Hohe Netzsicherheit garantiert

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PHOENIX CONTACT Deutschland GmbH

Alle Profinet-fähigen Steuerungen von Phoenix Contact umfassen neben dem Profinet-RT-Controller auch eine Profinet-RT-Device-Schnittstelle. Auf diese Weise können die Steuerungen der einzelnen WEA gleichzeitig mit den in der Anlage verbauten I/O-Modulen sowie mit dem WFM des Windparks in Echtzeit kommunizieren. Das I/O-Abbild lässt sich mit dem Profinet-Device synchronisieren und ist daher immer aktuell und konsistent. Die Remote-Field-Controller (RFC) der 400er Leistungsklasse verfügen zu diesem Zweck über zwei getrennte LAN-Schnittstellen, wobei ein Interface in der WEA als Profinet-Master (lokales Netzwerk) und die zweite Schnittstelle als Profinet-Device (Windpark-Netzwerk) genutzt wird.

Es laufen bereits erste Windparks mit dieser Lösung bei Kunden. Die SPS ist in der Lage, mit 160 Devices bei einer Zykluszeit von 8 ms Daten auszutauschen. Das bedeutet, dass der Betreiber über ein einziges WFM einen Cluster mit 160 Windenergieanlagen regeln kann. Die überlagerte Steuerung (WFM) verwendet ihre Profinet-Device-Schnittstelle nicht. Das Netzwerk-Interface ist aber trotzdem aktiv, beispielsweise zur EVU-Ankopplung. Speziell für diese Aufgabe hat Phoenix Contact auf der Grundlage der Web Services für den RFC einen IEC-61400-25-Server entwickelt.

Hohe Verfügbarkeit durch redundanten Systemaufbau

Wie eingangs erläutert, kann der Netzbetreiber im Rahmen des Grid-Codes-Einfluss auf die erzeugte Leistung des Windparks nehmen. Weil diese nur durch das WFM geregelt wird, würde das Energieversorgungs-Unternehmen (EVU) keine Kontrolle über die Einspeiseleistung haben, wenn das Windfarm-Management-System ausfällt. Das hätte zur Folge, dass der gesamte Windpark abgeschaltet werden muss. Um ein solches Ereignis zu vermeiden, wird sowohl das Netzwerk als auch das WFM redundant ausgelegt. Dazu werden im Netzwerk so genannte Ringredundanz-Protokolle wie RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) oder MRP (Media Redundancy Protocol) eingesetzt. Auf der Steuerungsseite hat Phoenix Contact eine applikative Systemredundanz entwickelt, die eine ausfallfreie Umschaltung auf das redundante WFM sicherstellt. Während des fehlerfreien Betriebs werden sämtliche Regelparameter zwischen den beiden redundanten Steuerungen synchronisiert, sodass die Windpark-Regelung im Fehlerfall unterbrechungsfrei umschalten kann.

In der Substation eines modernen Windparks sind üblicherweise zwei redundante RFC 470 PN 3TX als Windfarm-Manager mit jeweils einem Switch installiert. Bei den Switches handelt es sich um den neuen Gigabit-Modular-Switch FL Switch GHS 4G/12, der sich insbesondere als Automation-Backbone sowie zur Anbindung an das überlagerte Windparknetz eignet. Darüber hinaus unterstützt die Infrastruktur-Komponente alle gängigen Gigabit- und Fast-Ethernet-Übertragungsstandards, IT-Standard-Protokolle sowie die Automatisierungs-Standards Profinet und Ethernet/IP. Das Gerät beinhaltet ebenfalls eine Profinet-Device-Schnittstelle, weshalb es im WFM als Profinet-Device projektiert und über die gleichen Tools wie alle anderen Automatisierungskomponenten diagnostiziert werden kann.

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