הבנת תקן Ieee C37.2 עבור פונקציונליות מערכת חשמל

מהו תקן IEEE C37.2?

תקן IEEE C37.2 מגדיר מערכת מספר אוניברסלית עבור מערכת חשמל פונקציות מערכת חשמל (FLT:0IEEE Standard for חשמל Power System Function Numbers, Acronyms, ו- Contact DesignationsFLT:1, מסמך זה מקנה תקנים מספריים בין 1 ל -100 כדי לתאר את התפקידים וההתנהגויות של הגנה, בקרה, ניטור ציוד בתת-התאימות ותחנות אלה יוצרות טכנאים ופתרון כללי, ללא מגבלות סטנדרטיות, הוא כלי-זמנית, שימוש במעבדות, כלומר, שימוש במעבדות, כלומר, שימוש במעבדות ומעבדות ומעבדות, ללא בעיות הפעלה.

הכוונה מאחורי C37.2 היא פשוטה: מכשיר ביצוע עבודה מסוימת צריך תמיד לשאת את אותו מספר פונקציה, ללא קשר ליצרן, מודל או תאריך ההתקנה.לדוגמה, ממסר מרחק הוא תמיד קוד 21 אם הוא בנוי על ידי סימנס, GE, או ABB, ו-Synronism-check-check הוא תמיד קוד 25. עקביות זו מפחיתה את השגיאה בין קבוצות, סימולטורים, הכשרה, ומורשת עושה את מה התקן לא יכול להיות מתוכנן בפועל.

הסטנדרט כולל גם ראשי תיבות של פונקציות התקן נפוצות, כינויי מגע עבור זיהוי מסוף, והנחיות ליישום מספר פונקציות מרובות למכשיר פיזי יחיד.מסרים מספריים מודרניים מכילים לעתים קרובות עשרות פונקציות, כך שהסטנדרט מכסה כיצד לייצג את המכשירים המורכבים הללו בתרשיםים קו אחד וקבצי הודעות ממסר.

התפתחות היסטורית ואבולוציה

מקורותיה של IEEE C37.2 מתוארכים למאה ה-20, כאשר תעשיית החשמל הייתה זקוקה לדרך עקבית לתייג ממסרי הגנה על רישומים סכאמטיים.לפני שהסטנדרט היה קיים, כל תועלת ויצרן השתמשו בתכניות המספורות שלו, שיצרו בלבול במהלך התחזוקה ותגובה חירום.הגרסה הרשמית הראשונה של התקן פורסמה ב-1941 על ידי המכון האמריקאי למהנדסי חשמל (AI), אחת מחברות ה- IEEE .

במהלך העשורים, רשימת מספר הפונקציה גדלה להכיל קטגוריות מכשירים חדשות.המבוא של ממסרים של מדינת מוצק בשנות ה-60, הודעות מבוססות מיקרו-מעבדים בשנות ה-80, ומכשירי רשת חכמים בשנות ה -2000 כל הקודים החדשים הדרושים.המהדורה הנוכחית של התקן משלבת מספרי תפקוד עד 100, עם מספר נוסף שמור לשימוש עתידי.

אבן דרך משמעותית הגיעה בשנת 2008, כאשר הסטנדרט היה יישר יותר הדוק עם IEC 61850, הסטנדרט הבינלאומי לתקשורת תת-התחרר.ההיערכות זו מבטיחה שמספרי המכשיר המורשתיים יוכלו להיות ממופים ישירות לתוך דגמי האובייקט המשמשים רשתות דיגיטליות מודרניות.התוצאה היא גשר בין תוכניות ממסרים קשיחות מסורתיות וסביבת ההגנה המודרנית.

מערכת הקוד של המכשיר

הליבה של IEEE C37.2 היא קודים פונקציה מספרארית שלה.כל קוד מתאר תפקיד פונקציונלי ספציפי כי מכשיר מבצע במערכת הכוח. חלק מהפונקציות הן תפקידים פשוטים למטרות יחיד, בעוד אחרים מכסים אלגוריתמים מורכבים המיושמים בממסרים דיגיטליים.הרשימה המלאה נשמרת במסמך סטנדרטי, אך כמה משפחות מפתח ממחישות כיצד המערכת מאורגנת.

קודים פונקציונליים

פונקציות הגנה לזהות תנאים חריגים ויזום פעולות לבודד תקלות או למנוע נזק בציוד.אלה הם בין הקודים הנפוצים ביותר בסטנדרט.

• [01:0]21 ו-#8211; מרחק Relay:cioFLT:1] מדדים של חסימה בין מיקום הממסר לבין פגם כדי לקבוע מרחק.
• (ב)50 ו-#8211; Relay in Current Relay:FLT:1 מאופרות כאשר הנוכחי עולה על סף ללא עיכוב זמן מכוון.
• (FLT:0)51 ו-#8211; הזמן overcurrent Relaycio:FLT 1 מאופרות כאשר הזרם עולה על סף לאחר עיכוב זמני הפוך או מוגדר בזמן.
• (ב) [13] ו-#8211; רצף של רצף: 1:1 Detects overcurrent רק כאשר הוא זורם בכיוון מוגדר.
• (ב) [13] ו-#8211; ריבאונדים שונים: FLT:1 השוואת זרמים נכנסים ועוזבים אזור מוגן מספק הגנה מהירה ורגישה עבור ההופכים, הגנרטורים והאוטובוסים.
• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) [15] ו-#8211; תדירות משיכת:FLT: 1:1 Detects סטיות מתדירות נומינאלית.

בקרה ובקרה של קודי תפקוד

פונקציות בקרה ובקרה לנהל פעולות מערכת ולא הגנה מפני תקלות.קודים אלה מכסים מכשירים המסדירים מתח, סינכרוניזציה מקורות, ומספקים ממשקי מפעיל.

• (FLT:025 – Synchronism-Check Relay:Fillo:1 Verifies כי גודל מתח, זווית שלב, והבדלים בתדרים על פני פורץ פתוח נמצאים בגבולות מקובלים לפני הסגירה.
• (FLT:043 – העברת ידנית או התקן נבחר:FLT:1 מאפשר למפעיל לבחור בין שני מעגלים או יותר של שליטה או מצבי הפעלה.
• (ב) [13] ו-#8211; צומת מעגל AC: ⁇ FLT 1 מייצג את שובר המעגל עצמו ולא ממסר בקרה.
• (FLT:086 – Lockout Relay:03: 1:1 שומר על מדינה מנוסעת עד לאפסת באופן ידני.com משמש בהפיכת מערכות הגנה לאוטובוס כדי למנוע הפחתה אוטומטית לתוך תקלה קבועה.
• (FLT:090 & #8211; Regulating Device:cioFLT) 1 Controls Stress הרגולטורים, הקש על שינויים, או בנקים קפיטור לשמור על מתח בתוך גבולות.

קודים פונקציונליים ומהגרים

עזר פועל לתמוך תוכניות הגנה ובקרה ללא כמויות של מערכת חשמל ישירות.אלה כוללים צירים, אנשי קשר עזר ומכשירי בדיקה.

• (ב) .0.94 ו-#8211; Trippingping or Trip-Free Relay:Felo:FLT:1 מספק פלט נסיעה שלא ניתן למקם אותו באמצעות אות בקרה מתמשך.
• [01:30] ו-#8211; אן המודיעה ריילי:FLT 1 מספק אינדיקציה חזותית או בלתי ניתנת לתיאור למצב.
• (FLT:074 – ⁇ ⁇ 1 ) אופרות כאשר מצב מעקב יוצא מחוץ לגבולות נורמליים.

מערכת יחסים עם IEC 61850

IEC 61850 הוא תקן עולמי עבור רשתות תקשורת ומערכות בתת-התאימות.זה מגדיר מודלים של נתונים, שירותים מופשטים ושפה תצורה למכשירים אלקטרוניים אינטליגנטיים (IEDs) בעוד IEEE C37.2 מתמקד בזיהוי תפקוד עבור תפקידים למכשירים, IEC 61850 מתמקד כיצד מכשירים מחליפים מידע על רשתות דיגיטליות.השני הסטנדרטים משרתים מטרות משלימים והם משמשים לעתים קרובות יחד בעיצובים מודרניים.

הקשר ביניהם הוא פורמלי באמצעות תהליך מיפוי.כל אחד מ- IEEE C37.2 יכול להיות מיוצג כ- IEC 61 850 צומת הגיוני.לדוגמה, הפונקציה מרחוק של העברת מרחוק (קוד 21) מפות ל-PDIS , ותפקוד עדכני (קוד 51) מפות PTOC. מיפוי זה מאפשר למהנדסים לציין תוכניות הגנה באמצעות מוסכמות מרובות תוך יישום תצורה של IEC-850 כלים אלה כוללים באופן אוטומטי.

עדויות אשר מאמצים את IEC 61850 עבור תת-קרקעיות חדשות עדיין יכולות להשתמש במספרי הפונקציה C37.2 על דיאגרמות קו אחד ובהגדרות של העברת מידע, המסמך הסטנדרטי עצמו כולל סיפוח אינפורמטיבי המעד את המיפוי בין מספרי הפונקציה לבין IEC 61850 נקודות תאימות לוגיות זו מבטיח כי מהנדסים מאומנים על מערכת אחת יכולים לעבוד ביעילות באחר ללא החלמה על מושגים בסיסיים.

כדי לבחון לעומק כיצד מפת הצומת הלוגי של IEC 61850 לפונקציות הגנה מסורתיות, פרסמה IEEE את ה-FLT:0 תיקון מלא של C37.2 סטנדרטיותFLT:1 הכולל טבלאות מעבר.

יישום אוטומציה של Modern Substation

מערכות אוטומציה של צוללות (SAS) מסתמכות על זיהוי תפקוד מדויק כדי להבטיח כי הודעות הגנה, בקרים וציוד ניטור לעבוד יחד כמתוכנן. IEEE C37.2 מספק את המוסכמות שמות שהופכות את השילוב הזה לאפשרי, גם כאשר מכשירים באים ממוכרים שונים.

שילוב עם מכשירים אלקטרוניים חכמים

IEDs מודרניים משלבים פונקציות הגנה ובקרה מרובות ביחידה חומרה אחת. A טיפוסי הגנה להאכיל IED עשוי לכלול קודים 50, 51, 67, 27 (מתחת), 59 (מעלה), 79 (התאוששות), ו-81 ( ⁇ ) הכל ב-Avasa אחד.הסטנדרט מאפשר לכל פונקציה להיות מוקצה הגדרות הייחודיות שלה, משוואה, אירוע והקלטה בתוך ה- IED יכול לאפשר פונקציות עצמאיות או עצמאיות ללא תפקידים אחרים.

כאשר עמלה על ממסר חדש, מספרי הפונקציה המכשיר מופיעים בתצוגת לוח החזית, בתוכנות הגדרות, וברשומות אירוע אוסוציאוגרפיה.עקביות זו מאפשרת עבור טכנאי שדה שמכיר את הסטנדרט לעבוד כמעט בכל מותג של ממסר עם הכשרה מינימלית.זה גם מפשט בדיקות קבלה במפעל כי תוכנית הבדיקה יכולה לתפקד מספרים ולא שמות ספציפיים של ספק.

פרוטוקולי תקשורת ומיפוי

IEEE C37.2 מספרי הפונקציה מופיעים בפרוטוקולים תקשורתיים מרובים המשמשים בסביבות תת-התת.ב-DNP3, תקן מגדיר פרופילי המכשיר ששותפים קודים לתפקוד עם נקודות נתונים.In Modbus, מספרי פונקציה לעתים קרובות ממפה לכתובות ספציפיות בתיעוד הודעה. השימוש במספרים סטנדרטיים מבטיח כי תחנת מאסטר של SCADA יכולה לפרש נתונים מהודעות שבוצעו על ידי יצרנים שונים ללא תצורה מתאימה לכל מכשיר.

הסטנדרט תומך גם במושג של מכשיר A “ התקן המובא, ו-#8221; שהוא מכשיר פיזי המבצע פונקציות מרובות.מכשיר מורכב מיוצג בגרפים ובהגדרות על ידי רישום כל מספרי התפקוד החלים שהופרדו על ידי הינדפנוס, כגון 50-567-79 לממסר מזון עם מיידיות לאורך זמן, על פני כיוון זה, על פני זמן, על פני, ותיקון זה אינו מוכר לאורך כל התעשייה.

יישום הטוב ביותר

החלת IEEE C37.2 דורשת יותר מאשר לדעת את מספרי הקוד.מהנדסים חייבים להבין כיצד להקצות מספרי תפקוד נכון בתוכניות מורכבות, כיצד להתמודד עם מכשירים רב-תפקודיים, וכיצד לתעד את המשימות לתחזוקה ארוכת טווח.

אחד הפרקטיקה הטובה ביותר היא להקצות מספרי תפקוד המבוססים על התפקיד העיקרי של המכשיר ביישום הספציפי, לא על כל פונקציה אפשרית המכשיר יכול להופיע.לדוגמה, הודעה הכוללת הגנה עדכנית ותחתית יכול להיות מתוייג עם קוד 51 עבור התפקיד העיקרי שלו, עם הפונקציה תחת הכותרת המפורטת בהגדרות אך לא בתג.זה שומר דיאגרמות קו אחד שניתן לקרוא תוך הבטחת כל פונקציות במקום אחר.

עוד תרגול חשוב הוא להשתמש במספר עקבי של מתקנים דומים בתוך שירות. Standarding את הקצאת קודי תפקוד עבור מאכילים נכנסים, בנקים טרנספורמטיביים, וקטעי אוטובוסים מפחיתים את הסיכוי של טעות המפעילה במהלך מעבר פעולות.

תוכניות הכשרה צריכות לכלול את מספרי הפונקציה הסטנדרטיים ואת המוסכמות המקומיות כי כל תועלת אימצה.מהנדסים חדשים נהנים מלמידה של הקודים האוניברסליים קודם, ולאחר מכן הוספת כללים ספציפיים של תועלת כפי שהם לצבור ניסיון.אימון מדוקדק מומלץ בכל פעם שהסטנדרט מעודכן, כי מספרי פונקציה חדשים או הגדרות מתוקנות עשויים להשפיע על עיצובים קיימים.

IEEE מציע דף ההרחבה (FLT:0) המפרט את החידושים הבאים לסטנדרט, אשר מסייע למהנדסים להישאר מעודכן לגבי שינויים לפני שהם פורסמו באופן רשמי.

השוואה עם סטנדרטים קשורים

IEEE C37.2 אינו התקן היחיד המגדיר את מספר מערכות החשמל, אך הוא מאומצן ביותר בצפון אמריקה ובאזורים רבים אחרים, הבנה כיצד מדובר בסטנדרטים אחרים מסייעת למהנדסים לעבוד בפרויקטים בינלאומיים או בציוד ממקורות מגוונים.

IEC 61850 משתמש בבלוטות לוגיות (כגון PDIS להגנה מרחוק ו- PTOC עבור פני זמן רב יותר) במקום קודים נומרניים. בעוד שהמושגים הם אנלוגיים, הסימון הוא שונה.מהנדסים שהורגלו ל- C37.2 יכולים ללמוד IEC 61850 סטיות לוגיות במהירות יחסית, כי המיפוי הוא פשוט עבור רוב הפונקציות הנפוצות.

הפרקטיקה האירופית השתמשה היסטורית בסדרת DIN VDE 0110 ובתוכניות הקנייניות של מספר השירות הקנייני, עם אימוץ הגלובלי של IEC 61850, שירותים אירופיים רבים מתייחסים כיום למספרי הפונקציה C37.2 לצד נקודות הלוגיות של IEC במפרט שלהם.המגמה לקראת פגיעה היא להמשיך ככל ש substations דיגיטליים יהפכו לנורמה העולמית.

תקן ANSI C84.1 מכסה דירוגי מתח עבור מערכות חשמל, ולעתים מבולבל עם C37.2 בגלל מוסכמות השמות דומות.עם זאת, שני הסטנדרטים לטפל בהיבטים שונים לחלוטין של עיצוב מערכת חשמל. C84.1 מפרט טווחי מתח נומינאלים, בעוד C37.2 מפרט תפקוד המכשיר מתפקד זיהוי.

הוועדה האלקטרונית הבינלאומית מפרסם את IEC 60909 עבור חישוב קצר-circuit הנוכחי IEC 60255 למדידת הודעות וציוד הגנה, אך אף אחד מהסטנדרטים הללו לא חופף ישירות עם הפונקציה של C37.2 מהנדסים צריך לטפל C37.2 כטיפול העיקרי לזיהוי ולהשתמש בסטנדרטים האחרים לביצועים, בדיקות, ומערכת.

דרישות עתידיות ויישומים חכמים

ככל שמערכות הכוח מתפתחות לקראת חדירה מתחדשת גבוהה יותר, הדור המופץ והאינטליגנציה המתקדמים ברשת, IEEE C37.2 ממשיך להסתגל.הסטנדרט & #8217; קבוצת העבודה בוחנת מספרי תפקידים חדשים למכשירים התומכים במשאבים המבוססים על חומרים, כגון בקרים של רכיבה, פונקציות נגד איסנדינג, ולוגיקה מבוססת עומס מהיר.

תחום אחר של פיתוח הוא שילוב של מספרי תפקוד עם תאומים דיגיטליים של מערכת חשמל.תתאם דיגיטלית של תת-קבוצה משתמשת במספרים סטנדרטיים של פונקציות סטנדרטיות כדי לקשר מודלים סימולציה, זרימת נתונים בזמן אמת ורשומות אירוע היסטורי.על ידי שימוש באותו פונקציה מספר בתחומים הפיזיים והדיגיטליים, מהנדסים יכולים לאמת שינויים בהגדרות התאומה לפני החלת אותם בציוד בפועל.

דרישות אבטחת סייבר משפיעות גם על עתיד הסטנדרט.כפי שמעבירים ו- IEDs הופכים ליותר מחוברים, מערכת מספר הפונקציה מספקת דרך ברורה להגדיר הרשאות גישה וטריאזת אזעקה.מכשיר שתויגו עם קוד 21 (מסגירת מרחק) ניתן להקצות רמה קריטית שונה במערכת ניהול אבטחת סייבר מאשר מכשיר מתויג עם קוד 74 (מסת כלי תקשורת) תקן מסייע לפני הגנה כי לשמור על רשתות יציבות ובודדות במהירות.

המגמה לקראת תוכניות הגנה מוגדרות תוכנה, שבו פונקציות מיושמות כיישומים וירטואליים בפלטפורמות מחשוב גנריות, תדרוש מהסטנדרט להישאר רלוונטי.מסר וירטואלי עדיין צריך מספרי תפקוד כך מפעילי המערכת מבינים מה כל מקרה וירטואלי עושה.מערכת המנצלת היא עצמאית חומרה, מה שהופך אותו לתאים טבעיים לסביבות וירטואליות שבו תוויות פיזיות מוחלפות על ידי תגי תוכנה.

לקבלת פרספקטיבה רחבה יותר על האופן שבו תקני IEEE מעצבים את הרשת החכמה, מרכז המשאבים של IEEE Smart Grid מספק חומרי התייחסות ומשאבים חינוכיים שדן בתפקיד של פונקציה מספר תוכניות הגנה מודרניות.

מסקנה

IEEE C37.2 הוא עמוד השדרה של זיהוי מכשירים במערכות חשמל.זה מספק מערכת מספר ברורה ועקבית המאפשרת מהנדסי הגנה, טכנאים ומפעילים לתקשר על פונקציות המכשיר ללא עמימות.הסטנדרט התפתח מעל שמונה עשורים כדי להתאים טכנולוגיה חדשה, מהודעות אלקטרו-מכניות ועד ל- IEDs דיגיטליות ויישומים ברשת חכמה.

הבנת הקודים של הפונקציה המכשיר, מיפוי שלהם ל- IEC 61850 נקודות לוגיות, והיישום שלהם באוטומציה תת-התאימות הוא חיוני לכל מי שעובד בהגנה על מערכת החשמל ולשלוט בה.הסטנדרט אינו עומד לבדו אלא פועל לצד פרוטוקולי תקשורת, תקני בדיקה ומסגרות אבטחת סייבר כדי ליצור סביבה הפעלה אמינה.

מהנדסים שמשקיעים זמן ב- C37.2 מקבלים את היכולת לקרוא וליצור דיאגרמות הגנה, להגדיר הודעות מיצרנים מרובים, ופתרון בעיות לפתור תקלות ביעילות. כאשר הרשת גדלה יותר מורכבת ממשאבים אנרגיה מבוזרים ותקשורת דיגיטלית, מערכת הפחתת תפקוד-מספר יישאר כלי קריטי לשמירה על משלוח חשמל בטוח ותלוי.