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Sichere Stromversorgung für Korea

Was für ein Projekt!

  • Frühzeitige Erkennung von Störungen durch eine automatische Überwachung der Datenbank und Alarmierung der Bediener (hier: in einem Kraftwerk).
  • Automatische Analyse der Störungsursache
  • Handlungsempfehlungen für die Bediener zur rechtzeitigen Behebung von Störungen.

 

Chefingenieur Jong-Hun Lee von Korea South East Power: „Wir sind mit allen Produkten gescheitert. Es dauerte viel zu lange, die Ursache einer Störung zu ermitteln, so dass es für Gegenmaßnahmen meist zu spät war. Es war auch unmöglich, die internen Zustände der Steuerungslogik nachzuvollziehen, so dass Softwarefehler damit überhaupt nicht erkannt werden konnten.“Ein Fall für infoteam!

Das Gas-/Dampfturbinen-Kraftwerk in Budong, im Süden Koreas, stellt auftretende Störungen bis zu einer Stunde im Voraus fest und gibt Hinweise, wie diese vermieden werden können. Möglich macht dies die Nachrüstung mit einer Diagnose- und Simulationssoftware von infoteam, die auf Grund aktueller Messdaten Alarme und Abschaltvorgänge voraussagt.
Dies war ein zukunftsweisendes Projekt aus dem Energiesektor, auf das die Softwareentwickler bei infoteam stolz sind. Sie konnten so zu einer sicheren Stromversorgung in Südkorea beitragen und damit zu mehr Lebensqualität für die Bevölkerung.

 

Projekt in internationaler Kooperation

Das Kraftwerk in Bundang versorgt die Metropolregion mit Elektrizität und 170 000 Haushalte zusätzlich mit Heizenergie aus Abwärme. Das von ABB errichtete Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk kombiniert die Stromerzeugung von acht Gas-Turbinen zu je 75 MW Leistung mit zwei zusätzlichen Dampfturbinen zu je 150 MW Leistung. Hauptursache von Störungen sind die Vibration von Messgeräten, der Druckanstieg im Vakuumbereich, unerklärliche Änderungen des Öldrucks im Schmierkreislauf und plötzlicher Temperaturwechsel in der Verbrennungskammer.

Dabei sind Anzeichen solcher Störungen oft schon Stunden vorher von den Messgeräten aufgezeichnet worden, haben aber entweder keine Beachtung gefunden oder die Bediener im Leitstand konnten die Ursache nicht lokalisieren und haben keine geeigneten Maßnahmen zur Behebung eingeleitet.

  

infoteam arbeitete hier mit einem Unternehmen aus Korea zusammen, der BNF Breakthrough and Fusion, und setzte ein diversitäres System in einer Softwarearchitektur zur Überwachung und Kontrolle komplexer Anlagen um. Diversität ist ein in der Sicherheitstechnik bewährtes Konzept: Neben dem eigentlichen Automatisierungssystem wird ein zweites, funktionell jedoch anders strukturiertes Kontrollsystem aufgebaut, welches das erste überwacht, kontrolliert und bei Fehlern korrigierend eingreift, um negative Auswirkungen zu vermeiden. Die Software-Architektur sollte die Funktionalität eines vollständigen verteilten Steuerungssystems, einem sog. Distributed Control System (DCS) auf einem einzigen Server emulieren. Es kristallisierte sich heraus, dass nicht nur die Verwendung von Multi-Core-PCs mit RAID-Architektur, sondern vor allem auch betriebsbewährte und extrem leistungsfähige Software zum Einsatz kommen musste.

 

Störung im Kraftwerk – auf dem richtigen „Trip“

Die Anforderungen an die Funktionen wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes ermittelt.

Diese waren umfangreich: Messwerte sollen zeitsynchron aufgezeichnet, Daten in speziellen Diagrammen und Funktionsplänen ausgegeben und Störungen per automatischer Überwachung erkannt und analysiert, sowie die Bediener alarmiert werden. Wurde der Alarm ausgelöst, sollte das System auch ganz konkrete Handlungsempfehlungen für die Bediener geben. Als Folge der festgelegten Anforderungen ist die Systemarchitektur „Trip Information System (TIS)“ entstanden.

Die Softwarelösung von infoteam ist eine Kombination von externen Messdaten mit dem Funktionsplan der Steuerung und zeitlich korreliert. Sie  gibt Aufschluss über die internen logischen Zusammenhänge, über Ursache und Wirkung von Störungen. Dadurch lassen sich rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen ableiten und Störfalle zunehmend im Vorfeld vermeiden.

Diese komplexe Aufgabe erforderte die koordinierte Zusammenarbeit sehr vieler Systemkomponenten und dies verteilt auf den Server und mehrere Clients. Bediener sind im Störfall und unter Stress und mit einer solchen Komplexität überfordert. Da die Ursache einer Störung in der Regel einige Zeit in der Vergangenheit liegt, ist es für die Bediener von entscheidendem Vorteil, alle Informationen wie HMI und Trendanzeige zum Zeitpunkt der Ursache automatisch angezeigt zu bekommen. Aus der Flut vieler tausend Signale wurde von TIS bereits das richtige, die Störung auslösende, herausgefiltert.

Ein Beispiel:

Der Alarm „Druckanstieg im Kondensator“ wurde ausgelöst durch die Regel „Druck nähert sich dem Grenzwert von 0,2 bar um weniger als 10 %“. In Abhängigkeit davon, ob eine der Vakuumpumpen ebenfalls eine Störung meldet und wie schnell die Druckänderung vonstatten geht, wird automatisch die Empfehlung gegeben, entweder eine Reservepumpe einzuschalten, oder die Filter zu überprüfen. Dadurch wird nicht nur wertvolle Zeit gewonnen, sondern sichergestellt, dass auch weniger erfahrenes Schichtpersonal die richtigen Maßnahmen ergreift, ohne auf die Spezialisten zur Störungsanalyse warten zu müssen.

Durch die lückenlose Aufzeichnung aller Messwerte und der internen Daten kann eine umfassende Beurteilung eines Störfalls und seines Ablaufs wie beim Flugschreiber eines Flugzeuges erfolgen. Archivierte Daten früherer Störfälle lassen sich ebenfalls zur Prüfung der Wirksamkeit von Regeln und Maßnahmen heranziehen. Die Entwicklung der Wissensbasis wird durch historische Daten abgesichert.

Wie bei einem Videorekorder kann der Beobachtungs-Zeitpunkt mit Hilfe des Datenmanagers im Zeitraffer oder in der Zeitlupe in die Vergangenheit und die Zukunft verschoben werden. Jeder Zustand der Anlage lässt sich damit reproduzieren. Die schrittweise Ausführung eines jeden einzelnen Zyklus hilft dabei auch beim debuggen der Steuerungslogik. Haben sich Softwarefehler bisher dem Zugriff der Betreiber entzogen, wird nun die gesamte Funktionsweise transparent.

Nach dem erfolgreichen Probebetrieb plant die KOSEP (Korea South East Power Corporation) die Installation von TIS in jeweils acht Gas-Turbinen und Dampfgeneratoren sowie zwei Fernwärmeversorgungsanlagen. Es ist abzusehen, dass in nächster Zeit weitere Energieversorger in Korea ihre Kraftwerke mit TIS nachrüsten.

 

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