IEC 61850 Автоматизація підстанцій.

Що таке IEC 61850?

IEC 61850 — це міжнародний стандарт, розроблений для покращення сумісності та зв’язку між інтелектуальними електронними пристроями (IED) на підстанціях . На відміну від Modbus, DNP3 або IEC 60870, які є сигнально-орієнтованими протоколами з різними структурами даних, IEC 61850 є об'єктно-орієнтованим, тобто визначає абстрактні моделі даних зі стандартизованою номенклатурою.

Відповідно, протоколи IEC 61850 GOOSE, MMS і SMV дозволяють одноманітно відображати IED і більше не вимагають специфічних бібліотек постачальників для розкриття значення кожної точки даних. Завдяки багатьом перевагам, які він має на майбутнє, стандарт завоював міцні позиції протягом багатьох років і тепер також застосовується за межами своєї початкової галузі автоматизації енергосистем, наприклад, у розподілених енергетичних ресурсах (DER).

IEC 61850 Автоматизація підстанцій

Використання сумісності для розкриття нового потенціалу

Враховуючи поточну оцифровку та майбутні виклики в енергетичному секторі, майбутнє, в якому кожен елемент електричного обладнання матиме певний тип налаштування та вимагатиме віддаленого моніторингу та/або контролю, може бути набагато ближчим, ніж багато хто очікує. Управління такою кількістю точок даних і зв’язок між різними IED від кількох постачальників вимагали визначення нового, міжнародно стандартизованого дизайну зв’язку – переходу від старих протоколів послідовного порту до абстрактних, незалежних від протоколу моделей даних.

Відповіддю на це став стандарт IEC 61850. З моменту свого першого впровадження він зазнав багато оновлень і розширень, досягнувши точки, коли підстанції в усьому світі автоматизуються незалежно від постачальників відповідно до стандарту. Очікується, що ефект стандарту IEC 61850 як засобу сумісності в автоматизації енергосистеми буде порівнянний з іншими специфікаціями гальмування землі, такими як вплив html на веб-сервіси в 90-х роках. Нарешті, ми можемо забути про кілька власних протоколів і розкрити новий потенціал, звернувшись до повністю сумісних систем автоматизації підстанцій (SAS) на основі технології IEC 61850.

Гнучкі та зручні рішення для плавного переходу

Одна з головних проблем автоматизації підстанцій полягає в інтеграції нової технології підстанції, такої як IEC 61850, у старі, існуючі підстанції, де старі та нові пристрої повинні співіснувати та взаємодіяти один з одним. Прикладами цього можуть бути нові центри управління, які мають зв’язуватися зі старими системами автоматизації, або нещодавно встановлені інтелектуальні електронні пристрої (IED), які повинні підключатися до старих систем на підстанції або в центрі управління. 

Рішення iGrid T&D були розроблені саме для таких завдань. Розроблені спеціально для автоматизації підстанцій, усі пристрої та програмні системи, що включають RTU, шлюзи, модулі розширення вводу/виводу та систему SCADA, забезпечують унікальний діапазон протоколів зв’язку та варіантів підключення.

Пристрої можуть використовувати майже всі протоколи як для збору, так і для передачі даних від пристроїв і об’єктів і між ними, а також можуть відображати всі з них на IEC 61850.

• Серед іншого, протоколи зв'язку включають:
• Master/Slave IEC 60870–5‑101 
• Master/Slave Modbus TCP/UDP і JBUS (головний)
• Майстер IEC 60870–5‑103
• Майстер Profibus DP
• Майстер IEC 62056–21
• IEC 61850 MMS клієнт/сервер
  OPCUA
• Master/Slave IEC 60870–5‑104
• Master/Slave ModbusRTU Master/Slave DNP3.0 (послідовний, UDP, TCP)
• Майстер IEC 60870–5‑102
• Майстер Спабус, Млинк,Проком
• Агент/Менеджер SNMP
• IEC 61850 GOOSE Видавець/Передплатник
  
  Наші рішення також можуть спілкуватися за допомогою технологій з інших галузей, таких як mySQL ,PostgreSQL, API та OPC UA.

Крім того, пристрої зв’язували з обладнанням від численних різних виробників у широкому діапазоні застосувань. Ми підключили все це: нові й старі системи, Ethernet та послідовний, IEC 61850 та старі застарілі протоколи (наприклад, SPA-шина), системи SCADA та інтранеті, ринок генерації та енергії. 

Нашим пріоритетом у oblikGrid  є підтримка розвитку систем автоматизації ваших підстанцій і підготовка персоналу простим, але технологічно обґрунтованим способом. З цієї причини ми використали наше ноу-хау для розробки обладнання, яке можна легко налаштувати відповідно до ваших потреб за допомогою нашого безкоштовного інструменту oblikConf. oblikConf тепер також включає потужний інструмент oblikConfICD, який був спеціально розроблений для полегшення конфігурації пристроїв IEC 61850.

За допомогою наших найсучасніших продуктів ми хочемо зробити перехід до передових систем автоматизації максимально плавним . Наші рішення гарантують, що вам більше не доведеться турбуватися про сумісність та неефективність мережі . Наші RTU та шлюзи можуть обмінюватися даними за допомогою численних протоколів через Ethernet або послідовні з’єднання та плавно інтегруватися з нашими інтуїтивно зрозумілими програмними рішеннями, які мають усі необхідні функції. 

З нашими продуктами ви не тільки підвищите ефективність своїх енергетичних систем протягом усього життєвого циклу, але й зможете:

• комфортно реагувати на будь-які зміни мережі (великі чи малі)
• установка відкритих і масштабованих мережевих архітектур
• модернізувати пристрої сторонніх розробників

Наші пристрої вже конфігуровані та універсальні за конструкцією, але ми також надаємо додаткові конфігурації продуктів та індивідуальні послуги за запитом.

Наші шлюзи, системи SCADA та RTU також забезпечують дійсно потужні функції, такі як розширені схеми резервування, внутрішня автоматизація ПЛК та високоточне керування часом у мікросекундах.

Наші продукти для автоматизації підстанцій IEC 61850

Завдяки нашій прихильності до передової автоматизації підстанцій усі пристрої та програмні системи oblikGrid надають широкий спектр функціональних можливостей і характеристик для найефективніших способів подолання сучасних і майбутніх проблем.

Хоча ми раді підтримати наших клієнтів, oblik.online не є бізнесом, який базується на послугах. Натомість ми прагнемо надати найсучасніші технології, які дозволяють нашим клієнтам самостійно встановлювати, експлуатувати та підтримувати передові системи автоматизації.

Високошвидкісний захист шин від ХЗ Group

Захист з GOOSE 

Гнучкість, адаптивність та ефективність завдяки конфігурації програмного забезпечення, а не апаратним каналам сигналу

Надзвичайно висока швидкість обміну повідомленнями

Підвищена надійність завдяки перевірці цілісності даних GOOSE

Мережу можна вільно розширювати та переналаштовувати за низькою ціною

Переваги ХЗ Group

Особливо швидкий час обробки модулів розширення oblikRTUe

Повна підтримка IEC 61850 на всіх мережевих пристроях (захисту, вводу/виводу, сервери шлюзу, головні пристрої, SCADA тощо)

IEC 61850 GOOSE та MMS зв'язок

Багаторічний досвід роботи в різних сферах застосування

Не тільки oblikGrid, а й наш партнер ХЗ, лідер ринку реле захисту, активно інвестує в технологію IEC 61850. Нова серія ХЗ МОРЕ має вбудовану підтримку стандарту IEC 61850, включаючи стандартний горизонтальний протокол зв’язку GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event). 

Завдяки поєднанню реле ХЗ і провідних пристроїв oblikGrid і модулів розширення oblikRTUe, одноранговий зв’язок GOOSE може використовуватися через мережу підстанцій на основі Ethernet (замінюючи канали блокування сигналів між комутаційними пристроями) для створення складних логічних схем для захисту підстанції. і автоматизація.

Деякі з найбільш широко відомих і прийнятих прикладів - це схеми захисту шин із блокуванням, захист від несправності вимикача, контроль якості електроенергії паралельних силових трансформаторів і вибірковий захист від дугового замикання.

Схеми блокування особливо популярні, оскільки вони використовують переваги підвищеної швидкості та безпеки, що надаються повідомленнями GOOSE, а також традиційно простий та ефективний метод захисту шин на розподільних підстанціях.

Отже, як працює блокування?

Коли на шині виникає несправність, з’єднані між собою реле швидко координуються, внаслідок чого реле вхідних фідерів блокують реле вихідних фідерів, а потім відключають CB вхідного фідера. Те ж саме відбувається і навпаки, коли на вихідному фідері виникла несправність, а реле вхідного фідера заборонено спрацьовувати. 

Максимальна швидкість з GOOSE

Оскільки повідомлення GOOSE надсилаються реле до ретранслятора, через локальну мережу Ethernet , тому не виникає додаткової затримки від проміжного обладнання, такого як вхідні фільтри або допоміжні реле. Сигнали блокування можуть передаватися швидше, ніж у традиційних схемах жорсткого блокування. Одноранговий зв'язок дозволяє надсилати блокувальні сигнали на всі реле одночасно, завдяки чому загальний час роботи не залежить від розміру мережі, складності чи топології.

Завдяки швидкому обробці модулів розширення вводу-виводу iRTUe ви можете повністю скористатися цією швидкістю. iRTU можуть безпосередньо спілкуватися з реальними, інтегруючи аналогові та цифрові показники якості електроенергії в схему майже без затримок.

GOOSE також забезпечує вищу надійність і адаптивність 

На додаток до властивих функцій безпеки схем блокування, надійність роботи може бути додатково підвищена за рахунок притаманного контролю повідомлень GOOSE. Коли ланцюг блокування розривається, непотрібне відключення уникає, оскільки блокування не відбувається. Замість того, щоб вимкнути захист у такому випадку, притаманний GOOSE нагляд генерує попередження, щоб ініціювати процес технічного обслуговування/ремонту та реагувати якомога швидше. 

Цю функцію нагляду також можна використовувати для адаптації до вимог програми. Залежно від об’єкта, який підлягає захисту, одна функція часто повинна мати пріоритет над іншою. Наприклад, може знадобитися пожертвувати деякою швидкістю роботи для досягнення селективності або навпаки. Такі налаштування можна легко внести до конфігурації служби GOOSE, щоб отримати найкращий можливий захист.

Чому варто вибрати повний пакет ХЗ?

Окрім переваг, які продукти ХЗ Group пропонують окремо, виконання проекту під однією парасолькою приносить багато позитивних ефектів, особливо в плані координації та розробки інтерфейсу між продуктами.

Це призводить до значної економії витрат і часу для клієнта, який також отримує вигоду від: 

• Єдиний договір на весь пакет
• Економічне забезпечення, постачання та управління проектами
• Єдина контактна точка для всього проекту
• Швидший запуск, введення в експлуатацію та інжиніринг
• Знижений ризик клієнта
  

IEC 61850 пояснює

Стандарт IEC 61850 став відповіддю на зростаючу потребу в вищих і більш глибоких рівнях контролю та автоматизації в електричних мережах. З постійним збільшенням кількості пристроїв, типів пристроїв і точок даних, які ще більше прискорюються завдяки оцифровці, а також інтеграції нових, часто географічно розподілених і гетерогенних джерел генерації, стало очевидним, що майбутні потреби не можуть бути задоволені технологічними обмеженнями послідовні протоколи, такі як Modbus. 

Щоб гарантувати сумісність в умовах швидкого технологічного розвитку та інновацій продукції в галузі, стандарт IEC 61850 не тільки визначає різні протоколи зв’язку та інтерфейси, а й надає специфікації щодо моделювання підстанції, мови конфігурації та моделей даних . З цієї причини IEC 61850 зазвичай називають «не просто протоколом», а замість цього часто називають моделлю даних або структурою. 

Сфера застосування стандарту дозволяє відобразити стандартизовані моделі даних і послуги на серверні протоколи зв’язку і таким чином передавати дані через Ethernet, використовуючи різні протоколи для різних вимог і застосувань, як, наприклад , протоколи на основі T CP/IP для зв’язку клієнт/сервер. З цієї причини, незважаючи на його початкову зосередженість на автоматизації підстанцій, гнучкість IEC 61850 поширила його використання на інші програми, такі як інтеграція розподілених енергетичних ресурсів (DER) в енергосистему або зв'язок між інтелектуальними пристроями в системах управління будівлею. (BMS).

Стандарт IEC 61850 відрізняється такими елементами:

Абстрактний інтерфейс служби зв’язку (ACSI)

ACSI (визначений у IEC 61850–7‑2) описує функції та послуги для взаємодії між IED в системі . Приклади послуг IEC 61850 включають передачу файлів, читання даних або призначення значень. ACSI можна відобразити на різні протоколи, включаючи MMS або веб-сервіси.

Конструкція та структура

системи Функціями стандарту IEC 61850 є логічні вузли, які часто можна почути, які можуть просто містити описи пристроїв, але зазвичай являють собою реальні фізичні пристрої, такі як перемикачі, датчики або IED, і весь спектр його функціональних можливостей.

Набір протоколів IEC 61850 Стандарт IEC 61850 визначає кілька різних протоколів для різних цілей на підстанціях та інших об'єктах/комунальних підприємствах.

Стандарт визначає низькорівневий (шина процесу) протокол GOOSE/GSSE ( Generic Object Oriented Substation Events) на основі клієнта/сервера для передачі даних про події через мережі з дуже високою швидкістю. Це відкриває нові можливості для передових функцій і схем автоматизації та захисту підстанцій.

Він також визначає більш складний протокол MMS (специфікація виробничих повідомлень) для зв’язку між серверами та клієнтами. Він надає набір функцій, які дозволяють клієнту отримувати модель даних сервера, читати або змінювати окремі значення або навіть видаляти записи, а також передавати файли.

Останні два протоколи, відображені на діаграмі, містять протокол вибіркових значень (SV) для передачі оцифрованих миттєвих значень величин енергетичної системи, головним чином первинних струмів і напруг, а також протоколи синхронізації часу, такі як SNTP через UDP/IP.