IEC 61850: části a výhody standardu

S rozvojem digitálních technologií nebyli výrobci elektrického zařízení ponecháni stranou. Navzdory existenci mezinárodní klasifikace ISO vyvinula Rusko svůj vlastní standard IEC 61850, který je zodpovědný za rozvodny a sítě.

Trochu historie

Vývoj počítačových technologií nezabránil systému řízení elektrické sítě. Obecně přijatá norma IEC 61850 byla původně zavedena v roce 2003, i když pokusy o implementaci systémů na tomto základě byly provedeny již v 60. letech minulého století.

Podstata je omezena na použití speciálních protokolů pro správu elektrických sítí. Na jejich základě nyní a sledování fungování všech sítí tohoto typu.

Pokud se jednalo dříve, hlavní pozornost byla zaměřena výhradně na modernizaci počítačových systémů, které řídí průmysl elektroenergetiky, pak se při provádění pravidel, standardů a protokolů ve formě IEC 61850 situace změnila. Hlavním cílem této GOST bylo zajistit monitorování s cílem včas zjistit problémy s provozem příslušného zařízení.

Protokol IEC 61850 a jeho analogy

Samotný protokol byl nejpoužívanější v polovině osmdesátých let. Poté byly jako první testované verze použity verze IEC 61850-1, verze IEC 60870-5 verze 101, 103 a 104, DNP3 a Modbus, což se ukázalo jako zcela neudržitelné.

A to byl počáteční vývoj, který tvořil základ moderního protokolu UCA2, který byl v polovině devadesátých let úspěšně aplikován v západní Evropě.

Jak to funguje

Zastavením otázky fungování stojí za to vysvětlit, jaký je protokol IEC 61850 pro "figuríny" (lidé, kteří chápou pouze základy práce a chápou principy komunikace s počítačem).

Dolní linie je, že mikroprocesorový čip je nainstalován v rozvodně nebo elektrárně, což umožňuje přenos dat o stavu celého systému přímo na centrální terminál, který provádí základní řízení.

Přenos dat, který zajišťuje GOST R IEC 61850, je realizován prostřednictvím vysokorychlostního připojení. Zhruba řečeno, čip je vázán na nejbližší síť LAN.

Systém získávání dat DAS (Systém získávání dat) používá přinejmenším 64bitový přenos ve spojení s odpovídajícími šifrovací algoritmy data.

Ale jak ukazuje praxe, jsou tyto systémy také docela zranitelné. Sledujte americké filmy, když jedna epizoda vypne napájení celého bloku? Tady je! Řízení elektrických sítí založené na protokolu IEC 61850 může být koordinováno z jakéhokoli externího zdroje (bude dále chápáno proč). Mezitím zvažte hlavní systémové požadavky.

Standard P IEC 61850: požadavky na komunikační systémy

Pokud se dříve předpokládalo, že signál by měl být odeslán pomocí telefonní linky, dnes komunikační prostředky ustoupily daleko dopředu. Vestavěné čipy jsou schopné přenosu rychlostí 64 Mb / s, přičemž jsou naprosto nezávislé na poskytovatelích standardních služeb připojení.

Pokud vezmeme v úvahu normu IEC 61850 pro "figuríny", vysvětlení vypadá celkem jednoduché: čip pohonné jednotky používá vlastní protokol přenosu dat a ne standardní standard TCP / IP. Ale to není všechno.

Samotný standard je protokol přenosu dat IEC 61850 se zabezpečeným připojením. Jinými slovy, spojení se stejným internetem, bezdrátovou sítí atd. Se provádí velmi specificky. V nastaveních se zpravidla používají parametry proxy serveru, protože ty jsou ty, které jsou nejbezpečnější (i virtuální).

Obecná oblast použití

Je zřejmé, že podle požadavků stanovených normou GOST IEC 61850 nebude možné tento typ zařízení instalovat do konvenčního transformátorového boxu (tam prostě není místo pro počítačový čip).

Současně ani takové zařízení nebude fungovat. Potřebuje přinejmenším počáteční vstupní / výstupní systém podobný systému BIOS, stejně jako odpovídající komunikační model přenosu dat (bezdrátová síť, pevné zabezpečené připojení atd.).

Ovšem v řídícím centru veřejné nebo místní elektrické sítě máte přístup k prakticky všem funkcím elektráren. Jako příklad lze uvést, i když ne nejlepší, můžeme snížit film „zemského jádra» (jádra), když hacker zabraňuje zničení naší planety energetickým zdrojem destabilizace dodávajícího ‚náhradní‘ propagace variantní jádro Země.

Ale je to čistá fikce, pravděpodobně i virtuální potvrzení požadavků IEC 61850 (i když to není přímo zmíněno). Nicméně i ty nejprimitivnější emulace IEC 61850 vypadá přesně takto. Ale kolik katastrof lze vyhnout?

Stejná 4. elektrárna jaderné elektrárny Chornobyl, pokud byla vybavena diagnostickými nástroji, které odpovídají normě, přinejmenším IEC 61850-1, možná nemusela explodovat. A od roku 1986 zůstává pouze sklízet plody toho, co se stalo.

Radiace - je taková, že jedná tajně. V prvních dnech, měsících nebo rokách se nemusí projevit známky radiační nemoci, nemluvě o poločasu uranu a plutonia, které dnes dbá jen málo lidí. Ale integrace stejného Geigerova počítadla v elektrárně by mohlo výrazně snížit riziko, že v této zóně bude. Mimochodem, samotný protokol umožňuje přenos takových dat na hardwarově-softwarové úrovni daného komplexu.

Metoda modelování a transformace do reálných protokolů

Pro nejjednodušší pochopení, jak například funguje norma IEC 61850-9-2, stojí za to říci, že žádný železný drát nemůže určit směr přenášených dat. To znamená, že potřebujeme vhodný opakovač schopný přenášet data o stavu systému a v šifrované podobě.

Je velmi jednoduché přijímat signál. Ale tady, když je přijímající přístroj čten a dešifrován, je třeba se potnout. Ve skutečnosti, pro rozčlenění příchozího signálu, například na základě IEC 61850-2 na počáteční úrovni, je třeba použít vizualizační systémy jako SCADA a P3A.

Ale na základě skutečnosti, že tento systém používá drátovou komunikaci, hlavní protokoly jsou GOOSE a MMS (nemusíte se zaměňovat s mobilním zasíláním zpráv). Tato konverzní norma IEC 61850-8 vytváří konzistentní první použití MMS, po níž následuje GOOSE, což nakonec umožňuje zobrazení informací o technologiích P3A.

Základní typy konfigurace rozvodny

Každá podstanice využívající tento protokol musí mít alespoň minimální množinu prostředků pro přenos dat. Zaprvé jde o velmi fyzické zařízení připojené k síti. Za druhé, v každé takové jednotce musí existovat jeden nebo více logických modulů.

V takovém případě je samotné zařízení schopno plnit funkci rozbočovače, brány nebo dokonce jakéhokoli zprostředkovatele pro přenos informací. Samotné logické uzly mají úzké zaměření a jsou rozděleny do následujících tříd:

• "A" - automatizované řídicí systémy;
• "M" - měřící systémy;
• "C" - ovládání telemetrie;
• "G" - moduly obecných funkcí a nastavení;
• "I" znamená nastavení komunikace a metody použité k archivaci dat;
• "L" - logické moduly a systémové uzly;
• "P" - ochrana;
• "R" - přidružené ochranné prvky;
• "S" - senzory;
• «T» - měřicí transformátory;
• "X" - blokové kontaktní spínací zařízení;
• "Y" - transformátory typu;
• "Z" - vše ostatní, které nejsou zahrnuty do výše uvedených kategorií.

Předpokládá se, že protokol IEC 61850-8-1 je například schopen poskytnout méně použití drátů nebo kabelů, což ovšem pouze pozitivně ovlivňuje snadnou konfiguraci hardwaru. Hlavním problémem, jak se ukázalo, je, že ne všichni správci jsou schopni zpracovávat přijaté údaje, i když existují odpovídající balíky programů. Chtěl bych doufat, že je to dočasný problém.

Aplikační software

Přesto i v situaci nedorozumění fyzických principů programů tohoto typu lze emulaci IEC 61850 provádět v libovolném operačním systému (i v mobilním zařízení).

Předpokládá se, že řídící pracovníci nebo integrátoři ztrácejí mnohem méně času zpracování dat přicházejících z rozvoden. Architektura takových aplikací je intuitivní, rozhraní je jednoduché a veškeré zpracování spočívá pouze v zavedení lokalizovaných dat s následným automatickým výstupem výsledku.

Nevýhodou těchto systémů lze připsat pouze nadhodnocené náklady na zařízení P3A (mikroprocesorové systémy). Proto nemožnost jeho hromadné aplikace.

Praktická aplikace

Před tím se vše, co bylo řečeno o protokolu IEC 61850, týkalo pouze teoretických informací. Jak to funguje v praxi?

Předpokládejme, že máme elektrárnu (rozvodnu) s třífázovým výkonem a dvěma měřicími vstupy. Při definování standardního logického uzlu se používá název MMXU. U normy IEC 61850 mohou být dvě z nich: MMXU1 a MMXU2. Každý takový uzel může také obsahovat další předponu pro zjednodušení identifikace.

Příkladem je simulovaný uzel založený na XCBR. Identifikuje se s použitím některých základních operátorů:

• Loc - definice lokálního nebo vzdáleného místa;
• OpCnt - technika počítání provedených operací;
• Pos - operátor odpovědný za umístění a podobný parametrům Loc;
• BlkOpn - příkaz zakázat blokování přepínače;
• BlkCls - povolit zámek;
• CBOpCap - volí provozní režim spínače.

Taková klasifikace pro popis tříd dat CDC se používá hlavně v modifikačních systémech 7-3. Avšak i v tomto případě je konfigurace na základě použití několika charakteristik (FC - funkční omezení, SPS - kontrolní bod stav jednotky, SV a ST - vlastnosti permutace systémy, DC a ex - popis a parametry rozšířené definice).

Pokud jde o definici a popis třídy SPS, logický řetězec obsahuje vlastnosti stVal, kvalita q a aktuální časové parametry jsou t.

Tímto způsobem se data transformují pomocí ethernetových propojovacích technologií a protokolů TCP / IP přímo do proměnné MMS objektu, která je pak identifikována s přiřazeným názvem, což vede k skutečné hodnotě kteréhokoli aktuálně zapojeného indikátoru.

Kromě toho samotný protokol IEC 61850 je pouze všeobecným a dokonce abstraktním modelem. Ale na základě to dělalo popis struktury jakéhokoli prvku energetického systému, který umožňuje mikroprocesorové čipy přesně identifikovat každý přístroj zapojen v této oblasti, včetně těch, které používají energeticky úsporných technologií.

Formát protokolu teoreticky může být převedena na jakýkoliv typ dat, založené na MMS a norem ISO 9506. Ale proč tedy byl zvolen manažerem 61850 IEC?

Je spojena výlučně se spolehlivostí přijatých parametrů a snadným procesem práce s přiřazením komplexních názvů nebo modelů samotné služby.

Takový proces bez použití protokolu MMS se ukazuje být velmi časově náročný, a to i při vytváření dotazů, jako je "čtení a zápis". Ne, samozřejmě, můžete provést tento typ konverze i pro architekturu UCA. Jak však ukazuje praxe, je to použití standardu IEC 61850, které umožňuje bez velkého úsilí a nákladů v průběhu času.

Ověření dat

Tento systém však není omezen pouze na příjem a přenos. Ve skutečnosti vestavěné mikroprocesorové systémy umožňují výměnu dat nejen na úrovni rozvodny a centrálních řídících systémů. Mohou data zpracovávat navzájem s příslušným zařízením.

Příklad je jednoduchý: elektronický čip přenáší data o proudu nebo napětí v kritické oblasti. Podle toho může jakýkoli jiný subsystém založený na poklesu napětí povolit nebo zakázat přídavný systém napájení. To vše je založeno na standardních zákonech fyziky a elektrotechniky, nicméně závisí na aktuálním. Například máme standardní napětí 220 V. V Evropě - 230 V.

Pokud se podíváte na kritéria pro odchylky, v bývalém SSSR je to +/- 15%, zatímco ve vyspělých evropských zemích to není více než 5%. Není divu, že značková západní technologie jednoduše selhala kvůli kolísání napětí v elektrické síti.

A pravděpodobně není nutné říci, že mnozí z nás pozorovat ve struktuře nádvoří ve formě trafostanice, postavené v dobách Sovětského svazu. Myslíte si, že tam můžete nainstalovat počítačový čip nebo připojit speciální kabely pro získání informací o stavu transformátoru? To je ono, to není!

Tyto nové systémy založené na IEC 61850 standardu povolení úplná kontrola všech parametrů, ale je jasné, že to nemůže rozšířené implementace odpovídajících služeb odpuzuje jako „prodeje elektráren“ v podmínkách zakázky protokolů vrstvy.

V tom není nic překvapujícího. Společnosti, které distribuují elektřinu mezi spotřebiteli, mohou prostě ztrácet zisky nebo dokonce privilegia na trhu.

Místo toho celkem

Obecně platí, že protokol je na jedné straně jednoduchý a na druhé straně velmi obtížný. Problémem není ani skutečnost, že k dnešnímu dni není vhodný software, a že celé řízení výkonu systému elektrické, zděděný od Sovětského svazu, je to prostě není připraven. A pokud vezmete v úvahu nízkou kvalifikaci pracovníků, nemůže být pochyb o tom, že někdo je schopen včas kontrolovat nebo eliminovat problémy. Nakonec u nás, jak je přijato? Problém? Vypínáme mikrodistrict. To je všechno.

Aplikace tohoto standardu však umožňuje vyhnout se takovým situacím, nemluvě o výpadcích ventilátorů.

Zůstává tedy pouze shrnutí určitého výsledku. Jaké je použití protokolu IEC 61850 pro konečného uživatele? V nejjednodušenějším smyslu - to je nepřerušený zdroj napájení bez poklesu napětí v síti. Všimněte si, že v případě, že počítačový terminál nebo laptop není poskytnuto použití nepřerušitelnému regulátoru napájení nebo napětí, pádu nebo skoku může vyvolat okamžité vypnutí systému. Dobře, pokud potřebujete obnovení na úrovni programu. A pokud spustí RAM sloty nebo selže pevný disk, co mám dělat?

To, samozřejmě, je samostatný předmět pro studium, ale tyto normy, se nyní používá v elektrárnách s odpovídajícími „železo“, a softwarové diagnostiky je schopen ovládat všechny parametry sítě, zabraňuje situaci s příchodem kritické selhání, které může mít za následek nejen poškození domácích spotřebičů , ale také při selhání veškerého domácího vedení (je známo, že je navrženo pro ne více než 2 kW při standardním napětí 220 V). Proto, včetně souběžně s lednicí, pračkou nebo kotlem na ohřev vody, uvažujte stokrát, kolik je to opodstatněné.

Pokud jsou tyto protokoly povoleny, budou nastavení subsystému automaticky aplikovány. A v největší míře se jedná o spuštění stejné 16 ampér pojistku, kterou obyvatelé 9-patrových domů někdy založit vlastní, obcházet službu, je za to zodpovědný. Ale cena problému, jak se ukázala, je mnohem vyšší, protože vám umožňuje obcházet některá omezení týkající se výše uvedeného standardu a jeho doprovodných pravidel.