IEC 61850: standardin osat ja edut

Digitaalisen teknologian kehittymisen myötäja sähkölaitteiden valmistajat. Huolimatta kansainvälisen ISO-luokituksen läsnäolosta Venäjä kehitti oman standardinsa IEC 61850, joka vastaa sähköasema- ja verkkojärjestelmistä.

Hieman historiaa

Tietotekniikan kehitystä ei ole säästynytpuolella verkonhallintajärjestelmän. Yleisesti hyväksytty IEC 61850 -standardi otettiin alun perin käyttöön vuonna 2003, mutta yrityksiä ottaa käyttöön järjestelmät tällä perusteella tehtiin jo viime vuosisadan 60-luvulla.

Sen ydin on, että sähköverkkojen hallintaan sovelletaan erityisiä protokollia. Näiden perusteella kaikkien tämän tyyppisten verkkojen toimintaa seurataan nyt.

Jos aikaisemmin keskityttiinsähköalan valvontaan tarkoitettujen atk-järjestelmien nykyaikaistaminen, sääntöjen, standardien ja pöytäkirjojen käyttöönotto IEC 61850: n muodossa, tilanne on muuttunut. Tämän GOSTin päätehtävä oli tarjota seuranta, jotta voidaan havaita virheelliset toiminnot vastaavan laitteen toiminnassa.

Pöytäkirja IEC 61850 ja sen analogit

Sama pöytäkirja alkoi eniten aktiivisestijota käytettiin 80-luvun puolivälissä. Ensimmäiset testatut versiot käytettiin sitten IEC 61850-1, IEC 60870-5, versiot 101, 103 ja 104, DNP3 ja Modbus, jotka olivat täysin kestämättömiä.

Ja se oli ensimmäinen kehitys, joka muodosti perustan modernille UCA2-protokolleksi, jota käytettiin Länsi-Euroopassa onnistuneesti 90-luvun puolivälissä.

Miten se toimii

Toiminnan kysymyksen pysäyttäminen kannattaaselitä, mitä IEC 61850 -protokolla on dummyja varten (ihmiset, jotka oppivat vain työelämän perusteet ja ymmärrys kommunikaation periaatteista atk-laitteiden kanssa).

Tärkeintä on, että sähköasema taiVoimalaitokseen on asennettu mikroprosessoripiiri, jonka avulla voit siirtää tietoja koko järjestelmän tilasta suoraan pääterminaaliin, joka suorittaa pääohjauksen.

Tiedonsiirto, jonka toimittaa GOST R IEC 61850, suoritetaan suurnopeusjunaliitännän kautta. Hiukan piiri on siru sidottu lähimpään lähiverkkoon.

Data Acquisition System (DAS) käyttää vähintään 64-bittistä lähetystä yhdessä vastaavien tietojen salausalgoritmien kanssa.

Mutta, kuten käytäntö osoittaa, nämä järjestelmätosoittautuvat melko haavoittuviksi. Katselimme amerikkalaisia ​​elokuvia, kun jossakin jaksossa koko lohkon virtalähde on katkaistu? Tässä se on! IEC 61850 -standardin mukaisten sähköverkkojen hallinta voidaan koordinoida mistä tahansa ulkoisesta lähteestä (lisäksi on selvää, miksi). Selvittäkää tällä välin perusjärjestelmän vaatimuksia.

Standardi IEC 61850: Tietoliikennejärjestelmien vaatimukset

Jos aiemmin ymmärrettiin, että signaali olisihemmotellaan puhelinlinjan käyttämiseen, tänään viestintä on hyppäsi eteenpäin. Sulautetut sirut pystyvät lähettämään 64 Mbit / s, täysin riippumattomina tarjoajista, jotka tarjoavat vakiosovelluksia.

Jos tarkastelemme standardia IEC 61850"Dummies" selitys näyttää melko yksinkertaiselta: voimayksikön siru käyttää omaa tiedonsiirtoprotokollaansa eikä yleisesti hyväksyttyä TCP / IP-standardia. Mutta se ei ole kaikki.

Itse standardi on siirtoprotokolla IEC 61850tietoja suojatulla yhteydellä. Toisin sanoen yhteyden muodostaminen samaan internetiin, langaton verkko jne. Tapahtuu hyvin tarkalla tavalla. Asetuksissa käytetään pääsääntöisesti välityspalvelimen asetuksia, koska ne ovat (vaikkakin ne ovat virtuaalisia), jotka ovat turvallisimpia.

Yleinen sovellus

On selvää, että GOST IEC 61850: n asettamien vaatimusten mukaan ei ole mahdollista asentaa tällaista laitetta tavalliseen muuntajapakkaukseen (ei yksinkertaisesti ole tilaa tietokoneen sirulle).

Työskentele tällaisella laitteella myös kaikkiin toiveisiinei. Hän tarvitsee ainakin IIS-järjestelmää, joka on samankaltainen kuin BIOS, sekä sopiva tiedonsiirtomalli (langaton verkko, kiinteä suojattu yhteys jne.).

Mutta yleisen tai paikallisen valvontakeskuksessaVerkko voi käyttää lähes kaikkia voimalaitosten toimintoja. Esimerkkinä, mutta ei paras, voimme vähentää elokuvan "Maan ydin» (Core), kun hakkeri estää tuhoaminen planeettamme energeettinen epävakauden lähteen toimittamalla 'vara' variantti edistäminen maapallon ydin.

Mutta tämä on puhdasta fiktiota, melko virtuaalistavahvistetaan IEC 61850 -standardin vaatimukset (vaikkei sitä nimenomaisesti ole mainittu). Kuitenkin jopa IEC 61850: n kaikkein primitiivin emulointi näyttää siltä. Kuinka monta katastrofia olisi voitu välttää?

Sama 4. voimalaitos Tshernobylin ydinvoimalaitoksessa, jossiihen asennettiin vähintään IEC 61850-1 -standardin mukaiset vianmääritystyökalut, ehkä se ei olisi räjähtänyt. Ja vuodesta 1986 lähtien se on vain hyötyä siitä, mitä tapahtui.

Säteily - se on sellainen, että se toimii salaa. Ensimmäisinä päivinä, kuukausina tai vuosina säteilysairauden merkkejä ei ehkä ilmene, puhumattakaan uraanin ja plutoniumin puoliintumisajoista, joita harvat ihmiset kiinnittävät huomiota tänään. Mutta samojen Geiger-laskinten integrointi voimalaitokseen voisi vähentää merkittävästi riskiä pysyä tällä alueella. Muuten protokolla itse sallii tällaisten tietojen lähettämisen kyseessä olevan kompleksin laitteisto- ja ohjelmistotasolla.

Mallintamismenetelmät ja todellisten protokollien muuntaminen

Yksinkertaisin käsitys siitä, miten se toimii,esimerkiksi IEC 61850-9-2 -standardissa, kannattaa sanoa, että raudan lanka ei pysty määrittämään lähetetyn datan suuntaa. Toisin sanoen tarvitsemme sopivan toistimen, joka pystyy välittämään tietoja järjestelmän tilasta ja salatussa muodossa.

Ota signaali, kuten käy ilmi, riittääyksinkertaista. Mutta jotta vastaanottava laite voi lukea ja purkaa sen, sinun on hikoilla. Itse asiassa, jotta saataisiin tulossa oleva signaali, esimerkiksi perustuen IEC 61850-2: een alkuperäisellä tasolla, sinun on käytettävä visualisointijärjestelmiä, kuten SCADA ja P3A.

Mutta se perustuu siihen, että tämä järjestelmä käyttäälangalliset viestintä, tärkeimmät protokollat ​​ovat GOOSE ja MMS (ei saa sekoittaa mobiiliviesteihin). Tämä IEC 61850-8 -standardin muunnos suoritetaan MMS: n peräkkäisellä käytöllä ensin ja sitten GOOSE: llä, mikä lopulta mahdollistaa P3A-teknologioiden tietojen näyttämisen.

Perusaseman perusasetusten tyypit

Kaikki tätä protokollaa käyttävät sähköasematon oltava vähintään minimitiedonsiirtotyökaluja. Ensinnäkin se koskee itse fyysistä laitetta, joka on liitetty verkkoon. Toiseksi jokaisessa tällaisessa yksikössä on oltava yksi tai useampi logiikkamoduuli.

Tässä tapauksessa laite itse pystyy suorittamaankeskuksen, yhdyskäytävän tai jopa välittäjän tehtävä tietojen lähettämisessä. Itse loogisilla solmuilla on kapea tarkennus ja ne on jaettu seuraaviin luokkiin:

• "A" - automaattiset ohjausjärjestelmät;
• ”M” - mittausjärjestelmät;
• ”C” - telemetria-ohjaus;
• “G” - yhteisten toimintojen ja asetusten moduulit;
• ”I” - viestinnän ja tietojen arkistointiin käytettävät keinot;
• ”L” - loogiset moduulit ja järjestelmän solmut;
• "P" - suojaus;
• "R" - suojaavat komponentit;
• "S" - anturit;
• "T" - muuntajien mittaus;
• "X" - lohkoyhteyden kytkentälaite;
• ”Y” - tehotyyppiset muuntajat;
• "Z" - kaikki muu, joka ei sisälly edellä mainittuihin luokkiin.

Esimerkiksi tarkastellaan IEC 61850-8-1 -protokollaakykenee tarjoamaan vähemmän johtoja tai kaapeleita, jotka tietenkin vaikuttavat positiivisesti vain laitteen kokoonpanon yksinkertaisuuteen. Tärkein ongelma on kuitenkin se, että kaikki järjestelmänvalvojat eivät pysty käsittelemään vastaanotettuja tietoja, vaikka ohjelmistopaketteja onkin. Toivottavasti tämä on väliaikainen ongelma.

Sovellusohjelmisto

IEC 61850 -emulointi voidaan kuitenkin suorittaa missä tahansa käyttöjärjestelmässä (jopa matkaviestimessä), vaikka tällaisten ohjelmien toiminnan fyysisiä periaatteita ei ymmärrettäisi.

Uskotaan, että johtohenkilöstö taiintegraattorit käyttävät paljon vähemmän aikaa tietojen käsittelyyn sähköasemilta. Tällaisten sovellusten arkkitehtuuri on intuitiivinen, käyttöliittymä on yksinkertainen, ja kaikki prosessointi koostuu vain lokalisoidun datan käyttöönotosta ja sen jälkeisestä automaattisesta tuloksesta.

Tällaisten järjestelmien haittana voi olla se, että P3A-laitteiden (mikroprosessorijärjestelmät) ylihintaiset kustannukset. Näin ollen sen massiivisen käytön mahdottomuus.

Käytännön soveltaminen

Ennen tätä kaikki, mitä on kuvattu suhteessa IEC 61850 -protokollaan, koski vain teoreettista informaatiota. Miten se toimii käytännössä?

Sanotaan, että meillä on voimalaitos(sähköasema), jossa on kolmivaiheinen virtalähde ja kaksi mittaustuloa. Määritettäessä tavallista loogista solmua käytetään nimeä MMXU. IEC 61850: lle voi olla kaksi: MMXU1 ja MMXU2. Tunnistamisen helpottamiseksi jokainen tällainen solmu voi sisältää myös lisäkoodin.

Esimerkki on simuloitu XCBR-pohjainen solmu. Se tunnistetaan joidenkin peruskäyttäjien avulla:

• Loc - paikallisen tai etäisen sijainnin määrittely;
• OpCnt - menetelmä valmiiden (suoritettujen) toimintojen laskemiseksi;
• Pos on sijainnista vastaava ja Loc-parametrien kaltainen operaattori;
• BlkOpn - komento lukituskytkimen poistamiseksi käytöstä;
• BlkCls - salli lukitus;
• CBOpCap - valitsee kytkimen toimintatilan.

Tällainen luokittelu kuvaluokkien kuvaamiseksi.CDC: tä käytetään pääasiassa järjestelmämuutoksessa 7-3. Jopa tässäkin tapauksessa konfiguraatio perustuu useiden merkkien (FC - toiminnalliset rajoitukset, SPS - yhden ohjauspisteen tilaan, SV ja ST - permutaatiojärjestelmien ominaisuuksiin, DC- ja EX-kuvauksiin ja parametrien kehittyneeseen määritelmään) käyttöön.

SPS-luokan määritelmän ja kuvauksen osalta looginen ketju sisältää stVal-ominaisuudet, laadun q ja nykyisen ajan parametrit t.

Täten muunnos tehdääntiedot Ethernet-yhteystekniikoista ja TCP / IP-protokollista suoraan MMS-objektimuuttujaan, joka tunnistetaan sitten osoitetulla nimellä, mikä johtaa minkä tahansa käytössä olevan indikaattorin todellisen arvon saamiseen.

Lisäksi IEC 61850 -protokolla on vainvain yleistetty ja jopa abstrakti malli. Se perustuu kuitenkin minkä tahansa voimajärjestelmän elementin rakenteen kuvaukseen, jonka avulla mikroprosessoripohjaiset pelimerkit voivat tunnistaa tarkasti kukin tällä alalla mukana olevat laitteet, myös energiansäästöteknologiaa käyttävät laitteet.

Teoriassa protokollaformaatti voidaan muuntaa MMS-standardien ja ISO 9506 -standardin mukaiseksi tietotyypiksi. Miksi sitten valittiin IEC 61850 -ohjausstandardi?

Se liittyy yksinomaan saatujen parametrien luotettavuuteen ja helppoon työskentelyprosessiin monimutkaisten nimien tai palvelumallien määrittelyyn itse.

Tällainen prosessi ilman MMS-protokollaaSe osoittautuu erittäin aikaa vieväksi, vaikka muodostettaisiin kyselyjä, kuten "read-write-report". Ei, tietenkin, voit tehdä tämäntyyppisen muunnoksen jopa UCA-arkkitehtuurille. Mutta kuten käytäntö osoittaa, IEC 61850 -standardin soveltaminen sallii sinun tehdä tämän ilman paljon vaivaa ja aikaa.

Tietojen tarkistusongelmat

Tämä järjestelmä ei kuitenkaan ole rajoitettuluovutusta. Sulautetut mikroprosessorijärjestelmät mahdollistavat tietojenvaihdon paitsi ala-asemien ja keskusohjausjärjestelmien tasolla. Jos heillä on asianmukaiset laitteet, he voivat käsitellä tietoja keskenään.

Esimerkki on yksinkertainen: Elektroninen siru lähettää tietoja kriittisellä alueella vallitsevan virran tai jännitteen vahvuudesta. Näin ollen mikä tahansa muu jännitehäviöön perustuva osajärjestelmä voi ottaa käyttöön tai poistaa käytöstä lisävoimajärjestelmän. Kaikki tämä perustuu fysiikan ja sähkötekniikan standardeihin, mutta se riippuu nykyisestä. Esimerkiksi meillä on vakiojännite 220 V. Euroopassa - 230 V.

Jos tarkastellaan poikkeamien kriteereitä, ensimmäisessäNeuvostoliitto on +/- 15%, kun taas kehittyneissä Euroopan maissa se on enintään 5%. Ei ole yllättävää, että länsimaalaiset laitteet yksinkertaisesti epäonnistuvat sähköverkon sähkövirran takia.

Ja luultavasti ei ole tarpeen sanoa, että monet meistäTarkkaile pihalla rakennusta Neuvostoliiton aikoina rakennetun muuntajan laatikon muodossa. Luuletko, että voit asentaa tietokoneeseen sirun tai liittää erityisiä kaapeleita saadaksesi tietoa muuntajan tilasta? Se on se, ja se on, että ei!

Uudet järjestelmät, jotka perustuvat IEC 61850 -standardiinvoit hallita kaikkia parametreja täysin, mutta sen laajamittaisen toteutuksen ilmeinen mahdottomuus työntää asiaankuuluvat palvelut, kuten "Energosbytov", protokollaa käytettäessä tällä tasolla.

Tässä ei ole mitään yllättävää. Yritykset, jotka jakavat sähköä kuluttajien kesken, voivat yksinkertaisesti menettää voittoja tai jopa markkinoiden etuoikeuksia.

Sen sijaan koko

Yleensä protokolla on toisaaltayksinkertainen, mutta toisaalta - erittäin vaikeaa. Ongelmana ei ole edes se, että nykyään ei ole vastaavaa ohjelmistoa, vaan että koko sähköntuotannon valvontajärjestelmä, joka on peritty Neuvostoliitosta, ei yksinkertaisesti ole valmista tähän. Ja jos otamme huomioon hoitajien vähäisen pätevyyden, ei ole kysymys siitä, että joku pystyy hallitsemaan tai poistamaan ongelmat ajoissa. Onko meillä sellaista? Ongelma? Vapauta naapuruus. Se on kaikki.

Tämän standardin käyttö kuitenkin välttää tällaisia ​​tilanteita, puhumattakaan minkäänlaisista liikkuvista sähkökatkoksista.

Näin ollen se on vain tuoda joitakintulos. Mitä loppukäyttäjän on käytettävä IEC 61850 -protokollaan? Yksinkertaisimmassa mielessä se on keskeytymätön virtalähde, jossa ei ole jännitettä. Huomaa, että jos keskeytymättömän virtalähteen tai jännitteen säätimen käyttöä ei ole suunniteltu tietokonepäätelaitteeseen tai kannettavaan tietokoneeseen, pudotus tai hyppy saattaa laukaista järjestelmän välittömästi. Hyvä on, jos palautus ohjelmatasolla on tarpeen. Ja jos muistiliuskat palavat tai kiintolevy epäonnistuu, mitä minun pitäisi tehdä?

Tämä on tietysti erillinen aiheItse nykyisin voimalaitoksissa käytettävät standardit, joilla on asianmukainen "rauta" ja diagnostiikkaohjelmisto, pystyvät kuitenkin hallitsemaan täysin kaikki verkon parametrit, estäen tilanteita, joissa esiintyy kriittisiä vikoja, jotka voivat johtaa paitsi kodinkoneiden hajoamiseen myös koko vikaantumiseen. kodin johdotus (on tiedossa, että se on suunniteltu enintään 2 kW: iin vakiojännitteellä 220 V). Siksi, mukaan lukien samanaikaisesti jääkaappi, pesukone tai boileri veden lämmittämiseksi, ajattele sata kertaa, kuinka perusteltua se on.

Jos nämä protokollaversiot ovat mukana,Alijärjestelmän asetuksia sovelletaan automaattisesti. Ja suurimmaksi osaksi se koskee samojen 16-ampeeristen sulakkeiden käyttämistä, joita 9-kerroksisen asukkaat asuvat joskus itsenäisesti ohittaen tästä vastuussa olevat palvelut. Mutta kysymyksen hinta, kuten käy ilmi, on paljon suurempi, koska sen avulla voit kiertää joitakin edellä mainittuun standardiin ja sen liitännäissääntöihin liittyviä rajoituksia.