Pumpspeicherwerk Limberg II: Steuern und fernwirken mit der SPS AC500

Pumpspeicherwerk Limberg II: Steuern und fernwirken mit der SPS AC500

Das Pumpspeicherwerk Limberg II der VERBUND Hydro Power AG zählt zu den größten Infrastruktur-Bauprojekten der vergangenen Jahre in Österreich. ABB hatte den Auftrag erhalten, die Maschinenleittechnik und die Hilfsbetriebesteuerung für das Pumpspeicherwerk zu errichten. Steuerungen der Automatisierungsplattform AC500 dienen als Teil der Gesamtanlage zur Übertragung sämtlicher Auslösungen von den Außenanlagen des Kraftwerks. Die speicherprogrammierbare Steuerung AC500 bietet besonders gute Voraussetzungen für das Fernwirken. Zusätzliche Hard- und Software wird nicht benötigt.

Die tragende Säule der VERBUND ist die Wasserkraft. Österreichs führendes Stromunternehmen nutzt sie dazu, CO2-freien Strom zu erzeugen, und trägt mit seinen Pumpspeicherwerken dazu bei, Strom umweltfreundlich zu speichern. Denn als „grüne Batterien der Alpen“ können die Pumpspeicherkraftwerke die schwankende Erzeugung von Strom aus Sonnen- und Windkraftanlagen ausgleichen.

Am 5. Oktober 2011 konnte die VERBUND Hydro Power AG nach fünf Jahren Bauzeit das Pumpspeicherwerk Limberg II in Betrieb nehmen. Das Pumpspeicherkraftwerk in der Gemeinde Kaprun in Salzburg ist Teil einer großen Erzeugungsgruppe aus Speicher-Stauseen und Kraftwerken. Eingebettet in die Gebirgszüge der Hohen Tauern am Fuße von Österreichs höchstem Berg, dem Großglockner, befinden sich hier die Stauseen Mooserboden, Wasserfallboden, Margaritze und Klammsee, die vom Pasterzengletscher und weiteren Gebirgsbächen gespeist werden. Das Pumpspeicherkraftwerk Limberg II pumpt Wasser aus dem tiefer liegenden Stausee Wasserfallboden in den Stausee Mooserboden, wandelt diese Kraft des Wassers bei Bedarf wieder in elektrische Energie um und liefert so wertvolle Ausgleichs- und Regelenergie für das Stromnetz.

Die circa 400-Millionen-Euro-Investition liefert wertvolle Ausgleichs- und Regelenergie und soll die Leistungsfähigkeit Österreichs als Grüne Batterie Europas stärken. Das größtenteils unterirdisch liegende Pumpspeicherwerk gehört zu einer Gruppe von Wasserkraftwerken in den Hohen Tauern im Kapruner Tal. Es dient der Stromerzeugung aus Wasserkraft und zum Pumpen von Wasser in den höher liegenden Speicher. Mit Limberg II erhöht sich die Turbinenleistung der Speicherkraftwerke Kaprun von 353 MW auf 833 MW. Die Leistungsaufnahme im Pumpbetrieb stieg von 130 MW auf 610 MW.

„Die Steuerungs- und Fernwirktechnik wird mit dem Automatisierungssystem AC500 realisiert.“

Nicht nur im Bereich der Wasserkrafttechnik, sondern auch bei der Leit- und Steuerungstechnik kommen modernste Systeme zum Einsatz. ABB hatte den Auftrag erhalten, die Maschinenleittechnik und die Hilfsbetriebesteuerung zu errichten. Als übergeordnetes Leitsystem des neuen Pumpspeicherwerks fungiert das System 800xA von ABB. Die Steuerungs- und Fernwirktechnik wird mit dem ABB-Automatisierungssystem AC500 realisiert. Die SPS-Familie AC500 ist passgenau skalierbar für die spezifische Automatisierungsaufgabe hinsichtlich der Leistung (verschiedene CPU-Typen), des E/A-Mengengerüstes, der Standard-Feldbusse wie z. B. PROFIBUS DP, CANopen, Modbus usw. und der Vernetzungen (z. B. Ethernet, PROFINET). Mit integrierten Funktionen wie Webserver und Datalogger und Hardware mit erweitertem Temperaturbereich (- 30 °C bis + 70 °C) sind durchgängig kleine bis große Applikationen möglich, von kleinen dezentralen Pumpstationen bis zu komplexen Anlagen in der Wasserwirtschaft.

Übertragung sämtlicher Auslösungen

Im Pumpspeicherwerk Limberg II wurden acht AC500-CPUs vom Typ PM573-ETH mit kombinierten DI/DO-Modulen verbaut. Als Teil der Gesamtanlage übertragen die SPSen sämtliche Auslösungen von den Außenanlagen des Kraftwerks. Dies wird redundant über eine Kupfer-2-Drahtleitung und eine LWL-Verbindung zwischen den Stationen realisiert. Die AC500 erfassen die Signale in jeder Station (Krafthaus Hauptstufe, Krafthaus Oberstufe, Kavernenkraftwerk und Schieberkammer Höhenburg) und leiten sie an die anderen Stationen weiter. Eine Auslösung (Abschaltung) findet nur dann statt, wenn beide Linien das gleiche Signal liefern. In der Station Hauptstufe werden die Informationen über eine Auslösung und über Stationsfehler mittels IEC-Fernwirkprotokoll an das Leitsystem übermittelt.

„Die SPS AC500 bietet besonders gute Voraussetzungen fürs Fernwirken.“

Zu den Aufgaben der AC500-Steuerungen zählen die Not-Aus-Funktion, die über eine separate Ethernet-Schnittstelle (CM577-ETH) realisiert wird, sowie die Antivalenz-Kontrolle der Auslöserelais der Linie A zu Linie B. Des Weiteren gewährleisten sie die Anbindung an drei Fernwirkrechner sowie die Vernetzung der einzelnen Stationen. Die AC500-Steuerungen bieten außerdem das Fernwirkprotokoll auf Basis des herstellerunabhängigen Standards IEC 60870-5-104 für die Generalabfrage und zum Senden von Datenpunkten wie Not-Aus und Antivalenz-Kontrolle der jeweiligen Stationen sowie von Warnungen und Störungen.

Fernwirkprotokoll auf SPS AC500

AC500 bietet besonders gute Voraussetzungen für das Fernwirken. Da die Steuerung das Fernwirkprotokoll bereits integriert hat, ist keine zusätzliche Hardware erforderlich. Es wird auch keine zusätzliche Software benötigt, denn die erforderlichen Funktionsbausteine sind bereits Inhalt der Programmiersoftware PS501 V2. Die Telegramme werden schnell und kostengünstig per Internetprotokoll TCP/IP übertragen. Durch die Möglichkeit zweier unabhängiger Ethernetschnittstellen kann die integrierte Schnittstelle ausschließlich für das Fernwirken genutzt werden. Die Daten können dabei wahlweise in drei verschiedenen Modi gesendet werden: auf Anforderung, bei Datenänderung oder auch zyklisch auf Basis einer voreingestellten Zeit.

Aufgrund der Entwicklungsarbeit im Zuge der Realisierung von Limberg II und der für den Kunden zufriedenstellenden Funktion hat ABB Folgeaufträge für ähnliche Anwendungen erhalten.

„Die SPSen übertragen sämtliche Auslösungen von den Außenanlagen des Kraftwerks.“

Über VERBUND

VERBUND ist Österreichs führendes Stromunternehmen und einer der größten Erzeuger von Strom aus Wasserkraft in Europa. Rund 95 % seines Stroms erzeugt das Unternehmen aus erneuerbaren Energien, vorwiegend Wasserkraft. VERBUND handelt in zwölf Ländern mit Strom und erzielte 2019 mit rund 2 800 Mitarbeitern einen Jahresumsatz von rund 3,9 Mrd. Euro. Mit Tochterunternehmen und Partnern ist VERBUND von der Stromerzeugung über den Transport bis hin zum internationalen Handel und Vertrieb aktiv. Seit 1988 notiert VERBUND an der Börse Wien, 51 % des Aktienkapitals besitzt die Republik Österreich.

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