Корпоративный профиль МЭК 61850. Цифровизация энергообъектов в России




Page 1


background image







Page 2


background image

34

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3 (22), 

сентябрь

 2021

В

 

данной

 

статье

 

рассматриваются

 

особенности

 

реализа

ции

 

требований

 

серии

 

стандартов

 

МЭК

 61850 

на

 

энергети

ческих

 

объектах

 

России

 

с

 

учетом

 

Корпоративного

 

профиля

 

МЭК

 61850 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

». 

Причины

 

появления

 

данного

 

до

кумента

основные

 

положения

 

и

 

возможные

 

пути

 

его

 

разви

тия

 

в

 

будущих

 

редакциях

.

Корпоративный

 

профиль

 

МЭК

 61850. 

Цифровизация

 

энергообъектов

 

в

 

России

Артем

 

СУВОРОВ

,

начальник

 

службы

 

автоматизированных

 

систем

 

технологи

ческого

 

управления

 

ПАО

 «

Россети

 

Ленэнерго

»

Вадим

 

НИКИТИН

,

главный

 

специалист

 

сектора

 

цифровых

 

и

 

информационных

 

образовательных

 

технологий

 

Учебного

 

комплекса

 

ПАО

 «

Россети

 

Ленэнерго

»

П

ереход

 

от

 

электромеханических

 

устройств

 

релейной

 

защиты

противоаварий

ной

 

автоматики

 

на

 

микропроцессорную

 

элементную

 

базу

внедрение

 

автома

тизированных

 

систем

 

диспетчерского

 

управления

 

и

 

сбора

 

данных

 

интеллекту

альных

 

систем

 

учета

 

и

 

т

.

д

., 

привели

 

к

 

появлению

 

большого

 

объема

 

цифровых

 

данных

которые

 

необходимо

 

передавать

 

между

 

участниками

 

информационного

 

обмена

 

внутри

 

подстанции

При

 

этом

 

способы

 

описания

 

данной

 

информации

методы

 

передачи

применяемые

 

протоколы

 

могли

 

значительно

 

отличаться

 

у

 

разных

 

производителей

 

энер

гетического

 

оборудования

Большое

 

разнообразие

 

существующих

 

протоколов

 

переда

чи

 

данных

 

и

 

использование

 

проприетарных

 

протоколов

 

отдельными

 

производителями

 

значительно

 

усложняет

 

реализацию

 

информационного

 

обмена

 

на

 

объектах

 

энергетики

приводит

 

к

 

удорожанию

 

оборудования

предъявляет

 

высокие

 

требования

 

к

 

квалифика

ции

 

обслуживающего

 

персонала

С

 

каждым

 

годом

 

объем

 

данных

которые

 

необходимо

 

контролировать

 

и

 

передавать

 

между

 

устройствами

увеличивается

что

 

только

 

осложня

ет

 

сложившуюся

 

ситуацию

Осознание

 

всех

 

трудностей

связанных

 

с

 

применением

 

различных

 

протоколов

 

и

 

методов

 

передачи

 

данных

подтолкнуло

 

энергетическое

 

сообщество

 

к

 

разработке

 

международной

 

серии

 

стандартов

 

МЭК

 61850. 

Работа

 

над

 

созданием

 

единых

 

правил

 

информационного

 

обмена

 

велась

 

в

 

течение

 

практически

 10 

лет

 

несколькими

 

незави

симыми

 

международными

 

группами

после

 

чего

 

их

 

труды

 

были

 

объединены

 

под

 

эгидой

 

десятой

 

рабочей

 

группы

 

ТК

 57 

Международной

 

электротехнической

 

комиссии

 (

МЭК

). 

Се

рия

 

стандартов

 

МЭК

 61850 

регламентирует

 

единые

 

методы

 

информационного

 

обмена

способы

 

описания

 

функций

язык

 

описания

 

конфигурации

 

оборудования

 

подстанции

Помимо

 

этого

в

 

данных

 

документах

 

описываются

 

технические

 

требования

 

к

 

оборудо

ванию

участвующему

 

в

 

информационном

 

обмене

подходы

 

к

 

проектированию

 

энерго

объектов

методики

 

испытаний

 

на

 

соответствие

 

выполнения

 

производителем

 

оборудо

вания

 

требований

 

стандартов

 

МЭК

 61850. 

Данные

 

документы

 

затрагивают

 

не

 

только

 

обмен

 

информацией

 

между

 

диспетчерским

 

пунктом

 

и

 

оборудованием

 

подстанции

но

 

и

 

исполнение

 

функций

 

релейной

 

защиты

передачи

 

команд

 

противоаварийной

 

авто

матики

передачи

 

данных

 

с

 

измерительных

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

напряжения

 

для

 

устройств

 

РЗиА

 

и

 

систем

 

коммерческого

 

учета

 

электроэнергии

Соблюдение

 

требова

ний

описанных

 

в

 

стандартах

 

МЭК

 61850, 

позволяет

 

добиться

 

совместимости

 

устройств

 

Внедрение

 

цифровых

 

технологий







Page 3


background image

35

и

 

программного

 

обеспечения

 

от

 

разных

 

производителей

повысить

 

наблюдаемость

 

происходящих

 

в

 

энергосистеме

 

процессов

сократить

 

количество

 

ошибок

 

персонала

 

за

 

счет

 

максимальной

 

автоматизации

сократить

 

время

 

на

 

об

служивание

 

оборудования

типизировать

 

и

 

ускорить

 

про

цессы

 

проектирования

 

и

 

наладки

 

цифровых

 

подстанций

в

 

дальнейшем

 

сократить

 

количество

 

физических

 

устройств

 

благодаря

 

применению

 

виртуальных

 

двойников

Универсальность

 

и

 

единые

 

подходы

 

являются

 

не

оспоримым

 

преимуществом

 

МЭК

 61850. 

Однако

 

вполне

 

естественно

что

создавая

 

международный

 

документ

 

для

 

энергокомпаний

 

разных

 

стран

описывающий

 

вза

имодействие

 

любых

 

типов

 

оборудования

 

между

 

собой

невозможно

 

учесть

 

все

 

особенности

 

энергетики

 

конкрет

ной

 

страны

компании

конкретного

 

оборудования

 

или

 

его

 

функции

Поэтому

 

сама

 

идеология

 

стандарта

 

подразуме

вает

 

то

что

 

недостающие

 

в

 

международном

 

документе

 

функции

 

и

 

данные

 

должны

 

дополняться

 

и

 

расширяться

 

либо

 

производителями

 

оборудования

либо

 

должны

 

быть

 

отражены

 

в

 

национальных

 

или

 

корпоративных

 

профилях

 

и

 

внесены

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

МЭК

 61850. 

Яр

ким

 

примером

 

уточнения

 

стандарта

 

МЭК

 61850 

являются

 

технические

 

требования

 IEC 61850–9-2 LE. Implementation 

Guideline for Digital Interface to Instrument Transformers 
Using IEC 61850–9-2, 

в

 

которых

 

описаны

 

требования

 

главы

 

международного

 

стандарта

 IEC 61850–9-2 (

коли

чество

 

выборок

 

на

 

период

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

на

пряжения

 

для

 

нужд

 

релейной

 

защиты

 

и

 

коммерческого

 

учета

 

электроэнергии

а

 

также

 

для

 

анализаторов

 

каче

ства

 

электроэнергии

 

и

 

систем

 

мониторинга

 

переходных

 

режимов

количество

 

блоков

 ASDU, 

размещаемых

 

в

 

од

ном

 

пакете

количество

 

каналов

 

измерений

 

токов

 

и

 

напря

жений

передаваемых

 

в

 

одном

 

блоке

предпочтительный

 

протокол

 

синхронизации

 

времени

) [1]. 

Из

за

 

достаточно

 

обобщенного

 

содержания

 

и

 

рекомендательного

 

характе

ра

 

стандартов

 

МЭК

 61850 

по

 

многим

 

ключевым

 

вопросам

а

 

также

 

отсутствия

 

информационных

 

моделей

 

некоторых

 

устройств

 

и

 

функций

характерных

 

для

 

определенных

 

энергокомпаний

 

и

 

производителей

 

отдельных

 

стран

 

и

 

от

раслей

необходимостью

 

становится

 

разработка

 

нацио

нальных

 

или

 

корпоративных

 

профилей

Известен

 

опыт

 

реализации

 

национальных

 

или

 

корпоративных

 

профилей

 

в

 

Китае

Испании

Франции

 [2].

В

 2019 

году

 

после

 

нескольких

 

лет

 

обсуждений

 

и

 

пра

вок

 

был

 

утвержден

 

технический

 

отчет

 IEC TR 61850-7-

6:2019 — 

это

 

руководящие

 

указания

 

по

 

созданию

 

приклад

ных

/

функциональных

 

профилей

 

в

 

рамках

 

создания

 

ба

зовых

 

прикладных

 

профилей

  (

БПП

). 

Такие

 

базовые

 

при

кладные

 

профили

 

представляют

 

собой

 

фундамент

 

для

 

построения

 

совместимых

 

систем

 

при

 

реализации

 

типовых

 

функций

 

в

 

рамках

 

подстанции

 

или

 

при

 

взаимодействии

 

функций

 

между

 

подстанциями

БПП

 

предназначены

 

для

 

того

чтобы

 

определить

 

необходимый

 

набор

 

обязательных

 

атрибутов

 

функций

 

из

 

общего

 

множества

 

возможностей

предоставляемых

 

стандартом

для

 

обеспечения

 

со

 

вмес

тимости

 

решений

 

на

 

отдельных

 

рынках

 [2]. 

Уже

 

с

 

выходом

 

первой

 

редакции

 

МЭК

 61850 

в

 

России

 

производители

 

оборудования

 

и

 

представители

 

энергетиче

ских

 

компаний

 

начали

 

дискутировать

 

на

 

тему

 

применимо

сти

 

требований

 

данных

 

стандартов

 

в

 

реалиях

 

российской

 

энергетики

Возникали

 

вопросы

 

описания

 

некоторых

 

функ

ций

 

и

 

устройств

которые

 

не

 

были

 

представлены

 

в

 

между

народных

 

документах

  (

например

УПАСК

), 

отсутствовало

 

ясное

 

понимание

 

поведения

 

устройств

 

при

 

ухудшении

 

качества

 

информации

не

 

было

 

понимания

какие

 

време

на

 T0 

и

 

Т

должны

 

быть

 

у

 GOOSE-

сообщений

 

и

 

т

.

д

Не

обходимость

 

собственного

 

уточняющего

 

и

 

дополняющего

 

международный

 

стандарт

 

документа

 

ни

 

у

 

кого

 

не

 

вызы

вала

 

сомнений

И

 

вот

 5 

октября

 2020 

года

 

был

 

утвержден

 

«

Корпоративный

 

профиль

 

МЭК

 61850» (

СТО

 56947007-

25.040.30.309-2020). 

Корпоративный

 

профиль

 

МЭК

 61850 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

», 

созданный

 

с

 

целью

 

утверждения

 

подходов

 

по

 

созданию

 

электронного

 

описания

 

оборудования

 

подстанции

исполь

зования

 

функционала

 

и

 

коммуникаций

 

в

 

рамках

 

стандарта

 

МЭК

 61850, 

расширяет

дополняет

 

его

 

и

 

содержит

:

 

принципы

 

описания

 

первичного

 

оборудования

 

для

 

фор

мирования

 SSD-

файлов

 

для

 

РУ

 

классов

 

напряжения

 

6–750 

кВ

 

согласно

 

МЭК

 61850-6;

 

описание

 

типовых

 

функций

 

РЗА

АСУ

 

ТП

 

с

 

использова

нием

 

логических

 

узлов

 

согласно

 

МЭК

 61850-7-4, 

а

 

также

 

новых

 

ЛУ

созданных

 

согласно

 

МЭК

 61850-7-1;

 

описание

 

объектов

 

данных

 

для

 

логических

 

узлов

 

согласно

 

МЭК

 61850-7-3, 

а

 

также

 

новых

 

объектов

 

данных

созданных

 

согласно

 

МЭК

 61850-7-3, 

для

 

суще

ствующих

 

и

 

новых

 

логических

 

узлов

применяемых

 

для

 

описания

 

информации

не

 

определенной

 

стандартом

 

МЭК

 61850;

 

описание

 

передачи

 

информации

 

на

 

станционный

 

уровень

 

по

 

протоколу

 MMS 

согласно

 

МЭК

 61850-8-1 

и

 

требований

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

» 

относительно

 

исполь

зования

 

параметров

 

отчетов

 

для

 

различных

 

категорий

 

информации

;

 

описание

 

передачи

 

сигналов

 

для

 

РЗА

 

и

 

АСУ

 

ТП

 

на

 

полевом

 

уровне

 

и

 

уровне

 

присоединения

 

по

 

протоколу

 

GOOSE 

согласно

 

МЭК

 61850-8-1 

и

 

требованиям

 

ПАО

 

«

ФСК

 

ЕЭС

» 

относительно

 

уточнения

 

правил

 

работы

 

к

 

механизму

 

передачи

;

 

описание

 

передачи

 

мгновенных

 

выборок

 

аналоговых

 

значений

 

по

 

протоколу

 Sampled Values 

согласно

 

МЭК

 

61850-9-2, 

профилю

 9-2LE 

и

 

требованиям

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

» 

относительно

 

передачи

 

выборок

 

аналоговых

 

зна

чений

 

в

 

рамках

 

стандартов

 

МЭК

 61850 9-2 

и

 

МЭК

 61869-9 

для

 

Архитектуры

 III;

 

описание

 

основных

 

режимов

 

работы

 

ИЭУ

использую

щих

 

модель

 

стандарта

 

МЭК

 61850;







Page 4


background image

36

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3 (22), 

сентябрь

 2021

 

описание

 

возможностей

 

реализации

 

функциональной

 

иерархии

 

в

 

ИЭУ

 

с

 

использованием

 

возможностей

 

стан

дарта

 

МЭК

 61850;

 

описание

 

механизма

 

взаимодействия

 

функций

реализу

емых

 

логическими

 

узлами

 [3].

Рассмотрим

 

основные

 

уточнения

 

и

 

расширения

кото

рые

 

дает

 

корпоративный

 

профиль

 

по

 

сравнению

 

с

 

между

народными

 

стандартами

более

 

подробно

.

В

 

вопросах

 

проектирования

 

цифровых

 

подстанций

 

профиль

 

вводит

 

определения

 

типовых

 

архитектур

всего

 

их

 

три

и

 

на

 

данный

 

момент

 

готовится

 

четвертая

Каждая

 

из

 

типовых

 

архитектур

 

определяется

 

уровнем

 

интеграции

 

технологий

определяемых

 

серией

 

стандартов

 

МЭК

 61850. 

Отличительные

 

особенности

 

реализации

 

каждой

 

из

 

архи

тектур

 

приводится

 

в

 

таблице

 1.

В

 

вопросах

 

содержания

 

файлов

 

описания

 

конфигу

рации

 

устройств

 (IID, ICD, CID) 

и

 

файлов

 

описания

 

спе

ци

 

фикации

 

и

 

конфигурации

 

подстанции

 (SSD, SCD) 

про

филь

 

дает

 

разъяснение

 

о

 

необходимости

 

того

 

или

 

иного

 

уровня

 

иерархической

 

структуры

 

в

 

определенном

 

типе

 

файла

 (

например

в

 

файле

 SCD 

в

 

отличие

 

от

 

файла

 SSD, 

обязательно

 

должны

 

быть

 

описаны

 

уровни

 Communication 

и

 DataTypeTemplates). 

Помимо

 

этого

на

 

уровне

 

файлов

 

Substation, 

которые

 

описывают

 

первичное

 

оборудование

даны

 

пояснения

 

к

 

наименованию

 

и

 

нумерации

 

каждого

 

из

 

объектов

.

В

 

секции

определяющей

 

правила

 

описания

 

возмож

ностей

 

интеллектуального

 

электронного

 

устройства

 (

ИЭУ

), 

корпоративный

 

профиль

 

задает

 

для

 

производителей

 

чет

кие

 

правила

 

наименования

 

логических

 

узлов

описываю

щих

 

ту

 

или

 

иную

 

функцию

За

 

основу

 

полного

 

наименова

ния

 

логического

 

узла

применяемого

 

в

 

устройстве

берется

 

четырехбуквенное

 

обозначение

 

основного

 

логического

 

узла

которое

 

обрастает

 

спереди

 

буквенным

 

префиксом

позволяющим

 

понять

какую

 

конкретную

 

функцию

 

выпол

няет

 

логический

 

узел

При

 

этом

 

составной

 

префикс

 

также

 

поясняет

на

 

каком

 

классе

 

напряжения

 

применяется

 

дан

ный

 

логический

 

узел

к

 

какому

 

первичному

 

оборудованию

 

он

 

относится

на

 

каком

 

принципе

 

работы

 

он

 

построен

Логический

 

узел

 PTOC, 

который

 

описывает

 

токовую

 

за

щиту

 

с

 

выдержкой

 

времени

может

 

быть

 

использован

 

как

 

для

 

реализации

 

функции

 

максимальной

 

токовой

 

защиты

так

 

и

 

для

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

Ранее

 

каждый

 

производитель

 

присваивал

 

наименование

 

тому

 

или

 

иному

 

логическому

 

узлу

 

по

 

своему

 

усмотрению

что

 

делало

 

за

труднительным

 

идентификацию

 

того

 

или

 

иного

 

узла

 

при

 

проектировании

 

и

 

эксплуатации

Сейчас

 

же

согласно

 

про

филю

логический

 

узел

 PHPTOC 

описывает

 

МТЗ

 (

префикс

 

РН

 

означает

 

реакцию

 

на

 

фазное

 

действующее

 

значение

 

тока

), 

а

 

узел

 – ZSPTOC, 

описывает

 

функцию

 

ТЗНП

  (

пре

фикс

 ZS 

означает

 

реакцию

 

на

 

ток

 

нулевой

 

последователь

ности

). 

Также

 

помимо

 

стандартизаций

 

названия

 

функций

 

корпоративный

 

профиль

 

описывает

 

и

 

наименование

 

ло

гических

 

устройств

 (LD), 

в

 

которых

 

данные

 

функции

 

груп

пируются

Применение

 

отдельных

 

логических

 

устройств

 

внутри

 

ИЭУ

 

упрощает

 

эксплуатацию

 

устройства

 

и

 

делает

 

возможным

 

менять

 

поведение

 

целой

 

группы

 

функций

Что

 

касается

 

объектов

 

данных

описывающих

 

тот

 

или

 

иной

 

логический

 

узел

в

 

профиле

 

есть

 

уточнения

какие

 

из

 

этих

 

атрибутов

 

являются

 

обязательными

какие

 

опциональны

ми

Список

 

обязательных

 

объектов

 

существенно

 

расширен

 

относительно

 

международного

 

стандарта

В

 

некоторых

 

ло

гических

 

узлах

 

в

 

профиле

 

присутствуют

 

объекты

 

данных

описывающие

 

характерные

 

для

 

российской

 

энергетики

 

функции

 

и

 

устройства

.

В

 

части

касающейся

 

применения

 

протокола

 MMS 

для

 

обмена

 

данными

 

оборудования

 

с

 

шиной

 

станции

корпо

ративный

 

профиль

 

также

 

делает

 

ряд

 

важных

 

уточнений

Согласно

 

главе

 

международного

 

стандарта

 

МЭК

 61850-5, 

информация

циркулирующая

 

внутри

 

подстанции

делится

 

на

 

типы

 

и

 

классы

 

быстродействия

 

в

 

зависимости

 

от

 

важно

сти

 

функции

которую

 

она

 

выполняет

К

 

каждому

 

из

 

классов

 

предъявляются

 

свои

 

требования

 

к

 

гарантированному

 

вре

мени

 

доставки

Профиль

 

дает

 

пояснения

какую

 

конкретно

 

информацию

 

к

 

какому

 

классу

 

быстродействия

 

относить

 

(

например

тип

 

сообщения

 1

А

действующий

 

на

 

отключение

 

короткого

 

замыкания

 

с

 

классом

 

быстродействия

 P1, 

дол

жен

 

быть

 

доставлен

 

максимум

 

за

 3 

мс

а

 

тип

 

сообщения

 5, 

с

 

классом

 

быстродействия

 

Р

с

 

файлом

 

осциллограммы

 

должен

 

быть

 

доставлен

 

не

 

более

 

чем

 

за

 10 

секунд

). 

В

 

пла

не

 

формирования

 

и

 

отправки

 

отчетов

 

даются

 

пояснения

Табл

. 1. 

Особенности

 

реализации

 

Архитектур

 I, II 

и

 III [3]

Архитек

тура

 I 

Архитек

тура

 II

Архитек

тура

 III

Использование

 

протокола

 

MMS

Да

Да

Да

Использование

 

протокола

 

GOOSE

Нет

Да

Да

Использование

 

протокола

 

Sampled Values

Нет

Нет

Да

Применение

 

оборудования

 

с

 

поддержкой

 

МЭК

 61850 

на

 

станционном

 

уровне

Да

Да

Да

Применение

 

оборудования

 

с

 

поддержкой

 

МЭК

 61850 

на

 

уровне

 

присоединения

Да

Да

 

Да

Применение

 

оборудования

 

с

 

поддержкой

 

МЭК

 61850 

на

 

полевом

 

уровне

Нет

Да

Да

Использование

 

ШПДС

Нет

Да

Да

Использование

 

ШПАС

Нет

Нет

Да

Использование

 

ЦТТ

 

и

 

ЦТН

работающих

 

по

 

протоколу

 

Sampled Values

Нет

Нет

Да

Внедрение

 

цифровых

 

технологий







Page 5


background image

37

касающиеся

 

того

какие

 

данные

 

нужно