IEC 61850: dijelovi i prednosti standarda

S razvojem digitalnih tehnologija na stranubilo je i proizvođača elektrotehničke opreme. Unatoč postojanju međunarodne ISO klasifikacije, Rusija je razvila svoj IEC 61850 standard, koji je odgovoran za sustave i mreže trafostanica.

Malo povijesti

Razvoj računalne tehnologije ne zaobilazi sestrani sustava upravljanja električnom mrežom. Općenito prihvaćeni standard IEC 61850 prvobitno je uveden 2003. godine, iako su pokušaji implementacije sustava na toj osnovi bili izvedeni još 60-ih godina prošlog stoljeća.

Bit svodi na uporabu posebnih protokola za upravljanje električnim mrežama. Na temelju njih, sada, i praćenje funkcioniranja svih mreža ove vrste.

Ako je ranije glavna pozornost posvećenaSamo modernizacija računalnih sustava koji kontroliraju elektroenergetsku industriju, a zatim uvođenjem pravila, standarda, protokola u obliku IEC 61850, situacija se promijenila. Glavni cilj ovog GOST-a bio je osigurati praćenje s ciljem pravodobnog otkrivanja problema u radu odgovarajuće opreme.

Protokol IEC 61850 i njegovi analozi

Vrlo je protokol bio najaktivnijiprimijenjena sredinom 80-ih godina. Tada su verzije IEC 61850-1, IEC 60870-5 inačica 101, 103 i 104, DNP3 i Modbus korištene kao prve testirane inačice, koje su se pokazale potpuno neodrživima.

I to je početni razvoj koji je stvorio temelje modernog protokola UCA2, koji je sredinom 1990-ih uspješno primijenjen u Zapadnoj Europi.

Kako to radi

Vrijedno je stanovati na pitanju funkcioniranjaObjasnite što je IEC 61850 protokol za "lutke" (osobe koje samo razumiju osnove rada i razumijevanje načela komunikacije s računalnom tehnologijom).

Dno crta je da je na TS iliElektrana je opremljena mikroprocesorskim čipom koji omogućava prijenos podataka o stanju cijelog sustava izravno na središnji terminal koji obavlja osnovnu kontrolu.

Prijenos podataka, koji je predan IEC 61850, provodi se preko veze velike brzine. Grubo govoreći, čip je vezan za najbliži LAN.

Sustav za prikupljanje podataka (DAS) koristi najmanje 64-bitni prijenos zajedno s odgovarajućim algoritmima šifriranja podataka.

Ali, kao što pokazuje praksa, ovi sustavisu prilično ranjive. Gledanje američkih filmova, kada jedna epizoda isključi napajanje cijelog bloka? Ovdje je! Upravljanje električnim mrežama temeljenim na IEC 61850 protokolu može se koordinirati iz bilo kojeg vanjskog izvora (to će se dalje razumjeti zašto). U međuvremenu razmotrite glavne zahtjeve sustava.

Standard P IEC 61850: zahtjevi za komunikacijske sustave

Ako je prethodno bilo pretpostavljeno da signal trebada bi koristili telefonsku liniju, danas su komunikacijska sredstva postala daleko ispred. Ugrađeni čipovi su sposobni prenositi na 64 Mbps, apsolutno neovisni o pružateljima koji pružaju standardne usluge povezivanja.

Ako uzmemo u obzir standard IEC 61850 za"Teapots", objašnjenje izgleda prilično jednostavno: čip jedinice snage koristi svoj protokol prijenosa podataka, a ne standardni TCP / IP standard. Ali to nije sve.

Sam standard je protokol prijenosa IEC 61850podatke s sigurnom vezom. Drugim riječima, veza s istom Internetom, bežičnom mrežom itd. Provodi se na poseban način. U postavkama se, u pravilu, koriste parametri proxy poslužitelja, budući da su to one (čak i virtualne) koje su najsigurnije.

Opće područje primjene

Jasno je da prema zahtjevima koje je postavio GOST IEC 61850, neće biti moguće instalirati ovu vrstu opreme u konvencionalni pretinac za transformatore (tamo jednostavno nema mjesta za računalo čip).

Ako želite raditi ovaj uređajneće. Treba barem početni ulazni / izlazni sustav sličan BIOS-u, kao i odgovarajući komunikativni model prijenosa podataka (bežična mreža, žičana sigurna veza itd.).

Ali u kontrolnom centru opće ili lokalneNa električnoj mreži moguće je pristupiti gotovo svim funkcijama elektrana. Kao primjer, iako ne najbolji, možete donijeti film "Zemlja jezgra" (The Core), kada haker spriječi smrt našeg planeta destabiliziranjem energetski izvor koji hrani "rezervnu" verziju Zemljine jezgre spinup.

Ali ovo je čista fantazija, vjerojatnije čak i virtualnaPotvrda zahtjeva IEC 61850 (iako to nije izravno navedeno). Ipak, čak i najprimitivnija emulacija IEC 61850 izgleda upravo na taj način. Ali koliko je katastrofa moglo izbjeći?

Ista četvrta jedinica černobilske nuklearne elektrane, ako jeopremljen je dijagnostičkim alatima koji zadovoljavaju standard, barem IEC 61850-1, možda neće eksplodirati. Od 1986, ostaje samo žeti plodove onoga što se dogodilo.

Zračenje - takav da djeluje tajno. U ranim danima, mjesecima ili godinama, znakovi bolesti zračenja ne moraju se očitovati, a da ne spominjemo poluživot urana i plutonija, koji malo ljudi obraća pažnju na danas. Ali integracija istih Geigerovih šaltera u elektranu mogla bi značajno smanjiti rizik od toga da bude u ovoj zoni. Usput, sam protokol omogućuje prijenos takvih podataka na hardversko-softversku razinu kompleksa.

Metoda modeliranja i transformacije u prave protokole

Za najjednostavnije razumijevanje načina na koji to funkcionira,na primjer, standardni IEC 61850-9-2, vrijedi reći da nikakva željezna žica ne može odrediti smjer prijenosa podataka. To znači da trebamo odgovarajući repeater koji može prenijeti podatke o stanju sustava i šifriranom obliku.

Dovoljno je primiti signal, kao što se ispostavljajednostavan. Ali ovdje da je uređaj za primanje očitan i dešifriran, potrebno je znojiti. Zapravo, za dešifriranje dolaznog signala, na primjer, na temelju IEC 61850-2 na početnoj razini, trebate koristiti sustave vizualizacije kao što su SCADA i P3A.

Ali na temelju činjenice da ovaj sustav koristižična komunikacija, glavni su protokoli GOOSE i MMS (ne smije se miješati s mobilnim porukama). Ovaj standard konverzije IEC 61850-8 proizvodi konzistentnu prvu uporabu MMS-a, a slijedi ga GOOSE, što u konačnici omogućava prikaz informacija o P3A tehnologijama.

Osnovni tipovi konfiguracije trafostanice

Svaka podstanica koja koristi ovaj protokol,mora imati najmanje minimalan skup sredstava za prijenos podataka. Prvo, riječ je o vrlo fizičkom uređaju povezanom s mrežom. Drugo, u svakoj takvoj jedinici mora postojati jedan ili više logičkih modula.

U tom slučaju uređaj sam može izvestifunkcija središta, pristupnika ili čak posrednika za prijenos informacija. Sami logički čvorovi imaju uski fokus i podijeljeni su u sljedeće klase:

"A" - automatizirani upravljački sustavi;
"M" - mjerni sustavi;
"C" - telemetrijska kontrola;
"G" - moduli općih funkcija i postavki;
"Ja" znači komunikacijsko podešavanje i metode za arhiviranje podataka;
"L" - logički moduli i čvorovi sustava;
"P" - zaštita;
"R" - pridružene zaštitne komponente;
"S" senzori;
«T» - mjerni transformatori;
"X" - oprema za komutiranje blok-kontakt;
"Y" - transformatori tipa snage;
"Z" - sve ostalo što nije uključeno u gore navedene kategorije.

Vjeruje se da je protokol IEC 61850-8-1, na primjer,može pružiti manje upotrebe žica ili kabela, što, naravno, samo pozitivno utječe na jednostavnost konfiguracije opreme. No glavni je problem, kako se ispostavlja, da svi administratori nisu u mogućnosti obraditi primljene podatke čak i ako postoje odgovarajući programski paketi. Želio bih se nadati da je ovo privremeni problem.

Aplikacijski softver

Ipak, čak iu situaciji nedostatka razumijevanja fizičkih principa rada programa ovog tipa, emulacija IEC 61850 može se provoditi u bilo kojem operacijskom sustavu (čak iu mobilnom).

Vjeruje se da je menadžersko osoblje iliintegratori troše mnogo manje vremena za obradu podataka iz trafostanica. Arhitektura takvih aplikacija je intuitivna, sučelje je jednostavno, a sva obrada sastoji se samo u uvođenju lokaliziranih podataka s naknadnim automatskim izdanjem rezultata.

Nedostaci takvih sustava mogu se pripisati činjenici da je precijenjen trošak P3A opreme (mikroprocesorski sustavi). Stoga je nemogućnost njegove masovne uporabe.

Praktična primjena

Prije toga sve opisano u odnosu na IEC 61850 protokol odnosi se samo na teorijske podatke. Kako funkcionira u praksi?

Recimo da imamo elektranu(trafostanica) s trofaznim naponom i dva mjerna ulaza. Pri definiranju standardnog logičkog čvora koristi se naziv MMXU. Za IEC 61850 mogu postojati dva: MMXU1 i MMXU2. Kako bi se olakšalo identifikaciju, svaki takav čvor također može sadržavati i dodatni prefiks.

Primjer je simulirani XCBR based čvor. Identificira se pomoću nekih osnovnih operatora:

Loc - definicija lokalnog ili udaljenog mjesta;
OpCnt - način prebrojavanja izvršenih (izvedenih) operacija;
Pos je operater odgovoran za lokaciju i slično parametru Loc;
BlkOpn - naredba za onemogućavanje prekidača za zaključavanje;
BlkCls - omogućuju zaključavanje;
CBOpCap - odabire način rada prekidača.

Takva klasifikacija koja opisuje klase podataka.CDC se uglavnom koristi u modifikaciji sustava 7-3. Međutim, čak iu ovom slučaju, konfiguracija se temelji na korištenju nekoliko znakova (FC - funkcionalna ograničenja, SPS - stanje jedne kontrolne točke, SV i ST - svojstva permutacijskih sustava, DC i EX - opis i proširena definicija parametara).

Što se tiče definicije i opisa SPS klase, logički lanac uključuje stVal svojstva, kvalitetu q i parametre trenutnog vremena.

Dakle, transformacija je napravljenapodatke o tehnologijama Ethernet veze i TCP / IP protokolima izravno u MMS objektnu varijablu koja se zatim identificira s dodijeljenim nazivom, što rezultira dobivanjem istinske vrijednosti bilo kojeg indikatora koji se trenutno koristi.

Osim toga, samo IEC 61850 protokol je samosamo generalizirani i čak apstraktni model. No, temelji se na opisu strukture bilo kojeg elementa elektroenergetskog sustava koji omogućuje mikroprocesorskim čipovima da točno identificiraju sve uređaje koji su uključeni u ovo područje, uključujući one koji koriste tehnologije uštede energije.

Teoretski, format protokola može se pretvoriti u bilo koju vrstu podataka na temelju MMS standarda i ISO 9506. No, zašto je onda odabran IEC 61850 kontrolni standard?

Ona je povezana isključivo s pouzdanost dobivenih parametara i jednostavnim procesom rada s dodjeljivanjem složenih naziva ili modela samog servisa.

Takav proces bez korištenja MMS protokolavrlo je dugotrajan čak i prilikom oblikovanja upita kao što je "čitanje i pisanje izvješća". Ne, naravno, moguće je izvršiti pretvorbu ove vrste čak i za UCA arhitekturu. Ali, kao što pokazuje praksa, to je primjena standarda IEC 61850 koja vam omogućuje da to učinite bez puno napora i vremena.

Problemi s potvrdom podataka

Međutim, ovaj sustav nije ograničen samo na njegapredaja. U stvari, ugrađeni mikroprocesorski sustavi omogućuju razmjenu podataka ne samo na razini podstanica i središnjih upravljačkih sustava. Uz pravu opremu mogu obrađivati podatke između sebe.

Primjer je jednostavan: Elektronički čip prenosi podatke o čvrstoći struje ili napona u kritičnom području. Prema tome, svaki drugi podsustav temeljen na padu napona može omogućiti ili onemogućiti dodatni energetski sustav. Sve se to temelji na standardnim zakonima fizike i elektrotehnike, međutim, to ovisi o trenutnoj. Na primjer, imamo standardni napon od 220 V. U Europi - 230 V.

Ako pogledate kriterije za odstupanja, u prvomSSSR je +/- 15%, dok u razvijenim europskim zemljama ne prelazi 5%. Nije iznenađujuće da vlasnička zapadna oprema jednostavno ne uspijeva zbog strujnih udara u mreži napajanja.

I vjerojatno, nije potrebno reći da su mnogi od nasPromatrajte u dvorištu zgradu u obliku transformatorske kutije, izgrađene u vrijeme Sovjetskog Saveza. Mislite li da možete instalirati računalni čip tamo ili spojiti posebne kabele kako biste dobili informacije o stanju transformatora? To je to i ne!

Novi sustavi temeljeni na standardu IEC 61850omogućuju vam potpunu kontrolu nad svim parametrima, ali očito nemogućnost njegove široke primjene gura relevantne usluge kao što je "Energosbytov" u smislu omogućavanja protokola na ovoj razini.

Ne postoji ništa iznenađujuće u ovome. Tvrtke koje distribuiraju električnu energiju između potrošača mogu jednostavno izgubiti profit ili čak tržišne povlastice.

Umjesto ukupnog

Općenito, protokol je s jedne stranejednostavno, ali s druge - vrlo teško. Problem nije ni da danas nema odgovarajućeg softvera, ali da cijeli sustav kontrole nad elektroprivredom, koji je naslijedio SSSR, jednostavno nije spreman za to. A ako uzmemo u obzir nisku kvalifikaciju polaznika, nije jasno da netko može pravovremeno kontrolirati ili eliminirati probleme. Imamo li kakvu kakvu jest? Problem? Mi energiziramo susjedstvo. To je sve.

No, uporaba ovog standarda izbjegava takve situacije, a da ne spominjemo bilo kakve nesvijest.

Dakle, ostaje samo donijeti nekerezultat. Što krajnji korisnik mora koristiti protokol IEC 61850? U najjednostavnijem smislu - to je neprekinuti izvor napajanja bez padova napona u mreži. Imajte na umu da ako korištenje neprekidne jedinice napajanja ili regulatora napona nije predviđeno za računalni terminal ili prijenosno računalo, pad ili skok mogu pokrenuti trenutačno isključenje sustava. U redu, ako je potreban oporavak na programskoj razini. A ako memorijske trake gori ili tvrdi disk ne uspije, što da radim?

Ovo je, naravno, zaseban predmetmeđutim, sami standardi koji se trenutno koriste u elektranama s odgovarajućim "željeznim" i dijagnostičkim softverom sposobni su pratiti apsolutno sve mrežne parametre, sprječavajući situacije s pojavom kritičnih kvarova koji mogu dovesti ne samo kvar kućanskih aparata, već i neuspjeh cijele (poznato je da je dizajniran za ne više od 2 kW na standardnom mrežnom naponu od 220 V). Stoga, uključujući istodobno hladnjak, perilicu ili bojler za grijanje vode, mislite sto puta koliko je to opravdano.

Ako su ove verzije protokola uključene,Postavke podsustava automatski će se primijeniti. I u najvećoj mjeri se odnosi na pokretanje istih 16-amperskih osigurača koji stanovnici 9-kata ponekad instaliraju samostalno, zaobilazeći usluge odgovorne za to. No cijena pitanja, kako se ispostavlja, mnogo je veća, jer vam dopušta zaobilaženje nekih ograničenja povezanih s gore navedenim standardom i pratećim pravilima.