.
• 1:1 Abbild der OT-Komponenten eines EVU, DSO, TSO.

Aufbau KRINF Labor HSLU, Abgrenzung

• Sämtliche Übungen finden auf den 6 Modellen KRINF statt.
• Auf der übergeordneten Leitstelle werden keine Übungen ausgeführt, diese dient als zentrale Überwachung.
• Die System wurden einfach und nicht redundant ausgebaut.
• Es sind 3 220kV Leitungen für die OT Übungen vorgesehen:
  \ * W000 & W001, W002 & W003, W004 & W005.
• Aus IT-Sicht arbeitet jedes Umspannwerk im Lab autonom.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Physisch.
• Gelb=Stromfluss.
• Luftisoliertes Umspannwerk – Unterwerk.
• 2 Transformatoren.
• 2 Sammelschienen.
• 1 Kupplung.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Umsetzung 1:1 wie Real.
• Integration „State of the art“ Technology.
• Abbild 6 Umspannwerke und einer übergeordneten Leitstelle (NCC).

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Technisch ein Feld Ansicht, 3-polige Darstellung.
• Doppelsammmelschienen Topologie.
• Luftisoliertes Umspannwerk – Unterwerk.
• Stromwandler 1000A-1A.
• Spannungswander 220kV- 110V.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Technisch ein Feld Ansicht.
• Einpolige Ansicht, von 3polig zu einpolig.
• Doppelsammmelschienen Topologie.
• Luftisoliertes Umspannwerk – Unterwerk.
• Kombiniertes Schutz-Steuergerät RED670 von Hitachi-ABB.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Leitungsabbild 3 polig.
• Bsp.: W000 – W001.
• Leitung Ronthal 110,3km.
• Verbindung zweiter Umspannwerke.
• Lokale Steuer & Schutzfunktionen.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Leistungschalter

• Aufbau eines Leistungsschalters 220kV (Elektro-Hydr.).
  \ * Quelle: Siemens.
• Lokal-Fern Schalter am Prozess.
• Hydraulik-Pumpen Phasenweise.
• Min. 2 Auslöse und 1 Schliessspule.
• 3 Druckstufen.
  \ * O-Bereit.
  \ * CO-Bereit.
  \ * OCO-Bereit.
• SF6 Gas stufen.
  \ * Stufe 1 Nachfüllen.
  \ * Stufe 2 Blockieren.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Leistungschalter

• Aufbau eines Leistungsschalters 220kV (Federspeicher).
  \ * Quelle: Siemens.
• Lokal-Fern Schalter am Prozess.
• Beispiel 3 polig, Hydraulik- Pumpe.
• Min. 2 Auslöse und 1 Schliessspule.
• 3 Druckstufen.
  \ * O-Bereit.
  \ * CO-Bereit.
  \ * OCO-Bereit.
• SF6 Gas stufen.
  \ * Stufe 1 Nachfüllen.
  \ * Stufe 2 Blockieren.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Trenner

• Aufbau eines Trenners Beispiel 220kV
  \ * Quelle: Siemens.
• DC-Motor Antrieb.
• Kann 1polig-3polig sein.
• Lokal-Fern Schalter am Prozess.
• Positionsmeldungen über Spindelkontakte.
• Kann manuell bewegt werden (Handkurbel).

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen

• Trip circuit supervision - Auslösekreisüberwachung.
  \ * Quelle Wikipedia
• Überwachung der Leistungsschalter Auslösespulen.
• Redundanter Einsatz, zwei Auslösespulen, eine Einspule.
• Einspule kommt vom Steuergerät und vom Schutzgerät wo die automatische Wiedereinschaltung integriert ist (DC1).
• Ausspule 1 des Leistungsschalters wird vom Schutz 1 und der Speisung 1 angesteuert (DC1).
• Ausspule 2 des Leistungsschalters wird vom Schutz 2 und der Speisung 2 angesteuert (DC2).
• Alle Speisequellen werden überwacht.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen

• Trip circuit supervision - Auslösekreisüberwachung.
  \ * Quelle Wikipedia
• Überwacht den gesamten Auslösekreis via Stromrelais mit Meldekontakt.
• Kann auch im Schliesskreis eingesetzt warden.
• Muss spezifiziert werden.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen

• Lockout Relais – Blockierung des Schliesskreis.
  \ * Quelle Wikipedia
• Einsatz eines Bistabiles Relais im Schliesskreis des Leistungsschalters.
• Verhindert das Schliessen des LS.
• Wird angesteuert vom Sammelschienenschutz, Schalterversagerschutz T2, und von externen Auslösebefehlen.
• Muss manuell, Lokal resettiert warden – im KRINF Funktionstaste 1 am RED670.
• Muss spezifiziert werden.

Aufbau KRINF Labor HSLU – Leitungsabgang, Wandler, Sternpunkte

• Stromwandler, 4 Kerne.
  \ * Übersetzungsverhältnis.
• Sternpunkt, Leitung-Sammelschiene.
• Klassen.
  \ * Kl0.2 – Messwandler.
  \ * 5P20 – Schutzwandler.
• Spannungswandler, 3 Abgriffe.
  \ * Übersetzungsverhältnis.
  \ * 110 VAC Ph-Ph,.
  \ * 63,58 VAC Ph-N.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Wandler

• Stromwandler.
  \ * Quelle: Siemens.
• RED670 – TRM Analogeingänge (1).

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Wandler

• Stromwandler.
  \ * Quelle: Siemens.
• Achtung – Stromvektor 180°.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Wandler

• Spannungswandler.
  \ * Quelle: Siemens.
• Induktiver Spannungswandler.
• Meist 2-3 Abgriffe.
• Steuerung.
  \ * Schutz 1.
  \ * Schutz 2.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) RED670

• RED670 Anschlüsse
  \ * Quelle: Siemens.
• 1 - TRM Analogeingänge.
• 2 – IEC61850 Kommunikation.
• 3 – Process Bus IEC61850-9-2.
• 4 – Leitungsdifferentialschutz Kommunikation C37.94.
• 5, 6, 7, 8, 9 – Netzspeisung mit Watchdog-Kontakt.
• 10, 11, 12, 13 – Binäre Ein/Ausgangskarten, Anschluss zum Simulator.

Einführung Laboraufbau Datenflüsse - Unterwerk <> Leitstelle

• Steuergerät.
• Hauptschutz 1.
• Hauptschutz 2.
• Störschreiber.
• Ethernet Switch IEC61850.
• Lokales-SCADA.
• Meldesammler.
• Ethernet Switch IEC61860.
• Gateway 1.
• Switch mit FW Femzugriff.
• WAN MPLS-Netzwerk.
• Kommunikation.
• Dispatching.

Einführung Laboraufbau Datenflüsse physisch KRINF-Lab

• WAN.
• MPLS L3 VPN PE-CE OSPF.
• Substation.
• Supply Critical Plaint.
• Local Gateway.
• Firewall.
• Student/Labor PC.
• IDS.
• VMware ESXI.
• Switch.
• Local SCADA.
• Remote access.
• Cache Server.

Einführung Laboraufbau Datenflüsse logisch KRINF-Lab WAN-MPLS

• FW-Kundenseitig.
• WAN-Provider.
• Router & Switch.

Einführung Laboraufbau Simulation des „Strom- flusses“ auf der Feldebene

• Einspeisung via Omicron.
  \ * 3 phasige Spannung.
  \ * 3 phasiger Strom.
• Sammelschienenspannung.
• Abnahme RED670 Parameter Datenflüsse – Feldebene – Analoger Anschluss.

Einführung Laboraufbau

• Beinhaltet alle Hochspannungselemente AIS oder GIS.
  \ * Leistungsschalter, Trenner & Erder.
  \ * Transformatoren, Überspannungsableiter.
  \ * Traforegler.
  \ * Spannungs-Strom Wandler.
• Übergang zur Feldebene mit Rangierverteiler (Klemmen-extern).

Einführung Laboraufbau

• Übergang von Primärebene mit Rangierverteiler (Klemme- intern).
• AIS – im Relaishaus.
• GIS – GIS-Halle.
• Alle Steuer-Schutzgeräte IED`s mit Schaltschrank.
• RED670 im Rittal-Rack.
• Verdrahtung zur Primärebene rückseitig via BIM/BOM & Analoger Eingangskarte.

Einführung Laboraufbau

• Prüfung der Schutz und Steuerfunktionen der Feldebene.
• Einspeisung via Omicron.
  \ * 3 phasige Spannung.
  \ * 3 phasiger Strom.
• Sammelschienenspannung.
• Abnahme RED670 Parameter.

Einführung Laboraufbau

• Beinhaltet die Feldebene & Stationsebene.
  \ * Stationsebene.
• Lokales SCADA – Steuerung Arbeitsplatz.
• SCADA-Rechner.
• Sammelmelder – IO allgemeine Alarme.
• Gateways redundant zur Anbindung an die zentrale Leitstelle.
• Gateway zur Partneranbindung.
• Physisch im Hauptgebäude des Unterwerks Einführung Laboraufbau WAN.

Einführung Laboraufbau WAN

• SCADA-Server.
  \ * HP-Server.
  \ * sotslscada16.domprod16.domot.lab.
• SCADA Software Zenon von Copadata.
• Zugriff via RDP.
• Steuerung und Visualisieren der gesamten Anlage.
• Switch - sotslswitch16.domprod16.domot.lab.
• Gateway – sotslgw16.domprod16.domot.lab.
• Firewall - sotslfirewall16.domprod16.domot.lab.

Einführung Laboraufbau

• SCADA-Server.
• Zenon Applikation.
• Visualisierung des Primärprozess.
• Login - Authentisierung.
• Steuerung.
• Alarme und Events.
• Datenpunkt-Analyse.

Einführung Laboraufbau

• Login und Anbindung an das lokale AD.
  \ * sotsladdns16.domprod16.domot.lab (Bsp: W000).
• Einstufige Authentisierung.
• RBAC – 4 Benutzer, Administrator, Operator, Engineer, Viewer.
• Verschiedene Berechtigungsstufen.

Einführung Laboraufbau

• Authentisierung für Schalthandlungen.
• Zweistufige Befehlsabgabe.
• SBO – Select before Operate.
  \ * Select – Anwahl des Objekts.
  \ * Prüfung der Blockierung und Verriegelung.
  \ * Freigabe für den Operate.
  \ * Operate – Ausführen des Schaltbefehls.
  \ * Element – Öffnet/Schliesst.

Einführung Laboraufbau

• Technisch.
  \ * IEC61850 Stationsprotokoll.
  \ * Einfache Topologie im Lab.
  \ * Netzwerksegmentierung via VLAN`s im Lab.
• Im Unterwerk.
  \ * Meist keine Netzwerksegmentierung.
  \ * Einfacher Ring mit RSTP.
  \ * PRP bei höchst kritischen Infrastrukturen.
  \ * HSR bei Digital Substation mit Prozessbus.

Einführung Laboraufbau

• WAN – Anbindung Stationsebene an das zentrale Rechenzentrum.
  \ * IEC60870-5-104 Protokoll.
  \ * Einfache Anbindung im Lab.
  \ * Redundante Anbindung im Unterwerk.
• Technologie.
  \ * MPLS-Netzwerk.
  \ * SDH oder PDH Netzwerk.
  \ * Kann auch eine Swisscom Mietleitung sein WAN.

Einführung Laboraufbau

• Schnittstelle zum zentralen Rechenzentrum.
  \ * IEC60870-5-104 Protokoll - Frontends.
• Dateneingang und Versorgung der Applikationen im RZ.
  \ * Netzsteuerung.
  \ * Netzsicherheitsrechnung.
  \ * Plausibilitätsrechnung.
  \ * Fahrplanmanagement.
  \ * SDL-Dienstleister.
• Etc….

Einführung Laboraufbau

• Schnittstelle zum zentralen Rechenzentrum – DOMOT im Lab.
  \ * IEC60870-5-104 Protokoll - Frontends.
• Kanalverschlüsselung VPN.
• Firewall.
• Switche.
• Gateway.
• Zentrale Anbindung aller 6 Lab-Racks.
• Zentrale SCADA-VM.
  \ * sotslscada.domot.lab.

Einführung Laboraufbau

• Zentrale SCADA-VM.
  \ * sotslscada.domot.lab.
• Keine Übungen auf dem zentralen SCADA vorgesehen.
• Dient als Übersicht über das gesamte KRINF-OT Netzwerk.
• Visualisierung aller 6 Unterwerke, Positionen, Felder und Alarme.

Einführung Laboraufbau

• Zentrales SCADA.
• Abbild aller Unterwerke.
• Abbild Alarme und Events.
• Visualisierung Schaltautorität.
• Visualisierung der Messwerte.
• Analog lokalem SCADA.
• Analyse der datenpunkte.
• IEC60870-5-104 Anbindung.

Übung 1 – Kennenlernen KRINF (45 Minuten)

• Lesen Sie die Übungsanleitung sorgfältig durch.
  \ * 02KRINF-PLB1PLB2AnleitungLaborübung_KRINF.pdf.
• Führen Sie die geforderten Prüfungen durch, Fragen in 2/3oder 4er Teams beantworten.
• Tragen Sie sämtliche Ergebnisse der Übung 1 auf dem selben Dokument unter Notizen ein.
• Das Kennenlernen des KRINF wird nicht ausgewertet, sondern im Anschluss besprochen!

Übung 1/2 – Kennenlernen KRINF Erklärung

• Aarm LED`s.
  \ * ROT=Alarm.
  \ * Gelb=Warnung.
  \ * Aus=OK, Gut.
• Schalten zwischen den Alarm-LED`s.
  \ * 3 Alarm-Led Seiten.
• Löschen der Alarme.

Übung 1/2 – Kennenlernen KRINF Erklärung

• Schaltelement offen = ROT.
• Schaltelement geschlossen = Weiss.
• Kalotten = Alarmschilder.
• Schaltautorität.
  \ * Grün = SCADA.
  \ * ROT = am RED670.

Übung 1/2 – Kennenlernen KRINF Erklärung

• Netzwerkaufbau Bild.
• Alarmseite.
• Ereignisseite.
• Datenanalyse (wird nicht verwendet).

PLB2 Agenda

• Projektierung Umspannwerk/Unterwerk.
• Steuerungstechnik auf Hochspannungsanlagen.
• Autorisierung – Schalthoheiten.
• „Select before Operate“, Anwahl vor Ausführung.
• Verriegelungen.
• Blockierungen.
• Alarme und Ereignisse.
• Übung 2 - Steuern, Verriegelung und Blockierung einer 220kV Anlage.

Projektierung Umspannwerke Planung Netzausbau (Energiestrategie 2050)

• Planung Neubau oder Erweiterung eines Umspannwerks.
• Planung Topologie – Einfach, Zweifach-Sammelschiene, Trafo und Leitungen.
• Budgetbedarf berechnen – Einreichen GL und VR – Freigabe.
• Vorbereitung Ausschreibung – Model meist GATT-WTO.
• Richten nach Standards und Unternehmens Vorgaben.
• Bauliche Massnahmen sind hier abgegrenzt.

Projektierung Umspannwerke technisch Einpoldiagram erstellen, Beispiel KRINF

• Einpolige Darstellung.
• 6 Felder.
• 6 Testracks.

Projektierung Umspannwerke technisch Funktionsdiagram der neuen Anlage (Basis)

• Abbild Prozess und HW- Verbindungen.
• Klassen CT & VT.
• Eingesetzte IED`s.
• CT und VT Anschluss.
• Topologie der Funtkionen, DIFF, DIST, COM, etc…

Projektierung Umspannwerke technisch Bedarf Anhand von Standards und Kundenvorgaben

• Bereitstellung einer Signalliste des Kunden (Master!).
• Bereitstellungen der eingesetzten Protokolle und Versionen.
• Bereitstellung der Netzwerkarchitektur anhand der Risikobewertung des neuen Anlage – Redundanzen, Topologien.
• Bereitstellung der technischen sowie Cyber Security Spezifikation.
• Bereitstellung RBAC Spezifikation vom Kunden.
• Einsatz und Integration eines IDS-Systems? Meist Dritt-Lieferant.
  \ * Achtung: Ressourcenplanung, FAT und SAT für IT und Cyber Experten.

Projektierung Umspannwerke technisch Bedarf Anhand von Standards und Kundenvorgaben

• Achtung:
  \ * Dies bedarf der engen Zusammenarbeit und der Awareness von IT für OT und umgekehrt – BASIS!
  \ * „IT als Dienstleister der OT“.
• Ressourcen-Erweiterung durch neue Vorgaben der IT, Cyber, IDS, SIEM.
• Neue Prozesse – neue Vorgaben – Know-How?
• Freigabe des Lieferantenpflichtenhefts von OT sowie IT.
• SLA muss vom Lieferanten budgetiert werden, dies betrifft auch das Patch-Upgrade- Management.
• Lieferant muss die Prozesse des Kunden kennen und in diese eingegliedert werden (1. Level, 2nd Level…..Support).

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen

• Autorisierung – Schalthoheiten.
• Steuermodus - „Select before Operate“, Anwahl vor Ausführung.
• Verriegelungen.
• Blockierungen.
• Alarme und Ereignisse.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Schalthoheiten

• Gilt immer das Prinzip der Sicherheit also „Bottom-Up“.
• Am Prozess – höchste Ebene alle weiteren sind Blockiert.
  \ * Via Schalter, Handkurbel für Trenner.
• Im Feld, am Feldgerät (RED670).
• Im Relaishaus/GIS-Halle, am Schaltschrank, direkt am Gerät – zweithöchste Ebene.
  \ * Via Schalter.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Schalthoheiten

• Am lokalen SCADA im Unterwerk.
  \ * Im lokalen Rechnerraum, direkt am SCADA – dritthöchste Ebene.
  \ * Via Software Schalter am lokalen SCADA – Umschaltung auf Steuerung NCC.
• Am zentralen SCADA NCC - Dispatching.
  \ * Im Rechenzentrum, Freigabe von lokalem SCADA.
• Keine weitere höhere Ebene.
  \ * Optional – bei georedundanten Rechenzentren.
  \ * Umschaltung des Datenführenden Leitsystems.
  \ * Für den Dispatcher ändert sich nichts.
• Nur für höchstkritische Infrastrukturen.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Schalthoheit vs

• Bottom-Up Hardcoded.
  \ * Dient zur physischen Sicherheit.
  \ * Von Mensch.
• Eigentum, Inventar Berechtigungen.
• Firmenweit verbreitet.
  \ * Dient zur logischen Sicherheit.
• Nach Funktionsbeschrieb.
• Nach Berechtigungskonzept RBAC.
• Zugriff und Funktion durch AD geregelt - SWcoded.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Steuermoden

• Direct Control – Direkte Steuerung mit normaler Sicherheit.
• Select before Operate with normal Security– Anwahl und Ausführen mit normaler Sicherheit.
• Select before Operate with enhanced Security– Anwahl und Ausführen mit erhöhter Sicherheit (im KRINF umgesetzt)
  \ * Quelle: Standard IEC61850 Edition 2.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Steuermoden

• Direct Control – Direkte Steuerung mit normaler Sicherheit
  \ * Quelle: Standard IEC61850 Edition 2.

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Steuermoden

• Select before Operate with normal Security– Anwahl und Ausführen mit normaler Sicherheit
  \ * Quelle: Standard IEC61850 Edition 2.
• Select-Anwahl mit
  \ * Überprüfung des DOPI – Doppelte Anwahl eines Schaltobjetes
  \ * Anwahl Timeout
  \ * Responds - Selected von Steuerelement, Freigabe Execute
• Freigabe Execute/Operate bzw. Ausführen mit Laufzeitüberwachung

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Steuermoden

• Select before Operate with enhanced Security– Anwahl und Ausführen mit erhöhter Sicherheit
• Select-Anwahl mit
  \ * Überprüfung der Herkunft des Clients/Anfrager
  \ * Überprüfung des DOPI – Doppelte Anwahl eines Schaltobjetes
  \ * Anwahl Timeout
  \ * Überprüfung der Verriegelung des Schaltobjekts
  \ * Überprüfung der Blockierung des Schaltobjekts
  \ * Freigabe mit “Respond – Selected” vom Server (IEC61850)
• Freigabe Execute/Operate bzw. Ausführen mit Laufzeitüberwachung

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Steuermoden

• Select before Operate with enhanced Security– Anwahl und Ausführen mit erhöhter Sicherheit (im KRINF)
  \ * Quelle: Standard IEC61850 Edition 2.
• Execute/Operate Ausführen
  \ * Mit Laufzeitüberwachung
  \ * Und Reporting
  \ * “Cause of transmission”

Projektierung Steuerfunktionen auf Hochspannungsanlagen Signalübertragung – Cause of Transmission

• Grund der Übertragung nicht im KRINF eingesetzt
• Für Meldungen sind im Standard IEC61850 sowie IEC60870-5-104 Übertragungsbits als Integer Values vorgesehen.
  \ * Beispiel IEC-104 Quelle Wikipedia

RED670 – Steuerfunktionen / Laborübung Verriegelungen und Regeln – Warum?

• Die Verriegelung blockiert Schaltoperationen, um:
  \ * Gefahr für Leib und Leben zu verhüten
  \ * Zerstörung der Schaltanlage zu verhüten
  \ * sinnvolles Arbeiten des Schutzes zu ermöglichen
  \ * unnötige Schaltoperationen zu verhindern
• Vorgehen bei Arbeiten nach der “5 Finger Regel”

RED670 – Steuerfunktionen Verriegelungen und Regeln

• Leistungsschalter – nur wenn die umliegenden Trenner/Erder in einer definierten Position sind, unter Spannung und Last möglich
• Trenner – nur wenn der Leistungsschalter definiert offen ist, unter Spannung aber ohne Last und die Sammelschiene nicht geerdet ist.
• Sammelschienenkopplung – nur wenn die Kupplung geschlossen ist
• Erder – nicht unter Spannung und ohne Last, umgehende Trenner definiert offen sind

RED670 – Steuerfunktionen Verriegelungen Kupplung und Sammelschiene

• Beide Sammelschienentrenner QB1 & QB2 dürfen nur geschlossen werden, wenn die Kupplung geschlossen ist (im KRINF F3-Taste am RED670)
• Der Sammelschienentrenner 1 QB1 darf nur geschlossen werden wenn die Sammelschiene 1 nicht geerdet ist (im KRINF F4-Taste am RED670)
• Der Sammelschienentrenner 2 QB2 darf nur geschlossen werden wenn die Sammelschiene 1 nicht geerdet ist (im KRINF F5-Taste am RED670)

Übung 2 – Steuerung Verriegelung und Blockierung der Schaltelemente (45 Minuten)

• Lesen Sie die Übungsanleitung sorgfältig durch
  \ * 02KRINF-PLB1PLB2AnleitungLaborübung_KRINF.pdf
• Führen Sie die geforderten Prüfungen, Fragen in 2/3/4er Teams aus
• Tragen Sie sämtliche Ergebnisse der Übung 1 in das Protokoll-Excel 05HSLUKRINFPLB1-2Übungen-Handout.xlsx ein.
• Diese Labor-Protokoll wird ausgewertet!

Übung 1/2 – Kennenlernen KRINF Erklärung

• Aarm LED`s
  \ * ROT=Alarm
  \ * Gelb=Warnung
  \ * Aus=OK, Gut
• Schalten zwischen den Alarm-LED`s
  \ * 3 Alarm-Led Seiten
• Löschen der Alarme

Übung 1/2 – Kennenlernen KRINF Erklärung

• Schaltelement offen = ROT
• Schaltelement geschlossen = Weiss
• Kalotten = Alarmschilder
• Schaltautorität
  \ * Grün = SCADA
  \ * ROT = am RED670

Übung 1/2 – Kennenlernen KRINF Erklärung

• Netzwerkaufbau Bild
• Alarmseite
• Ereignisseite
• Datenanalyse (wird nicht verwendet)

PLB3 Agenda

• Das HSLU KRINF-Labor – kurze Repetition (15‘)
• Schutzfunktionen im Stromnetz (45‘)
• Übung 1 – Einspeisung Nominal (45‘)

PLB4 Agenda

• Leitungs-Differentialschutz, Distanzschutz, etc… Demo (15‘)
• Störschreiberanalyse im Energienetz – Demo (15‘)
• OT-Netzwerkprotokolle (15`).
• IEC61850 – Repetition (30‘).
• Übung 2 – Stationsbus, Sniffen der Funktionen, Messwerte und Parameter des Stationsbus (65‘).

Das Umspannwerk - Unterwerk (KRINF) Datenflüsse

• Lokales-SCADA.
• Meldesammler.
• Steuergerät.
• Hauptschutz 1.
• Hauptschutz 2.
• Störschreiber.
• Ethernet Switch.
• Primärebene.
• IEC 60870-5-104.
• Gateway 1.
• Switch mit FW.
• Femzugrif.
• IEC 60870-5-104.
• MPLS-Netzwerk.
• IEC 60870-5-104.
• Netz-Produktion A DOMOT Applikationen.
• Produktion A Frontend Test IFS1 IFS2.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Datenflüsse

• DMZ.
• DOMOT-DOMPROD.
• Segmentierung VLAN`s.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Datenflüsse

• Beinhaltet alle Hochspannungselemente AIS oder GIS.
  \ * Leistungsschalter, Trenner & Erder.
  \ * Transformatoren, Überspannungsableiter.
  \ * Traforegler.
  \ * Spannungs-Strom Wandler.
• Übergang zur Feldebene mit Rangierverteiler (Klemmen-extern).

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Datenflüsse - Feldebene

• Übergang von Primärebene mit Rangierverteiler (Klemme- intern).
• AIS – im Relaishaus.
• GIS – GIS-Halle.
• Alle Steuer-Schutzgeräte IED`s mit Schaltschrank.
• RED670 im Rittal-Rack.
• Verdrahtung zur Primärebene rückseitig via BIM/BOM & Analoger Eingangskarte.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Datenflüsse – Feldebene – Analoger Anschluss

• Prüfung der Schutz und Steuerfunktionen der Feldebene.
• Einspeisung via Omicron.
  \ * 3 phasige Spannung.
  \ * 3 phasiger Strom.
• Sammelschienenspannung.
• Abnahme RED670 Parameter.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF) Datenflüsse – Sekundärtechnik – Stationsebene –SCADA lokal

• SCADA-Server.
• Zenon Applikation.
• Visualisierung des Primärprozess.
• Login - Authentisierung.
• Steuerung.
• Alarme und Events.
• Datenpunkt-Analyse.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Umsetzung 1:1 wie Real.
• Integration „State of the art“ Technology.
• Abbild 6 Umspannwerke und einer übergeordneten Leitstelle (NCC).

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Technisch ein Feld Ansicht, 3-polige Darstellung.
• Doppelsammmelschienen Topologie.
• Luftisoliertes Umspannwerk – Unterwerk.
• Stromwandler 1000A-1A.
• Spannungswander 220kV- 110V.

Das Umspannwerk – Unterwerk (KRINF)

• Kennenlernen der Komponenten.
  \ * RED670, Feldsimulator, lokales SCADA.
• Kennenlernen der SCADA Funktionen.
• Kennenlernen der Steuerfunktionen.
  \ * Steuerautorität.
• Verriegelung – Verhinderung von Fehl-Schaltungen.
• Blockierungen – Verhinderung von Beschädigungen der Betriebsmittel.