Giriş: Substation Otomasyonunun Dönüşümü

Elektrik güç ızgarası derin bir modernizasyona maruz kalıyor ve bu dönüşümün kalbinde alt istasyonda yatıyor. Modern alt istasyonlar artık pasif düğümler değil; tasarım, işletme ve alt istasyonlar arasında sorunsuz iletişim gerektiren, uzaktan terminal birimleri, ölçüm sistemleri.Uluslararası standart IEC 61850, bu işlemi uygulamak için çerçeveyi sağlıyor.

IEC 61850

Origins and Purpose

Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından geliştirildi ve ilk olarak 2000'lerin başlarında yayınlandı, IEC 61850, alt istasyon otomasyonlarında kullanılan birden çok özel iletişim protokolü yerine getirildi.Eski standartlardan farklı olarak (örneğin, DNP3, Modbus) bu, temel noktaya kadar iletişim kurmaya odaklandı, IEC 61850 tam bir veri modeli ve soyut iletişim servisi arayüzünü tanımlar.

Anahtar Kavramları: Mantıksal Nodes, Data Objects ve ACSI

Örneğin, bir mola veren, mantıksal düğümler ile modellenir (CBR) ve CSWI (SWT:1) her LNücresi[Döneticileri)[Döneticileri ve işlevlerin) aynı şekilde işlenmesini sağlar.

Substation Konsülasyonu Dilinin Rolü (SCL)

Interoperability'in kritik bir özelliği, IEDs (Intelligent Electronic Devices), alt istasyon inşa dili) ile IEC 61850-6. SCL, IEDs (Intelligent Electronic Devices) özelliklerini tanımlamak için kullanılan bir XML tabanlı dildir ve bağlantılarını azaltır.

Drive Kabul Eden Anahtar Özellikler

Interoperability

Belki de IEC 61850'nin en çekici özelliği, gerçek multivendor interoperability vaadidir. Çünkü tüm cihazlar aynı veri modellerine ve iletişim profillerine bağlı olarak, üretici A'dan bir koruma rölesi doğrudan özel ağ geçidi veya protokol dönüştürücüleri olmadan bir körü ile iletişim kurabilir ve bu satıcı kilitlenir.

Yüksek Hızlı Peer-to-Peer İletişim

[FONT:0]GOOSE[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ: 0, 4 milisaniye altında paylaşılan bir Ethernet ağının her biri arasında olayları iletişim kurmalarına izin veriyor.[DÜye Olmayanlar, iç içe geçmiş ve hızlı otobüs transferleri, LAN-tavuşturma gerilimi ve mevcut verileri ortadan kaldırmak için gerekli olan analog kablolamalar yerine getiriyor.

Scalability and Flexability

IEC 61850, tüm boyutlardaki yüklemeler için tasarlanmıştır - PRP Para (belirli Redcy Protokolü) ve HSR (High-availability Handdan) ağ başarısızlıkları sırasında sıfır kurtarma süresi elde etmek için küçük bir dağıtım alt istasyonlarından ve halka topolojileri kullanarak desteklenebilir.

Kendi kendine ait yazı ve Mühendislik Verimliliği

Her IEC 61850 IED, kendi tanımlı bir dosya (ICD dosyası) sunar. Bu dosya, mantıksal düğümleri, veri özellikleri ve hizmetleri içerir. Bir mühendislik aracına ithal edildiğinde, araç otomatik olarak sistem yapılandırmalarını, kontrol uyumluluklarını oluşturabilir ve bağlantıları doğrulayabilir. Bu, nokta listelerinin manuel olarak girilmesi gereken miras sistemlerine kıyasla manuel mühendislik çabasını ve hataları azaltır.

Modern Substations'ta IEC 61850'yi uygulama adımları

1. Sistem ve Mimari Tasarım

Fonksiyonel gereksinimleri tanımlamakla başlayın: hangi koruma, kontrol, izleme ve otomasyon işlevleri gereklidir. Sonra, uygun iletişim mimarisini seçin - genellikle bir istasyon otobüsü (örneğin kontrol ve durum verileri için) ve opsiyonel olarak bir süreç otobüsü (örneğin, gezi için) oluşturur.

2. Ekipman Seçimi ve Satın Alma

Tüm IED'lerin IEC 61850 Edition 2 (veya yeni) için sertifikalandırılması ve gerekli mantıksal düğümleri ve iletişim profillerini desteklemesi gerektiğini belirtin.For röle koruma programları ve SCADA entegrasyonu için GOOSE'yi destekleyebilirler. Süreçler IEDs (merler, akıllı geçişler) tüm cihazlarının “IEC 61850” iddia etmediği konusunda dikkatli bir şekilde desteklenmelidir.

3. Ağ Tasarımı ve Reddancy

IEC 61850, sağlam bir Ethernet ağı üzerinde ağırlığa sahiptir. PRP veya HSR'yi tek bir başarısızlık noktası sağlamak için yapılandırın. Zaman kritik uygulamalar için, hassas zaman protokolü (IEEE 1588 / IEC 61850-9-3) zaman senkronizasyonu kullanmak için. Yeterli ağ tasarımı, yanlış tasarlanmış mesajlar ve yanlış bir şekilde devre dışı bırakmak için izin vermek için izin vermek için geri yükleme işlemiş.

4. SCL Konsülasyonu ve Sistem Entegrasyonu

Tüm IED ICD dosyalarını ithal etmek için bir sistem yapılandırma aracı (örneğin, bir satıcı veya üçüncü taraf) kullanın, mantıksal düğümleri fiziksel cihazlara atamak, harita GOOSE girişleri / adresler ve yapılandırma hataları Doğrulayın (SCD) bir sistem yapılandırması (SCD) dosya tam sistem seviyesindeki verileri kullanarak. Bu işlem, son cihazı indirmek için her IED yapılandırma aracına dağıtılır. Bu işlem noktası, puanlama hatalarının veya belirli bir sistem yapılandırmasını gerçekleştirir.

5. Kurulum ve Wiring Azımı

IEC 61850'nin büyük fiziksel faydalarından biri bakır kablodaki azalmadır. GOOSE ve SV, panel alanı ve kurulum çalışması için birçok sabit bağlantıyı değiştirir. tam bir dijital süreçte, analog CT ve VT telleri hala Ethernet taksileme (CAT6 veya fiber) ile değiştirilir ve kablolama uygulamaları için yapılandırılır.

6. Test ve Komisyoning

Test, geçici ve güvenilirlik sağlamak için kritiktir. GOOSE komutlarını ve Örnekleme Değerlerini Koruma Sistemlerine (örneğin, PRP/HSR ile sıfırdan başarısız olan ağ analizörleri kullanarak) ve sistem seviyesinde son test araçları kullanarak, tüm enjeksiyon cihazları boyunca SCL tutarlılığı kontrol edin.

7. Eğitim ve Operasyonel Okuma

IEC 61850'ye geçiş yeni beceriler gerektirir. Mühendislik takımları SCL sözcülüğünü, ağ yapılandırmasını ve IEC 61850 konseptlerini (yönetici düğümleri, GOOSE kimlikleri, vs.) Operasyonlar ve bakım personeli, yeni dijital ortamda olayları ve alarmları nasıl yorumlayabilmeleri için ihtiyaç duyuyor.

IEC 61850'yi Uygulamanın Faydaları

Geliştirilmiş Koruma Scheme Performansı

GOOSE ile, koruma programları engelleme gibi, aşırı koordinasyon ve otomatik kayıt, sert mantıktan daha hızlı veya daha hızlı iletişim hızlarına sahip olabilir. Ayrıca GOOSE, ek röle donanım olmadan daha karmaşık şemalara izin verir. Örneğin, gerilim tabanlı gezi mantığı sıkı gecikmeli körlükle dağlarda dağıtılabilir.

Azaltılmış Yaşam döngüsü Maliyetleri

İlk yatırım daha yüksek olabilir - geçişleri yönetmek için, fiber optik ve uygun testler - yaşam döngüsü genellikle daha düşük. Bakır ortadan kaldırma, panel delmesi ve daha hızlı komisyonlama sermaye tasarruflarına yol açıyor. Zamanla, değişiklikler (yeni IEDs, değişen koruma programları) daha kolay ve daha ucuz çünkü sadece SCL dosyalarının güncellemesi gerekir, fiziksel yenidenwiring.

Geliştirilmiş Durum İzleme ve Varlık Yönetimi

IEC 61850 cihazları, koşul veri zenginliklerini rapor eder - ek sensörler veya özel durum izleme sistemleri olmadan tahmin edilebilir bakım algoritmaları, trend analizi ve erken uyarı sistemleri. Standart veri modeli, farklı üreticilerden gelen varlık verilerinin bir araya getirilip sürekli analiz edilmesi anlamına gelir.

Smart Grid Functions için destek

IEC 61850 üzerinde inşa edilen dijital alt istasyonlar, senkronizasyon birimleri ve bay kontrolörleri kullanarak merkezi koruma ve kontrol sağlar, tam sanal koruma programları için yol açar.

Meydanlar ve Eleştirel düşünceler

Siber güvenlik

IEC 61850'nin Ethernet'e olan bağımlılığı, GOOSE'ye özel dikkat çeken erişim kontrolü gibi, standartın kendisi, bilgisayar ağlarının ve şirket ağlarının arasında yangın duvarı dahil değildir; mühendislik erişimi için güvenli kimlik doğrulama ve sürekli izleme için IEC 61850 trafik (örneğin, GOOSE) kontrol sistemleri kullanılarak, GOOSE'ye özel dikkat gerektiren algılama sistemleri kullanarak.

Miraç Sistemleri ve Göç

Mevcut alt istasyonların çoğu seri protokolleri kullanarak miras alır (Modbus, DNP3, IEC 608705-101/103). Bir zamanlar hepsini bir kez daha koymak genellikle maliyetle kanıtlanmış olan geçişleri: Kısmen 61850 ağ geçidi cihazı yüklemesi ve göç fonksiyonlarını yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Network Konsülasyonu

PRP/HSR'yi uygulamak, uygun VLAN kurulumu, çok yönlü filtreleme (IGMP), ve IEEE 1588 zaman senkronizasyonu, ağ mühendisliği uzmanlıklarını geleneksel römorkörel sistemlerin ötesinde uygulama becerisine ihtiyaç duyar. birçok hizmet ağ uzmanlarıyla işbirliği yapar veya sistem bütünlemelerine güvenir. Ek olarak, SCL tabanlı yapılandırmaya güvenebilir, güçlü olsa da, fiilose ve hata-prone eğer disiplinli araç iş akışları ile yönetilemez.

Kısıtlama ve Interoperability Gaps

Standart, gerçek dünya içilebilirlik sorunları devam ediyor. Edition 1 vs. Edition 2, opsiyonel özellikleri ve zaman-kahkalama hizmetlerinin yorumlanması[Döneticileri için yanlış eşleştirmelere neden olabilir. Örneğin, bazı röpekler GOOSE veri setini ölü bant filtrelemesi ile destekleyemez veya GOOSE statüsüne ilişkin farklı davranışlara sahip olabilir.) Tüm sertifikaları gerçekleştirmek için gereklidir.

IEC 61850 Alt istasyonların Ötesinde

Standart giderek diğer alanlara uygulanır: hidroelektrik santralleri (IEC 61850-7-410), rüzgar gücü (IEC 61850-7-420), ve güç kalitesi izleme. IEC 61850-90 serisi, koşul izleme, senkronizasyon verileri ve alt istasyon iletişimi için uzatma profilleri tanımlar.

Edge Computing ve IoT ile entegrasyon

Modern alt istasyonlar büyük miktarda veri topluyor. Edge Computing platformları işletim öncesi IEC 61850 verileri (örneğin, dalgaform kalitesini analiz etmek, performans ölçümlerini hesaplamak) ve özet bilgileri buluta standartlaştırır. Standartlaştırılmış verilerle entegre etmek için daha kolay hale getirir (MQTT, OPC UA) bu, ezici SCADA geri dönüşleri olmadan filoda tahmin edilebilir analitik ve merkezileştirilmiş varlık yönetimi destekler.

Sanal Koruma ve Kontrol

Yüksek hızlı işlem otobüsleri ve sağlam zaman senkronizasyonu (IEEE 1588) ile koruma ve kontrol işlevleri sanal makineler veya merkezileştirilmiş kontrol kontroller üzerinde barındırılabilir. Bu, fiziksel IED'lerin sayısını azaltır ve dinamik yeniden yapılandırma sağlar. Hala ortaya çıkarken, bu yaklaşım daha düşük maliyetlere ve esnekliği artırmak için vaat eder, ancak çok güvenilir ağ ve gerçek zamanlı bilgisayar platformlarını gerektirir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

IEC 61850 modern alt istasyonlarda uygulama sadece teknik bir yükseltme değildir - daha akıllı, daha esnek ve daha güvenilir güç şebekeleri sağlar. yüksek hızlı dijital ağlarla birlikte, IEC 61850, yeni yetenekleri koruma, kontrol ve varlık yönetimine kilidini açan bir stratejik dönüşümdür.Yeni becerilerde, daha esnek test ve yatırım, yeni beceriler ve araçlarda sertifikalandırmak için yol.