РЗА-2010
Подождите немного. Документ загружается.
Релейная защита и автоматика энергосистем
120
поставляемое с устройством 1, и успешно прошел процедуру валидации, однако изменения не всту-
пили в силу. Данный факт требует дополнительных исследований.
В целом, использование логических узлов GGIO не противоречит положениям стандарта и не ме-
шает обеспечить функциональную совместимость устройств защиты. Однако стандарт предполагает
использование описанных в 7-4 общих логических узлов для соответствующих стандартных функций.
Использование же логических узлов GGIO во всех случаях серьезно усложняет процесс конфигуриро-
вания системы из-за наличия большого количества «ручной» работы с использованием программного
обеспечения производителя. Также это делает невозможным использование стороннего программного
обеспечения для целей конфигурирования систем, построенных на базе стандарта МЭК 61850.
Как было упомянуто выше, для обеспечения уникальности передаваемых по сети Ethernet GOOSE-
сообщений требуется задание ряда обязательных параметров, перечень которых представлен в табли-
це 1. Во всех тестируемых на функциональную совместимость устройствах присутствовали данные
параметры, однако в устройстве 1 сетевой идентификатор Application ID (APP ID) по умолчанию в
конфигурационном программном обеспечении задавался в десятеричном формате, в то время как
в устройстве 2 и 3 его задание осуществлялось в шестнадцатеричном формате. Это один из самых
явных примеров того, как между устройствами различных производителей может быть не обеспече-
на функциональная совместимость. В соответствии со стандартом МЭК 61850-8-1 задание данного
параметра должно осуществляться именно в шестнадцатеричном формате.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В лаборатории исследования функциональной совместимости устройств различных произво-
дителей выполнен экспериментальный анализ информационных моделей и получены следующие
результаты исследования:
1. Информационные модели трех рассмотренных устройств различаются в части содержания блока
«Server». Устройства 2 и 3 имеют 5 логических устройств в каждом физическом устройстве, а устрой-
ство 1 имеет только одно логическое устройство, содержащее в себе все доступные логические узлы.
2. В Устройстве 1 отсутствует возможность использования логических узлов, представленных в
файле описания устройства для конфигурирования DATA-SET для GOOSE-сообщений за исключени-
ем узлов GGIO. При этом в качестве атрибутов данных логического узла GGIO могут быть назначены
любые внутренние сигналы устройства. Однако их назначение может производиться только непосред-
ственно в программе для конфигурирования и никак не отражается в SCL-файлах описания устройства.
Следует отметить, что указанные особенности информационной модели, реализованной в устрой-
стве 1 не препятствуют функциональной совместимости устройств между собой. То есть устройства
могут успешно обмениваться GOOSE-сообщениями между собой, что было показано в ходе работы
в лаборатории. Однако это серьезно осложняет процесс конфигурирования системы и исключает
возможность использования стороннего ПО для конфигурирования коммуникаций по стандарту
МЭК 61850.
3. В Устройстве 1 при конфигурировании блоков управления передачей GOOSE-сообщений значе-
ние параметра APP ID по умолчанию указывается в десятеричном формате, хотя стандарт регламен-
тирует необходимость его установки в шестнадцатеричном формате. Указанное может препятствовать
обеспечению функциональной совместимости в части коммуникаций по протоколу GOOSE.
На первоначальной стадии реализации проектов требуется обращаться к дополнительным доку-
ментам, предоставляемым производителями к каждому отдельному устройству, таким как PICS (Pro-
tocol Implementation Conformance Statement – О соответствии реализуемых протоколов требованиям
стандарта), MICS (Model Implementation Conformance Statement – О соответствии информационной
модели устройства требованиям стандарта) и PIXIT (Protocol Implementation Extra Information for Test-
ing – Дополнительная информация о реализуемых протоколах для целей тестирования устройств).
Указанные выше документы говорят о том, какие возможности и каким образом реализованы в том
или ином устройстве. Информация, содержащаяся в них, должна быть использована при обязательной
Москва, 1–4 июня 2010 г.
121
процедуре тестирования устройств различных производителей на функциональную совместимость,
если таковые используются на объекте. Именно они являются ключом к обеспечению функциональ-
ной совместимости.
ЛИТЕРАТУРА
[1] IEC 61850-1:2003 Communication Networks and Systems in Substations; Introduction and Overview.
[2] IEC 61850-5:2003 Communication Networks and Systems in Substations; Communication requirements
for functions and device models.
[3] IEC 61850-7-3:2003 Communication Networks and Systems in Substations; Basic communication struc-
ture for substation and feeder equipment – Common data classes.
Релейная защита и автоматика энергосистем
122
ОПЫТ ИНТЕГРАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ
МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ
ПО СТАНДАРТУ МЭК 61850 НА СТЕНДЕ
ООО «ЭНЕРГОПРОМАВТОМАТИЗАЦИЯ»
КИРИЕНКО О.В., ЧЕРНОВ Д.В.
ООО «Энергопромавтоматизация»
В рамках подготовки к аттестации ПТК SCADA NPT Expert ООО «Энергопроавтоматизация»
подготовила испытательный стенд для проверки работы системы с устройствами различных изгото-
вителей по различным протоколам и интерфейсам связи. Для проведения комплексных испытаний
такой системы был создан стенд, включающий в себя:
1. Источники постоянного напряжения 220 В для питания цепей сигнализации и проверки работы
шкафов от ЩПТ.
2. Физическую модель коммутационных аппаратов (контакторы и поляризованные реле) для про-
верки функций управления коммутационными аппаратами и оперативных блокировок разъединителей
и заземляющих ножей.
3. Лабораторный автотрансформатор для моделирования аналоговых сигналов.
4. Устройство РЕТОМ-51 для проверки аналоговых сигналов.
5. Устройства нижнего уровня различных производителей (таблица 1) .
6. Сетевое оборудование (коммутаторы Hirschmann, оптические и проводные линии связи).
7. Станционные контроллеры SCADA NPT Expert.
8. Подсистему синхронизации компонентов ПТК АСУ ТП (GPS приемник, сервер SNTP, источник
импульсов PPS = 220 В).
9. Сервер верхнего уровня SCADA NPT Expert.
10. АРМ (оперативного персонала, РЗА, АСУ).
Таблица 1
Устройства нижнего уровня ПТК SCADA NPT Expert
№
п/п
Устройства
Интерфейс Протокол
Ethernet RS485
МЭК
61850
МЭК
104
МЭК
103
Modbus Другой
Контроллеры присоединения
1 Satec 330 X X X X
2 Siemens TM 1703 X X X
3 Siemene BC 1703 X X X
4 Siemens AK 1703 X X X
5 Sprecon E-C X X
6 Mikronika X X
7 SEL-451 X X
Измерительные преобразователи
8 Satec 130 EH X X
Москва, 1–4 июня 2010 г.
123
№
п/п
Устройства
Интерфейс Протокол
Ethernet RS485
МЭК
61850
МЭК
104
МЭК
103
Modbus Другой
9 Satec 175 X X
Счетчики АСКУЭ
10 ION 6200 X X
11 ION 8500 X X
Релейная защита и автоматика
12 Siemens Siprotec 7SJ64 X X
13 Siemens Siprotec 7UT63 X X
14 GE D60 X X
15 Areva MiCOM P437 X X
16 ЭКРА 2704V021 X X
17 Радиус Сириус-2В X X
18 Радиус Сириус-2Л X X
19 Радиус ИМФ-3Р X X
20 Радиус РНМ-1 X X
Противоаварийная автоматика
21 Эмулятор МКПА Prosoft X
Из таблицы 1 видно, что в испытываемой системе используется 6 различных протоколов связи,
однако большая часть устройств, входящих в ПТК SCADA NPT Expert, работает по стандарту МЭК
61850. Поэтому основное внимание уделялось оценке работы этого протокола.
Для всех устройств, входящих в комплекс, проводилась проверка следующих основных функций
ПТК АСУ ТП:
1. Прохождение аналоговых сигналов.
2. Прохождение дискретных сигналов.
3. Прохождение команд управления.
4. Оперативные блокировки разъединителей и заземляющих ножей.
5. Считывание файлов осциллограмм.
6. Синхронизация времени.
При интеграции системы из разнородных устройств наибольшую сложность представляет конфигу-
рация системы под конкретный объект, поэтому на стенде проводились различные испытания в этом
направлении. Для устройств, работающих по стандарту МЭК 61850, отдельно проверялась возможность
импорта их конфигурации как из ICD файлов, так и непосредственно путем считывания конфигурации
по протоколу MMS. Объединение устройств различных производителей на одном стенде показало, что
возможность импорта конфигурации из устройств позволяет значительно сократить время, необходи-
мое на их интеграцию в АСУ ТП. Для автоматизации процесса подключения устройств в конфигура-
тор МЭК 61850 SCADA NPT Expert была добавлена возможность экспортировать конфигурацию из
устройства в библиотеку для системы SCADA NPT Expert. Импорт конфигурации позволяет полностью
исключить ошибки в адресации сигналов при формировании библиотеки (обычно ошибки в адреса-
ции составляют примерно 90% всех ошибок в библиотеках по устройствам). К сожалению, полностью
автоматизировать данную задачу не удается. После импорта конфигурации необходимо вручную дать
Окончание табл. 1
Релейная защита и автоматика энергосистем
124
сигналам наименования на русском языке. Этот процесс удалось автоматизировать только частично
за счет распознавания стандартных идентификаторов МЭК 61850 7-3,4 (наименования сигналов из-
мерения для узлов MMXU, сигналы пусков и срабатываний для всех логических узлов защит) и за счет
использования полей описания d и dU в модели данных по устройствам.
Другая задача, которую приходится решать вручную, – это определение способа получения данных
от устройства. Автоматизировать процесс определения способа получения данных от устройства без
вмешательства человека –
сложно.
На стенде были проверены следующие способы:
1. Привязка наборов данных к управляющим блокам событий.
2. Создание новых наборов данных.
3. Определение списка сигналов для периодического чтения (например, счетчики по энергиям).
4. Определение списка сигналов, которые будут передаваться по запросу.
Для упрощения работы и исключения ошибок была добавлена возможность выполнить эту работу
в удобном для пользователя интерфейсе конфигуратора МЭК 61850.
Рис. 1. Диалог экспорта конфигурации в SCADA NPT Expert
При проверке на стенде основных функций АСУ ТП проверялось прохождение аналоговых и
дискретных данных для всех способов передачи данных, определенных в МЭК 61850. Для передачи
данных по событиям необходимо, чтобы в устройстве были созданы наборы данных, которые затем
привязываются к управляющим блокам событий. Работа с наборами данных сильно отличается в
устройствах, представленных на стенде. Проверялись следующие варианты:
1. В устройстве существуют только фиксированные наборы данных.
2. Имеется возможность создавать наборы данных с помощью фирменной утилиты настройки.
3. Имеется возможность создавать постоянные удаляемые наборы данных по протоколу (Logi-
calDevice/LogicalNode.DataSet).
4. Имеется возможность создавать временные наборы данных по протоколу (@DataSet).
Москва, 1–4 июня 2010 г.
125
У разных устройств, испытывавшихся на стенде, структура управляющих блоков событий различна.
Для учета этих отличий пришлось адаптировать драйвер системы к различным вариантам устройств,
представленных на стенде. Опыт интеграции показал, что устройства, позволяющие создавать на-
боры данных по протоколу, значительно выигрывают по гибкости по сравнению с устройствами,
имеющими только фиксированные наборы данных. Формирование набора данных по протоколу
позволяет производителю АСУ ТП самостоятельно выбирать, какие данные необходимо передавать
в динамике (по событиям). Более простой оказалась передача данных по запросу (по запросу Read),
поскольку она не отличается у разных производителей.
Проверка команд управления также требует значительной гибкости от драйвера, так как в раз-
личных устройствах реализованы различные модели управления, описанные в стандарте:
1. Прямое управление с нормальной безопасностью (Direct control with normal security).
2. Двухэтапное управление с нормальной безопасностью (SBO control with normal security).
3. Прямое управление с повышенной безопасностью (Direct control with enhanced security).
4. Двухэтапное управление с повышенной безопасностью (SBO control with enhanced security).
В драйвере МЭК 61850 на стенде были реализованы все модели управления, описанные в стан-
дарте, что позволило обеспечить совместимость системы со всеми устройствами.
Проверка функции АСУ ТП оперативной блокировки разъединителей и заземляющих ножей со-
гласно требованиям ОАО «ФСК» были реализованы на уровне контроллеров присоединения. Для
передачи информации между устройствами нижнего уровня использовались GOOSE сообщения.
Одним из преимуществ GOOSE сообщений помимо сокращения «медных» связей является возмож-
ность самодиагностики. Для этого на контроллерах присоединения, получающих GOOSE сообщения
(подписчиках), была дополнительно собрана логика, позволяющая диагностировать исчезновение
GOOSE сообщений на длительное время.
Стендовые испытания показали, что совместную работу устройств различных производителей по
протоколу GOOSE удается обеспечить не всегда. Поэтому при отсутствии совместимости между реали-
зациями разных производителей интеграция на нижнем уровне АСУ ТП значительно усложняется.
На стенде проверялась функция АСУ ТП по передаче осциллограмм из нижнего уровня. Передача
осциллограмм во всех устройствах, работающих по стандарту МЭК 61850, осуществляется с исполь-
зованием файлов стандарта COMTRADE. Файлы осциллограмм могут передаваться из устройств
следующими способами:
1. По протоколу MMS (с помощью механизма передачи фалов).
2. По протоколу FTP.
На стенде часть устройств передают файлы осциллограмм только по протоколу MMS, другая часть
устройств – только по протоколу FTP. Для поддержки обоих видов устройств в драйвер была добавлена
возможность читать осциллограммы как по MMS, так и по FTP. Устройства, передающие осцилло-
граммы по MMS, имеют ряд отличий, главное из которых – разные структуры каталогов.
На стенде были проверены функции синхронизации времени в системе. Синхронизация времени
на разных устройствах значительно отличается. Часть устройств синхронизируется по выделенной
линии (PPS, IRIG-B). Другие устройства синхронизируются по протоколу SNTP. На стенде для под-
держки синхронизации по протоколу SNTP на станционном контроллере, который непосредственно
синхронизируется от GPS приемника, был настроен сервер SNTP.
Создание стенда позволило оценить сложность интеграции устройств, работающих по различным
протоколам в АСУ ТП. Результаты испытаний показали, что интеграция устройств, работающих по
стандарту МЭК 61850, требует значительно меньше времени за счет автоматизации процесса под-
ключения. В то же время были выявлены сложность протокола MMS и плохая совместимость разных
устройств по протоколу GOOSE.
Испытания на стенде показали преимущества стандарта МЭК 61850, которые несомненно при-
ведут к его более широкому применению в энергетике. ООО «Энергопромавтоматизация» активно
использует преимущества стандарта в своих разработках, а также планирует и в дальнейшем приме-
нять стандарт МЭК 61850 в своих решениях.
Релейная защита и автоматика энергосистем
126
ДОСТОИНСТВА ГИБКОЙ НАСТРОЙКИ МЭК 61850
В УСТРОЙСТВАХ МП РЗА AREVA MiCOM
БАГЛЕЙБТЕР О.И.
ЗАО «АРЕВА Передача и Распределение»
Стандарт МЭК61850 доступен в устройствах MiCOM компании АРЕВА уже более 4 лет, и в настоя-
щее время имеются две фазы реализации МЭК61850. Обе эти фазы полностью соответствуют самому
стандарту и являются совместимыми между собой и с устройствами других производителей. Отличие
между ними заключается в том, что первая фаза предоставляет значительно меньше возможностей для
свободного конфигурирования, чем вторая.
Рассмотрим более подробно отличия между первой и второй фазой реализации стандарта МЭК
61850.
1. НАБОРЫ ДАННЫХ (DATA SETS)
Фаза 1
1) Наборы данных определяются моделью реле и являются жестко фиксированными. Каждый
логический узел, содержащий типы данных ST или MV (статусы или измерения) имеет свой набор
данных под названием <ИМЯ_УЗЛА>$ST.
2) Недостатки:
А) Имеется множество наборов данных вне зависимости от того, необходимы они или нет.
Б) Наборы данных содержат все атрибуты определенного типа (FC), даже если в них нет не-
обходимости.
В) В целом подбор информации в наборе данных не является оптимальным.
3) Преимущества:
А) Наборы данных легко управляются шаблонами в любом конфигураторе SCE.
Б) Нет необходимости в конфигурировании наборов данных под каждый конкретный проект.
Фаза 2
1) Наборы данных теперь определяются пользователем. Любое их количество может быть задано
в любом логическом узле. Любой объект данных или его атрибут (за исключением атрибутов управ-
ляющих блоков) может быть определен в любом наборе данных. Для конфигурирования используется
программа IED Confi gu rator (рис. 1), являющаяся частью бесплатного программного пакета MiCOM
S1 Studio.
2) Используется простой графический интерфейс для определения данных в наборе (рис. 2).
3) Наборы данных должны быть расположены в одном логическом узле с управляющим блоком,
который будет эти данные использовать (обычно LLN0).
4) Преимущества:
А) Индивидуальная подгонка под конкретную систему АСУ ТП.
Б) Возросшая эффективность использования каналов связи.
В) Упрощенный импорт наборов данных из SCE файлов любых других производителей.
2. ОТЧЕТЫ (REPORTS)
Фаза 1
1) Небуферизованные блоки управления отчетами (URCB).
Москва, 1–4 июня 2010 г.
127
А) Привязаны к каждому логическому узлу (т. е. количество URCB равно количеству логиче-
ских узлов).
Б) Расположены в логических узлах, к которым привязаны.
В) До 16 клиентов могут быть подписаны на каждый URCB.
2) Буферизованные блоки управления отчетами (BRCB) отсутствуют.
3) Недостатки – неоптимальное использование информации, потеря данных при обрыве связи.
Фаза 2
1) Небуферизованные блоки управления отчетами (URCB).
А) Максимум 16 URCB.
Б) Расположены в System/LLN0.
2) Буферизованные блоки управления отчетами (BRCB).
А) Максимум 8 BRCB.
Рис. 1. Программа IED Configurator
Рис. 2. Определение набора данных
Релейная защита и автоматика энергосистем
128
Б) Расположены в System/LLN0.
В) Только 1 клиент может быть подписан на каждый BRCB.
3) Преимущества – информация используется оптимальным образом, буферизация позволяет
сохранять последовательность событий при кратковременных потерях связи.
3. GOOSE-СООБЩЕНИЯ
Фаза 1
1) Блок управления GOOSE-сообщениями gcbST/GoCB прикреплен к узлу LLN0.
2) В реле 30-й серии Px30:
А) 32 одиночных переменных состояния SPS (StVal, q, t) + 10 двойных переменных состояния
DPS для реле P139.
Б) 32 виртуальных GOOSE-входа, на который можно принять общие классы данных (CDC)
или отдельные атрибуты данных.
3) В реле 40-й серии Px40:
А) 32 виртуальных GOOSE-выхода передаются как логические переменные (BOOLEAN), каждый
выход имеет метку качества, индивидуальные метки времени осутствуют.
Б) 32 виртуальных GOOSE входа, которые можно напрямую подключать в логическую схему
реле.
Фаза 2
1) 8 блоков управления GOOSE-сообщениями расположены в System/LLN0, каждый может от-
правлять отдельное GOOSE-сообщение.
2) GOOSE-сообщения могут содержать любой сконфигурированный набор данных размером не
больше одного пакета Ethernet (1500 байт).
3) 64 виртуальных GOOSE входа, которые можно напрямую подключать в логическую схему
реле.
4. ПРОЧИЕ ФУНКЦИИ
Дополнительно к уже имевшимся функциям, во второй фазе были реализованы механизмы от-
слеживания источников команд (Control Originator, см. рис. 3) и обеспечения исключительности
управляемого объекта в пределах подстанции (Control Uniqueness, см. рис. 4).
Рис. 3. Отслеживание источников команд
Москва, 1–4 июня 2010 г.
129
Механизм отслеживания источников команд позволяет сохранять в реле информацию о клиенте,
отдавшем ту или иную команду.
Механизм обеспечения исключительности управления предотвращает одновременную выдачу
команд на несколько объектов, для чего осуществляется блокирование всех управляющих модулей
за исключением выбранного.
Рис. 4. Обеспечение исключительности управляемого объекта в пределах подстанции