Гост р мэк 61850-7-4-2011. сети и системы связи на подстанциях. часть 7. базовая структура связи для подстанций и линейного оборудования. раздел 4. совместимые классы логических узлов и классы данных

Методика моделирования и преобразование в реальные протоколы

Для самого простого понимания того, как работает, например, стандарт МЭК 61850-9-2, стоит сказать, что ни один железный провод не может определить направление передаваемых данных. То есть нужен соответствующий ретранслятор, способный передавать данные о состоянии системы, причем в зашифрованном виде.

Принять сигнал, как оказывается, достаточно просто. Но вот чтобы он был прочитан и расшифрован принимающим устройством, придется попотеть. На самом-то деле, чтобы расшифровать поступающий сигнал, например, на основе МЭК 61850-2 на начальном уровне нужно использовать системы визуализации вроде SCADA и P3A.

Но исходя из того что эта система использует проводные средства связи, основными протоколами считаются GOOSE и MMS (не путать с мобильными сообщениями). Такое преобразование стандарт МЭК 61850-8 производит последовательным использованием сначала MMS, а затем GOOSE, что в конечном итоге позволяет добиться отображения информации по технологиям P3A.

Building with the cmake build script

With the help of the cmake build script it is possible to create platform independent project descriptions and let cmake create specific project or build files for other tools like Make or Visual Studio.

If you have cmake installed fire up a command line (cmd.exe) and create a new subdirectory in the libiec61850 folder. Change to this subdirectory. Then you can invoke cmake. As an command line argument you have to supply a «generator» that is used by cmake to create the project file for the actual build tool (in our case Visual Studio 2015).

will instruct cmake to create a «solution» for Visual Studio 2015. The resulting project files will be 32 bit.

To build 64 bit libraries the «Win64» generator option has to be added.

Note: The «..» at the end of the command line tells cmake where to find the main build script file (called CMakeLists.txt). This should point to the folder libiec61850 which is in our case the parent directory (..).

Depending on the system you don’t have to provide a generator to the cmake command.

To select some configuration options you can use ccmake or cmake-gui.

Поведение комплекса RTDS, а также устройства AREVA при изменении признаков данных потока Sampled Values

Потоки Sampled Values аварийного режима публиковались комплексом RTDS с установленным признаком качества invalid и признаком режима тестирования Test.  Рис. 9 иллюстрирует поведение устройства при получении таких данных. На рис. 10 показаны осциллограммы напряжений и токов фазы А для данного случая. Внутренняя логика ИЭУ AREVA не была сконфигурирована для блокировки срабатывания в условиях получения данных с данными признаками, поэтому происходила выдача отключающего сигнала, а также срабатывание АПВ.

Рис. 9. Признаки Invalid и Test в формируемом потоке Sampled Values.Рис. 10. Отключение фазы А с последующим АПВ.

Выводы

Рост числа внедрений систем РЗА, основанных на МЭК 61850, порождает необходимость тщательной проверки поведения каждого из устройств в режимах обработки нормальных данных и данных с различными значениями признака режима тестирования и качества. Понимание того, как конкретное устройство будет реагировать на возникновение нештатных ситуаций при передаче данных согласно МЭК 61850, является одним из краеугольных камней при проектировании комплексов РЗА.

Важно иметь соответствующие инструменты для проверки устройств РЗА с поддержкой МЭК 61850, а также важно анализировать стандарты, сертификаты соответствия и техническую документацию, предоставляемую производителем. Порядок обработки GOOSE-сообщений и потоков Sampled Values с установленными признаками режима тестирования и признаками качества не идентичен у разных производителей устройств; проверка реакции устройств должна быть протестирована до их установки на объект

Понимание признаков, оказывающих влияние на работу устройств, а также понимание методов проверки является ключевой частью внедрения и использования системы РЗА с МЭК 61850.

Понимание условий функционирования устройств при приеме и публикации GOOSE-сообщений, безусловно, является задачей системных интеграторов и конечного пользователя.  Важным также является правильное параметрирование каждого устройства на обработку (прием/отправку) сообщений протоколов МЭК 61850, содержащих признаки тестовых режимов и биты качества.

Статья показывает, каким образом подобные тесты могут быть проведены с помощью цифрового комплекса  моделирования энергосистем, связанного с ИЭУ и динамически управляющего параметрами GOOSE-сообщений и потоков Sampled Values.

Благодарность

Авторы выражают глубокую признательность Лэсу Деннингу, Денису Фронету, Дэмиену Толомиру, Фабриу Жиль и Пуриа Нэсэйна из компании AREVA за их поддержку по техническим вопросам, связанным с реализацией МЭК 61850 в устройстве AREVA P444 NCIT.

Авторы выражают глубокую признательность Тиму Тиббалс и Веселину Скенджичу из компании SEL за их поддержку по техническим вопросам, связанным с реализацией МЭК 61850 в устройстве SEL.

Авторы выражают глубокую признательность за вклад, сделанный комитетом по испытаниям UCAIug, за их самоотверженную и напряженную работу по разработке программы проведения проверок устройств на соответствие стандарту МЭК 61850.

Общая область применения

Понятно, что согласно тем требованиям, которые выставляет ГОСТ МЭК 61850, установить оборудование такого типа в обычную трансформаторную будку не получится (компьютерному чипу там просто места нет).

Работать такое устройство при всем желании тоже не будет. Ему нужна как минимум начальная система ввода/вывода сродни BIOS, а также соответствующая коммуникативная модель передачи данных (беспроводная сеть, проводное защищенное подключение и т. д.).

Зато в центре управления общей или локальной энергосетью можно получить доступ практически ко всем функциям электростанций. В качестве примера, хоть и не самого лучшего, можно привести фильм «Земное ядро» (The Core), когда хакер предотвращает гибель нашей планеты путем дестабилизации энергического источника, питающего «запасной» вариант раскрутки ядра Земли.

Но это чистая фантастика, скорее даже виртуальное подтверждение требований МЭК 61850 (хотя об этом прямо и не говорится). Тем не менее даже самая примитивная эмуляция МЭК 61850 выглядит именно таким образом. А ведь скольких катастроф можно было избежать?

Тот же 4-ый энергоблок Чернобыльской АЭС, если бы на нем были установлены средства диагностики, соответствующие стандарту хотя бы МЭК 61850-1, может быть, и не взорвался бы. А с 1986 года остается только пожинать плоды произошедшего.

Радиация — она такая, что действует скрытно

В первые дни, месяцы или годы признаки лучевой болезни могут и не проявляться, не говоря уже о периодах полураспада урана и плутония, на что сегодня мало кто обращает внимание. А вот интегрирование тех же счетчиков Гейгера в энергостанцию могло бы существенно снизить риск пребывания в этой зоне

Кстати, и сам протокол позволяет передавать такие данные на программно-аппаратном уровне задействованного комплекса.

Сравнительный анализ сбора данных путем периодического опроса и в виде отчетов

Механизм передачи отчетов обладает важными преимуществами перед методом периодического опроса («polling»): существенно сокращается нагрузка на информационную сеть, сокращается нагрузка на процессор устройства-сервера и устройства-клиента, обеспечивается быстрая доставка сообщений о возникающих в системе событиях

Однако важно отметить, что всех достоинств использования буферизируемых и небуферизируемых отчетов можно достичь только лишь при правильной их настройке, что, в свою очередь, требует от персонала, выполняющего наладку оборудования, достаточно высокой квалификации и большого опыта

Другие сервисы

Помимо описанных сервисов, протокол MMS также поддерживает модели управления оборудованием, формирование и передачу журналов событий, а также передачу файлов, что позволяет передавать, например, файлы аварийных осциллограмм. Указанные сервисы требуют отдельного рассмотрения.

Выводы

Протокол MMS является одним из протоколов, на который могут быть назначены абстрактные сервисы, описанные стандартом МЭК 61850-7-2. При этом появление новых протоколов не будет оказывать влияние на модели, описанные стандартом, обеспечивая, тем самым, неизменность стандарта со временем.

Для назначения моделей и сервисов на протокол MMS используется глава МЭК 61850-8-1.

Протокол MMS обеспечивает различные механизмы считывания данных с устройств, включая чтение данных по запросу и передачу данных в виде отчётов от сервера клиенту. В зависимости от решаемой задачи должен быть выбран правильный механизм передачи данных и должна быть выполнена соответствующая его настройка, что позволит эффективно применять весь набор коммуникационных протоколов стандарта МЭК 61850 на энергообъекте.

Cписок литературы

1. Аношин А.О., Головин А.В. Стандарт МЭК 61850. Протокол GOOSE // Новости ЭлектроТехники. 2012. № 6 (78).

2. MMS. Presentation by Prof. Dr. H. Kirrmann, ABB Research Center, Baden, Switzerland.

3. Аношин А.О., Головин А.В. Стандарт МЭК 61850. Информационная модель устройства // Новости ЭлектроТехники. 2012. №5 (77).

История

С появлением первых цифровых устройств, начали формироваться требования к системам передачи данных. Эти требования касались надежности, производительности и совместимости программно-аппаратных решений.

С 1960-х годов делалось множество попыток создать систему, удовлетворяющую этим требованиям, но из-за технических сложностей достижение поставленных целей было затруднено.

Движение к достижению 100 % надежности, совместимости и гарантированной доставки данных велось не только путём модернизации компьютерных систем и систем связи, но и путём разработки новых протоколов передачи данных.

Каждый производитель строил систему на основе тех протоколов передачи данных, которые он считал наиболее подходящими для решения той или иной задачи. Использовались такие протоколы как IEC 60870-5-101/103/104, Modbus, DNP3 и т.д. Некоторые из них стали более популярными, некоторые менее, но такое разнообразие решений приводило к отсутствию совместимости и взаимозаменяемости оборудования и усложнению процесса системной интеграции.

История создания МЭК-61850 началась еще в 1980-х годах в США в Детройте. На заводах, собирающих автомобили, были установлены роботы-сборщики, управление которыми производилось по протоколу MMS (англ.). Использование этого протокола оказалось достаточно успешным и уже в 90-х годах он лег в основу UCA2 (Utility Communication Architecture), который активно применялся в Европе в электроэнергетике.

И наконец, в 2003 году появилась первая редакция стандарта МЭК-61850.

Область применения стандарта МЭК 61850 — системы связи внутри подстанции. Это набор стандартов, в который входят стандарт по одноранговой связи и связи клиент-сервер, стандарт по структуре и конфигурации подстанции, стандарт по методике испытаний, стандарт экологических требований, стандарт проекта. Полный набор стандартов имеет следующие разделы:

Разделы стандарта

• IEС 61850-1: Введение и общий обзор.
• IЕС 61850-2: Глоссарий терминов.
• IЕС 61850-3: Основные требования.
• IЕС 61850-4: Управление системой и проектированием.
• IЕС 61850-5: Требования к связи для функций и моделей устройств.
• IЕС 61850-6: Язык описания конфигурации связи между микропроцессорными электронными устройствами подстанций.
• IЕС 61850-7: Основная структура связи для оборудования подстанции и питающей линии (4 части).
• IЕС 61850-8-1: Описание специфического сервиса связи (SCSM) — Описание передачи данных по протоколу MMS (ИСО/МЭК 9506 — Часть 1 и Часть 2) и по протоколу ИСО/МЭК 8802-3.
• IЕС 61850-9-1: Описание специфического сервиса связи (SCSM) — Выборочные значения по последовательному ненаправленному многоточечному каналу передачи данных типа точка-точка.
• IЕС 61850-9-2: Описание специфического сервиса связи (SCSM) — Выборочные значения по ИСО/МЭК 8802-3.
• IЕС 61850-10: Проверка на совместимость.

Преимущества стандарта

Основным требованием к системе сбора данных в стандарте является обеспечение способности микропроцессорных электронных устройств к обмену технологическими и другими данными. Стандарт предъявляет следующие требования к системе:

• Высокоскоростной обмен данными микропроцессорных электронных устройств между собой (одноранговая связь).
• Привязка к подстанционной ЛВС.
• Высокая надежность.
• Гарантированное время доставки.
• Функциональная совместимость оборудования различных производителей.
• Средства поддержки чтения осциллограмм.
• Средства поддержки передачи файлов.
• Конфигурирование / автоматическое конфигурирование.
• Поддержка функций безопасности.

МЭК 61850 является объектноориентированным протоколом, фокусированным на автоматизацию подстанций, и значительно расширяет возможности предшествующих стандартов МЭК. Из-за сложности программной реализации МЭК 61850, что включает реализацию целого ряда стандартов по передаче данных (MMS ISO 9506, стека протоколов ISO, GOOSE и GSSE), на рынке практически отсутствуют надежные готовые решения, позволяющие принимать данные с устройств, поддерживающих 61850.

Качество информации

По информационным каналам цифровой подстанции передается огромное количество данных. Для более надежной работы систем, а также для реализации более сложных алгоритмов управления и автоматики необходимо, чтобы принимать информацию от одного источника могло достаточно большое количество приемников, и наоборот, чтобы каждый приемник мог получить информацию от разных источников. При классической организации передачи данных возможность тиражирования информации ограничивается на физическом уровне: больше сигналов – больше кабелей и клемм, сложнее устройства приема и передачи данных. В случае с цифровой подстанцией информация может многократно дублироваться без каких-либо серьезных технических трудностей. Широко растиражированная информация открывает дополнительные возможности для работы систем подстанции и позволяет использовать более совершенные алгоритмы управления и регулирования. Причем информация, которая используется в этих алгоритмах, оцифровывается один раз перед выходом в сеть, а не в каждом интеллектуальном устройстве, как это происходит на классических подстанциях.

Источниками данных на подстанции могут быть измерительные трансформаторы тока и напряжения. Традиционное оборудование имеет некоторые метрологические ограничения. На погрешность измерений существенное влияние оказывает количество приемников, подключенных ко вторичной цепи, а также сопротивление измерительных проводов. Схемы подключения измерительных трансформаторов, используемые на цифровых подстанциях, не содержат распределенных вторичных цепей. По сути, они представляют собой преобразовательный блок, расположенный недалеко от измерительного оборудования, и кабели к нему.

Оптические трансформаторы тока имеют стабильную погрешность в очень широком диапазоне. В то же время погрешность их электромагнитных собратьев значительно возрастает при гораздо меньших, чем номинальное, значениях измеряемого тока. Таким образом, выполнение требований стандарта МЭК 61850 позволяет значительно увеличить количество и качество информации, необходимой для работы систем подстанции.

А есть ли недостатки в цифровых подстанциях? Пожалуй, что нет. Хотя бы потому, что пока нет самих цифровых подстанций. До сих пор никому не удалось полноценно реализовать систему, описанную стандартом МЭК 61850 Наибольшие проблемы у специалистов вызывает реализация шины процесса – связи между полевым уровнем и уровнем присоединения.

Стандарт МЭК 61850 – это хороший труд, который достаточно подробно описывает многие нюансы организации системы обмена данными на подстанции. Но за десятилетия развития электрических подстанций появилось огромное количество сервисных систем: РЗА (защита), АСУ ТП (управление), АСКУЭ (учет электроэнергии), АСККЭ (контроль качества электроэнергии), ОМП (определение места повреждения) и многие другие. Некоторые из них предъявляют специфические требования к информационным потокам, получаемым по сети. Именно поэтому до сих пор не удалось организовать полноценную шину процесса. Требования РЗА по части быстродействия и надежности передаваемых данных могут быть несовместимыми с пропускной способностью устройств обработки данных информационной сети, особенно в моменты, когда нагрузка сети резко возрастает, например, во время аварий. Именно поэтому на сегодняшний день есть проблемы с организацией АСКУЭ, АСККЭ, ОМП. Алгоритмы, реализованные в таких системах, не могут работать с предлагаемой МЭК 61850 частотой измерений 80 точек за период. Необходимо либо разработать новые алгоритмы, либо повысить частоту измерений. Первое может значительно понизить точность измерений, второе приведет к росту нагрузки на цифровую сеть, что, в свою очередь, ставит под угрозу надежность функционирования РЗА.

Надежность

Значительную часть повреждений оборудования на подстанциях составляют обрывы и короткие замыкания в цепях вторичной коммутации. Одни неисправности приводят к потере функционала или ложному срабатыванию тех или иных систем, другие – к повреждению оборудования. Иногда такие неисправности представляют серьезную угрозу жизни и здоровью людей. Каждый метр контрольного кабеля ухудшает надежность всей подстанции в целом. Замена медных проводников на оптические устраняет некоторые проблемы, создает неметаллическую связь высоковольтного и вторичного оборудования, которое, как правило, располагается вблизи от персонала подстанции.

Оптические каналы связи позволяют разрешить проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью. Металлические проводники передают огромное количество помех, которые могут повредить микропроцессорные устройства или привести к их неправильной работе.

Цифровая подстанция в более широком смысле подразумевает развитую систему диагностики подстанционного оборудования. Любое технологическое оборудование (трансформаторы, распределительные устройства, коммутационные аппараты и другие) подразумевает наличие систем мониторинга, включающих в себя датчики тех или иных параметров и приборы обработки сигналов этих датчиков. Такие системы в реальном времени определяют режим работы, состояние и вероятность возникновения неполадок и передают данные в информационное пространство подстанции.

Каждое интеллектуальное устройство непрерывно выполняет диагностику своего состояния, а также состояния каналов связи и сопряженных с ним интеллектуальных устройств. Такая диагностика осуществляется путем отправления запросов по каналам связи и получению ответов. Данные о состоянии всех устройств передаются в сеть и анализируются. В случае, когда система выявляет неисправный элемент, его работа блокируется, а функции распределяются между другими устройствами. Такая возможность открывается благодаря упрощению способов тиражирования информации.

Мониторинг функционального состояния каждого элемента подстанции ведет к повышению надежности работы как каждой единицы оборудования, так и всей системы в целом. Возможность выявить развивающуюся неисправность позволяет избежать аварийных отключений.

Передача данных в системах на базе МЭК-61850

Согласно 61850 устройства РЗА объединены шиной, по которой сами устройства обмениваются данными между собой и передают эти данные на верхний уровень. Такая архитектура удобна тем, что применение технологической шины значительно уменьшает количество медных проводов, что упрощает настройку, проектирование и эксплуатацию системы.

Данные от терминалов релейной защиты по станционной шине могут передаваться на верхний уровень оператору, кроме того, у контролирующих органов, имеющих соответствующий уровень доступа, есть возможность получать оперативные данные с любой подстанции и с любого терминала РЗА. Эта информация позволяет контролировать деятельность подчиненных служб, что повышает надежность энергетических объектов в целом.

Возможность такого гибкого конфигурирования информационных потоков появилась, благодаря той части стандарта, которая посвящена передаче данных.

Основными протоколами передачи данных, согласно стандарту МЭК-61850, являются протоколы MMS и GOOSE.

MMS используется для передачи данных от терминалов РЗА в SCADA систему для дальнейшей визуализации, а GOOSE — для обмена данными между терминалами.

Важной особенностью протоколов является гарантированная доставка сообщений, а скорость передачи данных у ММS и GOOSE выше, чем у других протоколов передачи данных, таких как, например, Modbus.

Взаимозаменяемость отдельных компонентов системы достигается за счет стандартизации протоколов передачи данных, а также за счет жестких требований по совместимости оборудования.

Системы, построенные на 61850, проще обслуживать из-за уменьшения количества кабельных линий связи, что положительно сказывается на надежности системы в целом.

Архитектура системы интуитивно понятна, в результате разработчики и интеграторы тратят меньше времени на понимание архитектуры конкретного объекта и, как следствие, значительно снижается стоимость проектирования и интеграции.

Обслуживание таких систем по сравнению со стандартными в целом проще, хоть и предъявляет несколько иные требования к опыту персонала.

К недостаткам можно отнести повышенную сложность и новизну стандарта. У разработчиков и интеграторов мало опыта построения подобных систем, но этот недостаток, очевидно, временный.

Еще одним недостатком систем, построенных на 61850, является повышенная стоимость микропроцессорного оборудования РЗА, однако, нужно помнить, что применение 61850 дает ряд преимуществ, именно поэтому, количество подстанций по всему миру, построенных на основе 61850, увеличивается.

Кто уже делает профили стандарта IEC 61850 и сколько их будет?

Количество возможных профилей никем не определено и их может быть сколько угодно, вплоть до того, что каждая энергокомпания (или её отдельное структурное подразделение) может иметь свой собственный профиль. С другой стороны, очевидно, что в создании отдельных «мелких» профилей никто не заинтересован: ни энергокомпании, которым удобнее иметь унифицированные требования, ни производителям, которым проще обеспечивать поддержку одного (или малого числа) профилей, а не массы разрозненных профилей. Сегодня в качестве компаний и объединений, наиболее активно занимающихся разработкой профилей стандарта МЭК 61850 можно отметить следующих:

• E3 (консорциум энергетических компаний Испании, в который входит RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA, IBERDROLA, ENDESA DISTRIBUCIÓN, GAS NATURAL FENOSA, HIDRO CANTÁBRICO). Консорциум начал работу в 2008 году и в 2010 году выпустил совместный отчет, содержащий спецификацию по применению стандарта МЭК 61850. Строго говоря, этот документ не является прикладным профилем стандарта МЭК 61850 в понимании сегодняшнего МЭК 61850-7-6 и даёт более широкий охват, определяя также топологии сетей, требования к синхронизации времени и тп.

• ГСК Китая. К сожалению, у авторов отсутствуют достоверные и подтвержденные данные по текущему статусу профилей в Китае, а также их актуальной версии. Известно, что существует стандарт ГСКК Q/GDW 396 — 2012, определяющий требования к информационной модели IEC 61850 в устройствах. Стандарт, равно как и E3, не соответствует руководящим указаниям по составлению BAP (что не удивительно — он издан на 6 лет раньше). Основной упор в стандарте сделан на следующие аспекты: наименования логических устройств в физических устройствах, состав и наименования логических узлов в соответствующих логических устройствах, состав блоков управления и их наименования, расширение состава объектов данных логических узлов и описание новых классов логических узлов.

• ENTSO-E (Европейская сеть операторов магистральных электрических сетей, включающая 43 системных оператора из 36 стран Европы). Основной задачей в рамках создания профиля было обеспечение совместимости устройств и систем различных производителей на всём жизненном цикле энергообъекта. Разработка профиля началась с создания инструмента для спецификации полного объема областей, функций и сигналов для всех системных операторов, входящих в объединение. Целью работы было создание супер-набора функций и сигналов, охватывающего все функциональные области во всех компаниях с целью последующей трансляции этих требований в МЭК 61850. Разработка инструмента (ISTool) была завершена в 2015 году, в 2016 году члены ENTSO-E вносили через инструмент свои функциональные требования. В дальнейшем планировалась работу по формированию из этого профиля, однако, по имеющейся у нас информации, эта работа была временно приостановлена в связи с недостаточностью финансирования.

• RTE (Франция). Профиль МЭК 61850 RTE был опубликован в 2018 году и в наибольшей степени приближен к рекомендациям по составлению профиля, представленным в техническом отчёте 7-6. Для различных функций защиты в профиле RTE приведены схемы взаимодействия логических узлов и определен набор необходимых для такого взаимодействия сигналов.

• ФСК ЕЭС (Россия). Работа по созданию корпоративного профиля МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС» началась в 2016 году в рамках НИОКР по созданию типовых шкафов РЗА и АСУ ТП. Профиль ФСК определяет соответствие традиционных наименований функций РЗА и АСУ ТП и логических узлов стандарта МЭК 61850. Профилем вводятся конкретные типы логических узлов заданных классов, позволяющие дифференцировать схожие функции в разных классах напряжений. Помимо этого профиль ФСК уходит глубже в область коммуникационных сервисов и определяет некоторые параметры передачи сообщений по GOOSE/SV/MMS.

Признаки качества

Конфигурация устройства в соответствии с МЭК 61850 определяет, какие атрибуты данных будут включены в предаваемое сообщение. К примеру, набор передаваемых данных может включать в себя только информацию о состоянии сигнала (stVal) и не включать атрибут качества данных (q). Если же выполняется передача атрибута качества, тогда каждому элементу набора данных будет соответствовать битовая строка признаков качества. Таблица, приведенная ниже, отражает назначение отдельных признаков качества данных .

Таблица 1. Биты качества в соответствии с МЭК 61850.

Вопросы верификации данных

Однако же данная система не ограничивается только приемом-передачей. На самом деле встраиваемые микропроцессорные системы позволяют производить обмен данными не только на уровне подстанций и центральных управляющих систем. Они могут при наличии соответствующего оборудования обрабатывать данные между собой.

Пример прост: электронный чип передает данные о силе тока или напряжении в ответственном участке. Соответственно, любая другая подсистема на основе падения напряжения может задействовать или отключить дополнительную систему питания. Все это основано на стандартных законах физики и электротехники, правда, зависит от тока. Например, у нас стандартом является напряжение 220 В. В Европе – 230 В.

Если взглянуть на критерии отклонений, в бывшем СССР это +/- 15%, в то время как в развитых европейских странах он составляет не более 5%. Неудивительно, что фирменная западная техника просто выходит из строя только по причине перепадов напряжения в электросети.

И наверное, не нужно говорить, что многие из нас наблюдают во дворе строение в виде трансформаторной будки, построенной еще во времена Советского Союза. Как вы думаете, можно туда установить компьютерный чип или подключить специальные кабели для получения информации о состоянии трансформатора? Вот то-то и оно, что нет!

Новые системы на основе стандарта МЭК 61850 позволяют произвести полный контроль всех параметров, однако очевидная невозможность его повсеместного внедрения отталкивает соответствующие службы вроде «Энергосбытов» в плане задействования протоколов этого уровня.

Ничего удивительного в этом нет. Компании, распределяющие электроэнергию между потребителями, могут просто лишиться прибыли или даже привилегий на рынке.

Overview

libiec61850 is an open-source (GPLv3) implementation of an IEC 61850 client and server library implementing the protocols MMS, GOOSE and SV. It is implemented in C (according to the C99 standard) to provide maximum portability. It can be used to implement IEC 61850 compliant client and server applications on embedded systems and PCs running Linux, Windows, and MacOS. Included is a set of simple example applications that can be used as a starting point to implement own IEC 61850 compliant devices or to communicate with IEC 61850 devices. The library has been successfully used in many commercial software products and devices.

For commercial projects licenses and support is provided by MZ Automation GmbH. Please contact info@mz-automation.de for more details on licensing options.

Практическое применение

До этого все изложенное в отношении протокола МЭК 61850 касалось только теоретических сведений. Как это работает на практике?

Допустим, у нас имеется силовая установка (подстанция) с трехфазным питанием и двумя измерительными входами. При определении стандартного логического узла используется имя MMXU. Для стандарта МЭК 61850 их может быть два: MMXU1 и MMXU2. Каждый такой узел для упрощения идентификации может содержать еще и дополнительный префикс.

В качестве примера можно привести смоделированный узел на основе XCBR. Он отождествляется с применением некоторых основных операторов:

• Loc – определение локального или удаленного местоположения;
• OpCnt – методика подсчета выполненных (выполняемых) операций;
• Pos – оператор, отвечающий за локацию и схожий с параметрами Loc;
• BlkOpn – команда отключения блокировки включателя;
• BlkCls — включение блокировки;
• CBOpCap – выбор режима срабатывания переключателя.

Такая классификация для описания классов данных CDC в основном применяется в системах модификации 7-3. Однако даже в этом случае конфигурирование построено на использовании нескольких признаков (FC – функциональные ограничения, SPS – состояние единичной контрольной точки, SV и ST – свойства подстановочных систем, DC и EX – описание и расширенное определение параметров).

Что касается определения и описания класса SPS, логическая цепочка включает в себя свойства stVal, качество — q, и параметры текущего времени — t.

Таким образом производится трансформирование данных по технологиям подключения Ethernet и протоколам TCP/IP непосредственно в объектную переменную MMS, которая уже потом идентифицируется с присвоенным именем, что и приводит к получению истинного значения любого задействованного на данный момент показателя.

Кроме того, сам протокол МЭК 61850 является всего лишь обобщенной и даже абстрактной моделью. Но на его основе производится описание структуры любого элемента энергосистемы, что позволяет микропроцессорным чипам совершенно точно идентифицировать каждое устройство, задействованное в этой области, включая те, которые используют технологии энергосбережения.

Теоретически формат протокола можно преобразовать в любой тип данных, основываясь на стандартах MMS и ISO 9506. Но почему же тогда был выбран именно управляющий стандарт МЭК 61850?

Его связывают исключительно с достоверностью получаемых параметров и легким процессом работы с присваиванием сложных имен или моделей самого сервиса.

Такой процесс без задействования протокола MMS оказывается очень трудоемким даже при формировании запросов вроде «чтение-запись-отчет». Нет, конечно, можно произвести преобразование такого типа даже для архитектуры UCA. Но, как показывает практика, именно применение стандарта МЭК 61850 позволяет сделать это без особых усилий и затрат по времени.