Цифровая подстанция выпуск №1

 

Embed or link this publication

Description

Первый выпуск журнала "Цифровая подстанция"

Popular Pages


p. 1



[close]

p. 2



[close]

p. 3

У же несколько лет в России активно ведет свою работу онлайн-ресурс, посвященный современным микропроцессорным устройствам релейной защиты и автоматики, стандарту МЭК 61850, – «Цифровая подстанция». За эти годы мы наблюдали трансформацию ресурса из простого блога для специалистов РЗА и АСУ ТП в популярный электронный журнал, ежемесячное число просмотров страниц которого превышает 30000. Электронный журнал обладает уникальными качествами: его нельзя потерять, он не может не дойти до адресата Почтой России, он всегда онлайн, всегда под рукой. Это особенно ценится, когда вам срочно требуется найти ответ на возникший вопрос. Однако все эти преимущества можно ощутить только при одном условии – если есть доступ в сеть Интернет. Что делать, если доступа к сети, в силу тех или иных обстоятельств, нет? Теперь можно читать печатную версию журнала «Цифровая подстанция», первый выпуск которой вы сейчас и держите в руках. И отныне мы планируем выпускать его регулярно. Как это все будет работать? Серверы статистики Google Analytics и Яндекс Метрика будут вести подсчет числа просмотров материалов, размещаемых в электронной версии журнала, и самые популярные из них будут попадать в печатную версию издания. Таким образом, ваши коллеги и, при желании, вы сами будете определять редакционную политику издания. И электронная, и печатная версия журнала – абсолютно бесплатны. Поэтому никто и ничто не будет мешать специалистам находить необходимую информацию и определять, что вы будете читать в следующем номере. Не исключение и настоящий выпуск. В нем – лучшие материалы за прошедший год. Вы – художники, а журнал «Цифровая подстанция» – ваше полотно. Команда ЦПС УЧРЕДИТЕЛЬ ИЛЛЮСТРАТОР ООО «ТЕКВЕЛ» ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР Олег Дроздов ДИЗАЙН И ВЕРСТКА Редакция не несет ответственности за достоверность рекламных материалов. Точка зрения авторов может не совпадать с точкой зрения редакции. Перепечатка, копирование материалов, опубликованных в журнале «Цифровая подстанция», допускается только со ссылкой на издание. Илья Гусев ilia@digitalsubstation.ru КОММЕРЧЕСКАЯ СЛУЖБА Марина Лор-Ходкевич КОРРЕКТОР Анастасия Баньковская АДРЕС ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ Роман Кохов reklama@digitalsubstation.ru Тел.: +7 (495) 374-07-37 111399, г. Москва, Федеративный пр-т, д. 5, корп. 1, офис 5 Тираж – 999 экз. Отпечатано в типографии ООО «РПК Фреш Принт»

[close]

p. 4

СОДЕРЖАНИЕ 3 НОВОСТИ 40 СТАТЬИ ПОЭТАПНЫЙ И БЕЗРИСКОВЫЙ ПЕРЕХОД К ТЕХНОЛОГИИ SMART GRID И ПРОЦЕССУ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ Козлова О. В. 8 КОНСУЛЬТАЦИЯ 42 СТАТЬИ СИСТЕМЫ ВЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Бовыкин В. Н., Миклашевич А. В., Мокеев А. В., Родионов А. В. 16 СТАТЬИ МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА МЭК 61850 Аношин А. О., Головин А. В., Варнацкий А. А. 48 СТАТЬИ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕРОЧНОМУ ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ С ПОДДЕРЖКОЙ СТАНДАРТА МЭК 61850 Смирнов Ю. Л., Александров Н. М. 22 СТАТЬИ КАК ВЗЛОМАТЬ ЦИФРОВУЮ ПОДСТАНЦИЮ? Гусев И. А. 52 СТАТЬИ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ Законьшек Я. 26 СТАТЬИ ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ МЭК 61850-9-2 В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЗАЩИТАХ Подшивалин А. Н., Капустина И. А., Николаев И. Н. 60 СТАТЬИ ИНЖИНИРИНГ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ В СООТВЕТСТВИИ СО СТАНДАРТОМ МЭК 61850 Орлов Л. Л., Сергеев К. А. 30 СТАТЬИ ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ РЗиА ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ НА ПРИМЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИФРОВОЙ ДЗШ Соколов Г. А. 64 РЕПОРТАЖ КАК СОЗДАЮТ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ 34 СТАТЬИ ПОЛИГОН ИСПЫТАНИЙ ПТК АСУТП В РЕЖИМЕ «ИНФОРМАЦИОННЫЙ ШТОРМ» Егоров А. Г., Никандров М. В., Шапеев А. А. 68 ТЕСТ-ДРАЙВ ТЕСТ-ДРАЙВ SICAM IO UNIT 7XV5673 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ | www.digitalsubstation.ru

[close]

p. 5

НОВОСТИ В НТЦ ФСК ЕЭС ПРОШЛИ ПЕРВЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА СООТВЕТСТВИЕ МЭК 61850 29-31 января на базе ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» проведены испытания устройства ЭНИП-2 на соответствие стандарту МЭК 61850 в части реализации информационной модели, абстрактных коммуникационных сервисов и протоколов. Испытания проводились в соответствии с международными методиками, принятыми для испытаний подобных устройств и были реализованы с использованием специализированного программного обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс испытаний. Как сообщили ЦПС в ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», в ходе испытаний в устройстве ЭНИП-2 был выявлен ряд неточностей при реализации стандарта, большая часть из которых была исправлена непосредственно по ходу испытаний. ЦПС обратилась к участникам испытаний с просьбой прокомментировать задачи, которые ставились перед испытаниями, и полученные результаты. Владимир Бовыкин, заместитель директора департамента энергетики ЗАО «ИЦ Энергосервис» Целью испытаний для нас было доведение реализации поддержки стандарта МЭК 61850 до совершенства. Мы сравнительно новый игрок на рынке устройств с поддержкой МЭК 61850, но сейчас в проектах все чаще требуется обеспечить интеграцию наших устройств с устройствами и системами других производителей по данному стандарту. Нередко, особенно когда в проекте основным поставщиком является крупный западный производитель, к нам со стороны заказчика возникают вопросы относительно совместимости нашего оборудования, относительно правильности реализации стандарта в нем. Эти вопросы мы считаем вполне правомерными, и сами заинтересованы в том, чтобы исключить со своей стороны какие-либо ошибки. В ходе испытаний действительно были выявлены некоторые неточности при реализации стандарта, причём, как правило, они касались достаточно узких моментов, которые ранее, при испытаниях просто на совместимость с другим оборудованием, нам обнаружить не удавалось. В итоге я считаю проведенные испытания весьма успешными, это был хороший и полезный опыт для нас. Алексей Аношин, исполнительный директор ООО «ТЕКВЕЛ» В рамках проведенных испытаний наша компания оказывала техническую поддержку с точки зрения применения программного обеспечения для автоматизации опытов – iTest. Мне кажется, работа была проделана большая и важная. Фактически, за три дня удалось проверить все коммункационные сервисы, реализованные в ЭНИПе. Сложно даже представить, сколько это могло бы занять времени, если делать это «вручную». Обнаружился ещё один интересный и, на мой взгляд, показательный момент. Среди российских производителей очень распространено взаимное испытание устройств – то есть пара производителей стыкуют свои устройства или системы, и, если обнаруживают какиелибо несоответствия, то, как правило, более опытный из них даёт советы, как поправить. Советы эти нередко расходятся с требованиями стандарта… Один из результатов такого взаимодействия мы выявили в ходе испытаний, но на этот раз благополучно исправили его, уже в соответствии с требованиями МЭК 61850. Кирилл Зимин, заместитель директора по проектированию ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» В настоящее время наша дирекция ведет несколько проектов, в том числе и проекты с внедрением так называемых элементов «цифровой подстанции». С самого начала формирования дирекции мы ставили задачу не просто создать очередную проектную группу, делающую проекты «под копирку», а сформировать команду профессионалов с глубоким пониманием современных технологий. Это касается всех областей, но в области устройств ИТС в особенности. Ни для кого не секрет, стандарт МЭК 61850 при создании подстанции позволяет совместить два процесса: проектирование и наладку… Теоретически… Но на практике достичь этого крайне тяжело, так как от проектировщиков в таком случае требуется чрезвычайно высокая компетенция и практические навыки. Кроме того, проектировщик становится единственным ответственным за работоспособность системы. Чтобы взять на себя такую ответственность надо быть уверенным не только в своих решениях, но и в том, что оборудование не подведет. Можно было бы, конечно, собирать под каждый проект стенд и «обкатывать» на нем принятые решения, но это очень сложно. Построение грамотной системы проверки отдельных образцов в долгосрочной перспективе мы считаем более правильным. Например, если взять образец, испытать его и убедиться в том, что он соответствует всем заявленным параметрам, то при проектировании и наладке вопросов работоспособности схемы возникнет гораздо меньше, и зависят они уже от правильности проектных решений и заданных возможностей оборудования. Здесь мы в первую очередь ориентируемся на международные методики, но кое-что приходится и своего добавлять. В дальнейшем мы не планируем самостоятельно заниматься испытаниями, думаю, эта работа должна выполняться на полигоне «Цифровая подстанция» ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», а сама необходимость выполнения подобных испытаний войдет в программу аттестации устройств ИТС. www.digitalsubstation.ru | ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 5

[close]

p. 6

НОВОСТИ Отечественный инструмент для ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ GOOSE-КОММУНИКАЦИЙ К тестирования GOOSE-коммуникаций омпания «Аналитик-ТС» анонсировала новый продукт AnCom РЗА-Тест, предназначенный для контроля функционирования и настройки оборудования цифровых подстанций. Устройство будет “заточено” на комплексную работу с GOOSEсообщениями и сможет выступать как в роли узкоспециализированного программно-аппаратного сниффера, так и в роли издателя GOOSE-сообщений. На борту блока имеется 2 Ethernet-интерфейса (витая пара), поддерживающих скорость 10/100/1000 Мб/с. В комплекте будет поставляться 10" планшет на базе ОС Android, который будет подключаться к модулю прибоного блока по Bluetooth. Таким образом, будет возможно управление устройством на расстоянии до 6 метров. Планшет служит устройством визуализации и управления, хранение всей информации происходит в модуле приборного блока. Информация о захваченных из сети GOOSE-сообщениях будет отображаться на экране планшета в виде таблицы с полями разного цвета. В части захвата GOOSE устройство позволит решать такие задачи как: • Долговременный захват GOOSE-сообщений (время захвата зависит от объёма установленного накопителя). • Декодирование структуры GOOSE-сообщений с выделением полей SrcMac, DstMac, VLAN (Priority, ID), APPID, GoCBRef, DatSet, GoID, T, StNum, SqNum, timeAllowedtoLive, Test, ConfRef, NdsCom, numDatSetEntries. • Отображение атрибутов DataSet. • Проверка соответствия между захваченными из сети GOOSE-сообщениями и их описаниями на языке SCL. • Контроль и -обнаружение ненормальных режимов Компания ошибок «Аналитик ТС» анонсировала новый продукт передачи GOOSE (задержки, нарушения последовательноAnCom РЗА-Тест, предназначенный для контроля сти передачи, выявление фактов перезапусков устройств). AnCom РЗА-Тест предоставит возможность гибкой настройки подстанций. параметров публикации GOOSE-сообщений – пользователь сможет сконфигурировать как значения отдельных атрибутов вплоть до времен повторной передачи (T1 и T0), так и значеУстройство будет “заточено” на комплексную работу с ния меток VLAN. Конфигурирование можно осуществлять вручную или загруузкоспециализированного программно -аппаратного жать готовые описания на языке SCL. Также возможно создание тестовыхтак сценариев динамически изменяющимися знасниффера, и в роли с издателя GOOSE -сообщений. чениями атрибутов DataSet или осуществление публикации заранее захваченных из сети GOOSE-сообщений. GOOSE-сообщениями и сможет выступать как в роли функционирования и настройки оборудования цифровых 6 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ | www.digitalsubstation.ru

[close]

p. 7

НОВОСТИ Основными задачами, решаемыми устройством в режиме публикации являются: • Формирование тестовых управляющих воздействий на ИЭУ в том числе с иммитацией информационной нагрузки на сеть. • Проверка прохождения GOOSE-сообщений до тестируемых ИЭУ в условиях сегментирования (использование VLAN’ов). Устройство будет обладать инструментами ретроспективного анализа, которые позволят: • Определить статистику ошибок передачи GOOSE на различных интервалах (от секунды до часа); • Определить время передачи GOOSE и показатели дисперсии согласно МЭК 61850-10. САМОЕ ЦИФРОВОЕ КРУ К омпания «Теквел» по заказу электротехнического завода «Вектор» разработала проект «Цифрового КРУ» 6-10 кВ. Проект на базе КРУ D-12P, производства ЭТЗ «Вектор» — это первый в России проект, с использованием передачи данных по протоколу GOOSE для реализации всех функций РЗА в рамках распределительного устройства 6-10 кВ. Отличительной особенностью проекта является минимизация электромонтажных работ на объекте при наладке КРУ за счёт практически полного отказа от медных кабелей для межшкафных соединений. Как удалось выяснить ЦПС, в проекте «Цифрового КРУ» применены следующие технические решения: • Функции ЛЗШ, УРОВ, АВР реализованы с использованием передачи сигналов между терминалами РЗА с использованием GOOSE-сообщений. • Межшкафные блокировки заземлителей и выдвижных элементов КРУ реализованы на базе терминалов РЗА с передачей данных между шкафами посредством протокола GOOSE. • Дуговая защита реализована с использованием клапанов и оптических датчиков в локальном исполнении, причём все сигналы заведены в терминал РЗА отдельного присоединения. Передача сигнала пуска МТЗ ввода для реализации контроля по току осуществляется GOOSEсообщением. Сигналы срабатывания дуговой защиты в отсеках сборных шин шкафов отходящих линий также передаются GOOSE-сообщением на терминал РЗА ввода. • Интеграция в систему АСУ ТП осуществляется с использованием протокола МЭК 61850-8-1 (MMS). В шкафах ввода предусмотрена возможность установки Merging Unit’ов для реализации цифровой дифференциальной защиты силового трансформатора. НОВАЯ ВЕРСИЯ iMERGE ТОЧНЕЕ И УМЕЕТ ИЗМЕНЯТЬ ФАЗУ К омпания ТЕКВЕЛ сообщила об обновлении кросс-платформенного приложения iMerge, предназначенного для формирования потока данных в протоколе МЭК 61850-9-2LE с частотой 80 выборок за период на персональном компьютере. Новая версия ПО уже доступна на сайте компании (www.tekvel.com). Обновлённая версия iMerge 0.2.1 имеет следующие улучшения: • Значения выборок вычисляются точнее, так что при вычислении ортогональных составляющих на принимающем устройстве или ПО погрешность амплитуды и фазы сигнала стала ничтожной. • Добавлена возможность изменения фазы тока относительно напряжения (или наоборот). • Приложение само устанавливает метку «overflow» в случае, если значение тока или напряжения превышает допустимые пределы. 7 www.digitalsubstation.ru | ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ

[close]

p. 8

НОВОСТИ RTDS В КАЗАНИ В конце 2013 в Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) был поставлен программно-аппаратный комплекс моделирования энергосистем в реальном времени RTDS. Возможности поставленного комплекса позволяют выполнять моделирование энергосистем, содержащих более 200 однофазных узлов. Установка оснащена интерфейсными модулями для работы по протоколу МЭК61850 (GTNET), быстродействующими модулями дискретного ввода (GTDI) и вывода (GTDO) для моделирования силовых полупроводниковых преобразователей. В состав комплекса также входят усилители, позволяющие формировать аналоговые сигналы токов и напряжений вторичных цепей для устройств РЗА. В марте 2014 года специалистами из компании RTDS Technologies (Канада) и «ЭнЛАБ» (Россия) были выполнены пуско-наладочные работы на RTDS и проведены недельные курсы обучения работе на комплексе для сотрудников КНИТУКАИ. Во время обучения проводились практические занятия по основам работы в программной среде управления комплексом RSCAD. Слушатели самостоятельно построили ряд моделей энергосистем, подключили к модели действующие устройства РЗА и провели исследования их работы в реальном времени по замкнутой схеме. Симулятор RTDS вошел в состав создаваемой в университете исследовательской лаборатории релейной защиты и автоматики. Администрация КНИТУ-КАИ возлагает большие надежды на лабораторию и рассчитывает, что она по праву станет центром профессиональной подготовки и научных исследований для специалистов-энергетиков в республике Татарстан. Источник: ennlab.ru ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ПУБЛИКАЦИИ «БИТЫХ» ДАННЫХ К омпания PONOVO представила новую испытательную установку NF802. Установка является «самодостаточной» с точки зрения того, что для управления ей не нужен ПК с установленным программным обеспечением. Человеко-машинный интерфейс она предоставляет сама (есть встроенный дисплей и клавиатура), но можно использовать традиционный метод работы, подключив её к ПК. Отправка/получение потоков SV и GOOSE-сообщений может осуществляться через 8 оптических интерфейсов c LCконнекторами по многомодовому оптоволокну. Примечательно, что NF802 позволяет публиковать «битые» сообщения и выборки, например, содержащие пропуски, с неправильным порядком следования кадров, повторной передачей данных, большими временными задержками в следовании кадров, неправильным содержанием блоков данных. Для связи с тестируемым оборудованием также могут использоваться 8 дискретных входов и выходов. Поддерживается синхронизация внутренних часов установки по GPS-сигналу, протоколу PTP или IRIG-B. Синхронизация по PTP осуществляется с точностью не хуже 80 нс. 8 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ | www.digitalsubstation.ru

[close]

p. 9

НОВОСТИ PMU СВОИМИ РУКАМИ! Устройства синхронизированных векторных измерений – чрезвычайно актуальная тема дня сегодняшнего. Устройства могут использоваться для мониторинга переходных режимов в энергосистеме и не только. В концепциях развития и систем релейной защиты и автоматики и докладах на конференциях идет речь об использовании данных устройств для создания распределенных систем релейной защиты и об использовании синхронизированных векторных измерений для актуализации параметров схем замещения электрических сетей в условиях работы управляемого силового оборудования. Сегодня на рынке представлено достаточно много устройств различных фирм-производителей (и в том числе отечественных). Все они, как правило, ограничиваются исполнением одной функции – определением вектора электрической величины и передачей этой информации на верхний уровень. Много информации «теряется» на уровне устройства. С целью расширения объема полезных функций и разработки новых алгоритмов выполнения векторных измерений создан проект Open PMU. Этот проект дает возможность университетам и научно-исследовательским институтам собрать в «железе» устройство PMU и опробовать на нем алгоритмы собственной разработки. Аппаратно модель устройства состоит из общедоступных элементов (модулей сбора данных фирмы National Instruments, элементов синхронизации времени Garmin и др.). Собрать аппаратную платформу можно самостоятельно – на сайте проекта (www.openpmu.org) открыты подробные указания по тому как это сделать. Программная часть также открыта и представляет собой исходный код LabView (National Instruments). Ее можно совершенствовать и добавлять поддержку современных коммуникационных протоколов. Прекрасный инструмент для студентов старших курсов и аспирантов, когда они не только могут представить результат своих теоретических измышлений, но и реально функционирующее устройство. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ МЭК 61850-9-2LE Много раз нам задавали вопрос – есть ли программный инструмент, позволяющий визуализировать информационные потоки МЭК 61850-9-2LE 256 точек/период? Ведь известный Omicron SVScout этого делать не умеет. Есть такой. И это только одна из особенностей бесплатно распространяемого приложения Discover (доступен по ссылке: https://github.com/stevenblair/discover). Программа способна производить визуализацию нескольких информационных потоков 80 и 256 точек/период (50/60 Гц), регистрируемых по разным коммуникационным интерфейсам ПК. Помимо визуализации сигналов тока и напряжения и отображения векторных диаграмм, сегодня программа также позволяет производить анализ гармонического состава сигналов, в основе которого лежит метод обработки сигналов; также она позволяет отображать показания мощности и значения базовых показателей качества электроэнергии. В перспективе функционал контроля параметров качества электроэнергии планируется значительно усовершенствовать. www.digitalsubstation.ru | ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 9

[close]

p. 10

КОНСУЛЬТАЦИЯ КАК ПРОСМОТРЕТЬ ДАННЫЕ, КОТОРЫЕ ПЕРЕДАЮТСЯ ПО СЕТИ ETHERNET СОГЛАСНО ПРОТОКОЛАМ СТАНДАРТА МЭК 61850? С уществует целый ряд программ (и программно-аппаратных комплексов), предназначенных для мониторинга передачи данных согласно протоколам стандарта МЭК 61850 по сети Ethernet. Среди них: IEDScout и SVScout (OMICRON electronics), GOOSE Inspector (Siemens), РЕТОМ-61850 и др. Как правило, эти программы позволяют не только фиксировать пакеты данных и их параметры, но и производить разносторонний анализ передаваемых данных и фиксировать различные характеристики процесса их передачи. Именно за счет наличия подобных функций детального анализа эти программы – платные. Есть ли бесплатные альтернативы, позволяющие фиксировать формирование данных устройствами сети (устройства РЗА, цифровыми ТТ и ТН и др.)? Наиболее часто используемый и бесплатный программный инструмент – Wireshark. Рассмотрим практический пример применения программы, чтобы понять предусмотренный ею функционал. Допустим, мы имеем сеть Ethernet, в которую включены 4 Рис. 1. Выбор сетевого интерфейса. цифровых комбинированных трансформатора тока и напряжения и два устройства РЗА. Каждый цифровой комбинированный трансформатор настроен на выдачу в сеть данных согласно протоколу МЭК 61850-9-2LE (80 отсчетов/период). Одно устройство РЗА – Alstom - настроено на формирование одного GOOSE-сообщения c MAC-адресом назначения 01:0c:cd:01:00:01 и goID = tkvlALSTGSE1. Второе устройство – SEL – настроено на формирование двух GOOSE-сообщений: одного с MAC-адресом назначения 01:0c:cd:01:01:30 и goID=tkvlSELGSE2 и второго с MAC-адресом назначения 01:0c:cd:01:00:01 и goID=tkvlSELGSE1. Допустим, что наша задача – убедиться, что, в соответствии с заданием на конфигурирование, устройство Alstom передает свое сообщение по протоколу GOOSE. Открываем Wireshark и в главном окне программы выбираем интерфейс, посредством которого ПК включен в сеть Ethernet. Для того чтобы начать захват данных из сети требуется нажать левой кнопкой мыши по интересующему нас интерфейсу. После этого откроется окно, в котором в режиме онлайн буРис. 2. Остановка захвата трафика. дет отображаться весь входящий и исходящий трафик. Через некоторое время остановите процесс захвата данных, чтобы проанализировать его, для чего нажмите на иконку, отмеченную на рис. 2. Можно видеть результат захвата данных – видны только пакеты протокола МЭК 61850-9-2LE, пакеты данных согласно протоколу GOOSE не видны. Это обусловлено тем, что частота передачи данных по протоколу 9-2LE составляет 4000 сообщений за секунду (при 50 Гц) при том, что за ту же секунду может быть передано много меньше GOOSE-сообщений или не передано вовсе – в зависимости от настроек устройств. В нашем случае GOOSE-сообщения за выбранный временный интервал должны были передаваться. Получается, что мы просто не видим соответствующие данные. 10 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ | www.digitalsubstation.ru

[close]

p. 11

КОНСУЛЬТАЦИЯ Рис. 3. Применение фильтра GOOSE-сообщений. Здесь мы можем использовать фильтр отображения программы (display filter). Для того чтобы отобразить только GOOSEсообщения укажите в поле Filter значение goose и нажмите клавишу Enter. Вы получите следующий результат в соответствии с рис. 3. Программа исключила отображение трафика 9-2LE. Но, если в сети присутствует ряд устройств, отправляющих GOOSE (как и в нашем случае) полезно отфильтровать и их. Для этого нужно задать более сложное условие фильтрации и сделать это можно используя доступные логические операторы и операции сравнения. Доступные для использования логические операторы: • and (&&) – И; • or (||) – ИЛИ; • xor (^^) – исключающее ИЛИ; • not (!) – отрицание; Доступные для использования операции сравнения: • eq (==) – равно; • ne (!=) – не равно; • gt (>) – больше; • lt (<) – меньше; • ge (>=) – больше или равно; • le (<=) – меньше или равно; Нам известен MAC-адрес назначения интересующего нас GOOSE-сообщения от устройства Alstom (01:0c:cd:01:00:01). Для фильтрации по MAC-адресам следует использовать примитивы eth.src (по MAC-адресу источника) и eth.dst (по MACадресу назначения). Модифицируем условие: (goose)&&(eth. dst==01:0c:cd:01:00:01) (см. рис. 4). Рис. 5. Выделение сообщений от устройства Alstom. Рис. 4. Применение фильтра с модифицированным условием. www.digitalsubstation.ru | ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 11

[close]

p. 12

КОНСУЛЬТАЦИЯ После выполнения фильтрации по новому условию мы видим, что программой все еще отображаются GOOSE-сообщения от устройства SEL. Это обусловлено тем, что посылки GOOSEсообщения от двух устройств имеют одинаковый MAC-адрес назначения. Такое встречается и на практике. Требуется еще раз модифицировать условие фильтрации так, чтобы отображались только GOOSE-сообщения отправляемые устройством Alstom. Мы знаем значение параметра goID управляющего блока передачей GOOSE-сообщений (=tkvlALSTGSE1), соответственно модифицируем условие: (goose.goID==tkvlALSTGSE1)&&(eth.dst==01:0c:cd:01:00:01) (см. рис. 5). В окне программы отображаются только GOOSE-сообщения, отправляемые устройством Alstom, и можно приступить к их анализу. Для успешной фильтрации можно использовать и любой другой известный Вам уникальный параметр интересующего GOOSE-сообщения (gocbRef, datset и др.). МОЖНО ЛИ С ПОМОЩЬЮ ФАЙЛА SCD ВЫПОЛНИТЬ ПОЛНОЕ ПАРАМЕТРИРОВАНИЕ МП РЗА? Ф • • айл SCD (Substation Configuration Description – Описание конфигурации подстанции) составляется на основе языка SCL (System Configuration Language), семантика и правила использования которого определены в МЭК 61850-6. Сам файл SCD включает в себя описание: • однолинейной схемы энергообъекта с распределением функций по присоединениям и физическим устройствам; информационной модели каждого отдельного устройства (перечень реализованных в нем функций, которые представлены в виде логических узлов, а также соответствующих объектов и атрибутов данных, представляющих собой выходные сигналы функций, сигналы управления, уставки функций); описание информационного обмена между устройствами (какую информацию отправляет каждое устройство? каким устройствам? при использовании какого сервиса – GOOSE, Sampled Values, буферизируемый/небуферизируемый отчет и др.), его характеристик (частота дискретизации сигнала для протокола Sampled Values, условия формирования отчетов и др.) и коммуникационных параметров (MAC-адрес посылки, идентификатор и приоритет VLAN и др.). Несмотря на то, что в файле SCD возможно описание и задание значений уставок функций устройств РЗА (и др.) проекта, на практике – это единичные случаи (например, компания General Eleсtric включила описание и значения уставок функций РЗА в файлы ICD/CID устройства F650, а значит и в соответствующую этому устройству часть файла SCD, если таковой формируется). В файле SCD не содержится описание схем пользовательской логики используемых в проекте устройств. Стандарт не определяет правила их описания. Хотя работы по стандартизации пользовательской логики на основе языка SCL ведутся в настоящее время. Таким образом, при использовании файла SCD нельзя выполнить полноценное параметрирование устройств проекта. Он попросту не хранит всех необходимых данных. КАК ОПИСЫВАЕТСЯ ОТПРАВКА И ПРИЁМ GOOSE-СООБЩЕНИЙ? В • • 12 се параметры устройств в части коммуникаций по протоколам стандарта МЭК 61850 должны описываться файлами конфигурации на языке SCL (System Configuration description Language — язык описания конфигурации системы). Вторая редакция стандарта МЭК 61850-6 регламентирует использование следующих видов файлов: ICD (IED Capabilities Description) — файл описания возможностей устройства. В файле ICD описываются все логические устройства, логические узлы, элементы и атрибуты данных. Кроме того, описываются предварительно сконфигурированные наборы данных (Dataset), блоки управления отправкой GOOSE-сообщений (GOOSE Control Block), отчётов (Report Control Block), мгновенных значений (SV Control Block). Файл ICD обязательно включает два раздела SCL-файла: и . В файле ICD имя устройства обозначается как TEMPLATE (Шаблон). IID (Instantained IED Description) — файл описания предварительно сконфигурированного устройства. Файлы такого формата используются для передачи в ПО для конфигурирования системы конфигурации отдельного устройства в том случае, если эта конфигурация была создана заранее при помощи ПО для конфигурирования отдельного устройства. Использование файлов IID требу- • • ется в том случае, если информационная модель устройства (например, состав логических узлов) зависит от конкретной реализации в проекте. SSD (System Specification Description) — файл описания спецификации системы. Данный тип файлов описывает в формате языка SCL все элементы подстанции (первичное оборудование и соединения), все функции вторичных систем (в виде логических узлов), а также может описывать привязку функций к первичным устройствам. В том случае, если сами устройства ещё не выбраны, логические узлы в файле SSD не будут привязаны к конкретным устройствам. Тем не менее, в том случае, если ряд устройств уже выбран, то файл SSD также может включать и разделы описания устройств — , а также раздел коммуникаций — . SCD (Substation Configuration Description) — файл описания конфигурации подстанции. Файл описания конфигурации подстанции используется для передачи данных конфигурации из ПО для конфигурирования системы в ПО для параметрирования отдельных устройств. Данный тип файла содержит полное описание конфигурации как самой подстанции, так и всех коммуникаций, реализуемых в рамках подстанции. В данном файле будут присутствовать все разделы: , , ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ | www.digitalsubstation.ru

[close]

p. 13

КОНСУЛЬТАЦИЯ • (отдельный для каждого устройства), . Причём, для каждого GOOSE-сообщения или потока SV в разделе будет содержаться описание его коммуникационных параметров (таких как: MACAddress, VLAN-ID, VLAN-Priority и другие). CID (Configured IED Description) — файл описания конфигурации устройства. Файл конфигурации, передаваемый из ПО для конфигурирования устройств, непосредственно в само устройство. Этот файл полностью описывает конфигурацию данного устройства в части коммуникаций и фактически представляет собой «урезанный» SCD-файл. Следует также отметить, что, говоря об описании потоков, речь в первую очередь идёт об отправке (“публикации”) данных в формате многоадресных сообщений. Глава 6 стандарта МЭК 61850 также описывает и синтаксис для описания “подписки” на GOOSE-сообщения и SV-потоки, однако, практика работы с терминалами различных производителей показывает, что на сегодняшний день лишь немногие из них используют стандартизованный синтаксис для этих целей. Ниже приведен фрагмент CID-файла с описанием набора данных (), блока управления отправкой GOOSEсообщения () и описанием коммуникационных параметров для данного GOOSE-сообщения ( в разделе ), созданный при помощи ПО для конфигурирования систем Atlan на базе ICD-файла, предоставленного производителем устройства. Из представленного фрагмента легко видеть как в виде ссылок данные из набора данных назначаются на блок управления отправкой goose-сообщения и далее задаются сетевые параметры этого сообщения. Из представленного выше перечня описание GOOSE- и SV Control блоков могут содержаться во всех файлах, однако полное описание потоков обычно содержится только в файлах формата SCD, CID. 100

192.168.1.102

255.255.255.0

192.168.1.1

1021

4

001

01-0C-CD-01-00-21

10 10000
<...> ... ... ... ... www.digitalsubstation.ru | ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 13

[close]

p. 14

КОНСУЛЬТАЦИЯ В ЧЁМ РАЗНИЦА МЕЖДУ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ОПРОСОМ И ОТЧЁТАМИ В МЭК 61850? С тандарт МЭК 61850 предусматривает целый ряд механизмов передачи данных, среди которых: уже достаточно хорошо известный механизм передачи дискретных сигналов посредоством GOOSE-сообщений, протокол передачи мгновенных значений тока и напряжения – SV. Как правило, передачу данных в АСУ ТП специалисты обобщённо называют протоколом MMS, однако, на основе данного протокола реализуется целый ряд коммуникационных сервисов стандарта МЭК 61850. Если говорить о передаче данных в АСУ ТП, то глобально сервисы можно разделить на две группы: передача данных по запросу и спорадическая передача данных. Оба этих механизма востребованы при наладке и эксплуатации систем АСУ ТП. Наиболее типичными примерами использования чтения данных по запросу является считывание информационной модели устройства (например, при наладке SCADA-системы). При этом будут использованы сервисы GetServerDirectory, GetLogicalDeviceDirectory, GetLogicalNodeDirectory. Для первоначального считывания значений всех переменных в устройстве может быть также использован сервис GetAllDataValues, либо GetDataValues для считывания по за- просу значения определенной переменной. Метод спорадической передачи данных, реализуемый сервисами Unbuffered reporting (небуферизируемые отчеты) и Buffered reporting (буферизируемые отчеты) позволяет отказаться от регулярного опроса сервера клиентом. Сервер сам формирует сообщение и передаёт его клиенту по факту наступления определенного события – при этом производится передача только тех точек данных, которые изменили свое состояние. Механизм передачи отчетов обладает важными преимуществами перед методом периодического опроса («polling»): существенно сокращается нагрузка на информационную сеть, сокращается нагрузка на процессор устройства-сервера и устройства-клиента, обеспечивается быстрая доставка сообщений о возникающих в системе событиях. Однако важно отметить, что всех достоинств использования буферизируемых и небуферизируемых отчетов можно достичь только лишь при правильной их настройке, что, в свою очередь, требует от персонала, выполняющего наладку оборудования, достаточно высокой квалификации и большого опыта. КАКИМ ТРЕБОВАНИЯМ ДОЛЖНЫ УДОВЛЕТВОРЯТЬ КОММУТАТОРЫ ДЛЯ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ? Н а вновь строящихся энергообъектах обмен дискретными сигналами между микропроцессорными устройствами релейной защиты и автоматики (РЗА) осуществляется по протоколу GOOSE (МЭК 61850-8-1), их интеграция в систему АСУ ТП производится согласно протоколу MMS, а самая ближайшая перспектива – передача измерений от первичных измерительных преобразователей тока и напряжения в цифровом виде в формате протокола МЭК 61850-9-2LE. Передача данных, в том числе ответственных сигналов, согласно вышеуказанным протоколам производится по сети Ethernet, неотъемлемой частью которой являются коммутаторы. От устойчивости их работы зависит техническое совершенство комплексов РЗА (надежность, чувствительность, селективность, быстродействие) и к ним должны предъявляться такие же жесткие требования как и к устройствам РЗА. В чем же состоит суть этих требований? Требование по поддержке протоколов GOOSE и МЭК 61850-92LE в полной мере применимо к устройствам РЗА, но некорректно такое требование формулировать для коммутаторов, поскольку передача кадров Ethernet (коими являются пакеты GOOSE и МЭК 61850-9-2LE) – есть основная задача любого коммутатора второго уровня. Возьмете ли Вы обычный коммутатор, который стоит у Вас дома, либо коммутатор за несколько тысяч долларов оба будут справляться с пересылкой пакетов Ethernet размером немногим более 1500 байт (GOOSE) и около 163 байт (МЭК 61850-9-2LE). Даже в условиях интенсивной передачи данных. Основное требование, которое применимо к коммутаторам, которые предполагается применять на энергообъектах, – это соответствие требованиям стандарта МЭК 61850-3. Несмотря на магическое сочетание «61850», эти требования не имеют ничего общего с поддержкой коммуникационных протоколов МЭК 61850. Глава стандарта МЭК 61850-3 обозначает требования к коммуникационному оборудованию, применяемому на электрических станциях и подстанциях, с точки зрения элек- тромагнитной совместимости и климатических условий. Так, раздел 5.7 этой главы стандарта гласит: «Коммуникационное оборудование должно разрабатываться с учетом условия устойчивости к воздействию электромагнитных помех различного вида, характерных для электрических станций и подстанций и должны проходить соответствующие испытания». Таким образом, соответствие коммутаторов требованиям других промышленных стандартов, дающих «право» применять коммутаторы на промышленных предприятиях (химическая промышленность, металлургия, автомобильное производство), перестало быть «зеленым» светом для их применения на энергообъектах и словосочетание «промышленный коммутатор» зазвучало не так убедительно. В этом же разделе главы 3 стандарта МЭК 61850 указано требованиям какого документа должны соответствовать коммутаторы для электрических станций и подстанций – стандарту МЭК 61000-6-5. МЭК 61000-6-5 (ГОСТ Р 51317.6.5-2006) носит название «Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых на электростанциях и подстанциях. Требования и методы испытаний». В этом документе обозначен перечень электромагнитных воздействий и нормированы их величины для различных интерфейсов устройств, в зависимости от их размещения на энергообъекте. Более подробно электромагнитные воздействия, представленные в МЭК 61000-6-5, и соответствующие процедуры испытания на устойчивость к ним, описаны в серии стандартов МЭК 61000. Если посмотреть, например, в документацию современного микропроцессорного устройства РЗА, то там можно увидеть декларации соответствия МЭК 61000-4-2, 4-5, 4-6 и др., а также величины воздействий (степени жесткости), которым они удовлетворяют. Конечно, требуемые степени жесткости для коммутаторов и устройств РЗА по одним и тем же воздействиям могут отличаться, ввиду того, что устройства РЗА соединяются через ряд промежуточных элементов с силовым оборудованием. 14 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ | www.digitalsubstation.ru

[close]

p. 15

КОНСУЛЬТАЦИЯ ЧТО ТАКОЕ QoS? П од качеством обслуживания (QoS) понимается способность сетевой инфраструктуры предоставлять улучшенное обслуживание определенному виду передаваемого трафика при помощи различных технологий. Таблица 1. Классы трафика согласно стандарту IEEE 802.1p. Качество обслуживания на втором уровне модели OSI (канальном) в пределах одного сетевого элемента обеспечивается за счет использования модели дифференцированного обслуживания (Differentiated Service – DiffServ) и обеспечивается: • Классификацией и разметкой трафика. • Управлением перегрузками (механизмы очередей). Следует отметить, что данная модель начинает работать лишь в случае появления очередей и перегрузок. Согласно стандарту МЭК 61850 все коммуникационные процессы передачи данных осуществляются посредством технологии Ethernet. Данная технология определяет формат Ethernet кадров (фреймов), линии соединения (среду передачи), электрические и световые сигналы на физическом уровне, протоколы управления доступом к среде — на втором уровне модели OSI (канальном). Основные методы и технологии Ethernet описываются семейством протоколов IEEE 802.3. Протокол Ethernet в чистом виде не поддерживает функцию приоритезации трафика, поэтому наряду со стандартным протоколом Ethernet IEEE 802.3, организация IEEE разработала стандарт создания виртуальных локальных сетей VLAN IEEE 802.1q. В стандарте IEEE 802.1q предусматривается вставка дополнительного четырехбайтового тега VLAN в заголовок Ethernet исходного фрейма, содержащий метку приоритета (Priority) класса обслуживания (Class of Service – CoS) IEEE 802.1p (см. рис. 1). КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗМЕТКА ТРАФИКА Современные коммутаторы позволяют различать кадры Ethernet (классифицировать трафик) по параметрам метки приоритета (Priority) IEEE 802.1p. Значения приоритета в зависимости от типа трафика приведены в таблице 1. Стандарт МЭК 61850, по умолчанию, предусматривает для GOOSE сообщений и выборок мгновенных значений SV приоритет равный 4. Таким образом, классификация и разметка трафика решает две задачи: • Отнесение передаваемых данных к определенному классу трафика. • Назначение передаваемому фрейму соответствующего приоритета. УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕГРУЗКАМИ (МЕХАНИЗМЫ ОЧЕРЕДЕЙ) Перегрузка возникает в случае переполнения выходных буферов передающего трафик оборудования. Основными механизмами возникновения перегрузок (или, что равнозначно, Рис. 1. Структура кадра Ethernet согласно стандарту IEEE 802.1q. Биты приоритета Обозначение Класс приоритета трафика 111 (7) 110 (6) 101 (5) 100 (4) 011 (3) 010 (2) 001 (1) NC (Network Con- Критически важный для сети. Трафик управления сетью. trolled) VO (Voice) VI (Video) CL (Controlled Effort) EE (Excellent Effort) – BK (Background) BE (Best Effort) Интерактивный голосовой. Интерактивный мультимедийный (видео). Контролируемый. Потоковый мультимедийный. Приоритетный. Стандартный (Экономный). Фоновый Низший. Трафик, передаваемый с максимальными усилиями («по возможности»). Вариант по умолчанию. 000 (0) скоплений – congestions) является агрегация трафика (когда скорость входящего трафика превышает скорость исходящего) и несогласованность скоростей на интерфейсах. Управление пропускной способностью в случае перегрузок (узких мест) осуществляется с помощью механизма очередей. Кадры Ethernet помещаются в очереди, которые упорядоченно обрабатываются по определенному алгоритму. Фактически, управление перегрузками – это определение порядка, в котором фреймы выходят из интерфейса (очередей) на основе приоритетов. Если перегрузок нет – очереди не работают. Так как очереди не бесконечны, они могут заполняться и переполняться. Если очередь уже заполнена, то новые пакеты в нее не попадают и отбрасываются. Это явление называется концевыми потерями. Проблема концевых потерь заключается в том, что в этой ситуации коммутатор не может не отбрасывать данный фрейм, даже если он имеет высокий приоритет. Таким образом, необходим механизм, выполняющий следующие две операции: • Выяснить, действительно ли очередь переполнена и нет ли в ней места для фреймов с высоким приоритетом. • Сформировать политику, согласно которой в первую очередь будут отбрасываться фреймы с более низким приоритетом, и только потом – с более высоким. Приоритезация используется для классификации фреймов путем их привязки к одной из очередей выхода. Метка приоритета IEEE 802.1p для назначений очереди определяется www.digitalsubstation.ru | ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 15

[close]

Comments

no comments yet