Реализация передачи телеметрической информации в протоколах стандартов МЭК 60870-5 и МЭК 61850 по сетям сотовых операторов

background image

background image

8

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4(27), 

декабрь

 2022

В

 

статье

 

рассматривается

 

опыт

 

внедрения

 

систем

 

передачи

 

телеметрической

 

информации

 

в

 

протоколах

 

МЭК

 60870-5-104 

и

 

МЭК

 61850 

по

 

сетям

 

сотовых

 

операторов

 

для

 

обеспечения

 

наблюдаемости

 

электросетевых

 

объектов

 6–10–35 

кВ

 

в

 

фи

-

лиале

 

ПАО

 «

Россети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределитель

-

ные

 

сети

».

Реализация

 

передачи

 

телеметрической

 

информации

 

в

 

протоколах

 

стандартов

 

МЭК

 60870-5

и

 

МЭК

 61850 

по

 

сетям

 

сотовых

 

операторов

Д

ля

 

повышения

 

наблюдаемости

 

распредели

-

тельных

 

сетей

 

в

 

филиале

 

ПАО

  «

Россети

 

Вол

-

га

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

» 

применяются

 

различные

 

устройства

 

сбора

 

и

 

пере

 

дачи

 

телеметрии

 c 

подстанций

 

и

 

воздушных

 

ли

-

ний

В

 

соответствии

 

с

 

Положением

 «

О

 

единой

 

техниче

-

ской

 

политике

 

в

 

электросетевом

 

комплексе

» 

ПАО

 «

Рос

-

сети

» [1] 

эти

 

устройства

 

должны

 

поддерживать

 

стандарт

 

МЭК

-61850 [2] 

и

 

передавать

 

данные

 

на

 

верхний

 

уровень

 

по

 

протоколу

 

обмена

 MMS [3]. 

Применение

 

стандар

-

та

 

МЭК

-61850 

позволит

 

в

 

перспективе

 

создать

 

единую

 

информационную

 

модель

 

в

 

формате

 CIM 

для

 

всех

 

устройств

 

передачи

 

телеметрии

ПЕРЕДАЧА

 

ТЕЛЕМЕТРИИ

 

ПО

 

СЕТЯМ

 

СОТОВЫХ

 

ОПЕРАТОРОВ

Каналы

 

сотовых

 

операторов

 

применяются

в

 

основном

для

 

низовых

 

устройств

передающих

 

небольшое

 

коли

-

чество

 

данных

чтобы

 

не

 

создавать

 

большой

 

трафик

Данные

 

телеметрии

 

передаются

 

в

 

диспетчерские

 

пун

-

кты

  (

ДП

центра

 

управления

 

сетями

  (

ЦУС

), 

ДП

 

произ

-

водственных

 

отделений

  (

ПО

и

 

ДП

 

РЭС

Для

 

передачи

 

телеметрии

 

по

 

сетям

 

сотовых

 

операторов

 

используются

 

различные

 

протоколы

Имеются

 

системы

находящиеся

 

в

 

эксплуатации

 

уже

 

несколько

 

лет

которые

 

используют

 

свои

 

проприетарные

 

протоколы

 

передачи

имеющие

 

по

 

сравнению

 

с

 

протоколом

 MMS 

значительно

 

меньший

 

трафик

К

 

ним

 

относятся

 

система

 

телеметрии

 

гололед

-

но

-

ветровых

 

нагрузок

 [4] (

СТГН

), 

система

 

мониторинга

 

интенсивности

 

гололедообразования

 

на

 

воздушных

 

ли

-

ниях

 

электропередачи

 

СК

-21 [5] (

СК

-21) 

и

 

система

 

пере

-

дачи

 

данных

 

на

 

базе

 

модемов

-

терминалов

 AnCom [6, 7]. 

Система

 

передачи

 

телеметрии

 

с

 

мест

 

установки

 

средств

 

учета

 

электроэнергии

 

на

 

базе

 

маршрутизатора

 

каналов

 

связи

 

РиМ

 099.03 (

МКС

) [8] 

использует

 

протокол

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 60870-5-104-2004 [9] (

МЭК

-104). 

Основной

 

функцией

 

МКС

 

является

 

сбор

 

данных

 

для

 

учета

 

электроэнергии

а

 

дополнительной

 

функцией

расширяющей

 

возможно

-

сти

 

применения

 

МКС

является

 

передача

 

телеметрии

Система

 

приема

 

данных

 

и

 

управления

 

реклоузерами

 

использует

 

протокол

 MMS. 

Низовыми

 

устройствами

 

в

 

СГТН

 

и

 

СК

-21 

являются

 

посты

 

контроля

 

на

 

воздушных

 

линиях

В

 

системе

 

передачи

 

данных

 

на

 

базе

 

модемов

-

терминалов

 AnCom 

применяются

 

модемы

-

терминалы

 

AnCom RM/D, 

в

 

системе

 

приема

 

данных

 

и

 

управления

 

реклоузерами

 — 

контроллеры

 «

Энтек

 E2R2(G)», 

распо

-

Анатолий

 

НОСЕНКО

ведущий

 

инженер

-

программист

 

отдела

 

эксплуатации

 

и

 

раз

-

вития

 

АСТУ

 

управления

 

корпоративных

 

и

 

тех

-

нологических

 

АСУ

 

филиала

 

ПАО

 «

Россети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

»

Организация

 

системы

 

управления


background image

9

Рис

. 1. 

Схема

 

передачи

 

телеметрии

 

по

 

каналам

 

операторов

 

сотовой

 

связи

Модемы

 AnCom

Проприетарный

 

протокол

AnCom

Сервер

 

сбора

 

данных

 AnCom

Проприетарный

 

протокол

СТГН

 

и

 

СК

-21

Сервер

 

сбора

 

данных

 

СТГН

и

 

СК

-21 

основной

Энтек

 E2R2

основной

Энтек

 E2R2

резервный

Сервер

 

сбора

 

данных

 

СТГН

и

 

СК

-21 

резервный

Сервер

 

сбора

 

данных

 

МКС

Проприетарный

 

протокол

СТГН

 

и

 

СК

-21

VPN

КСПД

ТСПД

SCADA

SCADA 

«

Энтек

-

TEL»

SCADA 

«

Энтек

-

TEL»

ОИК

ЦППС

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

МЭК

-104

MMS

MMS

GPRS

GPRS

GPRS

GPRS

GPRS

Посты

 

контроля

 

СТГН

Посты

 

контроля

 

СК

-21

Реклоузеры

МКС

Сеть

оператора

сотовой

 

связи

Корпоративная

точка

доступа

 APN

ЦУС

ПТК

ПО

РЭС

ложенные

 

в

 

шкафах

 

управления

 

реклоузерами

В

 

сис

-

теме

 

передачи

 

телеметрии

 

с

 

мест

 

установки

 

средств

 

учета

 

электроэнергии

 

используются

 

МКС

Общей

 

отли

-

чительной

 

особенностью

 

передачи

 

данных

 

по

 

каналам

 

сотового

 

оператора

 

является

 

использование

 

протокола

 

передачи

 GPRS. 

При

 

этом

 

данные

 

передаются

 

через

 

корпоративную

 

точку

 

доступа

 APN 

сети

 

оператора

 

со

-

товой

 

связи

и

 IP-

адреса

 

низовых

 

устройств

 

доступны

 

из

 

корпоративной

 

сети

 

передачи

 

данных

  (

КСПД

ЦУС

В

 

низовые

 

устройства

 

установлены

 

термоустойчивые

 

SIM-

карты

.

Схема

 

передачи

 

телеметрии

 

по

 

каналам

 

операторов

 

сотовой

 

связи

 

приведена

 

на

 

рисунке

 1.

В

 

программно

-

технический

 

комплекс

  (

ПТК

ЦУС

 

дан

-

ные

 

от

 

низовых

 

устройств

 

передаются

 

следующим

 

обра

-

зом

По

 

сетям

 

сотовых

 

операторов

 

данные

 

передаются

 

в

 

корпоративную

 

точку

 

доступа

 APN 

оператора

 

сотовой

 

связи

откуда

 

через

 

шлюз

 VPN 

поступают

 

в

 

КСПД

 

на

 

сервер

 

сбора

 

данных

 

соответствующей

 

системы

Центральная

 

приемо

-

передающая

 

станция

 (

ЦППС

), 

входящая

 

в

 

состав

 

ПТК

 

ЦУС

в

 

настоящее

 

время

 

принимает

 

данные

 

только

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104. 

Поэтому

 

данные

передающиеся

 

по

 

проприетарным

 

протоколам

 

или

 

по

 

протоколу

 MMS, 

на

 

серверах

 

сбора

 

конвертируются

 

в

 

протокол

 

МЭК

-104 

и

 

по

 

технологической

 

сети

 

передачи

 

данных

  (

ТСПД

пе

-

редаются

 

в

 

ЦППС

Данные

 

от

 

низовых

 

устройств

пере

-

дающиеся

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104, 

передаются

 

в

 

ЦППС

 

также

 

в

 

протоколе

 

МЭК

-104 

с

 

изменением

 

сигнатур

 

сиг

-

налов

В

 

ЦППС

 

данные

 

от

 

серверов

 

сбора

 

данных

 

всех

 

систем

 

передаются

 

таким

 

образом

что

 

каждое

 

низовое

 

устройство

 

имеет

 

свой

 

уникальный

 

общий

 

адрес

 ASDU 

(Application Service Data Unit). 

Из

 

ЦППС

 

данные

 

переда

-

ются

 

в

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

для

 

визуализации

 

и

 

архивации

Кроме

 

того

из

 

ЦППС

 

данные

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104 

пере

-

даются

 

в

 

оперативно

-

информационные

 

комплексы

 

ПО

В

 

системе

 

передачи

 

данных

 

на

 

базе

 

модемов

-

терминалов

 

AnCom 

метка

 

времени

 

присваивается

 

данным

 

на

 

сервере

 

сбора

 

данных

а

 

в

 

остальных

 

системах

 

она

 

присваивается

 

в

 

низовых

 

устройствах

.

Информационная

 

безопасность

 

при

 

такой

 

схеме

 

при

-

ема

обработки

 

и

 

ретрансляции

 

данных

 

обеспечивается

как

 

показано

 

на

 

рисунке

 1, 

применением

 

на

 

серверах

 

сбора

 

данных

 

межсетевых

 

экранов

 

для

 

КСПД

 

и

 

ТСПД

 

и

 

средствами

 

антивирусного

 

контроля

.

Интерес

 

в

 

первую

 

очередь

 

представляют

 

устройства

передающие

 

данные

 

на

 

верхний

 

уровень

 

по

 

протоколам

 

МЭК

-104 

и

 

особенно

 MMS. 

Передача

 

данных

 

по

 

протоколу

 

MMS 

является

 

одним

 

из

 

принципов

 (

техническим

 

требова

-

нием

цифровизации

 

объектов

 

распределительных

 

элек

-

трических

 

сетей

ЦППС

 

в

 

составе

 

ПТК

 

ЦУС

как

 

правило

принимает

 

данные

 

от

 

низовых

 

контроллеров

 

в

 

протоколе

 

МЭК

-104. 

Данные

 

по

 

протоколу

 MMS 

принимаются

 

при

 

по

-

мощи

 

конвертора

 

данных

 

из

 

протокола

 MMS 

в

 

протокол

 

МЭК

-104, 

расположенного

 

на

 

ЦППС

Устройства

переда

-

ющие

 

данные

 

по

 

протоколу

 MMS, 

должны

 

поддерживать

 

корпоративный

 

профиль

 

МЭК

 61850 [10].


background image

10

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4(27), 

декабрь

 2022

ПЕРЕДАЧА

 

ТЕЛЕМЕТРИИ

 

ОТ

 

РЕКЛОУЗЕРОВ

В

 

системе

 

передачи

 

телеметрии

 

от

 

реклоузеров

 

низо

-

выми

 

устройствами

работающими

 

по

 

протоколу

 MMS, 

являются

 

контроллеры

  «

Энтек

 E2R2(G)» [11], 

установ

-

ленные

 

в

 

шкафах

 

управления

 

реклоузерами

 Ter_Rec35_

Smart1_Tie7 [12]. 

Данные

 

с

 

реклоузера

 

по

 

протоколу

 

DNP3 

поступают

 

на

 

контроллер

  «

Энтек

 E2R2(G)», 

где

 

они

 

конвертируются

 

в

 

протокол

 MMS 

и

 

через

 

точку

 

до

-

ступа

 

оператора

 

сотовой

 

связи

 APN 

поступают

 

в

 

ЦУС

 

на

 

два

 

аналогичных

 

контроллера

  «

Энтек

 E2R2» (

рабо

-

чий

 

и

 

резервный

). 

В

 

этих

 

контроллерах

 

производится

 

конвертация

 

в

 

протокол

 

МЭК

-104 

для

 

передачи

 

данных

 

в

 

ЦППС

 

ПТК

 

ЦУС

 

таким

 

образом

что

 

данные

 

от

 

каждо

-

го

 

реклоузера

 

передаются

 

со

 

своим

 

уникальным

 

общим

 

адресом

 ASDU. 

В

 

дальнейшем

когда

 

ЦППС

 

будет

 

при

-

нимать

 

данные

 

по

 

протоколу

 MMS, 

такая

 

конвертация

 

не

 

потребуется

Протокол

 MMS 

предъявляет

 

повышенные

 

требования

 

к

 

пропускной

 

способности

 

канала

по

 

сравнению

 

с

 

про

-

токолом

 

МЭК

-104 

трафик

 

возрастает

 

в

 20–30 

раз

но

 

для

 

малосигнальных

 

систем

 

предоставляемый

 

оператором

 

сотовой

 

связи

 

трафик

 

оказывается

 

допустимым

Дан

-

ные

 

от

 

реклоузеров

 

из

 

ЦППС

 

ПТК

 

в

 

протоколе

 

МЭК

-104 

передаются

 

в

 

АРМ

 

с

 

программным

 

обеспечением

 SCADA 

«

Энтек

-TEL», 

расположенные

 

в

 

ПО

 

и

 

РЭС

.

При

 

интеграции

 

принятых

 

от

 

реклоузеров

 

данных

 

в

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

несколько

 

раз

 

за

 

сутки

 

фиксирова

-

лись

 

несоответствия

 

данных

 

о

 

состоянии

 

реклоузеров

 

этим

 

данным

 

в

 SCADA «

Энтек

-TEL» 

ПО

 

и

 

РЭС

В

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

фиксировались

 

ложные

 

данные

 

об

 

изменении

 

состояния

 

реклоузеров

которые

изменив

 

свое

 

состо

-

яние

затем

в

 

течение

 

одной

 

секунды

возвращались

 

к

 

прежнему

 

значению

Иногда

 

такие

 

изменения

 

за

 

одну

 

секунду

 

повторялись

 

по

 2–3 

раза

 

подряд

 

и

 

были

 

отмече

-

ны

 

при

 

приеме

 

данных

 

от

 

всех

 

реклоузеров

Такая

 

ситуа

-

ция

 

похожа

 

на

 

передачу

 «

дребезга

 

контактов

» 

от

 

рекло

-

узеров

Проведенный

 

анализ

 

пакетов

 

МЭК

-104 

в

 

канале

 

между

 

контроллером

  «

Энтек

 E2R2» 

в

 

ЦУС

 

и

 

ЦППС

 

за

-

фиксировал

 

наличие

 

пакетов

 

с

 

такими

 

кадрами

где

 

со

-

стояния

 «

Реклоузер

 

включен

» 

и

 «

Реклоузер

 

выключен

» 

передаются

 

с

 

одной

 

и

 

той

 

же

 

меткой

 

времени

  (

то

 

есть

 

одновременно

в

 

одну

 

и

 

ту

 

же

 

миллисекунду

). 

В

 SCADA 

«

Энтек

-TEL» 

такие

 

кадры

 

с

 

одновременно

 

передающи

-

мися

 

разными

 

состояниями

 

реклоузеров

 

фильтруются

 

и

 

поэтому

 

не

 

отображаются

 

и

 

не

 

записываются

 

в

 

архив

В

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

такая

 

фильтрация

 

отсутствует

и

 

по

-

этому

 

в

 

ней

 

отображаются

 

и

 

архивируются

 

ложные

 

сра

-

батывания

 

реклоузеров

Такие

 

ошибки

 

формирования

 

кадров

 

протокола

 

МЭК

-104 

контроллерами

 «

Энтек

 E2R2» 

могут

 

быть

 

обусловлены

 

неправильной

 

конвертацией

 

протокола

 MMS 

в

 

МЭК

-104 

и

 

возможны

 

потому

что

 

в

 

на

-

стоящее

 

время

 

отсутствуют

 

правила

 

конвертации

 

дан

-

ных

 

между

 

информационными

 

потоками

 

по

 

МЭК

 61850 

и

 

МЭК

-104. 

Эти

 

правила

 

разрабатываются

 

в

 

рамках

 

НИР

 

«

Разработка

 

типовых

 

решений

 

по

 

организации

 

систем

 

автоматизации

 

объектов

 

электрических

 

сетей

 6–220 

кВ

 

с

 

использованием

 

стандарта

 

МЭК

 61850». 

Фильтрацию

 

«

дребезга

 

контактов

» 

также

 

лучше

 

производить

 

в

 

низо

-

вых

 

устройствах

на

 

что

 

было

 

указано

 

производителю

 

этой

 

системы

.

При

 

интеграции

 

данных

 

от

 

реклоузеров

 

в

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

были

 

выявлены

 

и

 

другие

 

несоответствия

при

 

пре

-

рывании

 

канала

 

связи

 

с

 

реклоузерами

 

в

 

контроллерах

 

E2R2, 

расположенных

 

в

 

ЦУС

неправильно

 

формируется

 

описатель

 

качества

 — 

одновременно

 

передаются

 

при

-

знаки

  «

недействителен

» 

и

  «

неактуален

», 

что

 

противо

-

речит

 

требованиям

 

стандарта

 [9] 

и

 

рекомендаций

 [13]. 

ЦППС

 

и

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

в

 

этом

 

случае

 

отображают

 

опи

-

сатель

 

качества

 

данных

 

неправильно

Также

 

неправиль

-

но

 

обрабатывается

 

общий

 

опрос

при

 

подаче

 

команды

 

опроса

 

для

 

разных

 

адресов

 ASDU 

обработка

 

завершает

-

ся

 

всегда

 

с

 

одним

 

и

 

тем

 

же

 

общим

 

адресом

 ASDU, 

с

 

са

-

мым

 

большим

 

номером

 

из

 

имеющихся

 

в

 

конфигурации

В

 

настоящее

 

время

 

ни

 

в

 

ЦППС

ни

 

в

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

при

 

этой

 

ошибке

 

сбоев

 

не

 

возникает

Но

 

в

 

дальнейшем

при

 

получении

 

новых

 

релизов

 

программного

 

обеспечения

 

ЦППС

 

и

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

возможно

 

появление

 

сбоев

так

 

как

 

мастер

-

станция

 

протокола

 

МЭК

-104 

не

 

должна

 

подавать

 

общий

 

опрос

 

по

 

следующему

 

адресу

 ASDU, 

не

 

получив

 

сообщения

 

об

 

окончании

 

обработки

 

по

 

преды

-

дущему

 

адресу

.

Причиной

 

этих

 

ошибок

 

является

 

неполная

 

совмести

-

мость

 slave-

станции

 

МЭК

-104, 

реализованной

 

в

 

контрол

-

лере

 «

Энтек

 E2R2», 

со

 

стандартом

 [9] 

и

 

рекомендациями

 

[13], 

на

 

что

 

было

 

также

 

указано

 

производителю

 

системы

.

ПЕРЕДАЧА

 

ТЕЛЕМЕТРИИ

 

ОТ

 

МКС

Сбор

 

телеметрии

 

с

 

мест

 

установки

 

приборов

 

учета

 

требуется

 

в

 

соответствии

 

с

 

п

. 3.4 

Технических

 

требова

-

ний

 

к

 

элементам

 

цифровой

 

сети

 [14]. 

Основой

 

системы

 

передачи

 

телеметрии

 

с

 

мест

 

установки

 

средств

 

учета

 

электроэнергии

 

в

 

КТП

 6–10 

кВ

 

является

 

МКС

связанный

 

с

 

приборами

 

учета

 

прилегающей

 

сети

 0,4 

кВ

 

по

 

техноло

-

гии

 PLC. 

Он

 

осуществляет

 

концентрацию

 

данных

 

с

 

при

-

боров

 

учета

 

электроэнергии

 

и

 

передает

наряду

 

с

 

дан

-

ными

 

учета

 

электроэнергии

 

в

 

программный

 

комплекс

 

«

Пирамида

», 

также

 

данные

 

телеметрии

 

в

 

ДП

 

ЦУС

Пере

-

дача

 

данных

 

для

 

учета

 

электроэнергии

 

и

 

для

 

оператив

-

ного

 

управления

 

производится

 

независимо

 

друг

 

от

 

друга

 

с

 

использованием

 

разных

 

портов

 

обмена

 

и

 

разных

 

про

-

токолов

 

передачи

Передавать

 

телеметрию

 

в

 

настоящее

 

время

 

может

 

только

 

МКС

 

модификации

 099.03.

Данные

 

на

 

МКС

 

поступают

 

с

 

приборов

 

учета

 

электро

-

энергии

подключенных

 

к

 

фидерам

 0,4 

кВ

 

трансформа

-

торной

 

подстанции

а

 

также

 

от

 

шести

 «

сухих

 

контактов

», 

расположенных

 

непосредственно

 

на

 

конструктиве

 

МКС

Организация

 

системы

 

управления


background image

11

В

 

настоящее

 

время

 

реализован

 

прием

 

данных

 

от

 

кон

-

троллеров

 

МКС

 

на

 

сервер

 

сбора

 

данных

 

и

 

ретрансляция

 

с

 

этого

 

сервера

 

на

 

ЦППС

 

телесигналов

 

от

  «

сухих

 

кон

-

тактов

» 

МКС

Также

 

реализовано

 

формирование

 

ава

-

рийно

-

предупредительных

 

телесигналов

 

о

 

пропадании

 

напряжения

 

на

 

отходящих

 

от

 

КТП

 

фидерах

 0,4 

кВ

Эту

 

функциональность

 

на

 

сервере

 

сбора

 

данных

 

от

 

МКС

 

обеспечивает

 

специально

 

разработанное

 

приложение

 

iec104_retrans_from_mks [15]. 

При

 

этом

 

аварийно

-

преду

-

предительные

 

сигналы

 

формируются

 

по

 

следующему

 

алгоритму

если

 

данные

 

о

 

частоте

 

сети

поступающие

 

со

 

всех

 

счетчиков

подключенных

 

к

 

отходящему

 

фидеру

становятся

 

недостоверными

это

 

значит

что

 

счетчики

запитанные

 

от

 

этого

 

фидера

обесточены

 

и

следова

-

тельно

этот

 

фидер

 

обесточен

Недостоверными

 

данные

 

являются

 

в

 

том

 

случае

если

 

в

 

их

 

описателе

 

качества

 

установлен

 

один

 

из

 

признаков

  «

недействителен

» 

или

 

«

неактуален

». 

Если

 

же

 

хоть

 

один

 

счетчик

 

выдает

 

до

-

стоверные

 

данные

то

 

это

 

означает

что

 

напряжение

 

на

 

фидере

 

есть

Данные

 

о

 

частоте

 

сети

 

выбраны

 

для

 

ана

-

лиза

 

наличия

 

напряжения

 

на

 

фидере

 

потому

что

 

именно

 

этот

 

параметр

 

изменяется

 

чаще

 

других

 

и

 

его

 

удобнее

 

анализировать

С

 

сервера

 

сбора

 

на

 

ЦППС

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104 

ретранслируются

 

телесигналы

 

от

 

МКС

 

с

 

изме

-

нением

 

их

 

сигнатур

 

и

 

передаются

 

сформированные

 

ава

-

рийно

-

предупредительные

 

сигналы

 

таким

 

образом

что

 

данные

 

от

 

каждого

 

МКС

 

поступают

 

на

 

ЦППС

 

с

 

уникаль

-

ным

 

общим

 

адресом

 ASDU.

В

 

контроллере

 

МКС

 

сервер

 

для

 

передачи

 

данных

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104 

реализован

 

для

 

работы

 

только

 

с

 

од

-

ним

 

клиентом

При

 

проверке

 

работоспособности

 

систе

-

мы

 

передачи

 

телеметрии

 

обнаружено

что

 

подключение

 

второго

 

клиента

 

и

 

подача

 

от

 

него

 

команды

 

на

 

общий

 

опрос

 

данных

 

нарушает

 

правильную

 

работу

 

с

 

первым

 

клиентом

 — 

останавливает

 

выдачу

 

данных

 

по

 

общему

 

опросу

 

для

 

первого

 

клиента

хотя

 

спорадические

 

дан

-

ные

 

продолжают

 

передаваться

 

правильно

Последую

-

щее

 

отключение

 

второго

 

клиента

 

правильную

 

работу

 

с

 

первым

 

клиентом

 

не

 

восстанавливает

и

 

требуется

 

перезагрузка

 

МКС

.

Кроме

 

того

выявлены

 

следующие

 

отклонения

 

от

 

стандарта

 [9] 

и

 

рекомендаций

 [13]:

 

передача

 

телесигналов

 

по

 

общему

 

опросу

 

произво

-

дится

 

кадром

 

типа

 M_SP_TB_1 

вместо

 

типа

 M_SP_

NA_1;

 

передача

 

телеизмерений

 

по

 

общему

 

опросу

 

про

-

изводится

 

кадром

 

типа

 M_ME_TF_1 

вместо

 

типа

 

M_ME_NC_1;

 

обработка

 

общего

 

опроса

 

для

 ASDU, 

которые

 

отсутствуют

 

в

 

конфигурации

 

контроллера

 

МКС

производ

b

тся

 

с

 

отклонением

 

от

 

стандарта

 [9] — 

выдается

 

сообщение

 

о

 

начале

 

обработки

 

запроса

 

и

 

об

 

окончании

 

его

 

обработки

 

без

 

выдачи

 

собственно

 

данных

в

 

то

 

время

 

как

 

следует

 

выдать

 

сообщение

 

об

 

отсутствии

 

возможности

 

обработки

 

такого

 

запроса

;

 

выдается

 

метка

 

времени

не

 

соответствующая

 

теку

-

щему

 

времени

.

Эти

 

несоответствия

 

стандарту

 [9] 

не

 

были

 

обнаруже

-

ны

 

производителем

 

при

 

тестировании

 

сервера

 

МЭК

-104 

на

 

контроллере

 

МКС

 

при

 

его

 

разработке

 

по

 

той

 

причине

что

 

тестирование

 

производилось

 

не

 

на

 

том

 

клиенте

ко

-

торый

 

принимает

 

данные

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104 

в

 

ЦУС

Такая

 

же

 

картина

 

наблюдалась

 

и

 

при

 

внедрении

 

СТГН

которая

 

передает

 

данные

 

по

 

протоколу

 

МЭК

-104 

в

 

других

 

ЦУС

использующих

 

другие

 SCADA, 

но

 

в

 

ЦППС

 

ПТК

 

ЦУС

 

данные

 

из

-

за

 

нарушений

 

стандарта

 [9] 

не

 

принимались

поэтому

 

программное

 

обеспечение

 

СТГН

 

в

 

части

 

прото

-

кола

 

МЭК

-104 

пришлось

 

дорабатывать

Отклонения

 

от

 

стандарта

 [9] 

и

 

особенности

 

работы

 

МКС

 

только

 

с

 

одним

 

клиентом

 

удалось

 

скомпенсиро

-

вать

 

на

 

приемной

 

стороне

 

в

 

программном

 

обеспечении

 

сервера

 

сбора

 

данных

Но

 

несоответствия

 

реализации

 

протокола

 

МЭК

-104 

стандарту

 [9] 

могут

 

затруднить

 

диа

-

гностику

 

и

 

анализ

 

системы

 

при

 

возникновении

 

непо

-

ладок

Поэтому

несмотря

 

на

 

успешную

 

стыковку

 

МКС

 

с

 

сервером

 

сбора

 

данных

такие

 

компенсации

 

на

 

приеме

 

являются

 

временным

 

решением

Производителю

 

обо

-

рудования

 

указано

что

 

в

 

следующих

 

релизах

 

программ

-

ного

 

обеспечения

 

МКС

 

в

 

части

 

реализации

 

сервера

 

протокола

 

МЭК

-104 

необходимо

 

соблюдать

 

требования

 

стандарта

 [9] 

и

 

рекомендаций

 [13]. 

Кроме

 

того

если

 

сер

-

вер

 

протокола

 

МЭК

-104 

в

 

следующих

 

релизах

 

программ

-

ного

 

обеспечения

 

МКС

 

будет

 

работать

 

только

 

с

 

одним

 

клиентом

то

 

тогда

 

его

 

следует

 

реализовать

 

так

 

же

как

 

он

 

реализован

 

в

 

других

 

подобных

 

системах

работаю

-

щих

 

только

 

с

 

одним

 

клиентом

В

 

этом

 

случае

 

должна

 

от

-

сутствовать

 

возможность

 

подключения

 

второго

 

клиента

 

или

 

второй

 

клиент

 

должен

 

приводить

 

к

 

прерыванию

 

свя

-

зи

 

протокола

 

МЭК

-104 

с

 

первым

 

клиентом

В

 

дальнейшем

 

МКС

 

целесообразно

 

сделать

 

интел

-

лектуальным

 

устройством

содержащим

 

сервер

 MMS 

для

 

передачи

 

данных

 

в

 

ЦУС

 

по

 

протоколу

 MMS. 

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

 

СИСТЕМ

 

ПЕРЕДАЧИ

 

ТЕЛЕМЕТРИИ

Для

 

резервирования

 

передачи

 

данных

 

по

 

сетям

 

сото

-

вых

 

операторов

 

от

 

низовых

 

устройств

 

предусмотрена

 

передача

 

по

 

двум

 

каналам

 

разных

 

операторов

для

 

чего

 

в

 

устройства

 

устанавливаются

 

две

 SIM-

карты

Как

 

показано

 

на

 

рисунке

 1, 

в

 

разных

 

системах

 

передача

 

может

 

вестись

 

в

 

каждый

 

момент

 

времени

 

только

 

по

 

од

-

ному

 

каналу

 

с

 

переходом

 

на

 

резервный

 

канал

 

при

 

пре

-

рывании

 

основного

 

канала

 

или

 

одновременно

 

по

 

двум

 

каналам

 

на

 

два

 

сервера

 

сбора

 (

рабочий

 

и

 

резервный

). 

С

 

учетом

 

того

что

 

в

 

настоящее

 

время

 

отсутствует

 

ста

-

тистика

 

по

 

надежности

 

передачи

 

данных

 

в

 

системах


background image

12

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4(27), 

декабрь

 2022

передающих

 

данные

 

по

 

протоколам

 

МЭК

-104 

и

 MMS, 

можно

 

воспользоваться

 

статистикой

 

и

 

алгоритмами

 

резервирования

 

систем

передающих

 

телеметрию

 

по

 

сетям

 

сотовых

 

операторов

 

с

 

использованием

 

пропри

-

етарных

 

протоколов

.

Следует

 

учитывать

что

 

данные

 

по

 

каналам

 

сотовых

 

операторов

 

могут

 

передаваться

 

с

 

задержкой

 

из

-

за

 

не

-

высокой

 

надежности

 

этих

 

каналов

поэтому

 

и

 

низовые

 

устройства

и

 SCADA 

на

 

верхнем

 

уровне

 

должны

 

под

-

держивать

 

передачу

 

с

 

буферизацией

 

данных

 

на

 

переда

-

че

В

 

таком

 

случае

 

при

 

обрыве

 

канала

 

данные

 

на

 

пере

-

дающей

 

стороне

 

буферизируются

 

и

 

при

 

восстановлении

 

канала

 

передаются

 

с

 

меткой

 

времени

соответствующей

 

моменту

 

возникновения

 

события

В

 SCADA 

на

 

верхнем

 

уровне

 

такие

 

данные

 

должны

 

архивироваться

 

с

 

полу

-

ченной

 

меткой

 

времени

.

При

 

передаче

 

данных

 

в

 

каждый

 

момент

 

времени

 

только

 

по

 

одному

 

из

 

двух

 

каналов

как

 

это

 

делается

 

в

 

МКС

 

и

например

в

 AnCom, 

резервный

 

канал

 

остает

-

ся

 

без

 

контроля

 

и

 

при

 

переключении

 

на

 

резерв

 

может

 

оказаться

что

 

резервный

 

канал

 

неисправен

Кроме

 

того

может

 

возникнуть

 

ситуация

когда

 

в

 

определенные

 

ин

-

тервалы

 

времени

 

качество

 

передачи

 

по

 

основному

 

кана

-

лу

 

хуже

чем

 

было

 

бы

 

при

 

передаче

 

данных

 

по

 

резерв

-

ному

 

каналу

В

 

этом

 

случае

 

можно

 

было

 

бы

 

производить

 

периодический

 

контроль

 

качества

 

передачи

 

по

 

двум

 

ка

-

налам

 

и

 

выбирать

 

тот

по

 

которому

 

сбоев

 

меньше

Для

 

этого

 

необходимо

 

обеспечить

 

периодическое

 

переклю

-

чение

 

на

 

другой

 

канал

 

для

 

оценки

 

его

 

качества

 

и

 

для

 

выбора

 

канала

 

с

 

лучшим

 

качеством

 

передачи

Иссле

-

дование

 

и

 

разработка

 

такого

 

алгоритма

 

в

 

дальнейшем

 

запланированы

.

В

 

реклоузерах

 

передача

 

данных

 

производится

 

одно

-

временно

 

по

 

двум

 

каналам

 

на

 

два

 

контроллера

  «

Энтек

 

E2R2» (

рабочий

 

и

 

резервный

), 

осуществляющие

 

прием

конвертацию

 

и

 

ретрансляцию

 

данных

 

в

 

ЦППС

 

ЦУС

ана

-

логично

 

серверам

 

сбор

 

данных

 

системы

 

СК

-21. 

В

 

ЦППС

 

выбор

 

канала

 

для

 

ретрансляции

 

в

 SCADA 

ПТК

 

произво

-

дится

 

по

 

простому

 

алгоритму

ретрансляция

 

произво

-

дится

 

от

 

основного

 

сервера

 

сбора

а

 

при

 

выходе

 

его

 

из

 

строя

 

переключается

 

на

 

принятые

 

данные

 

от

 

резервного

 

сервера

Такой

 

алгоритм

 

имеет

 

существенный

 

недостаток

Если

 

основной

 

канал

 

передачи

 

от

 

одного

 

из

 

реклоузе

-

ров

 

прервется

то

несмотря

 

на

 

исправный

 

резервный

 

канал

 

и

 

поступление

 

актуальных

 

данных

 

на

 

резервный

 

контроллер

 «

Энтек

 E2R2», 

в

 

ЦППС

 

ПТК

 

актуальные

 

дан

-

ные

 

с

 

этого

 

реклоузера

 

поступать

 

перестанут

Ретран

-

слируемые

 

в

 SCADA 

ПТК

 

данные

 

будут

 

иметь

 

признак

 

недостоверности

а

 

их

 

значение

 

будет

 

соответствовать

 

последнему

 

достоверному

 

значению

несмотря

 

на

 

то

что

 

в

 

резервный

 

контроллер

 «

Энтек

 E2R2» 

актуальные

 

данные

 

продолжают

 

поступать

Переключения

 

на

 

ре

-

трансляцию

 

от

 

резервного

 

контроллера

 «

Энтек

 E2R2» 

не

 

произойдет

так

 

как

 

основной

 

контроллер

 «

Энтек

 E2R2» 

исправен

 

и

 

актуальные

 

данные

 

с

 

других

 

реклоузеров

 

на

 

него

 

поступают

.

Чтобы

 

избежать

 

такой

 

ситуации

необходимо

 

при

 

неисправности

 

основного

 

канала

 

реклоузера

 

делать

 

репликацию

 

данных

 

этого

 

реклоузера

 

с

 

резервного

 

кон

-

троллера

  «

Энтек

 E2R2» 

на

 

основной

замещая

 

в

 

нем

 

данные

 

этого

 

реклоузера

которые

 

стали

 

недостовер

-

ными

Или

 

необходимо

 

делать

 

такое

 

замещение

 

данных

 

из

 

резервного

 

канала

 

на

 

ЦППС

сконфигурировав

 

ее

 

соответствующим

 

образом

 

на

 

резервирование

 

не

 

кана

-

ла

 

в

 

целом

а

 

каждого

 

сигнала

При

 

таком

 

замещении

 

данных

хотя

 

они

 

и

 

будут

 

ретранслированы

 

в

 SCADA 

ПТК

 

своевременно

но

 

после

 

восстановления

 

работы

 

основного

 

канала

 

передачи

 

реклоузера

 

из

-

за

 

буфериза

-

ции

 

данных

 

в

 

сервере

 MMS 

контроллера

 «

Энтек

 E2R2» 

в

 

шкафе

 

управления

 

реклоузера

 

эти

 

данные

 

снова

 

будут

 

переданы

 

по

 

основному

 

каналу

 

на

 

контроллеры

  «

Эн

-

тек

 E2R2» 

в

 

ЦУС

Необходимо

 

избежать

 

дублирования

 

передачи

 

этих

 

данных

 

при

 

ретрансляции

 

в

 SCADA 

ПТК

А

 

в

 SCADA 

ПТК

 

данные

 

должны

 

записываться

 

в

 

архив

 

с

 

указанием

 

метки

 

времени

 

принятых

 

данных

.

ВЫВОДЫ

По

 

результатам

 

эксплуатации

 

систем

 

передачи

 

телеметрии

 

по

 

сетям

 

операторов

 

сотовой

 

связи

 

по

 

протоколам

 

МЭК

-104 

и

 MMS 

можно

 

сделать

 

следующие

 

выводы

:

 

данные

 

от

 

разных

 

систем

 

передачи

 

телеметрической

 

информации

 

по

 

каналам

 

сотовых

 

операторов

переда

-

ющиеся

 

как

 

в

 

проприетарных

 

протоколах

так

 

и

 

в

 

про

-

токолах

 

МЭК

-104 

и

 MMS, 

консолидированы

 

в

 

единой

 

SCADA 

ПТК

 

ЦУС

 

на

 

основе

 

стандарта

 

МЭК

;

 

консолидация

 

всех

 

данных

 

в

 

ПТК

 

ЦУС

 

позволяет

 

отказаться

 

от

 

избыточности

 

и

 

ненужного

 

разнообра

-

зия

 

сис

 

тем

 

верхнего

 

уровня

 

на

 

рабочем

 

месте

 

опе

-

ративного

 

персонала

 

ЦУС

так

 

как

 

для

 

наблюдения

 

достаточно

 

использовать

 SCADA 

ПТК

 

ЦУС

;

 

данные

 

из

 

ПТК

 

ЦУС

 

ретранслируются

 

также

 

в

 

ОИК

 

ПО

 

и

 

в

 

РЭС

образуя

 

единую

 

информационную

 

сеть

;

 

необходимо

 

устранить

 

замечания

выявленные

 

при

 

эксплуатации

 

систем

 

передачи

 

данных

 

от

 

реклоузе

-

ров

 

и

 

МКС

;

 

необходим

 

постепенный

 

переход

 

передачи

 

от

 

всех

 

низовых

 

устройств

 

на

 

протокол

 MMS 

для

 

обеспече

-

ния

 

цифровизации

 

энергообъектов

 

в

 

распредели

-

тельных

 

сетях

;

 

необходимо

 

разработать

 

и

 

применять

 

общие

 

корпо

-

ративные

 

правила

 

конвертации

 

информационных

 

потоков

 

в

 

протоколах

 MMS 

и

 

МЭК

-104;

 

необходимо

 

обеспечить

 

эффективное

 

резервирова

-

ние

 

систем

 

передачи

 

телеметрии

передаваемых

 

по

 

сетям

 

сотовых

 

операторов

.  

 

Организация

 

системы

 

управления


background image

13

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Положение

 

ПАО

 «

Россети

» «

О

 

единой

 

технической

 

по

-

литике

 

в

 

электросетевом

 

комплексе

», 

М

., 2022. 226 

с

.

2. 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 61850-5-2011. 

Сети

 

и

 

системы

 

связи

 

на

 

подстанциях

Часть

 5. 

Требования

 

к

 

связи

 

для

 

функ

-

ций

 

и

 

моделей

 

устройств

. URL: https://docs.cntd.ru/

document/1200093460.

3. 

ГОСТ

 

Р

 

ИСО

 9506-2-2014. 

Системы

 

промышленной

 

автоматизации

 

и

 

интеграция

Спецификация

 

произ

-

водственных

 

сообщений

Часть

 2. 

Спецификация

 

про

-

токола

. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200118298.

4. 

Система

 

телеметрии

 

гололедно

-

ветровых

 

нагрузок

Руководство

 

по

 

эксплуатации

Энгельс

ООО

  «

НТЦ

 

Инструмент

-

Микро

», 2018.

5. 

Система

 

мониторинга

 

интенсивности

 

гололедообразо

-

вания

 

на

 

воздушных

 

линиях

 

электропередачи

Система

 

СК

-21. 

Руководство

 

по

 

эксплуатации

М

.: 

МИГ

, 2019.

6. 

ИЭ

 4035-018-11438828-09. 

Модем

 AnCom RM. 

Техни

-

ческое

 

описание

 

и

 

инструкция

 

по

 

эксплуатации

Часть

 1. 

М

ООО

 «

Аналитик

 

ТелекомСистемы

», 2013.

7. 

Носенко

 

А

.

Ф

Технология

 

передачи

 

данных

 

от

 

моде

-

мов

 AnCom RM/D 

в

 

программно

-

технический

 

ком

-

плекс

 

ЦУС

Рационализаторское

 

предложение

 

 5 

от

 

04.07.2016 

филиала

 

ПАО

  «

МРСК

 

Волги

» — «

Самар

-

ские

 

распределительные

 

сети

».

8. 

Маршрутизаторы

 

каналов

 

связи

 

РиМ

 099.03. 

Руко

-

водство

 

по

 

эксплуатации

Новосибирск

АО

  «

Радио

 

и

 

Микроэлектроника

». 41 

с

. URL: https://www.ao-rim.ru/

public/

fi

 les/cat_ascue_cmp_mksrim09903/dat/RE.pdf

9. 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 60870-5-104-2004. 

Устройства

 

и

 

системы

 

телемеханики

Часть

 5. 

Протоколы

 

передачи

Раздел

 

104. 

Доступ

 

к

 

сети

 

для

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 870-5-101 

с

 

ис

-

пользованием

 

стандартных

 

транспортных

 

профилей

URL: https://docs.cntd.ru/document/1200036299.

10. 

СТО

 56947007- 25.040.30.309-2020. 

Корпоративный

 

профиль

 

МЭК

 61850 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

». 

Стандарт

 

орга

-

низации

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

», 2020. 257 

с

.

11. 

Контроллер

 

многофункциональный

 E2R2(G). 

Руковод

-

ство

 

по

 

эксплуатации

ООО

 «

Энтелс

», 2017.

12. 

Реклоузер

 

вакуумный

 Ter_Rec35_Smart1_Tie7. 

Руко

-

водство

 

по

 

эксплуатации

версия

 8.1. «

Таврида

 

Элек

-

трик

». 74 

с

.

13. 

Методические

 

рекомендации

 

по

 

реализации

 

инфор

-

мационного

 

обмена

 

энергообъектов

 

с

 

корпоративной

 

информационной

 

системой

 

ОАО

  «

Системный

 

опера

-

тор

 

Единой

 

энергетической

 

системы

» 

по

 

протоколу

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 60870-5-104, 

ЗАО

 «

Энита

», 2008.

14. 

ТТ

-

МРСК

-

ВНД

-698.02-20. 

Элементы

 «

Цифровой

 

сети

». 

Технические

 

требования

 

к

 

компонентам

 

цифровой

 

сети

.

15. 

Носенко

 

А

.

Ф

Технология

 

получения

 

телеметрии

 

с

 

мест

 

установки

 

средств

 

учета

 

и

 

программное

 

обеспечение

 

для

 

ее

 

реализации

Рационализаторское

 

предложе

-

ние

 

 002 

от

 18.11.2021 

филиала

 

ПАО

 «

Россети

 

Вол

-

га

» — «

Самарские

 

РС

».

Мы в TELEGRAM!

Присоединяйтесь к нам!

@eepir


Оригинал статьи: Реализация передачи телеметрической информации в протоколах стандартов МЭК 60870-5 и МЭК 61850 по сетям сотовых операторов

Читать онлайн

В статье рассматривается опыт внедрения систем передачи телеметрической информации в протоколах МЭК 60870-5-104 и МЭК 61850 по сетям сотовых операторов для обеспечения наблюдаемости электросетевых объектов 6–10–35 кВ в филиале ПАО «Россети Волга» — «Самарские распределительные сети».

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(86), сентябрь-октябрь 2024

Регулируемые трехфазные выпрямительные устройства с корректором входного коэффициента мощности

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Оборудование
Мыцык Г.С. Мье М.Т. Тюряхин Е.О.
Спецвыпуск «Россети» № 3(34), сентябрь 2024

Опыт метрологического обеспечения и эксплуатации АИИС КУЭ на объектах МЭС Урала

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Филиал ПАО «Россети» — МЭС Урала
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(85), июль-август 2024

Совершенствование релейной защиты распределительных сетей за счет новых свойств цифровых датчиков тока

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Королев А.А. Грибков М.А. Булычев А.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»