Automazione di SottoStazioni
Elettriche Ferroviarie
Duilio Aurini – Antonello Cardani
Selta
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
INTRODUZIONE
Le linee di trazione elettrica delle Ferrovie dello Stato sono alimentate a
3kVcc, attraverso sottostazioni elettriche (SSE) di trasformazione e
conversione poste lungo linea ad una distanza variabile tra 15 e 35 km.
Oltre 10.000 km linee elettrificate a semplice o doppio binario (altri
10.000 km per scali e stazioni)
Circa 400 SSE gestite complessivamente
Tensione di alimentazione SSE a 150, 132 e 66kV ed in alcuni casi casi
in MT (sempre più frequenti)
Tensione di alimentazione prelevata da elettrodotti FS o direttamente da
stazioni e/o linee ENEL
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
INTRODUZIONE
Schema elettrico SSE tipica prevede:
Parco primario in AT con due elettrodotti che si attestano in entra
esci su una sbarra AT.
Due gruppi trasformazione – raddrizzatori da 5,4 MW
A valle dei raddrizzatori segue il parco 3kV in corrente continua con
la sbarra (omnibus) da cui partono le linee di contatto (trazione
elettrica) specializzate per direzione, per binario e protette dai
relativi interruttori extrarapidi.
Servizi di alimentazione ausiliaria
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
INTRODUZIONE
Tutto il sistema elettrico di trazione, dalle linee in alta tensione a quelle
di contatto, è comandato e controllato per aree geografiche attraverso
centri di telecomando e telecontrollo (DOTE) computerizzati.
Attualmente il sistema è distribuito su 21 impianti DOTE (Dirigente
Operativo Trazione Elettrica) dai quali viene costantemente controllato
lo stato delle apparecchiature in SSE, con particolare riguardo agli
interruttori e sezionatori che vengono manovrati in caso di guasto e per
esigenze operative o manutentive pianificate.
Ogni DOTE ha mediamente giurisdizione su 10-15 interconnessioni con
ENEL, alcune centinaia di km di linea primaria, 20-25 SSE, un migliaio
di km di linee di contatto
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
INTRODUZIONE
Esigenza di ottimizzare la gestione complessiva del sistema,
puntando al miglioramento dell’affidabilità e della disponibilità
dell’alimentazione della trazione elettrica
PASSI FONDAMENTALI:
Sviluppo degli standard per la costruzione nuove SSE e il rinnovo
completo di quelle esistenti includendo il sistema di automazione e
diagnostica
Sviluppo di sistemi “ridotti” di automazione e diagnostica da inserire
sulle SSE esistenti.
Sviluppo delle funzionalità dei posti centrali DOTE con diminuzione
del numero degli stessi (14) e aumento della giurisdizione territoriale
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
Funzionalità Richieste
Supervisione e Comando dell’impianto sia da Postazione Operatore
Locale (UCG) sia da Postazione Operatore Remota (DOTE)
Controllo in tempo reale del funzionamento degli enti di SSE
Ottimizzare la ricerca guasti tramite informazioni dettagliate, precise e
puntuali
Gestione degradata della SSE mediante l’individuazione ed
sezionamento automatico della parte di impianto oggetto di guasto
il
Riconfigurare automaticamente la SSE, dopo Apertura Generale, alla
situazione impiantistica precedente, con con auto-isolamento del
montante guasto.
Analisi dello stato di funzionamento e di usura delle apparecchiature
(manutenzione preventiva e predittiva)
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
Dati di Impianto
Interruttore AT
Sezionatore AT
hStati degli enti
hComandi degli enti e del
montante
hmisura tempi di manovra
htensione bobine
hassorbimenti anomali
hdensità gas SF6
husura contatti
hcorrente d’arco
hcontinuità circuiti
hStati dell’ente
hComando dell’ ente
hdurata meccanica
halimentazione
Trasformatore gruppo
hStati degli enti
hComandi degli enti e del
montante
hconsumo vita
hanalisi gas disciolti
hcorrenti dispersione
htensioni VSC
htemperature
Ausiliari
Raddrizzatore
hStati degli enti
hComandi degli enti e del
montante
htensioni diodi
htensioni ponte raddrizzatore
Alimentatore
hStati degli enti
hComandi degli enti e del
montante
hcorrenti
hvita residua
hnumero scatti
htempi di manovra
hallarmi
hStati
hcomandi
hanomalie
Soluzione Proposta: architettura distribuita SSE Lavino
IEC 870.5.101/104 VERSO DOTE
POSTO
OPERATORE 1
IEC 870.5.101/104 VERSO DIAGNOSTICA
19”
POSTO
OPERATORE 2
SERVER 2
42”
SERVER 1
GPS
STAMPANTE
LIBRO GIORNALE
SWITCH
Verso Server UCG
PATCH PANEL
URG 1
OLM2
SERVIZI
AUSILIARI + MT
OLM2
URG 2
URG 1
PROT.
URG 1
URG 3
URG 10
PROT.
MONTANTE
ARRIVO
LINEA
F.O.
RAME
URG 1
URG 1
MONTANTE TRAFO
GRUPPO
DIAIGTV
MONTANTE
ALIMENTATORE
DIAIGTV
CELLA MISURE +
SEZIONATORI A
CORNA II FILA
Soluzione Proposta: architettura concentrata SSE Pontremoli
UCG
IEC 870.5.101 SLAVE
VERSO
DOTE/DIAGNOSTICA
GPS
SWITCH
URG CC
URG AT
I/O
I/O
DIST.
MAX I
AT1
DIA ALIM
DIST.
MAX I
AT2
DIA ALIM
DIST.
MAX I
MAX I
ALIM 2
AT3
DIA ALIM
MAX I
ALIM 1
TRAFO GR A E B
ALIM 3
Architettura: dettaglio
CENTRO STELLA:
9 SWITCH PORTE RAME/FIBRA OTTICA CON ALIMENTAZIONE DUALIZZATA
SUPPORTO DI COMUNICAZIONE
9 CAVO IN RAME PER LA CONNESSIONE ALLO SWITCH DELL’UCG E CAVO F.O.
MULTIMODALE PER L CONNESSIONE ALLO SWITCH DELLE URG
CONNESSIONI ALLA STELLA
9 POSTO DI CONDUZIONE LOCALE (UCG)
9 APPARATI URG
SINCRONIZZAZIONE ORARIA
9 DA ANTENNA GPS CONNESSA ALLO SWITCH
9 IL SEGNALE DI SINCRONISMO E’ TRASMESSO ALL’UCG E ALLE URG TRAMITE LA
RETE LOCALE
Architettura: apparato URG versione ridotta
Posizioni libere
per unità di I/O ripetitive
Unità Centrale
¾Montaggio:in armadio, su piastra di fondo
¾Altezza:
300 mm
¾Profondità:
190 mm
¾Larghezza:
277 mm
¾Interasse di fissaggio:
260 mm
A
B
C
A
A
A
¾Alimentazione: 24-48 Vcc o 110 Vcc (max 40W)
¾Processore: Motorola 32 bit, clock 25 MHz
¾Schede I/O: fino a 3, con separazione galvanica
verso il campo e seguente modularità
964 per DI/DO
B
B
B
916 per Set Point o comandi singoli
932 per AI 8 per AO
9 scheda mista 32 DI + 10 DO + 4 AI
9Scheda 4 porte seriali (x IED)
Unità di Servizio
Unità Convertitore
Architettura: apparato URG versione estesa
533 mm (ETSI")
300 mm
RS232
ALARMS
B
RS232
GPS
P
RS232
P
RS232
B
A
RS232
A
RS232
483 mm (19 ")
MOD.
MATR.
DATE
TIME
¾Montaggio:
in armadio 19”
¾Profondità:
280 mm
¾Alimentazione:
come URG ridotta ma max 170W
e dualizzabile
¾Processore:
come URG ridotta ma dualizzabile
¾Schede I/O:
come URG ridotta ma con
capacità max fino a 49 schede I/O
(con rack estensione)
PC
PC
IND
RUN
WD
IND
RUN
WD
UNITA' I/O PARALLELE O SERIALI
I/O PARALLEL/SERIAL UNITS
01
02
03
04
05
06
VOUT
VIN
VOUT
VIN
PARTE BASE
BASE PART
07
08
09
10
11
12
Architettura: apparato UCG interfaccia operatore
Architettura: apparato UCG interfaccia operatore
Architettura: protocolli di comunicazione
IEC 870.5.104 ETHERNET PER LAN DI SSE (Colloquio UCG – URG)
IEC 870.5.101 SERIALE PER IL COLLOQUIO TRA IL SISTEMA DI
AUTOMAZIONE DI SSE ED IL DOTE DI COMPETENZA
IEC 870.5.103 SERIALE (punto-punto/punto-multipunto) PER IL COLLOQUIO
URG – PROTEZIONI AT (Distanziom. e Max I per A.L.; Max I per Trafo Gr.)
MODBUS RTU SERIALE (punto-punto/punto-multipunto) PER IL COLLOQUIO
URG - APPARATI DI DIAGNOSTICA ALIMENTATORI
LE SOLUZIONI SELTA PREVEDONO DI BASE L’UTILIZZO DI PROTOCOLLI STD IEC
(garanzia per il cliente di completa interoperabilità con apparati terzi)
Architettura: interfaccia con unità diagnostiche
Interruttori AT
UCG
MEDIA CONVERTER
FIBRA OTTICA
MEDIA CONVERTER
PROTOCOLLO SERIALE
(Modbus RTU o Proprietario)
DIA AT 1
DIA AT 2
DIA AT n
Architettura: interfaccia con relè di protezione
Interruttori AT
LAN di SSE in Fibra Ottica
(IEC 870.5.104)
URG
I/O SERIALE
PROT. IEC 870.5.103
DISTANZIOMENTRICHE LINEE
I/O PARALLELO
MAX
LINEE
LINEE / GRUPPI AT
MAX
TRAFO GRUPPI
Architettura: interfaccia con unità diagnostiche
Alimentatori
LAN di SSE in Fibra Ottica
(IEC 870.5.104)
URG
I/O PARALLELO
I/O SERIALE
PROT. MODBUS
DIA ALIM 1
DIA ALIM 2
DIA ALIM N
1 LINK PER ALIMENTATORI BINARI PARI + 1 LINK PER ALIMENTATORI BINARI DISPARI
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
Sottosistema di Diagnostica
Diagnostica e
manutenzione
innovativa
Sistema Innovativo di Automazione e Diagnostica:
Sottosistema di Diagnostica
Acquisizione Grandezze
Individuazione e
Previsione dei guasti
Gestione Manutenzione
Manuali “on-line”
Acquisizione delle
Grandezze
Massima Integrazione
Acquisizione misure
cablata tramite trasduttori
o seriale tramite IED
Unita Periferiche
Intelligenti
Protezioni
Apparecchiature
di Diagnostica
dedicate
Previsione dei guasti
MISURAZIONI ED ALGORITMI STRETTAMENTE CORRELATI SIA AL
COMPONENTE CHE ALLA GRANDEZZA FISICA SOTTO OSSERVAZIONE
RILEVAZIONE DATI SULL’USURA DEI COMPONENTI E DELLE LORO
PARTI
MANUTENZIONE PREVENTIVA
INTERATTIVITA’ CON L’OPERATORE/MANUTENTORE E CONSEGUENTE
DISPONIBILITA’ DELLE ESPERIENZE NEL SISTEMA
DISPONIBILITA’ DEL KNOW-HOW
Gestione della Manutenzione
“MISURAZIONE”
DELL’USURA
DI
UN
COMPONENTE
CON
CONSEGUENTE ALLARME DI PREVISIONE O NECESSITA’ DI
EFFETTUARE INTERVENTO DI MANUTENZIONE
MEMORIZZAZIONE DEGLI INTERVENTI E BANCA DATI STORICA PER
COMPARAZIONI E STATISTICHE
GESTIONE DELLA MODULISTICA IN ACCORDO AGLI STANDARD
DELL’UTILIZZATORE
GESTIONE DEI RICAMBI
Manuali on-line
Simile all’Help di Window consente di
puntare sul monitor gli elementi di
impianto ed ottenere un testo descrittivo
del
componente
prescelto
con
le
indicazioni tipiche , ma guidate e facilitate,
del manuale di uso e manutenzione
