МЭК 61850: перспективы, проблемы реализации и пути их решения. Мэк 61850 для чайниковМЭК 61850: разделы и преимущества стандартаС развитием цифровых технологий в стороне не остались и производители электротехнического оборудования. Несмотря на наличие международной классификации ISO, в России был использован европейский стандарт МЭК 61850, отвечающий за системы и сети подстанций. Немного историиРазвитие компьютерных технологий не обошло стороной системы управления электрическими сетями. Общепринятый сегодня стандарт МЭК 61850 изначально был представлен в 2003 году, хотя попытки внедрения систем на этой основе велись еще в 60-х годах прошлого столетия. Суть его сводится к использованию специальных протоколов управления электрическими сетями. На их основе сейчас и производится отслеживание функционирования всех сетей такого типа. Если раньше основное внимание уделялось исключительно модернизации компьютерных систем, контролирующих электроэнергетику, то с внедрением правил, стандартов, протоколов в виде МЭК 61850 ситуация изменилась. Главной задачей этого ГОСТа стало обеспечение мониторинга с целью своевременного выявления неполадок в работе соответствующего оборудования. Протокол МЭК 61850 и его аналогиСам же протокол наиболее активно начал применяться в середине 80-х годов. Тогда в качестве первых тестируемых версий использовались модификации МЭК 61850-1, IEC 60870-5 версий 101, 103 и 104, DNP3 и Modbus, которая оказалсь совершенно несостоятельной. И именно начальная разработка легла в основу современного протокола UCA2, который в середине 90-х годов был успешно применен в Западной Европе. Как это работаетОстанавливаясь на вопросе функционирования, стоит объяснить, что такое протокол МЭК 61850, для «чайников» (людей, которые только постигают основы работы и понимания принципов общения с компьютерной техникой). Суть состоит в том, что на подстанции или энергостанции устанавливается микропроцессорный чип, позволяющий передавать данные о состоянии всей системы непосредственно на центральный терминал, осуществляющий основное управление. Передача данных, которую предусматривает ГОСТ Р МЭК 61850, осуществляется через высокоскоростное соединение. Грубо говоря, производится привязка чипа к ближайшей ЛВС. Система сбора данных DAS (Data Acquisition System) использует как минимум 64-битную передачу совместно с соответствующими алгоритмами шифрования данных. Но, как показывает практика, и эти системы оказываются достаточно уязвимыми. Смотрели американские фильмы, когда в одном из эпизодов отключается энергоснабжение целого квартала? Вот оно! Управление электрическими сетями на основе протокола МЭК 61850 может быть скоординировано из любого внешнего источника (далее будет понятно, почему). А пока рассмотрим основные системные требования. Стандарт Р МЭК 61850: требования к системам связиЕсли ранее подразумевалось, что сигнал должен предаваться с использованием телефонной линии, сегодня средства связи шагнули далеко вперед. Встроенные чипы способны обеспечивать передачу на уровне 64 Мбит, являясь абсолютно независимыми от провайдеров, предоставляющих стандартные услуги подключения. Если рассматривать стандарт МЭК 61850 для «чайников», объяснение выглядит достаточно просто: чип энергоблока использует собственный протокол передачи данных, а не общепринятый стандарт TCP/IP. Но и это еще не все. Сам стандарт и есть протокол МЭК 61850 передачи данных с защищенным соединением. Иными словами, подключение к тому же интернету, беспроводной сети и т. д. осуществляется очень специфичным способом. В настройках, как правило, задействуются параметры прокси-серверов, поскольку именно таковые (пусть даже виртуальные) являются наиболее безопасными. Общая область примененияПонятно, 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. Методика моделирования и преобразование в реальные протоколыДля 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. Основные типы конфигурирования подстанцийЛюбая подстанция, использующая данный протокол, должна обладать хотя бы минимальным набором средств для передачи данных. Во-первых, это касается самого физического устройства, подключенного к сети. Во-вторых, в каждом таком агрегате должен иметься один или несколько логических модулей. В этом случае сам девайс способен выполнять функцию концентратора, шлюза или даже своеобразного посредника для передачи информации. Сами же логические узлы имеют узкую направленность и разделяются на следующие классы:
Считается, что протокол МЭК 61850-8-1, например, способен обеспечить меньшее использование проводов или кабелей, что, конечно же, только положительным образом влияет на простоту конфигурации оборудования. Но основная проблема, как оказывается, состоит в том, что не все администраторы способны обрабатывать принимаемые данные даже при наличии соответствующих программных пакетов. Хочется надеяться, что это временная проблема. Прикладное ПОТем не менее даже в ситуации непонимания физических принципов действия программ такого типа эмуляция МЭК 61850 может производиться в любой операционной системе (даже в мобильной). Считается, что управляющий персонал или интеграторы тратят намного меньше времени на обработку данных, поступающих с подстанций. Архитектура таких приложений интуитивно понятна, интерфейс прост, а вся обработка заключается только в введении локализованных данных с последующей автоматической выдачей результата. К недостаткам таких систем можно отнести разве что завышенную стоимость оборудования P3A (микропроцессорные системы). Отсюда и невозможность его массового применения. Практическое применениеДо 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:
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. Вопросы верификации данныхОднако 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. Вместо итогаВ целом же протокол, с одной стороны, является простым, а с другой – очень сложным. Проблема состоит даже не в том, что на сегодняшний день нет соответствующего ПО, а в том, что вся система контроля за электроэнергетикой, доставшаяся нам от СССР, для этого просто не подготовлена. А если взять в расчет низкую квалификацию обслуживающего персонала, тут и речи не может быть о том, что кто-то способен контролировать или устранять проблемы своевременно. У нас ведь как принято? Проблема? Обесточиваем микрорайон. Только и всего. Зато применение этого стандарта позволяет избежать подобного рода ситуаций, не говоря уже о всяких веерных отключениях. Таким образом, остается только подвести некий итог. Что конечному пользователю несет использование протокола МЭК 61850? В самом простом понимании – это бесперебойное электроснабжение с отсутствием перепадов напряжения в сети. Заметьте, если для компьютерного терминала или ноутбука не предусмотрено использование блока бесперебойного питания или стабилизатора напряжения, перепад или скачок могут спровоцировать моментальное отключение системы. Ладно, если потребуется восстановление на программном уровне. А если сгорят планки оперативной памяти или выйдет из строя винчестер, что тогда делать? Это, конечно, является отдельным предметом для исследования, однако сами стандарты, ныне применяемые в энергостанциях с соответствующими «железными» и программными средствами диагностики способны контролировать абсолютно все параметры сетей, предотвращая ситуации с появлением критических сбоев, которые могут привести не только к поломке бытовой техники, но и к выходу из строя всей домашней проводки (она, как известно, рассчитана не более чем на 2 кВт при стандартном напряжении в сети 220 В). Поэтому, включая одновременно холодильник, стиральную машину или бойлер для подогрева воды, сто раз подумайте, насколько это оправдано. Если же данные версии протоколов задействованы, настройки подсистемы будут применены автоматически. И в самой большей степени это касается срабатывания тех же 16-амперных предохранителей, которые жители 9-этажек иногда устанавливают самостоятельно, минуя службы, за это отвечающие. Но цена вопроса, как оказывается, намного выше, ибо позволяет обойти некоторые ограничения, связанные с выше указанным стандартом и его сопутствующими правилами. fb.ru Структура стандарта МЭК 61850Основной набор глав стандарта МЭК 61850 первой редакции был опубликован в 2002 – 2003 г.г. Позднее в 2003 – 2005 г.г. были опубликованы остальные главы первой редакции. Всего первая редакция насчитывала 14 документов. Позднее часть глав была переработана и дополнена, а также в стандарт были добавлены некоторые документы. Текущая редакция стандарта состоит уже из 19 документов, список которых приведен ниже.
Рассмотрим подробнее структуру стандарта и входящих в него документов. Но прежде всего определим терминологию, в соответствии с которой обозначаются документы. В Международной электротехнической комиссии различают следующие виды документов:
Международный стандарт (IS)Международным стандартом является стандарт, официально принятый Международной организацией по стандартизации и официально опубликованный. Определение, данное во всех документах МЭК гласит «Нормативный документ, разработанный в соответствии с процедурами согласования, который был принят членами национальных комитетов МЭК ответственного технического комитета в соответствии с Главой 1 Директив ИСО/МЭК [1]. Существует два условия для принятия международного стандарта:
Технические требования (TS)Технические требования часто публикуются в тех случаях, когда стандарт находится в разработке или когда для официального принятия международного стандарта не достигнуто необходимое согласие. Технические требования приближаются к Международному стандарту в части детализации и полноты, но ещё не прошли через все стадии утверждения из-за того, что не было достигнуто согласие, или потому что стандартизация сочтена преждевременной. Технические требования схожи с Международным стандартом и являются нормативным документом, разрабатываемым в соответствии с процедурами согласования. Технические требования утверждаются двумя третями голосов действующих членом Технического комитета или Подкомитета МЭК. Технический отчёт (TR)Технический отчёт содержит информацию отличающуюся от той, что обычно публикуется в международных стандартах, например, данные, полученные из исследований, проведённых среди национальных комитетов, результаты работы других международных организаций или данные по передовым технологиям, полученные от национальных комитетов и имеющие отношение к предмету стандарта. Технические отчёты носят чисто информативный характер и не выступают нормативными документами. Утверждение технического отчёта производится простым большинством голосов действующих членом технического комитета или подкомитета МЭК. Рассмотрим содержание глав стандарта по порядку, а также разрабатываемые документы. IEC/TR 61850-1 ред. 1.0 Введение и общие положенияПервая глава стандарта выпущена в виде технического отчёта и служит введением в серию стандартов МЭК 61850. В главе описаны базовые принципы, положенные в основу системы автоматизации, работающей в соответствии с МЭК 61850. Первой главой стандарта определена трёхуровневая архитектура системы автоматизации, включающая уровень процесса, уровень присоединения и уровень станции. Изначально стандартом была определена лишь система автоматизации в рамках одного объекта и связи между несколькими ПС не были включены в модель. Позднее модель была расширена и на рис. 1 представлена архитектура системы связи, описанная второй редакцией стандарта, где предусмотрены также связи между подстанциями (см. рис. 1). Внутри каждого из уровней, а также между уровнями описана структура информационного обмена.  Рис. 1. Архитектура системы связи. Перечень интерфейсов и их назначение также приведены в первой главе стандарта и описаны в таблице 1. Таблица 1 – Определения интерфейсов
Кроме того, в первой главе МЭК 61850 впервые описаны:
Описание вышеобозначенного представлено в достаточно сжатом виде и в первой главе предназначено лишь для ознакомительных целей. IEC/TS 61850-2 ред. 1.0 Термины и определенияВторая глава стандарта содержит глоссарий терминов, сокращений и аббревиатур, используемых в контексте автоматизации подстанций в серии стандартов МЭК 61850. Глава утверждена в формате Технических требований. IEC 61850-3 ред. 1.0 Общие требованияТретья глава стандарта является единственной главой из серии, которая определяет требования к физическому оборудованию. В числе таких требований, в первую очередь описаны требования к электромагнитной совместимости устройств, допустимым условиям работы, надёжности и т.п. Основная часть требований дана в форме ссылок на стандарт МЭК 60870-2, -4 и МЭК 61000-4. Следует отметить, что одним из требований стандарта, например, является декларация производителем математического ожидания наработки до отказа (MTTF), а также описание методики, в соответствии с которой она рассчитана. Знание этого важного параметра позволит производить расчёт наработки отказа системы в целом. IEC 61850-4 ред. 2.0 Системный инжиниринг и управление проектамиДанная глава стандарта описывает все субъекты, участвующие в реализации системы автоматизации подстанции и распределение ответственности между ними. Так, в документе описаны следующие участники: заказчик в виде электроэнергетической компании, проектная организация или проектировщик, монтажно-наладочная организация и производитель оборудования и программных инструментов. Документ также описывает базовые принципы выполнения проекта, наладки и испытаний. Кроме того, дана концепция распределения различных функций между программными и аппаратными инструментами. Более подробная информация по этой части дана в шестой главе. IEC 61850-5 ред. 1.0 Требования к функциям и устройствам в части передачи данныхПятая глава стандарта детализирует концептуальные принципы разделения системы автоматизации на уровни, описанные в первой главе, а также даёт описание концепции использования логических узлов,предлагает их классификацию в соответствии с функциональным назначением Кроме того, в главе приведены примеры схем взаимодействия различных логических узлов при реализации ряда функций РЗА. Здесь же упоминаются термины «функциональная совместимость» и «взаимозаменяемость». При этом сделан акцент на том, что стандарт не предполагает обеспечение взаимозаменяемости устройств, его назначение – обеспечить функциональную совместимость устройств. Эти два понятия часто путают при обсуждении стандарта МЭК 61850. Важной частью данной главы также является описание требований к производительности системы в части допустимых временных задержек. Стандарт нормирует полное время передачи сигнала, которое складывается из трёх составляющих:
Полное время передачи сигнала будет связано с полным временем передачи аналогичных сигналов при помощи аналоговых интерфейсов (например, дискретных входов/выходов реле или аналоговых входов цепей тока и напряжения). Пятой главой стандарта нормированы допустимые временные задержки для различных видов сигналов, включая дискретные сигналы, оцифрованные мгновенные значения токов и напряжений, сигналы синхронизации времени и т.п. Следует также отметить, что во второй редакции пятой главы, официальная публикация которой намечена на осень 2012, введена новая система классов производительности. Однако фактически требования к допустимым задержкам при передаче сигналов определенных видов не изменились. IEC 61850-6 ред. 2.0 Язык описания конфигурации для обмена даннымиШестая глава стандарта описывает формат файлов для описания конфигураций устройств, задействованных в обмене данными по МЭК 61850. Главная задача общего формата обеспечить возможность конфигурирования устройства внешним программным обеспечением. Указанный формат файлов описания известен как язык конфигурирования подстанций (SCL) и базируется на общепринятом в IT-среде языке разметки XML. С целью определения чётких правил формирования файлов формата SCL, а также простоты проверки правильности их составления, была разработана XSD-схема, которая также описана в главе 6 и является неотъемлемой частью стандарта МЭК 61850. Первоначальная версия схемы была опубликована вместе с первой редакцией главы 6 в 2007 году. Позднее схема претерпела ряд изменений, связанных, в частности, с исправлением ошибок и рядом дополнений в SCL-файлах, и в 2009 году была опубликована её новая редакция. Таким образом, сейчас действуют две редакции схемы: 2007 и 2009 года, обычно именуемые как «первая» и «вторая» редакции. Несмотря на существующие между ними различия, предполагается, что устройства, совместимые со «второй редакцией» должны иметь обратную совместимость и с устройствами «первой редакции». На практике это происходит, к сожалению, не всегда. Тем не менее, это не мешает реализовать связь между устройствами, задавая каждому конфигурацию при помощи ПО производителя. IEC 61850-7 Базовая структура коммуникацийСтандарт МЭК 61850 определяет не только протоколы передачи данных, но и семантику, которой эти данные описаны. Седьмой раздел стандарта описывает подходы к моделированию систем и данных в виде классов. Все, входящие в седьмой раздел части взаимосвязаны между собой, а также с главами 5, 6, 8 и 9. IEC 61850-7-1 ред. 2.0 Базовая структура коммуникаций – Принципы и моделиВ разделе 7-1 стандарта введены базовые методы моделирования систем и данных, представлены принципы организации передачи данных и информационные модели, используемые в других частях МЭК 61850-7. В данной главе описан принцип представления физического устройства со всеми имеющимися в нём функциями в виде набора логических устройств, состоящих, в свою очередь, из набора логических узлов. Также описана технология группировки данных в наборы данных с последующим назначением этих данных на коммуникационные сервисы. В данной главе также дано описание принципов передачи данных, осуществляющихся по технологии «клиент-сервер» или «издатель-подписчик». Однако следует отметить, что данная глава, так же как и весь раздел 7 описывает лишь принципы и не описывает назначения сигналов на конкретные протоколы связи. IEC 61850-7-2 ред. 2.0 Базовая структура коммуникаций – Абстрактный интерфейс коммуникаций (ACSI)Глава 7-2 описывает так называемый «абстрактный коммуникационный интерфейс» для систем автоматизации электроэнергетических объектов. В главе дано описание схемы классов и сервисов передачи данных. Концептуальная схема связей классов приведена на рис. 2. Подробнее описание этой схемы будет дано в одной из будущих публикаций в рамках рубрики.  Рис. 2. Схема связей классов.В главе дано подробное описание свойств каждого из классов, а в разделе сервисов передачи данных представлена связь указанных классов с возможными сервисами, таким как отчёты, журналы событий, чтение/запись данных или файлов, многоадресная рассылка и передача мгновенных значений. Таким образом главой в абстрактном виде подробно описана вся структура коммуникаций, начиная от описания самих данных, как класса, и заканчивая сервисами для их передачи. Однако, как уже сказано выше, всё это описание дано лишь в абстрактной форме. IEC 61850-7-3 ред. 2.0 Основная структура коммуникаций – Общие классы данныхКак видно из рис. 2, каждый класс данных (DATA) включает в себя один или более атрибутов данных (DataAttribute). Каждый атрибут данных, в свою очередь, описан определенным классом атрибута данных. В главе 7-3 описаны все возможные классы данных и классы атрибутов данных. Классы данных включают несколько групп:
Описанные классы позволяют моделировать всевозможные данные в рамках системы автоматизации ПС с целью дальнейшего обмена этими данными между устройствами и системами. По сравнению с первой главой, во второй были учтены корректировки в соответствии с Tissues [2], кроме того, были добавлены новые классы данных и атрибутов, потребовавшиеся в новых информационных моделях, построенных в соответствии с требованиями стандарта и использующимся за рамками систем автоматизации подстанций. IEC 61850-7-4 ред. 2.0 Основная структура коммуникаций – Классы логических узлов и объектов данныхНастоящая глава стандарта описывает информационную модель устройств и функций, относящихся к подстанциям. В частности, она определяет имена логических узлов и данных для передачи данных между устройствами, а также определят взаимосвязь логических узлов и данных. Имена логических узлов и данных, определенные главой 7-4, являются частью модели классов, предложенной в главе 7-1 и определенной главой 7-2. Имена, определенные в данном документе, используются для построения иерархических ссылок на объекты с целью дальнейшего обращения к данным при коммуникациях. В данной главе также применяются правила формирования имён, определённые главой 7-2. Все классы логических узлов имеют наименования, состоящие из четырёх букв, причём первая буква в названии класса логического узла указывает на группу, к которой он относится (см. Табл. 3). Таблица 3 – Перечень групп логических узлов
IEC 61850-7-410, -420 и -510Стандарты МЭК 61850-7-410 и -420 являются расширениями главы 7-2 и содержат описания классов логических узлов и данных для гидроэлектростанций и малой генерации генерации. Технический отчёт IEC/TR 61850-7-510 даёт пояснения по использованию логических узлов, определенных в главе 7-410, а также в других документах серии МЭК 61850, для моделирования комплексных функций управления на электрических станциях, включая гидроаккумулирующие станции с изменяемой скоростью. IEC 61850-8-1 ред. 2.0 Назначение на определенный коммуникационный сервис – Назначение на MMS и IEC 8802-3Как отмечалось выше, раздел 7 стандарта описывает только принципиальные механизмы передачи данных. Глава 8-1, в свою очередь, описывает методы обмена информацией по локальным сетям путём назначения абстрактных коммуникационных сервисов (ACSI) на протокол MMS и кадры ISO/IEC 8802-3. Глава 8-1 описывает протоколы как для обмена данными, для которых критична временная задержка, так и данными, где задержка не критична. Сервисы и протокол MMS работают на полной модели OSI поверх стека TCP, за счёт чего передача данных по этому протоколу осуществляется с относительно большими временными задержками, поэтому использование протокола MMS позволяет решать задачи по передаче данных, для которых не критична задержка. Например, этот протокол может использоваться для передачи команд телеуправления, сбора данных телеизмерений и телесигнализации, а также для отправки отчётов и журналов с удалённых устройств. Помимо протокола MMS глава 8-1 описывает назначение данных, требующих быстрой передачи данных. Семантика этого протокола определена в МЭК 61850-7-2. Глава 8-1 описывает синтаксис протокола, определяет назначение данных кадры ИСО/МЭК 8802-3, а также определяет процедуры, относящиеся к использованию ИСО/МЭК 8802-3. Указанный протокол известен специалистам как протокол GOOSE. За счёт того, что данные в этом протоколе назначаются непосредственно в кадр Ethernet, минуя модель OSI и в обход стека TCP, передача данных в нём осуществляется с заметно меньшими задержками, по сравнению с MMS. Благодаря этому GOOSE может использоваться для передачи команд отключения выключателя от защиты и аналогичных быстрых сигналов. IEC 61850-9-1 ред. 1.0 Назначение на определенный коммуникационный сервис – Передача мгновенных значений по последовательному интерфейсуДанная глава описывала методы передачи мгновенных значений путем назначения данных на последовательный интерфейс по МЭК 60044-8. Однако в 2012 году указанная глава была исключена из серии стандартов МЭК 61850 и более не поддерживается. IEC 61850-9-2 ред. 2.0 Назначение на определенный коммуникационный сервис – Передача мгновенных значений по интерфейсу IEC 8802-3Глава 9-2 стандарта МЭК 61850 описывает методы передачи мгновенных значений от ТТ и ТН по интерфейсу IEC 8802-3, то есть определят назначение класса сервиса передачи мгновенных значений от измерительных ТТ и ТН МЭК 61850-7-2 на протокол ISO/IEC 8802-3. Данная глава стандарта распространяется на измерительные трансформаторы тока и напряжения с цифровым интерфейсом, устройства сопряжения с шиной процесса и ИЭУ с возможностью приёма данных от ТТ и ТН в цифровом виде. Фактически данная глава описывает формат кадра Ethernet в зависимости от того, какие данные на него назначены, то есть определят его взаимосвязь с классом данным согласно МЭК 61850-7-2 и описанием согласно МЭК 61850-6. Первой редакцией главы 9-2 не были предусмотрены такие важные моменты, как обеспечение резервирования. Во второй редакции были учтены эти недостатки, в связи с чем формат кадра 9-2 был дополнен полями для меток протоколов резервирования PRP или HSR. Спецификация IEC 61850-9-2LEПервая редакция стандарта МЭК 61850-9-2 была опубликована в 2004 году, однако отсутствие в ней чётко прописанных требований по частотам выборок мгновенных значений и составу передаваемого пакета могло привести к потенциальной несовместимости решений разных производителей. Для того, чтобы способствовать развитию совместимых решений на базе протокола МЭК 61850-9-2 группой пользователе UCA в дополнение к стандарту была также разработана спецификация [3] (получившая наименование «9-2LE»), которая конкретизировала состав передаваемого пакета данных, определила две стандартные частоты: 80 и 256 выборок за период промышленной частоты, то есть фактически установила стандартные требования к интерфейсу МЭК 61850-9-2 для всех устройств. Появление этой спецификации вместе с документом в значительной степени повлияло на интенсивность проникновения протокола в оборудования. Однако, следует понимать, что данный документ сам по себе не является стандартом, а лишь конкретизирует требования стандарта, то есть представляет собой спецификацию стандарта. IEC 61850-10 ред. 1.0 Проверка соответствияДесятая глава стандарта определяет процедуры испытаний соответствия устройств и программного обеспечения требованиям стандарта и спецификаций. В частности, глава определяет методику проверки соответствия фактических задержек при формировании и обработке пакетов сообщений заявленным параметрам и требованиям стандарта. IEC/TS 61850-80-1 ред. 1.0 Руководство по передаче информации из модели общих классов данных с использованием МЭК 60870-5-101 или МЭК 60870-5-104Техническая спецификация 80-1 была опубликована позже, чем основной состав документа в первой редакции. Потребность в данной главе определена необходимостью интеграции систем на базе МЭК 61850 с системами, работающими по МЭК 61850-5-101 и -104. Документ описывает назначение общих классов данных МЭК 61850 на протоколы МЭК 60870-5-101 и -104. IEC/TR 61850-90-1 ред. 1.0 Использование МЭК 61850 для организации связи между подстанциямиИзначально стандарт МЭК 61850 был рассчитан на обеспечение передачи данных между устройствами лишь в рамках подстанции. Впоследствии предложенная концепция нашла применение и в других системах в электроэнергетике. Таким образом стандарт МЭК 61850 может стать основой для глобальной стандартизации сетей передачи данных. Существующие и разрабатываемые функции защиты и автоматики требуют наличия возможности передачи данных не только в рамках, но и между подстанциями, в связи с этим требуется расширение области действия стандарта на обмен данными между ПС. Стандарт МЭК 61850 представляет базовые инструменты, однако для стандартизации протоколов передачи между объектами требуется ряд изменений. Технический отчёт 90-1 содержит обзор различных аспектов, которые должны быть приняты во внимание при использовании МЭК 61850 для обмена данными между ПС. Области, в которых требуется расширение существующих документов стандарта позднее будут включены в актуальные версии глав стандарта. Одним из примеров необходимого расширения может служить передача GOOSE-сообщений между объектами. На сегодняшний день GOOSE-сообщения могут передаваться только в режиме широковещательной рассылки всем устройствам, включенным в локальную сеть, однако они не могут проходить через сетевые шлюзы. В главе 90-1 описаны принципы организации туннелей для передачи GOOSE-сообщений между разными локальными сетями объектов. IEC/TR 61850-90-5 ред. 1.0 Использование МЭК 61850 для передачи данных от устройств синхронизированных векторных измерений в соответствии с IEEE C37.118Основная цель технического отчёта 90-5 состояла в том, чтобы предложить метод передачи синхронизированных векторных измерений между PMU и системой СМПР. Данные, описанные стандартом IEEE C37.118-2005 передаются в соответствии с технологиями, предусмотренными МЭК 61850. Однако помимо изначально поставленных задач данный отчёт также представляет профили для маршрутизации пакетов GOOSE (МЭК 61850-8-1) и SV (МЭК 61850-9-2). Помимо рассмотренных документов в настоящее время рабочей группой 10, а также смежными рабочими группами разрабатываются ещё 21 документ, которые войдут в состав серии стандартов МЭК 61850. Большая часть указанных документов будет опубликована в форме технических отчётов:
Стандарт МЭК 61850, изначально разработанный для применения в рамках систем автоматизации подстанций, постепенно начинает распространяться и на системы автоматизации других объектов энергосистемы, о чем свидетельствует ряд недавно изданных и еще больший ряд готовящихся к публикации документов. Новая техника и новые технологии, развивающиеся «под флагом» интеллектуализации энергосистемы, сопровождаются их описанием в контексте стандарта МЭК 61850, в то время как разработка/модернизация других схожих по назначению стандартов не производится. Указанное позволяет сделать смелое предположение о том, что с каждым годом стандарт будет иметь большее практическое распространение.
digitalsubstation.com 61850 для чайников (Страница 1) — Цифровая подстанция — Советы бывалого релейщикаЯ тоже в данном вопросе «чайник»….. Просто нет времени лезть в изучение протоколов, стандартов и т.д. Поэтому как я это понимаю:1. Есть задача: передать сигнал (например «пуск 1-й ступени МТЗ») из терминала А в терминал В. Что делаем: (касательно Сименс, например)2. Создаем проект, где есть два терминала и так называемая «виртуальная станция», где «прописывается» передача сигнала . На самом деле передаются не сигналы (логический ноль или единица), а функции. На передающем конце сигналу «пуск 1-й ступени МТЗ» в терминале присваивается определенное название функции, например Prot_1. На приемном конце – то же самое: сигналу «прием пуска 1-й ступени МТЗ» в терминале (приемном) присваивается свое название, например Prot_2.3. В передающем терминале есть так называемая матрица ранжирования сигналов. В ней мы «ранжируем» (ставим галочки) откуда и куда передается сигнал (функция). В нашем случае источник сигнала – выход функции МТЗ «пуск 1-й ступени МТЗ», а его цель –системный интерфейс4. В приемном терминале есть своя матрица ранжирования сигналов. В ней мы «ранжируем» (ставим галочки) откуда и куда передается сигнал (функция). В нашем случае источник сигнала – системный интерфейс , а его цель – место, где мы его будем использовать (например вход функции МТЗ –«отключение без выдержки времени».5. Теперь нам осталось в «виртуальной станции» «прописать», что с терминала 1 мы передаем сигнал (значение функции) в терминал 2. Это делается в табличной форме.6. В каждом терминале есть отдельный блок (у Сименс это модуль EN100), который отвечает за обмен сигналов (так называемых Goose-сообщений) между терминалами.7. Теперь нам осталось «зашить» в эти блоки соответствующие сигналы из «виртуальной станции». То есть, для меня «виртуальная станция» -это условно говоря области памяти в соответствующих модулях EN100 каждого терминала, где «прописаны наши сигналы передачи и приема.8. Далее нам осталось организовать физическую среду для передачи информации от одного терминала в другой. Это может быть оптика, может быть электрический Ethernet кабель. Если терминалов больше, чем два, то приходится ставить свои «свичи». По этой же среде можно передавать информацию от каждого терминала в систему АСУ. 9. Каким-то образом (это прописано в стандартах), сделано так, что информации, передаваемой через Goose-сообщения отдан приоритет по сравнению с другой информацией. Соответственно, также проверяется достоверность передаваемой информации и т.д. и т.п.В принципе, мне как релейщику, вот такого упрощенного представления достаточно, чтобы понимать как это работает…..Скорее всего, я где-то не совсем прав или что-то не так представляю, когда детально изучите, сможете объяснить по-другому….У меня когда-то было желание «разрисовать» для себя, что представляет собой модуль EN100, какие коммутаторы, какой объем памяти и т.п, да все времени нет…. www.rzia.ru Объектная модель - важная составляющая МЭК 61850Я не хочу в очередной раз проводить сравнение таких протоколов как DNP3, МЭК 60870-5-101/-104 с МЭК 61850. Мы все знаем о потенциальных преимуществах, которые могут быть получены при применении протоколов GOOSE и Sampled Values – тех механизмов, которые не описываются другими существующими коммуникационными стандартами. Кроме этого, стандарт МЭК 61850 описывает процедуру ижиниринга систем автоматизации и унифицированный язык конфигурирования устройств, чего также не было в других стандартах. Однако одной из важных особенностей стандарта МЭК 61850, о которой часто забывают и которую недооценивают, является объектная модель, которая определена в главе 7-4 стандарта путем описания так называемых логических узлов и объектов данных, которые, в совокупности, позволяют выполнять моделирование различных функций релейной защиты и автоматики, оборудования энергообъектов и формируемых ими сигналов. Если при работе со SCADA-системой, опирающейся на использование давно существующих коммуникационных протоколов, специалист должен знать номер точки данных, которой соответствует, к примеру, положение силового выключателя #921, то в случае использования МЭК 61850 эта информация всегда представляется объектом данных Pos логического узла XCBR. И среди нескольких экземпляров логического узла XCBR, каждый из которых соответствует реальному силовому выключателю на энергообъекте, благодаря использованию языка описания конфигурации системы (SCL – System Configuration Language), пользователь может определить какой экземпляр соответствует именно выключателю с номером 921. Все это не только упрощает процедуру наладки системы АСУ ТП, но и ее дальнейшее обслуживание. К сожалению, практическая реализация объектной модели в устройствах не всегда подчиняется требованиям и рекомендациям стандарта и может быть именно по этой причине многие не осознают ее истинной ценности. Почему это происходит? В первую очередь, следует отметить, что существует логический узел GGIO, исходное предназначение которого согласно стандарту МЭК 61850 – моделирование общей, не входящей в состав ни одного из других описанных стандартом логических узлов, информации. Например, контакта положения двери или выходного сигнала системы пожарной сигнализации. В объектных моделях многих существующих устройств имеет место отступление от этой идеологии и логические узлы GGIO используются для моделирования описанной другими стандартными логическими узлами информации. Во-вторых, стандарт дает достаточно большую свободу действий при моделировании, когда пользователь может смоделировать одну и ту же функцию (информацию) различными способами. Пример – трехступенчатая функция дистанционной защиты. Данная функция может быть представлена тремя экземплярами логического узла PDIS – по одному на каждую ступень защиты. Или при помощи 6 экземпляров логического узла PDIS, когда для каждой ступени один экземпляр PDIS описывает виртуальное реле дистанционной защиты от междуфазных КЗ, а другой – от однофазных КЗ на землю. Или же при помощи 12 логических узлов PDIS, когда моделируется реле защиты по каждой фазе и отдельно реле защиты от однофазных КЗ на землю. В такой ситуации достаточно сложно определить какой логический узел какую информацию предоставляет. Префиксы, которые могут быть добавлены к наименованию логического узла, – не стандартизованы. Поэтому Вам повезет, если Вы догадаетесь, что из себя представляет логический узел PhsPDIS1 или GndPDIS6. А если не повезет – то в объектной модели Вы обнаружите логические узлы PDIS1 – PDIS6. В части разграничения того, для моделирования чего конкретно используется тот или иной логический узел ситуация должна улучшиться в ближайшем будущем. В семантике языка SCL рабочая группа определила новые возможности для идентификации функций и под функций (отдельных ступеней защит, отдельных фаз первичного оборудования и др.). Вернемся к проблеме с применением логического узла GGIO. Эта проблема обсуждается достаточно часто. Можно отметить две причины применения логических узлов GGIO не в соответствии с их назначением:
Сегодня, когда фирмы-производители приступили к реализации своих устройств в соответствии с главами второй редакции стандарта, мы можем ожидать изменений в лучшую сторону в части представления объектной модели. Вскоре, я уверен, мы будем получать еще больше преимуществ от использования стандарта МЭК 61850. Оригинал опубликован в журнале PACWorld (июнь 2013) digitalsubstation.com Информационная модель устройства согласно МЭК 61850Элементы данных в сервере МЭК 61850 представляются в виде дерева и, при условии поддержки протокола MMS, значения данных для каждого из элементов могут быть считаны в таком виде. Однако для формирования GOOSE-сообщений, а также для сохранения данных в журналы и передачи данных в виде отчётов требуется выбрать, какие именно данные необходимо отслеживать. С этой целью формируются наборы данных (DATASET). Набор данных представляет собой набор ссылок на данные внутри информационной модели устройства. В набор данных могут быть включены как отдельные атрибуты данных (например, запись PTOC1.Str.general будет соответствовать одному логическому сигналу пуска защиты), так и логические узлы целиком (например, PTOC1, что будет соответствовать включению всех элементов и атрибутов данных). В зависимости от реализации устройства могут поддерживать различное количество наборов данных. Кроме того, устройства могут иметь фиксированные (то есть когда набор данных нельзя изменить), либо конфигурируемые наборы данных. Также возможны различные степени свободы конфигурации наборов данных: изменение данных, изменение наименования и т.п. Использование наборов данных проиллюстрировано на рис. 3. При рассмотрении контроллера присоединения, на который заведены сигналы о положении всех разъединителей и заземлителей рассматриваемого присоединения, в устройстве должны присутствовать логические узлы, соответствующие каждому из аппаратов (в нашем случае — XSWI1…5). В таком случае примером набора данных может служить DATASET с наименованием SwitchPositions, включающий в себя элементы данных Pos каждого из указанных логических узлов. В дальнейшем составленный набор данных может использоваться, например для сохранения событий в журнале при каждом изменении положения коммутационного аппарата (с использованием сервиса Log), отправки отчёта о событии (с использование сервиса Report), либо быстрого сообщения о событии (с использованием сервиса GOOSE).  Рис. 3. Порядок использования наборов данных.При описании информационной модели устройства в нотации МЭК 61850-6 для размещения описаний наборов данных используется системный логический узел LLN0. Наличие логического узла LLN0 является обязательным для каждого логического устройства. При этом не в каждом логическом устройстве могут размещаться наборы данных, поэтому при проектировании и наладке коммуникаций по МЭК 61850 требуется внимательно проверять размещение наборов данных в логических устройствах. Информацию по тому, в каком логическом устройстве должны размещаться наборы данных обычно предоставляет производитель в сопроводительной документации. Подробнее информация об этом будет рассмотрена в будущих публикациях, затрагивающих язык конфигурирования SCL, описанный шестой главой стандарта. Стандарт МЭК 61850 описывает требования к системам передачи данных, а не к прикладным функциям устройств релейной защиты, автоматики и учёта на подстанции. Поэтому стандарт не описывает требования по составу и распределению логических узлов (функций) между устройствами, но зато даёт инструменты для организации связей между ними, как бы они не были распределены. Рассмотрим пример классической системы, состоящей из измерительного преобразователя, устройства защиты, АУВ, коммутационного аппарата и АРМ. На рис. 4 (а) показано распределение логических узлов в такой системе и коммуникации между ними при выполнении различных функций. Так, от логических узлов измерительных трансформаторов тока и напряжения данные передаются в логический узел дистанционной защиты. Передача данных от узлов TCTR и TVTR узлу PDIS может осуществляться по протоколу МЭК 61850-9-2 (SV). По факту срабатывания дистанционной защиты команда отключения коммутационного аппарата может передаваться на устройство АУВ посредством быстрого сообщения по протоколу МЭК 61850-8-1 (GOOSE). Данные в АУВ поступают на логический узел управления коммутационным аппаратом CSWI, который, будучи реализован в рамках одного устройства вместе с логическим узлом силового выключателя XCBR будет активировать привод выключателя для выполнения команды отключения. Данные о срабатывании защиты, отключения выключателя от защиты, а также команды оперативного управления между устройством РЗА и АРМ передаются в виде отчётов, либо по механизму «запрос-ответ» по протоколу МЭК 61850-8-1 (MMS). Как видно, протоколы, описанные стандартом МЭК 61850, позволяют реализовать все необходимые коммуникации в данной схеме. Рассмотрим другую схему — когда функции защиты и АУВ совмещены в одном устройстве, а привод коммутационного аппарата снабжён контроллером с поддержкой МЭК 61850 (см. рис. 4 (б)). Отличие данной схемы от предыдущей заключается в том, что логический узел CSWI перемещается из устройства управления коммутационным аппаратом в устройство защиты. Узлы PDIS и CSWI расположены в одном устройстве и данные между ними передаются по внутренней связи. Срабатывание дистанционной защиты будет активировать команду отключения в логическом узле CSWI, который, в свою очередь, будет передавать эту команду на логический узел силового выключателя XCBR, например, посредством быстрого GOOSE-сообщения.   Рис. 4. Схемы распределения функций.Таким образом, можем видеть, что архитектура построения информационной модели вместе с описанными стандартом МЭК 61850 коммуникационными протоколами позволяют реализовывать распределённые функции с участием различных логических узлов вне зависимости от того, расположены эти узлы в рамках одного физического устройства, или в разных физических устройствах. На практике такой подход позволяет, в частности, реализовывать централизованные системы защиты и управления, а также обеспечивать динамическое распределение функций между устройствами, что может быть полезно с целью повышения надёжности систем релейной защиты и автоматики. С расширением области применения стандарта МЭК 61850, за последние годы значительно увеличилось число классов логических устройств и классов данных [2]. При этом описания структуры классов логических узлов и классов данных присутствуют в различных главах стандарта МЭК 61850, разработка которых ведется различными рабочими группами. Для того, чтобы сосредоточить информацию о моделях данных стандарта МЭК 61850 в одном месте рабочая группа 10 Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) занимается разработкой UML-модели, которая будет включать в себя описание структуры всех логических узлов, объектов данных и общих классов данных. Конечной целью данной работы является разработка стандарта в виде электронной базы данных, включающей в себя описание моделей элементов; такая электронная база данных может быть непосредственно использована при разработке программного обеспечения и интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ). Это означает, что вместо того, чтобы просматривать сотни страниц стандарта в поисках необходимо элемента (логического узла, объекта данных или класса данных), пользователь сможет оперативно найти и просмотреть структуру соответствующей модели в веб-браузере. Использование электронных версий моделей позволит повысить качество разрабатываемых устройств. Кроме того, в рамках этой электронной базы данных становится возможным и планируется реализовать функциональность идентификации ошибок, допущенных при разработке стандарта, их утверждения и корректировки. За последние два года была подготовлена сама UML-модель. Поскольку процедура подготовки модели представляла из себя в большей степени механическую работу, требовалось произвести тщательную сверку реализации модели с текстом самого стандарта. В ходе этого процесса был обнаружен целый ряд неточностей в самом стандарте, которые были скорректированы в соответствии с утвержденной процедурой. Почти полностью завершена обработка глав 7-3 и 7-4 стандарта. Продолжается работа над главами 7-410 и 7-420. Сейчас представляется возможным сформировать главы 7-3 и 7-4 стандарта МЭК 61850 непосредственно на основе имеющейся UML-модели. На первом этапе планируется публикация редакции 2.1 глав 7-4 и 7-3 путем автоматического их формирования из UML-модели. Редакция 2.1 будет основана на редакции 2.0, однако в новой редакции будет произведена корректировка всех утвержденных ошибок и неточностей предыдущей редакции. Эта работа должна быть завершена до конца 2012 года. Начиная с этого момента времени, UML-модель станет основой для ведения дальнейшей редакторской работы.
digitalsubstation.com Предпосылки для разработки стандарта МЭК 61850Прежде всего определим области применения каналов передачи данных в электроэнергетике и задачи, которые решаются с их помощью. В настоящее время к основным областям применения систем передачи данных можно отнести системы релейной защиты и автоматики (РЗА), диспетчерского и автоматизированного технологического управления электроэнергетическими объектами (АСТУ), а также системы автоматизированного учета энергоресурсов. В рамках этих систем решаются следующие задачи:
В части систем РЗА можно отметить следующее: несмотря на то, что сбор данных с устройств РЗА в АСТУ в цифровом формате стал внедряться с момента появления цифровых устройств РЗА, связи между устройствами по-прежнему организуются аналоговыми цепями. В РЗА системы передачи информации могут выполнять следующие функции:
Другим важным каналом передачи, общим как для систем РЗА, так и для систем АСТУ и учета, является канал, по которому осуществляется передача измерений от измерительных трансформаторов тока и напряжения. До последнего времени о внедрении цифровых протоколов связи на данном уровне речь не шла, однако, имея в виду появление протокола для передачи мгновенных значений тока и напряжения МЭК 61850-9-2, на проблемах этого информационного канала также стоит остановиться. Последовательно рассмотрим каждую из вышеперечисленных функций передачи информации и существующие подходы к их реализации. Передача сигналов от измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) осуществляется по кабелям с медными жилами переменного тока и напряжения соответственно. Для данного способа характерны проблемы, о которых достаточно часто упоминается в литературе [1, 2]:
Передача дискретных сигналов между устройствами традиционно осуществляется подачей оперативного напряжения посредством замыкания выходного реле одного устройства на дискретный вход другого. Такой способ передачи информации имеет следующие недостатки [3]:
Обмен данными между РЗА и ЦППС на объекте осуществляется в цифровом формате. Однако ввиду необходимости интеграции большого количества различных устройств этот способ имеет следующие особенности:
Передача данных между объектом и диспетчерским центром также ведется в цифровом формате. Обычно для этих целей используют протоколы МЭК 60870-101/104. Особенности реализации этих систем связи:
Обратимся к рис. 1, где приведена принципиальная схема организации передачи данных. Следует отметить большое количество проприетарных (фирменных) протоколов. Широкое распространение таких протоколов требует, во-первых, большого количества шлюзов (конвертеров), во-вторых, хорошей квалификации и опыта персонала в работе с различными протоколами. В конечном счете это ведет к усложнению системы и проблемам при эксплуатации и расширении.  Рис. 1. Схема организации передачи данных.Охарактеризуем кратко показанные стандартные протоколы. Modbus – один из наиболее распространенных сетевых протоколов для интеграции устройств РЗА в систему АСТУ, построенный на архитектуре «клиент–сервер». Популярность этого протокола во многом обусловлена его открытостью, поэтому большинство устройств поддерживают этот протокол. Протокол Modbus может применяться для передачи данных по последовательным линиям связи RS-485, RS-433, RS-232, а также сети TCP/IP (Modbus TCP). Стандарт Modbus состоит из трех частей, описывающих прикладной уровень протокола, спецификацию канального и физического уровней, а также спецификацию ADU для транспорта через стек TCP/IP. К достоинствам данного стандарта следует отнести его массовость и относительную простоту реализации систем на его базе. К недостаткам – отсутствие возможности оперативной сигнализации от конечного устройства к мастеру в случае необходимости. Кроме того, стандарт не позволяет конечным устройствам обмениваться фиксированными данными друг с другом без участия мастера. Это существенно ограничивает применимость MODBUS-решений в системах регулирования реального времени. МЭК 60870-5-101 – протокол телемеханики, предназначенный для передачи сигналов ТМ в АСТУ. Он также построен на архитектуре «клиент–сервер» и предназначен для передачи данных по последовательным линиям связи RS-232/485. Протокол МЭК 60870-5-104 является расширением протокола 101 и регламентирует использование сетевого доступа по протоколу TCP/IP. Стандарты МЭК 60870-5-101/104 не подразумевают наличие семантической модели данных. Протокол МЭК 60870-5-103 предназначен для обеспечения возможности интеграции в систему управления энергообъекта устройств РЗА. В отличие от стандартов МЭК 60870-5-101/104, он определяет семантику для фиксированного набора данных, формируемых устройствами РЗА. Одним из основных недостатков протокола МЭК 60870-5-103 является относительно невысокая скорость передачи данных. Протоколы МЭК 60870-5-101/103/104 обеспечивают достаточно высокую функциональность при решении задач телеуправления, телесигнализации и телеизмерений, интеграции данных устройств в системы управления. В отличие от Modbus они позволяют также осуществлять спорадическую передачу данных с устройств. В основу протоколов, как и в предыдущем случае, положен обмен таблицами сигналов, причем типы данных, которыми осуществляется обмен, жестко фиксированы. В целом протоколы хорошо подходят для решения описанного выше спектра задач, однако обладают рядом недостатков [4]:
В России этот стандарт распространен слабо, однако некоторые устройства автоматизации все же поддерживают его. Долгое время протокол не был стандартизован, но сейчас он утвержден как стандарт IEEE-1815. DNP3 поддерживает и последовательные линии связи RS-232/485, и сети TCP/IP. Протокол описывает три уровня модели OSI: прикладной, канальный и физический. Его отличительной особенностью является возможность передачи данных как от ведущего устройства к ведомому, так и между ведомыми устройствами. DNP3 также поддерживает спорадическую передачу данных от ведомых устройств. В основу передачи данных положен, как и в случае с МЭК-101/104, принцип передачи таблицы значений. При этом с целью оптимизации использования коммуникационных ресурсов ведется посылка не всей базы данных, а только ее переменной части. Важным отличием протокола DNP3 от рассмотренных ранее является попытка объектного описания модели данных и независимость объектов данных от передаваемых сообщений. Для описания структуры данных в DNP3 используется XML-описание информационной модели. В [4] дано подробное сравнение протоколов, но мы в табл. 1 приведем краткие выдержки применительно к рассмотренным выше протоколам. Таблица 1. Протоколы передачи данных
Из представленного краткого анализа видно, что существующие протоколы связи достаточно успешно позволяют реализовывать задачи диспетчерского управления / интеграции данных в системы управления, однако не позволяют реализовывать функции реального времени (такие как передача дискретных сигналов между устройствами РЗА, передача мгновенных значений токов и напряжений). Большое количество проприетарных протоколов приводит к усложнению процесса интеграции устройств в единую систему:
digitalsubstation.com МЭК 61850: перспективы, проблемы реализации и пути их решения
В рамках международной выставки «Электрические сети России – 2008» прошло одно мероприятие, которое не осталось не замеченным электротехнической общественностью. А именно, состоялся «круглый стол» на тему «МЭК 61850 – Перспективы, проблемы реализации и пути их решения», организатором которого стал новый журнал Издательского дома «Вся электротехника» «Релейщик» при поддержке ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «МРСК Центра» и некоммерческого партнерства «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике». Генеральным спонсором мероприятия выступила компания «АРЕВА Передача и распределение», что говорит о том, что есть зарубежные компании, которые готовы всячески поддерживать обсуждение данного актуального вопроса в России. В «круглом столе» приняли участие представители отечественных и зарубежных компаний производителей устройств релейной защиты и автоматики, представители проектных и научно-исследовательских институтов. Почему существует необходимость обсуждать стандарт МЭК 61850? Стандарт МЭК 61850 разработан совместными усилиями специалистов зарубежных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики. Так сложилось, что отечественные специалисты не имели возможности участвовать в работе над стандартом и с этим печальным обстоятельством связано большое число вопросов и сложностей, с которыми сталкиваются специалисты, работающие с системами релейной защиты и автоматики и системами АСУ ТП. Сейчас, когда доля устройств и систем зарубежного производства с поддержкой стандарта, внедряемых на электроэнергетических объектах Российской Федерации оказывается значительной, ситуация усугубляется. Отсутствие информации, доступной для большинства специалистов, отсутствие необходимой практики работы с системами на базе стандарта МЭК 61850 – все это не позволяет сделать четких выводов относительно недостатков таких систем и той работы, которая должна быть выполнена для максимально эффективного его внедрения. «Информационной недостаточностью» в различной степени страдают сотрудники отечественных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики, сотрудники проектных институтов и организаций, осуществляющих наладку систем на базе стандарта. В меньшей степени такую «информационную недостаточность» ощущают сотрудники представителей зарубежных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики, поскольку последние обладают возможностью повышения квалификации своих кадров непосредственно через свои зарубежные представительства, специалисты которых, как уже было упомянуто выше, являлись участниками процесса разработки стандарта (т.е. членами технического комитета 57 Международной электротехнической комиссии). Обладая некоторой, отнюдь не исчерпывающей информацией, они не оказываются заинтересованными и, зачастую, не способными в более широком представлении проблем и вопросов, связанных с практической реализацией стандарта, выходящих за рамки использования предлагаемой ими номенклатуры устройств с поддержкой стандарта. Тем временем, роль стандарта в части автоматизации объектов электроэнергетики усиливается. Это отражается и в его названии, и в выполняемой работе, которая соответствует более высокому его статусу. Так, в 2008 году стандарту были присвоено название “Сети и системы связи для автоматизации в электроэнергетике” (вместо “Сети и системы связи на подстанциях”) и были выпущены методические указания по конвертированию МЭК 61850 в традиционные протоколы МЭК 60870-5-101 или МЭК 60870-5-104. В апреле 2009 года планируется к выпуску предварительная версия (committee draft) первого издания стандарта МЭК 62445-2 об использовании стандарта МЭК 61850 для обмена данными между подстанциями и центрами управления. Актуальность темы «круглый стол», несомненно, подтвердил, собрав более 100 заинтересованных лиц и став первой и единственной трибуной для обсуждения вопросов, связанных со стандартом и с процессом его внедрения в нашей стране.  Зал, где проходило заседание “круглого стола”, рассчитанный на 80 человек, не смог вместить всех желающихНужен ли нам единый документ и как построить работу в направлении его создания? О том, что необходимо иметь единый документ на русском языке, который отображал бы все положения стандарта МЭК 61850, высказались все специалисты, посетившие «круглый стол» – и представители компаний сетевого комплекса РФ, и представители компаний-производителей, и проектные организации. Каково же положение дел в настоящий момент? Работа в данном направлении проводилась компанией ОАО «ФСК ЕЭС». Ее результат – выполненный перевод шести глав стандарта (были переведены 1, 2, 5, 6 и 7 части). Непосредственным исполнителем данной работы выступил Филиал «НТЦ Электроэнергетики» – ВНИИЭ. «На этом работа остановилась, – отметил Александр Маргулян, руководитель направления АСТУ Департамента информационно-технологических систем компании ОАО «ФСК ЕЭС». – И сейчас мы думаем над тем, как нам оптимизировать хотя бы то, что сделано и переведено. Результаты проведенной работы неплохие, перевод выполнен квалифицированными специалистами. По крайней мере, замечаний по переводу нами получено не было. Как далее будет продвигаться работа, сказать сложно. Поэтому в результате «круглого стола» хотелось бы получить какое-то консолидированное мнение общественности по этому вопросу». Каким же образом стоит подойти к процессу оптимизации той работы, которая уже выполнена? И как быть с вопросом о присвоении статуса «государственный» стандарту МЭК 61850? Эти вопросы волновали многих из собравшихся. С комментариями и предложениями, направленными на разрешение указанных вопросов, выступил старший научный сотрудник ОАО «Энергетический Институт им. Г. М. Кржижановского» Владимир Лачугин. «Стандарты Международной электротехнической комиссии считаются выше стандартов государственных. Единственное, что они не могут считаться выше их до тех пор, пока не переведены на язык той страны, в которой эти стандарты работают. То есть получается, что сейчас мы обсуждаем некий незаконченный материал. Мне представляется, что следовало бы создать рабочую группу, которая серьезно занялась бы вопросом перевода стандарта на русский язык, причем не литературного перевода, а перевода, который выполнен специалистами в своей области. После того, как мы получим этот документ и утвердим его, необходимо рассмотреть все замечания, которые будут высказаны сегодня на «круглом столе». Главное здесь, чтобы все эти замечания не противоречили самому стандарту». Действительно, создание рабочей группы, по всей видимости, является одним из целесообразных путей разрешения сложившейся ситуации. Это позволит определить группу людей, которая будет ответственна не только за оптимизацию всех полученных на сегодняшний день результатов (комментарии к уже переведенным документам), но и за внесение в стандарт всех тех изменений и дополнений, которые производятся рабочими группами технического комитета 57 (ТК 57) МЭК. Надеяться на выполнение всей работы лишь при участии компаний ОАО «ФСК ЕЭС» и Филиал «НТЦ Электроэнергетики» – ВНИИЭ, не стоит. Во-первых, целесообразно обеспечить возможность участия в такой работе всем заинтересованным специалистам достаточной квалификации. Во-вторых, работа в рамках такой группы позволит исключить те договорные отношения, которые в настоящий момент существуют между двумя упомянутыми организациями, что приводит к выполнению работы только в том случае, если осуществляется заказ таких работ. Этот шаг позволит ответить на вопрос в адрес представителей филиала «НТЦ Электроэнергетики» – ВНИИЭ, планируется ли ими выполнение обновления уже переведенных частей при появлении второго издания стандарта в будущем. Сами специалисты из ВНИИЭ говорили на «круглом столе» о «хаотичном характере работы». Представляется, что в состав такой рабочей группы могли бы входить представители компаний сетевого комплекса РФ, проектных и пусконаладочных организаций, а также компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики, особенно отечественных.  Генеральный директор компании “Радиус-Автоматика” Юрий ДавыденкоТакой подход со стороны отечественных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики позволит, в первую очередь, разрешить те вопросы и сомнения, которыми они обладают. Так, ге digitalsubstation.com | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
