מבוא: הטרנספורמציה של אוטומציה של סובסטציה

רשת החשמל עוברת מודרניזציה עמוקה, ובלב של טרנספורמציה זו שוכנת תת-התת.התתויות המודרניות אינן סטיות פסיביות יותר; הן הופכות לרכזות אינטליגנטיות, עשירות בנתונים הדורשות תקשורת חלקה בין ממסרים הגנה, יחידות מסוף מרוחקות, מטרים ומערכות בקרה.תקן IEC 61850 מספק את המסגרת להשגת זה.

◄ .IEC 61 850

מקור והמטרה

פותח על ידי הוועדה האלקטרונית הבינלאומית (IEC) ופורסם לראשונה בתחילת שנות ה -2000, IEC 61850 נוצר להחליף פרוטוקולים תקשורת קנייניים מרובים המשמשים באוטומציה תת-התמדה.בניגוד לסטנדרטים ישנים יותר (למשל, DNP3, Modbus) המתמקדים בתקשורת בסיסית נקודה-עד-נקודה, IEC 61850 מגדיר מודל נתונים שלם ושירות תקשורת מופשט.

מושגים מרכזיים: סטיות לוגיות, אובייקטים נתונים ו-ACSI

(ב) [ה]] ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]] ו[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

תפקידה של שפה של סובסטציה (SCL)

מאפשר קריטי של יכולת הדדית הוא ה- IEC 61-6.0. [הפסקה של שפה וידוי] שפה (SCL) המוגדרת ב-IEC 61 850-6.SCL היא שפה מבוססת XML המשמשת לתיאור היכולות של IEDs (מכשירים אלקטרוניים אינטגרטיביים), טופולוגיה תת-התשתייה, והקשרים של SCL, כלי עזר ליצור "מערכת הפעלה" מלאה של כלי תצורה, אשר מועברת לשילוב, אשר ממערכות הפעלה, כלומר, כלומר, בין כלי תצורה, לבין מערכת תצורה מסוימת, לבין מערכת הפעלה, לבין מערכת הפעלה, היא מערכת הפעלה, אשר היא מערכת הפעלה, אשר מורכבת, אשר היא מערכת הפעלה, אשר היא מערכת תצורה של מערכת הפעלה, אשר היא מערכת הפעלה, אשר מורכבת, אשר היא מערכת הפעלה, אשר היא מערכת הפעלה, אשר היא מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת תצורה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה, אשר היא מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת אינטגרטיבית, אשר היא מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת אינטגרטיבית, אשר היא מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת אינטגרטיבית (

תכונות מפתח שדוחות אימוץ

יכולת

אולי התכונה המשכנעת ביותר של IEC 61850 היא הבטחתו של רב-דור אמיתי בין-אופרציה. כי כל המכשירים לדבוק באותם מודלים נתונים ופרופילי תקשורת, ממסר הגנה מיצרן A יכול לתקשר ישירות עם בקר מפרץ מיצרן B ללא שערים או ממירי פרוטוקול מותאמים אישית.זה מקטין מנעולים-in, מפשט את ניהול, ומעודד תחרות.

תקשורת מהירה Per-to-Peer

(FLT:0) הודעות של GOOSEveFLT:1 מאפשרות למכשירים לתקשר בין זה על רשת Ethernet משותפת תחת 4 מילישניות - מספיק מהר עבור תוכניות הגנה כמו חסימת, בין היתר, ומשלוח מהיר של אוטובוסים.בניגוד למגעים מסורתיים, GOOSE מבטל את הצורך באלפי חוטים נחושת וסימולציות של תכנון.

סקלאלה וגמישות

IEC 61850 מיועד למתקנים של כל הגדלים - מ substation קטן עם כמה IEDs ועד תת-תערות שידור גדול עם מאות מכשירים ואוטובוסים מרובים של תהליכים.הוא תומך הן כוכב והן טבעת לתנצלויות באמצעות מתגים Ethernet סטנדרטיים וניתן להרחיב עם פרוטוקולים של ונדנסיכות כמו PRP (פרוטוקול Redundancy Redundancy Redundancy Protocol) ו-HSR (ava High-High-ilability Seamless to Getty) כדי להשיג כשלים בזמן ההתאוששות).

ניהול עצמי והנדסת יעילות

כל קובץ IEC 61850 IED מספק קובץ יכולות של ביקורת עצמית (קובץICD) קובץ זה מכיל את נקודות הלוגיות שלו, תכונות נתונים ושירותים.כאשר מיובאים לתוך כלי הנדסי, הכלי יכול ליצור באופן אוטומטי תצורה של מערכת, לבדוק תאימות, ולאמת קשרים.זה מקטין באופן דרמטי את המאמץ הנדסי ידני ושגיאות בהשוואה למערכות מורשת שבו יש לגשת באופן ידני.

צעדים ליישום IEC 61850 בצוללות מודרניות

1 עיצוב מערכת ועיצוב אדריכלות

החל על ידי הגדרת הדרישות התפקודיות: אילו הגנה, בקרה, בקרה, ניטור ותפקודי אוטומציה נדרשים.אז, בחר את ארכיטקטורת התקשורת המתאימה - בדרך כלל אוטובוס תחנה (עבור פיקוח ונתונים סטטוס) ואופציונלית אוטובוס (לערכים מדגימים ו- GOOSE לטריפה) ליצור תיאור תת-תחולה (SSD) באמצעות פרויקט, זיהוי כל הציוד הראשי (מפרקים, נית, נית, נית, מסובכים), מסובכים) והופכים את הקבוצה הלוגית (המדורגמת) שלהם).

בחירת ציוד וקידום

ציין כי כל ה- IEC 61850 Edition 2 (או חדש יותר) ותומך בפרופילים הלוגיים הנדרשים ופרופילי התקשורת.עבור הודעות הגנה, להבטיח שהם תומכים ב- GOOSE עבור תוכניות הגנה ו- MMS לשילוב SCADA. Process IEDs (יחידות עיבוד חכמות, מתג חכם) חייבים לתמוך בערכי הדגימות.

עיצוב רשת ו Redundancy

IEC 61850 מסתמכת במידה רבה על רשת Ethernet חזקה.עיצוב LAN עם מתגים ייעודיים עבור אוטובוסים של תהליכים ותחנת אוטובוס שבו דרישות שקיפות שונות. עבור יישומים קריטיים בזמן, השתמש בפרוטוקול זמן דיוק (IEEE 1588 / IEC 61850-9-3) עבור זמן synSyncization. יישום מחדש באמצעות PRP או HSR כדי להבטיח לא נקודה אחת של כשל.הרשת חייבת גם לתמוך ניהול רב (IG) ומניעה (G) כדי למנוע הודעות הפעלה נמוכה של מערכת ההפעלה עשויה למנוע שידורים ניידים; היא יעילה.

4.SCL Configuration and Systemאינטגרציה

השתמש בכלי תצורה מערכתית (למשל, ממוכר או צד שלישי) כדי לייבא את כל הקבצים IED ICD, להקצות נקודות לוגיות למכשירים פיזיים, מפה קלטות/ ⁇ s, ולהגדיר נתונים ליצור קובץ תצורה (SCD) המכיל נתונים ברמת המערכת המלאה. קובץ SCD זה מופץ לכל כלי IED כדי להוריד את התצורה הסופית של מערכת ההפעלה.

5.תקנה ו-Wiring Reduction

אחד היתרונות הפיזיים העיקריים של IEC 61850 הוא ההפחתה של חיפוש נחושת. GOOSE ו-SV להחליף קשרים רבים לחוצים עבור שילוב, טיול, וממ"ל באוטובוס תהליכים דיגיטלי מלא, CT אנלוגי ו- VT חוטים מוחלפים על ידי כבלים אופטיים-אופטיים ממיזוג יחידות כדי להעביר.

6.בדיקות וועדת

בדיקה היא קריטית להבטחת התאמות ואמינות. בצע בדיקות התאמה פרטניות (offline), GOOSE ו-SV בדיקות תקשורת (למשל, באמצעות מנתחי רשת שקודמים את IEC 61 850 הודעות), ובדיקות קצה-לקצה-מערכת-מערכת-לקצה בדיקות, אשר יכולות לסימולציה של פקודות GOOSE וערכי הדגמות כדי לאמת תוכניות הגנה גם כן: בדיקה אוטומטית: נית-pHStrancer/RPS.

7 אימון וקריאה תפעולית

מעבר ל- IEC 61850 דורש מיומנויות חדשות.צוותי הנדסה חייבים ללמוד SCL syntax, תצורה רשת, ו- IEC 61 850 מושגים (נקודות לוגיות, תעודות זהות של GOOSE וכו ') צוות התפעול והתחזוקה צריך להבין כיצד לפרש אירועים ואזעקות בסביבה הדיגיטלית החדשה.ספק אימון יד על כלים ונתחי רשת.

היתרונות של IEC 61850

שיפור ביצועי ההגנה

עם GOOSE, תוכניות הגנה כמו חסימת תוכניות, תיאום יתר על המידה, ואוטומטי יכול להשיג מהירויות תקשורת דומות או מהירות יותר מאשר לוגיקה קשיחה. יתר על כן, GOOSE מאפשר תוכניות מורכבות יותר ללא חומרה נוספת. לדוגמה, לוגיקה של טיול מבוסס מתח ניתן להפיץ על פני מפרץ עם שקיפות הדוקה.

עלויות מחזור חיים מופחתות

למרות שהשקעה ראשונית עשויה להיות גבוהה יותר - עקב מתגים מנוהלים, סיבים אופטיים ובדיקת תואמים - העלות מחזור החיים היא לעתים קרובות נמוכה יותר. קופה חיסול, צמצום לוח הקידוח, ומהיר יותר גיוס מוביל לחיסכון הון.לאורך זמן, שינויים (התקבלות חדשות IED, שינוי תוכניות הגנה) הם קלים וזולים יותר, כי רק קבצים SCL צריכים לעדכן, לא rewiring פיזית ותצורה מרחוק ולהפחית זמן נסיעה.

שיפור תנאי ניטור וניהול נכסים

61 850 מכשירים מדווחים על שפע של נתונים במצב - ספירות, טמפרטורה, לחץ גז, מיקום משתנה, לכידת גלפור.כל הנתונים האלה זמינים על MMS ל-SCADA או פורטלים הנדסיים מרוחקים. Utilities יכול ליישם אלגוריתמים תחזוקה חיזוי, ניתוח מגמה ומערכות התראה מוקדמת ללא חיישנים נוספים או מערכות ניטור ייעודיות.

תמיכה בפונקציות חכמות

תת-קרקעית דיגיטלית שנבנתה על IEC 61850 הם הבסיס ליישומים ברשת חכמה כמו מדד סינכרנרופאו (נתוני PMU על C37.118 או IEC 61 850-90-5, הגנה מתאימה, שילוב משאבי אנרגיה מבוזר ומיקום אוטומטי של תקלות.השיעורים הגבוהים וההנעה הנמוכה של תהליך מאפשרת הגנה מרכזית ושליטה באמצעות יחידות מיזוג ובקרים, ובכך למנוע את הדרך עבור תוכניות הגנה וירטואלית לחלוטין.

אתגרים ושיקולים קריטיים

אבטחת סייבר

ההסתמכות של IEC 61850 על Ethernet חושפת תת-התפיסות לאיומים ברשת.הסטנדרט עצמו אינו כולל מנגנוני אבטחה בנויים-בבסיסיים.במקום, IEC 62351 מספקת אמצעי אבטחה, כגון אימות, הצפנה ובקרת גישה מבוססת-תפקיד עבור MMS, GOOSE, ו-SV, אלא אם כן יש צורך ליישם את ההצפנה של רשתות אבטחה (מערכות אבטחה בין אוטובוסים ורשתות ארגוניות), אימות מאובטח לגישה, ניטור קבוע של , באמצעות פרוטוקול אבטחה של טרה-61.

מערכות מורשת וההגירה

רוב ה substations הקיימים יש מורשת IEDs באמצעות פרוטוקולים סדרתיים (Modbus, DNP3, IEC 60870-5-101/103), הצבתם בבת אחת היא לעתים קרובות עלות-prohibitive. Utilities חייב לתכנן הגירה בשלב זה: להתקין את IEC 61 850 Gateways המתורגמים פרוטוקולים מורשת MMS/OSE, או להשתמש בפרוטוקולים על בסיס-I, יש להחליף בהדרגה פונקציות קבועות, עם פונקציות של ILDL.

מורכבות של Network Configuration

יישום PRP / HSR, התקנה נאותה VLAN, סינון רב-טק (IGMP snooping), ו IEEE 1588 זמן סינכרון דורש מומחיות הנדסית רשת מעבר למיומנויות מהנדסי העברת מסורתיים.כלי רבים משתפים פעולה עם מומחי רשת או להסתמך על מערכת אינפורטורים.בנוסף, תצורה מבוססת SCL, בעוד עוצמה, יכול להיות פועל וטעייה-prone אם לא מנוהל עם כלי עבודה ממושמע בתצורה קפדנית של מערכות בקרה.

רפורמות ושפלות של אינטראופרציה

למרות סוגיות סטנדרטיות, קיימות הבדלים בין-מציאותיות ביישום מהדורה 1 לעומת Edition 2, תכונות אופציונליות ופרשנות של שירותים קריטיים בזמן יכול לגרום להתאמה.לדוגמה, חלק מההודעות לא יכולות לתמוך ב- GOOSEset עם מסנן של אנשים מתים, או אולי יש התנהגות שונה לגבי עקשנות של מעמד GOOSE.

מגמות עתידיות ויישומים מעורבים

IEC 61850 Beyond Substations

הסטנדרט מוחל יותר ויותר על תחומים אחרים: צמחי כוח הידרואלקטרי (IEC 61 850-7-410), אנרגיית רוח (IEC 61-7-420) ו ניטור איכות כוח.הסדרה של IEC 61 850-90 מגדירה פרופילים ל ניטור מצב, לסנכרנתרופ נתונים, ומערכת תקשורת תת-התתת-ל-ל-על-על-ל-על-הפיתוח זו מציבה-ידי אבולוציה 61.

אינטגרציה עם Edge מחשוב ו-IoT

תת-התתגים המודרניים אוספים כמויות עצומות של נתונים. Edge פלטפורמות מחשוב יכולות לעבד את IEC 61850 נתונים (למשל, ניתוח איכות גלפור, חישוב מדדי ביצועים) ולהעביר מידע סיכום לענן.מודלים נתונים סטנדרטיים להקל על שילוב עם פרוטוקולים IoT (MQTT, OPC UA) באמצעות שערים.

הגנה ובקרה וירטואליים

עם אוטובוסים מהירים וסינתזה של זמן רב (IEEE 1588), ניתן לערוך פעולות הגנה ובקרה על מכונות וירטואליות או בקרים מרכזיים.זה מקטין את מספר ה- IEDs הפיזי ומאפשר שינוי דינמי. בעוד עדיין מתעורר, גישה זו מבטיחה עלויות נוספות ולשפר גמישות, אך דורש פלטפורמות מחשוב רשת אמינה ומציאותית.

מסקנה

יישום IEC 61850 בתת-תחסין מודרנית אינו רק שדרוג טכני - הוא טרנספורמציה אסטרטגית המאפשרת מכשירים חכמים, גמישים יותר, ומאובטחים יותר לרשתות חשמל, על ידי החלפת אלפי חוטים אנלוגיים עם רשתות דיגיטליות מהירות גבוהה, IEC 61850 מקטין את זמן ההתקנה ועלות תוך פתיחות יכולות חדשות בהגנה, בקרה וניהול נכסים, הדרך לאימוץ קפדני, בדיקה קפדנית, והשקעות ב-61 דרכים מתקדמות לשילוב של IF: "לא יותר" עם יכולות ניהול יכולות תפעוליות מתקדמות יותר" עם ניהול יכולות ניהול יכולות ניהול יכולות ניהול יכולות ניהול יכולות ניהול יכולות ניהוליות והשגת אבטחה וקידום וניהול נכסים מתקדמות יותר, וקידום יכולות ניהוליות וקידום יכולות ניהוליות וקידום יכולות ניהוליות וקידום יכולות ניהוליות וקידום יכולות מתקדמות יותר של ניהוליות וקידום יכולות ניהוליות וקידום יכולות ניהוליות וקידום יכולות ניהוליות של IFD.