100
СЕТИ
РОССИИ
ВВЕДЕНИЕ
Реализация
проектов
на
базе
стандарта
МЭК
61850
в
России
носит
единичный
характер
.
Име
-
ется
некоторый
опыт
внедрения
оборудования
релейной
защиты
и
автоматики
(
РЗА
)
иностранных
фирм
с
поддержкой
данного
стан
-
дарта
в
части
их
интеграции
в
АСУ
ТП
с
использованием
протокола
связи
MMS.
Однако
использование
GOOSE-
сообщений
для
реализации
горизонтальных
связей
между
ин
-
теллектуальными
устройствами
РЗА
мало
распространено
и
применяет
-
ся
в
ограниченных
случаях
.
Практи
-
ка
промышленного
использования
стандарта
в
части
передачи
изме
-
рений
в
цифровом
виде
в
устрой
-
ствах
РЗА
на
российских
объектах
отсутствует
;
на
стадии
реализации
находятся
лишь
пилотные
проекты
.
При
переходе
от
классических
к
цифровым
принципам
построения
системы
РЗА
на
объектах
энергети
-
ки
возникает
множество
нюансов
,
связанных
с
проектированием
,
на
-
ладкой
и
дальнейшей
эксплуатаци
-
ей
объекта
.
ПОСТРОЕНИЕ
СИСТЕМЫ
РЗА
НА
ЦИФРОВЫХ
ПОДСТАНЦИЯХ
С
ПРИМЕНЕНИЕМ
СТАНДАРТА
МЭК
61850
Защита
высокого
напряжения
При
построении
подстанции
на
базе
цифрового
принципа
нашей
компанией
предлагается
2
вариан
-
та
решения
по
организации
струк
-
туры
цифровой
подстанции
(
ЦПС
),
которые
отличаются
применением
различных
типов
измерительных
трансформаторов
.
Первый
вари
-
ант
—
использование
классических
трансформаторов
тока
и
напряже
-
ния
.
Второй
—
применение
цифро
-
вых
трансформаторов
тока
и
напря
-
жения
.
Оба
предлагаемых
решения
имеют
одинаковую
схему
и
тип
расстановки
защит
.
По
нашему
мнению
,
следует
сохранить
суще
-
ствующую
схему
расстановки
за
-
щит
с
целью
приобретения
опыта
реализации
проектов
.
При
таком
варианте
исполнения
будет
мень
-
ше
проектных
и
эксплуатационных
ошибок
,
сохранится
традиционная
система
ближнего
резервирования
.
Вероятно
,
в
будущем
произойдёт
изменение
структуры
защиты
под
-
станции
в
связи
с
совмещением
выполнения
в
одном
устройстве
не
-
скольких
видов
защит
,
увеличения
количества
зон
защиты
и
т
.
д
.
Рассмотрим
вариант
схемы
с
применением
классических
транс
-
форматоров
тока
и
напряжения
(
рис
. 1).
Трансформаторы
тока
и
на
-
пряжения
подключаются
к
устрой
-
ствам
сопряжения
с
шиной
процес
-
са
(
УСШ
),
выполняющим
функцию
преобразования
аналоговых
изме
-
рений
в
цифровой
вид
.
Затем
УСШ
Решения для
подстанций на базе
стандарта
МЭК 61850 от
ООО «ИЦ «Бреслер»
Иван ГОЛИКОВ, главный специалист,
Ирина КАПУСТИНА, ведущий инженер-программист,
ООО «ИЦ «Бреслер»
р
е
л
е
й
н
а
я
з
а
щ
и
т
а
и
а
в
т
о
м
а
т
и
к
а
релейная защит
а и автома
тика
101
№
5 (20),
сентябрь
–
октябрь
, 2013
передаёт
их
в
локальную
сеть
шины
процесса
в
соответствии
с
требова
-
ниями
стандарта
МЭК
61850,
где
далее
они
обрабатываются
терми
-
налами
РЗА
.
По
сравнению
с
классическим
подходом
мы
имеем
:
•
снижение
вторичной
нагрузки
и
погрешности
измерения
;
•
обеспечение
гальванической
развязки
цепей
трансформато
-
ров
и
РЗА
;
•
повышение
безопасности
обслу
-
живания
РЗА
.
Непосредственно
у
выключа
-
теля
устанавливаются
устройства
сопряжения
с
объектом
(
УСО
),
че
-
рез
которые
выполняются
функции
управления
и
контроля
выключате
-
ля
,
разъединителей
,
заземляющих
ножей
.
Передача
данных
между
устройствами
РЗА
и
УСО
осущест
-
вляется
посредством
GOOSE-
сообщений
.
Данное
решение
может
приме
-
нятся
на
реконструируемых
объек
-
тах
,
так
как
при
этом
нет
необходи
-
мости
заменять
установленные
ТТ
и
ТН
.
Второй
вариант
построения
схемы
измерения
основан
на
уста
-
новке
трансформаторов
тока
и
на
-
пряжения
,
которые
базируются
на
новых
методах
измерения
и
при
-
менения
передачи
данных
в
цифро
-
вом
виде
по
протоколу
МЭК
61850-
9-2LE (
рис
. 2).
Преобразование
данных
из
аналогового
в
цифровой
вид
происходит
в
блоках
обработки
данных
(
БОД
)
этих
устройств
.
На
уровне
35
кВ
и
выше
уста
-
новка
трансформаторов
нового
типа
вполне
обоснованна
[1].
Следует
отметить
,
что
защита
двух
-
или
трёхобмоточных
транс
-
форматоров
имеет
некоторые
осо
-
бенности
.
Это
связано
с
тем
,
что
на
низкой
/
средней
стороне
трансфор
-
маторов
в
ряде
случаев
невозмож
-
на
или
нерентабельна
установка
цифровых
трансформаторов
тока
,
поэтому
существует
необходимость
в
установке
УСШ
для
формирова
-
ния
потока
данных
цифровых
из
-
мерений
.
Другим
решением
может
быть
выполнение
такой
операции
непосредственно
в
терминале
за
-
щит
с
установкой
в
них
промежуточ
-
ных
трансформаторов
тока
.
Применение
передачи
изме
-
ренных
величин
в
цифровом
виде
даёт
возможность
изменить
клас
-
Рис
. 1.
Схема
с
классическими
измерительными
трансформаторами
Рис
. 2.
Схема
с
цифровыми
измерительными
трансформаторами
сический
способ
резервирования
потоков
измерений
для
основных
и
резервных
защит
.
Наличие
при
-
знака
качества
данных
,
а
также
бы
-
страя
диагностика
обрывов
в
сети
Ethernet
позволяет
использовать
в
терминале
поток
данных
не
только
от
его
основного
трансформатора
,
но
и
от
резервного
.
При
использо
-
вании
резервирования
потоков
из
-
102
СЕТИ РОССИИ
мерений
в
терминале
РЗА
должна
быть
предусмотрена
диагностика
этих
потоков
программным
обеспе
-
чением
устройства
РЗА
.
Несмотря
на
возможность
со
-
кращения
количества
точек
изме
-
рения
,
сохраняется
необходимость
дублирования
самих
УСШ
для
обе
-
спечения
резервирования
.
Применение
цифровых
измере
-
ний
даёт
возможность
расширения
информационной
базы
устройств
РЗА
,
что
в
ближайшем
будущем
приведёт
к
усовершенствованию
её
алгоритмов
и
увеличению
селек
-
тивности
.
Защита
среднего
напряжения
Экономическая
целесообраз
-
ность
и
техническая
необходимость
применения
цифровых
трансфор
-
маторов
тока
и
напряжения
(
ТТ
и
ТН
)
в
ячейках
КРУ
6—10
кВ
весь
-
ма
сомнительна
.
Предпочтительно
использовать
специализирован
-
ные
контроллеры
присоединений
,
совмещающие
в
себе
функции
устройств
РЗА
и
источника
потока
цифровых
измерений
с
установкой
их
в
релейных
отсеках
ячеек
КРУ
(
рис
. 3).
Такой
вариант
обеспечива
-
ет
автономное
выполнение
защиты
присоединений
секции
при
любых
неисправностях
шины
подстанции
и
шины
процесса
на
объекте
.
Кроме
того
,
он
может
являться
источником
потока
выборочных
значений
по
протоколу
МЭК
61850-9-2LE
с
пре
-
образованием
сигналов
от
традици
-
онных
ТТ
и
ТН
.
Контроллер
обеспе
-
чивает
обмен
GOOSE-
сообщениями
для
выполнения
взаимных
блокиро
-
вок
.
Актуальность
широкого
исполь
-
зования
выборочных
значений
SV
в
пределах
уровня
напряжения
6—
10
кВ
обоснована
для
узкого
круга
задач
выполнения
общесекцион
-
ных
и
специальных
защит
,
напри
-
мер
для
дифференциальной
защиты
шин
(
ДЗШ
).
Такой
вариант
подходит
и
для
новых
,
и
для
реконструируе
-
мых
объектов
,
что
весьма
важно
с
экономической
и
технической
точек
зрения
.
Проектирование
локальных
сетей
Основой
для
передачи
данных
по
стандарту
является
локальная
сеть
,
но
,
в
отличие
от
её
офисного
аналога
,
она
требует
максимальной
надёжности
и
поддержки
принципа
постепенного
«
деградирования
»,
что
регламентируется
ч
. 3
стандарта
МЭК
61850.
В
стандарте
предусматривается
2
вида
локальных
сетей
:
шина
про
-
цесса
и
шина
подстанции
.
Шина
процесса
является
наиболее
ответ
-
ственной
,
так
как
по
ней
передают
-
Рис
. 3.
Схема
с
решением
для
6—35
кВ
ся
цифровые
измерения
,
а
также
GOOSE-
сообщения
,
содержащие
информацию
о
срабатываниях
.
Кроме
того
,
шина
процесса
требу
-
ет
обеспечения
высокой
скорости
передачи
данных
,
так
как
время
для
передачи
цифровых
измерений
и
срабатываний
критично
.
Для
шины
процесса
,
по
мнению
специалистов
нашей
компании
,
не
-
обходимо
соблюдение
следующих
правил
:
•
использовать
только
оптические
кабели
для
связи
с
коммуни
-
кационным
оборудованием
,
особенно
это
касается
приёма
цифровых
измерений
;
•
физически
изолировать
сеть
шины
процесса
и
системы
АСУ
ТП
.
Доступ
к
сетевому
оборудо
-
ванию
предоставлять
только
при
обслуживании
и
авариях
.
Это
позволит
исключить
несанкцио
-
нированный
доступ
извне
;
•
обеспечить
полное
дублирова
-
ние
каналов
и
оборудования
связи
с
нулевым
временем
переключения
между
каналами
.
Для
решения
данной
задачи
предназначены
специализи
-
рованные
протоколы
резерви
-
рования
Parallel Redundancy
Protocol (PRP)
и
High-Availability
Seamless Ring (HSR) [2].
При
применении
протокола
HSR
следует
учитывать
,
что
при
двой
-
ном
обрыве
кольцевой
схемы
произойдёт
полная
потеря
связи
с
устройствами
,
оказавшимися
на
этом
участке
,
также
этот
стандарт
усложняет
процесс
наладки
и
обслуживания
,
так
как
требует
настройки
параметров
передачи
данных
в
каждом
из
устройств
РЗА
;
•
при
проектировании
ЛВС
обе
-
спечить
минимальное
время
передачи
данных
между
устрой
-
ствами
;
•
настройка
сетевого
оборудо
-
вания
должна
быть
выполнена
с
применением
виртуальных
сетей
для
правильного
распре
-
деления
трафика
по
сети
.
Шина
подстанции
также
важна
,
она
менее
требовательна
ко
вре
-
мени
передачи
данных
,
но
более
уязвима
в
отношении
обеспечения
сетевой
безопасности
.
Шина
под
-
станции
предполагает
передачу
блокировок
,
а
также
другой
менее
критичной
по
времени
информации
103
№
5 (20),
сентябрь
–
октябрь
, 2013
между
устройствами
РЗА
.
Также
по
данной
сети
идёт
передача
инфор
-
мации
в
систему
АСУ
ТП
.
Как
и
для
сети
шины
процес
-
са
,
предпочтительно
использовать
оптические
каналы
связи
,
но
мо
-
жет
быть
использована
передача
по
витой
паре
.
Обеспечение
резер
-
вирования
каналов
связи
между
устройствами
является
также
обя
-
зательным
.
При
построении
шины
подстан
-
ции
следует
обратить
особое
внима
-
ние
на
обеспечение
безопасности
передачи
как
данных
между
устрой
-
ствами
РЗА
,
так
и
управляющих
воз
-
действий
из
системы
АСУ
ТП
.
Этот
момент
очень
важен
,
ведь
система
АСУ
ТП
может
иметь
выход
в
сеть
предприятия
,
а
значит
,
представ
-
лять
угрозу
безопасности
сети
под
-
станции
.
Ранее
при
использовании
множества
протоколов
,
причём
в
основном
не
сетевых
,
злоумышлен
-
никам
достаточно
трудно
было
под
-
ключиться
к
процессу
управления
коммутационными
аппаратами
на
объекте
.
МЭК
61850
стандартизи
-
рует
данный
процесс
полностью
,
что
значительно
облегчает
задачу
несанкционированного
доступа
к
объекту
.
На
сегодняшний
день
си
-
туация
осложняется
тем
,
что
стан
-
дарт
по
сетевой
безопасности
МЭК
62351
ещё
официально
не
принят
,
поэтому
при
проектировании
и
на
-
ладке
следует
обратить
особое
вни
-
мание
на
организацию
качествен
-
ной
системы
сетевой
безопасности
.
Вариант
построения
ЦПС
для
реконструируемых
объектов
Очевидно
,
что
единовременный
переход
на
цифровую
передачу
данных
в
рамках
всего
объекта
—
достаточно
сложная
задача
.
Пере
-
ход
к
цифровой
подстанции
должен
происходить
поэтапно
.
Первым
эта
-
пом
производится
установка
микро
-
процессорных
защит
с
поддержкой
МЭК
61850.
При
этом
реализуется
передача
данных
между
терминала
-
ми
по
цифровому
интерфейсу
Ether-
net
посредством
GOOSE-
сообщений
для
устройств
110
кВ
и
выше
.
Для
среднего
напряжения
передачу
данных
можно
оставить
без
измене
-
ний
и
выполнять
её
по
контрольно
-
му
кабелю
,
но
осуществить
переда
-
чу
данных
в
АСУ
ТП
по
МЭК
61850.
При
поэтапном
переходе
необходи
-
мо
учитывать
,
что
устройства
РЗА
на
объекте
должны
устанавливаться
с
поддержкой
классической
и
цифро
-
вой
схемы
измерений
.
Вторым
этапом
осуществляется
замена
или
дополнительная
уста
-
новка
новых
измерительных
транс
-
форматоров
тока
и
напряжения
,
работающих
на
цифровом
принци
-
пе
;
переход
на
полностью
цифровой
обмен
между
устройствами
РЗА
,
а
также
управление
коммутационны
-
ми
аппаратами
по
стандарту
МЭК
61850.
Дискретные
выходы
,
кото
-
рые
предназначены
для
передачи
команд
управления
на
приводы
коммутационных
аппаратов
,
оста
-
ются
задействованы
для
дублирова
-
ния
цифровой
передачи
при
управ
-
лении
.
На
последнем
этапе
осущест
-
вляется
замена
первичного
обо
-
рудования
энергообъекта
,
а
также
модернизация
остальных
систем
:
ЩПТ
,
ЩСН
,
внедрение
систем
диа
-
гностики
первичного
оборудования
и
т
.
д
.
Решения
для
цифровых
подстанций
от
ООО
«
ИЦ
«
Бреслер
»
ООО
«
ИЦ
«
Бреслер
»
предлагает
полный
спектр
оборудования
РЗА
с
поддержкой
данного
стандар
-
та
,
а
также
систему
программно
-
технического
комплекса
АСУ
ТП
.
Уже
сейчас
наша
компания
гото
-
ва
предложить
услуги
по
разработке
необходимой
проектной
докумен
-
тации
по
системам
РЗА
и
ПА
,
АСУ
ТП
.
Мы
осуществляем
поставку
и
наладку
оборудования
РЗА
,
ПА
,
РАС
и
системы
АСУ
ТП
.
В
учебном
цен
-
тре
«
Бреслер
»
проводится
обучение
специалистов
основам
стандарта
МЭК
61850,
а
также
особенностям
проектирования
и
наладки
оборудо
-
вания
с
МЭК
61850.
Полноценная
поддержка
стан
-
дарта
МЭК
61850
присутствует
в
терминалах
серии
«
ТОР
300»
(
рис
. 4).
В
них
реализованы
функ
-
ции
передачи
данных
между
устрой
-
ствами
,
приёма
цифровых
измере
-
ний
,
передачи
данных
в
АСУ
ТП
с
возможностью
управления
.
Также
имеется
поддержка
протокола
ре
-
зервирования
PRP
и
протокола
син
-
хронизации
по
времени
SNTP.
Терминалы
«
ТОР
300»
прошли
успешные
испытания
на
совмести
-
мость
с
производителями
устройств
РЗА
,
АСУ
ТП
,
цифровых
трансформа
-
торов
тока
и
напряжения
:
•
передача
данных
в
систему
АСУ
ТП
с
функцией
управления
(MMS):
○
SCADA-
пакет
Microscada,
ABB;
○
SCADA-
пакет
SPPA T3000
и
SICAM PAS, Siemens;
○
SCADA-
пакет
NP
Т
EXPERT.
ООО
«
ЭнергопромАвтомати
-
зация
»,
г
.
Санкт
-
Петербург
;
○
Программно
-
технический
комплекс
(
ПТК
) Smart-
SPRECON
и
контроллер
при
-
соединения
«SPRECON»,
ЗАО
«
РТСофт
»,
г
.
Чебоксары
;
•
передача
сообщений
между
устройствами
(GOOSE):
○
терминал
РЗА
Multilin D60,
General Electric;
○
контроллер
присоединения
ARIS C30x (GOOSE, MMS),
ООО
«
Прософт
-
Системы
»,
г
.
Ека
-
теринбург
;
○
контроллер
присоединения
SO-52v11-PB,
ООО
НПП
«
МИ
-
КРОНИКА
»,
г
.
Москва
;
•
приём
выборочных
значений
(Sampled values
МЭК
61850-9-2
LE):
○
измерительный
трансформа
-
тор
ВОПТН
,
ЗАО
«
ПРОФОТЕК
»,
г
.
Москва
;
○
устройство
сопряжения
с
ши
-
ной
процесса
МЭК
61850-9-
2 SO-52v11-MUA,
ООО
НПП
«
МИКРОНИКА
»,
г
.
Москва
;
○
устройство
сопряжения
с
ши
-
ной
процесса
МЭК
61850-9-
2 ENMU,
ЗАО
«
Инженерный
центр
«
Энергосервис
»,
г
.
Бел
-
город
;
•
проведено
внутреннее
тестиро
-
вание
с
испытательными
уста
-
новками
РЕТ
61850
фирмы
НПП
«
Динамика
»,
г
.
Чебоксары
; Omi-
cron,
Австрия
; Doble Engeneering,
США
; Ponovo,
Китай
в
части
обмена
GOOSE-
сообщениями
и
Рис
. 4.
Терминал
серии
«
ТОР
300»
104
СЕТИ РОССИИ
приёма
измерений
по
протоколу
IEC 61850-9-2LE.
Работоспособ
-
ность
обеспечивается
.
Передача
данных
в
АСУ
ТП
по
протоколу
МЭК
61850 (MMS)
для
предыдущих
поколений
устройств
ООО
«
ИЦ
«
Бреслер
»
Существуют
проекты
,
для
кото
-
рых
необходимо
реализовать
пере
-
дачу
данных
в
АСУ
ТП
по
протоколу
МЭК
61850
для
терминалов
пред
-
ыдущих
поколений
производства
нашей
компании
,
которые
не
под
-
держивают
стандарт
.
Для
таких
объ
-
ектов
мы
предлагаем
использовать
специальный
преобразователь
про
-
токолов
.
В
нём
реализована
пере
-
дача
данных
в
системы
мониторин
-
га
и
управления
по
протоколу
МЭК
61850-8-1 (MMS) [3]
для
терми
-
налов
серий
«
Бреслер
», «
ТОР
100»,
«
ТОР
200», «
ТЭМП
2501-6X».
Пере
-
дача
сообщений
между
устройства
-
ми
(GOOSE)
и
приём
выборочных
значений
(Sampled values)
не
пред
-
усмотрены
.
Преобразование
протоколов
осуществляется
с
использованием
внешнего
устройства
,
которое
уста
-
навливается
в
шкафу
РЗА
или
,
в
случае
устройств
серии
ТОР
,
рядом
с
терминалом
(
рис
. 5).
Система
АСУ
ТП
с
поддержкой
стандарта
МЭК
61850
от
ООО
«
ИЦ
«
Бреслер
»
Помимо
терминала
РЗА
с
полно
-
ценной
поддержкой
МЭК
61850,
наша
компания
готова
предло
-
жить
систему
АСУ
ТП
,
обладающую
встроенной
поддержкой
протоко
-
ла
МЭК
61850-8-1 (
рис
. 6).
Функ
-
циональные
возможности
системы
соответствуют
требованиям
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»;
помимо
стандарта
МЭК
61850
поддерживается
интеграция
любых
устройств
с
помощью
встро
-
енных
возможностей
SCADA-
пакета
либо
за
счёт
применения
специали
-
зированного
программного
обеспе
-
чения
производителей
устройств
.
Помимо
необходимого
программ
-
ного
обеспечения
наша
компания
готова
поставить
всё
необходимое
оборудование
для
реализации
си
-
стемы
АСУ
,
а
также
обеспечить
пуско
-
наладочные
работы
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
настоящее
время
компания
«
ИЦ
Бреслер
»
готова
предложить
полный
спектр
услуг
в
части
релей
-
ной
защиты
и
АСУ
ТП
на
базе
МЭК
61850.
Мы
выполняем
работы
по
проектированию
,
поставке
обору
-
дования
и
вводу
объекта
в
эксплуа
-
тацию
.
Компания
принимает
актив
-
ное
участие
в
пилотных
проектах
цифровых
подстанций
.
Можно
отметить
,
что
готовность
российских
фирм
-
производителей
оборудования
РЗА
по
поддержке
стандарта
МЭК
61850
в
своей
продукции
достаточно
высокая
.
Для
обеспечения
взаимной
со
-
вместимости
устройств
компани
-
ям
необходимо
принимать
более
активное
участие
в
совместных
испытаниях
.
Концепция
построения
системы
РЗА
на
объектах
с
применением
стандарта
МЭК
61850
требует
бо
-
лее
детальной
проработки
и
оцен
-
ки
эффективности
применения
на
подстанциях
различного
класса
на
-
пряжения
.
Целесообразно
отраба
-
тывать
технические
решения
на
пи
-
лотных
проектах
,
где
защиты
будут
действовать
на
сигнал
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Современные
волоконно
-
оптические
преобразователи
электрического
тока
.
Старостин
Н
.
И
.
Журнал
«
Релейщик
»,
№
3,
ноябрь
2012.
2. IEC 62439. Industrial communi-
cation networks — High availabil-
ity automation networks — Part 3:
Parallel Redundancy Protocol
(PRP) and High-availability Seam-
less Redundancy (HSR).
3. IEC 61850. Part 8—1: Speci
fi
c
Communication Service Mapping
(SCSM) — Mappings to MMS (ISO
9506-1 and ISO 9506-2) and to
ISO/IEC 8802-3.
Рис
. 5.
Передача
данных
в
АСУ
ТП
по
МЭК
61850
с
помощью
преобразователя
Рис
. 6.
Примеры
интерфейса
системы
АСУ
ТП
с
МЭК
61850
от
ООО
«
ИЦ
«
Бреслер
»
Оригинал статьи: Решения для подстанций на базе стандарта МЭК 61850 от ООО «ИЦ «Бреслер»
Реализация проектов на базе стандарта МЭК 61850 в России носит единичный характер. Имеется некоторый опыт внедрения оборудования релейной защиты и автоматики (РЗА) иностранных фирм с поддержкой данного стандарта в части их интеграции в АСУ ТП с использованием протокола связи MMS. Однако использование GOOSE-сообщений для реализации горизонтальных связей между интеллектуальными устройствами РЗА мало распространено и применяется в ограниченных случаях. Практика промышленного использования стандарта в части передачи измерений в цифровом виде в устройствах РЗА на российских объектах отсутствует
