IEC 61850: Forumi i prednosti standarda

S razvojem digitalnih tehnologija proizvođači elektrotehničke opreme nisu ostali na marginama. Unatoč postojanju međunarodne ISO klasifikacije, Rusija je razvila vlastiti standard IEC 61850, koji je odgovoran za sustave i mreže trafostanica.

Malo povijesti

Razvoj računalnih tehnologija nije poštedio sustav upravljanja električnim mrežama. Općenito prihvaćeni standard IEC 61850 izvorno je uveden 2003. godine, iako su pokušaji implementacije sustava na toj osnovi bili još u šezdesetim godinama prošloga stoljeća.

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

Ako je prije, glavni fokus bio je isključivo nadogradnja 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 kako bi se pravovremeno identificirali problemi u radu odgovarajuće opreme.

Protokol IEC 61850 i njegovi analozi

Sam protokol je bio najaktivnije korišten sredinom 1980-ih. Tada su verzije IEC 61850-1, IEC 60870-5 inačica 101, 103 i 104, DNP3 i Modbus korištene kao prve testirane verzije, koje su se pokazale potpuno neodrživima.

I to je početni razvoj koji je oblikovao temelj suvremenog protokola UCA2, koji je sredinom 1990-ih uspješno primijenjen u Zapadnoj Europi.

Kako to radi

Zaustavljanje na pitanju funkcioniranja, vrijedi objasniti što je protokol IEC 61850, za "lutke" (ljudi koji samo shvaćaju osnove rada i razumijevanje načela komunikacije s računalnom opremom).

Dno crta je da je mikroprocesorski čip instaliran na trafostanici ili elektrani, omogućavajući 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. Uglavnom, čip je vezan za najbliži LAN.

DAS (Data Acquisition System) koristi najmanje 64-bitni prijenos zajedno s odgovarajućim algoritmima šifriranja podataka .

Ali, kao što pokazuje praksa, ti sustavi su također prilično ranjivi. Gledanje američkih filmova, kada jedna epizoda isključi napajanje cijelog tromjesečja? 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 se prethodno impliciralo da se signal treba prenositi putem telefonske linije, danas su komunikacijska sredstva postala daleko ispred. Ugrađeni čipovi su sposobni prenositi na 64 Mbps, apsolutno neovisni o pružateljima usluga pružanja standardnih usluga veze.

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

Sam standard je protokol prijenosa podataka IEC 61850 s sigurnom vezom. Drugim riječima, veza na istu internetsku, bežičnu mrežu itd. Provodi se na poseban način. U postavkama, kao pravilo, koriste se parametri proxy poslužitelja, jer oni su oni (čak i virtualni) koji su najsigurniji.

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).

Istovremeno, takav uređaj neće raditi. Treba barem početni ulazni / izlazni sustav sličan BIOS-u, kao i odgovarajući komunikativni model prijenosa podataka (bežična mreža, žičana sigurna veza i sl.).

No, u kontrolnom centru javne ili lokalne energetske mreže, možete pristupiti gotovo svim funkcijama elektrana. Kao primjer, iako ne najbolji, možete donijeti film "Zemlja jezgra" (The Core), kada haker spriječi smrt našeg planeta destabiliziranjem energetskih izvora koji hrani "rezervnu" verziju Zemljine jezgre spinup .

Ali to je čista fikcija, vjerojatnije čak i virtualna potvrda zahtjeva IEC 61850 (iako to nije izravno spomenuto). Ipak, čak i najprimitivnija emulacija IEC 61850 izgleda upravo na taj način. Ali koliko se katastrofa može izbjeći?

Isti četvrti elektrana nuklearne elektrane Černobil, ako je opremljen dijagnostičkim alatima koji su sukladni standardu, barem IEC 61850-1, možda nisu eksplodirali. Od 1986, ostaje samo žeti plodove onoga što se dogodilo.

Zračenje - takav da djeluje tajno. U ranim danima, mjesecima ili godinama, znakovi bolesti zračenja možda se ne pojavljuju, a kamoli poluživot urana i plutonija, kojem danas malo ljudi obratite pažnju. No, integracija istih Geigerovih šaltera u elektranu mogla bi značajno smanjiti rizik boravka u ovoj zoni. Usput, sam protokol omogućuje prijenos takvih podataka na hardversko-softversku razinu složenog kompleksa.

Metoda modeliranja i transformacije u prave protokole

Za najjednostavnije razumijevanje načina na koji, primjerice, standard IEC 61850-9-2 vrijedi, valja reći da nikakva željezna žica ne može odrediti smjer prijenosa podataka. To jest, potreban nam je odgovarajući repetitor koji može prenijeti podatke o stanju sustava i šifriranom obliku.

Prilično je jednostavno primiti signal, kao što se ispostavlja. 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.

No, na temelju činjenice da ovaj sustav koristi žičanu komunikaciju, glavni su protokoli GOOSE i MMS (ne smiju se miješati s mobilnim porukama). Ovaj standard pretvorbe IEC 61850-8 proizvodi dosljednu prvu uporabu MMS-a, a slijedi ga GOOSE, što u konačnici omogućava prikaz informacija o P3A tehnologijama.

Osnovni tipovi konfiguracije trafostanice

Svaka trafostanica koja koristi ovaj protokol mora imati najmanje minimalan skup sredstava za prijenos podataka. Prvo, to se odnosi na vrlo fizički uređaj povezan s mrežom. Drugo, svaki takav agregat mora imati jedan ili više logičkih modula.

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

• "A" - automatizirani sustavi upravljanja;
• "M" - mjerni sustavi;
• "C" - telemetrijska kontrola;
• "G" - moduli općih funkcija i postavki;
• "Ja" znači sredstvo uspostavljanja veze i metoda 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 napajanja;
• "Z" - sve ostalo što nije uključeno u gore navedene kategorije.

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

Aplikacijski softver

Ipak, čak iu situaciji nerazumijevanja fizikalnih principa programa takvog tipa, emulacija IEC 61850 može se provoditi u bilo kojem operacijskom sustavu (čak iu mobilnim uređajima).

Vjeruje se da menadžment osoblja ili integratori troše mnogo manje vremena za obradu podataka koji dolaze iz trafostanica. Arhitektura takvih aplikacija je intuitivna, sučelje je jednostavno, a sva obrada sastoji se samo u uvođenju lokaliziranih podataka s kasnijim automatskim izlazom rezultata.

Nedostaci takvih sustava mogu se pripisati samo precijenjenoj cijeni opreme P3A (mikroprocesorski sustavi). Stoga je nemogućnost njegove masovne primjene.

Praktična primjena

Prije toga sve što je bilo navedeno u odnosu na IEC 61850 protokol odnosilo se samo na teorijske informacije. Kako ovo djeluje u praksi?

Pretpostavimo da imamo elektranu (podstanicu) s trofaznom energijom i dva mjerna ulaza. Pri definiranju standardnog logičkog čvora koristi se naziv MMXU. Za IEC 61850 standard mogu postojati dva: MMXU1 i MMXU2. Svaki takav čvor može sadržavati i dodatnu prefiks kako bi pojednostavio identifikaciju.

Primjer je modelirani čvor na temelju XCBR-a. Identificira se primjenom nekih osnovnih operatora:

• Loc - definicija lokalnog ili udaljenog mjesta;
• OpCnt - tehnika računanja izvršenih (izvedenih) operacija;
• Pos - operater odgovoran za lokaciju i slično parametrima Loc;
• BlkOpn - naredba za onemogućavanje blokade prekidača;
• BlkCls - omogućiti zaključavanje;
• CBOpCap - odabire način rada prekidača.

Takva klasifikacija za opis CDC klasa podataka se uglavnom koristi u modifikacijskim sustavima 7-3. Međutim, čak iu ovom slučaju, konfiguracija se temelji na korištenju nekoliko značajki (FC - funkcionalna ograničenja, SPS - stanje jedne kontrolne točke, SV i ST - svojstva supstitucijskih sustava, DC i EX - opis i proširena definicija parametara).

Što se tiče definicije i opisa SPS klase, logički lanac uključuje stVal svojstva, kvaliteta q, a trenutni parametri vremena su t.

Na taj način se podaci transformiraju pomoću tehnologija Ethernet veze i TCP / IP protokola izravno u MMS objektnu varijablu koja se zatim identificira s dodijeljenim nazivom, što dovodi do stvarne vrijednosti bilo kojeg trenutno uključenog pokazatelja.

Osim toga, sam IEC 61850 protokol je samo generalizirani i čak apstraktni model. No, na temelju toga, opisuje se struktura bilo kojeg elementa elektroenergetskog sustava, čime mikroprocesorski čipovi točno identificiraju svaki uređaj uključen u ovo područje, uključujući one koji koriste tehnologije štednje energije.

Teoretski, format protokola može se pretvoriti u bilo koju vrstu podataka, temeljenih na MMS i ISO 9506. Međutim, zašto je odabran IEC 61850 kontrolni standard?

Ona je povezana isključivo s pouzdanost primljenih parametara i jednostavnim procesom rada s dodjeljivanjem složenih naziva ili modela same usluge.

Takav proces bez korištenja MMS protokola dokazuje vrlo dugotrajnost, čak i prilikom izrade upita kao što je "čitanje-pisanje-izvješće". Ne, naravno, možete izvesti ovu vrstu pretvorbe i za UCA arhitekturu. No, kao što pokazuje praksa, to je primjena standarda IEC 61850 koja vam omogućuje da to učinite bez puno napora i troškova tijekom vremena.

Problemi s potvrdom podataka

Međutim, ovaj sustav nije ograničen samo na primanje prijenosa. U stvari, ugrađeni mikroprocesorski sustavi omogućuju razmjenu podataka ne samo na razini podstanice i središnjih upravljačkih sustava. One mogu obrađivati podatke jedni s drugima u nazočnosti odgovarajuće opreme.

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

Ako pogledate kriterije za odstupanja, u bivšem SSSR-u +/- 15%, dok u razvijenim europskim zemljama ne prelazi 5%. Nije iznenađujuće, brandirana zapadna tehnologija jednostavno ne uspije zbog nulte fluktuacije u mreži napajanja.

I vjerojatno, nije potrebno reći da mnogi od nas promatraju u dvorištu zgradu u obliku transformatorske kabine, građena u doba Sovjetskog Saveza. Mislite li da možete instalirati računalni čip tamo ili spojiti posebne kabele kako biste dobili informacije o stanju transformatora? To je to, nije!

Novi sustavi temeljeni na standardu IEC 61850 omogućuju potpunu kontrolu nad svim parametrima, ali očigledna nemogućnost njene široke primjene odbacuje odgovarajuće usluge kao što je "Energosbytov" u smislu korištenja protokola ove razine.

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

Umjesto ukupnog

Općenito, protokol, s jedne strane, je jednostavan, as druge - vrlo teško. Problem nije ni da za danas nema odgovarajućeg softvera, već da cijeli sustav kontrole nad elektroprivredom, koji naslijedimo iz SSSR-a, jednostavno nije spreman za to. A ako uzmete u obzir nisku kvalifikaciju osoblja za održavanje, ne može biti pitanje da netko može pravovremeno kontrolirati ili eliminirati probleme. Uostalom, kao što je prihvatljivo? Problem? Isključujemo mikrostrukturu. To je sve.

Ali primjena ovog standarda omogućuje izbjegavanje takvih situacija, a da ne spominjemo bilo kakve prekide ventilatora.

Dakle, ostaje samo sažeti određeni rezultat. Što krajnji korisnik koristi protokol IEC 61850? U najjednostavnijem smislu - ovo je neprekinuti izvor napajanja bez padova napona u mreži. Imajte na umu da ako računalni terminal ili laptop nije dizajniran za korištenje neprekinutog napajanja ili regulatora napona, pad ili skok mogu pokrenuti neposredno isključivanje sustava. U redu, ako trebate vratiti na programskoj razini. A ako memorijske utore spali ili tvrdi disk ne uspije, što bismo trebali raditi onda?

To je, naravno, zaseban predmet istraživanja, ali i sami standardi koji se trenutno koriste u elektranama s odgovarajućom "željezo" i dijagnostikom softvera, mogu kontrolirati apsolutno sve parametre mreža, sprečavajući situacije s pojavom kritičnih kvarova koji mogu dovesti ne samo razgradnju kućanskih aparata , Ali i do neuspjeha svih kućnih ožičenja (poznato je da je dizajniran za ne više od 2 kW pri standardnom naponu od 220 V). Stoga, uključujući istodobno hladnjak, stroj za pranje rublja ili kotao za grijanje vode, razmislite sto puta koliko je to opravdano.

Ako je verzija podataka protokola koji su uključeni, postavke podsustav primjenjivat će se automatski. Iu najvećoj mjeri se radi o pokreće isti 16-ampera osigurač, koji su stanovnici 9-kata kuće ponekad uspostaviti svoju, zaobilazeći usluge, odgovoran je za to. Ali cijena tog pitanja, kako se ispostavilo, je puno veći, jer omogućuje da zaobići neke od ograničenja povezanih s navedenim standardima i njegovih pratećih propisa.