МЭК 61850 – технология создания автоматизированных систем

ПРОТОКОЛ МЭК 61850 В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Массовое развитие в мире получила идея разработки и внедрения «цифровых подстанций» (ЦПС), основанная на применении стандарта МЭК 61850.

Цифровая подстанция – это комплексная система, которая включает в себя силовые и вспомогательные устройства (оборудование), устройства контроля и управления, компьютеры и программное обеспечение (ПО), где организация всех информационных потоков при решении задач мониторинга, анализа и управления реализуется в цифровой форме.

Оцифровка всего набора сигналов и команд, свойственных основному электрооборудованию и устройствам контроля, управления и защиты является главной особенностью цифровой подстанции. Здесь контрольные кабели заменяются оптическими, и обмен сигналами осуществляется с помощью передачи цифровых сообщений. Работа с цифровой информацией позволяет на качественно новом уровне решать вопросы реализации основных функций защиты, контроля и управления оборудованием подстанции.

В совершенстве, на таком объекте к электрооборудованию должны подходить всего два кабеля - оптический цифровой, который реализует обмен сигналами и командами, и медный, осуществляющий электропитание. Во всяком случае, для практической реализации общей идеи необходимо решение целого ряда весьма сложных проблем технического плана, таких как:

· разработка модулей связей с объектом (MU – Merging Unit), которые обеспечивают оцифровку дискретных и аналоговых сигналов от силового электрооборудования и его подключение к цифровой шине (шине процесса); устройства MU устанавливаются в непосредственной близости от электрооборудования;

· разработка устройств, которые реализуют функции защиты, управления и контроля путём подключения к цифровой шине процесса (IED- Intelligent Electronic Device), т.е. цепи ввода/вывода терминала заменяются оптическим цифровым интерфейсом с протоколами МЭК 61850; проблема осложняется достаточно широким перечнем устройств, а реализация интерфейса требует значительной переделки устройств;

· реализация шины процесса, т.е. цифровой среды для высокоскоростного обмена данными между устройствами MU и IED, обеспечивающей наименьшие задержки при передаче информации и соответствует требуемому уровню надёжности.

МЭК 61850 – технология создания автоматизированных систем

МЭК 61850 – первый международный стандарт, предназначенный для сетей связи и систем на подстанциях. Работа над стандартом МЭК 61850 началась в 1995 году, причем изначально велась двумя независимыми, параллельно работающими группами: одна из них, образованная UCA, занималась разработкой общих объектных моделей подстанционного оборудования (GOMFSE); вторая, образованная в рамках технического комитета 57 МЭК, занималась созданием стандарта на протокол передачи данных для подстанций. Позднее, в 1997 году, работы обеих групп были объединены под эгидой рабочей группы 10 ТК 57 МЭК и вошли в основу стандарта МЭК 61850.

Стандарт МЭК 61850 применяется в системах автоматизации подстанции. Основное отличие этого стандарта от предшествующих стандартов МЭК заключается в том, что в данном случае речь не идет о простом внедрении нового протокола передачи данных. Основным направлением стандарта является систематизация информационной модели подстанции. На данном этапе МЭК 61850 еще находиться на самом раннем этапе своего внедрения во всем мире – это видно по уровню развития инструментария для работы по стандарту.

Основной задачей стандарта является обеспечение возможности обмена информацией между Интеллектуальными Электронными Устройствами (англоязычный термин IED – Intellectual Electronic Device) разных поставщиков между собой и системами автоматизации различных уровней управления.

В стандарте под IED понимаются любые устройства, являющиеся источниками информации и способные передавать и принимать данные в соответствии с требованиями МЭК 61850. Ими могут быть как устройства РЗА (и в первую очередь именно они), так и другое оборудование: распределительные устройства, трансформаторы тока и напряжения и т.д., снабженные соответствующим программно-техническим обеспечением.

В основе стандарта лежат три положения:        

· Он должен быть технологически независим, то есть вне зависимости от технологического процесса стандарт должен подвергаться минимальным изменениям;

· Он должен быть гибким, то есть допускать решение различных задач с использованием одних и тех де стандартизированных механизмов;

· Он должен быть расширяемым.

В первой главе стандарта МЭК 61850 определяется трехуровневая структура системы, которая включает в себя уровни процесса, присоединения и станции.

Наивысший уровень представления функциональных применений цифровой подстанции – это уровень станции. Он обеспечивает взаимодействие человека с компьютером, мониторинг в режиме реального времени, а также онлайновый анализ. Этот уровень является платформой, которая помогает обслуживающему персоналу понять, регулировать, анализировать состояние эксплуатации подстанции. Из-за большого потока сетевых данных уровня станции, предъявляется очень высокое требование к надежности сетевой передачи.

Уровень станции является вычислительной частью логических функций: устройства защиты данного уровня выполняет логические операции; устройство измерения и управления производит сбор данных в реальном времени и обработку команд управления; регистратор производит сбор и сохранение аналоговых величин до и после аварии. Устройства данного уровня могут выполнять обмен данными с уровнем процесса, чтобы получить необходимые аналоговые и дискретные величины в режиме реального времени от уровня процесса и выдать необходимую команду управления.

Уровень процесса – это структурная часть для сбора данных и выполнения команд. После цифрового преобразования традиционные медные кабели заменены небольшим количеством волоконно-оптического кабеля, который обеспечивает высокую скорость передачи, исключает электромагнитные помехи и имеет надежные экологические свойства.