Tổng quan kỹ thuật và lợi ích của IEC61850

Tổng quan kỹ thuật lợi ích Tiêu chuẩn IEC 61850 tự động hóa trạm biến áp Tóm tắt - Các giao thức tự động hóa trạm biến áp cũ kiến trúc thường cung cấp chức cho sức mạnh tự động hóa hệ thống thiết kế để phù hợp với hạn chế kỹ thuật cơng nghệ mạng có sẵn cho thực Gần có cải tiến lớn công nghệ mạng thay đổi đáng kể khả thi cho việc tự động hóa hệ thống điện trạm biến áp Các công nghệ Ethernet chuyển mạch, TCP / IP, tốc độ cao mạng diện rộng máy tính giá rẻ hiệu suất cao cung cấp khả khó tưởng tượng hầu hết giao thức tự động hóa trạm biến áp kế thừa thiết kế.IEC61850 tiêu chuẩn quốc tế quan trọng cho tự động hóa trạm biến áp có tác động lớn đến hệ thống điện thiết kế xây dựng cho nhiều người đến năm IEC61850 phần Quốc tế Ủy ban kỹ thuật Ủy ban kỹ thuật điện (IEC) 57 (TC57) kiến trúc cho hệ thống điện Ngươi mâu-phương pháp tiếp cận theo hướng tiêu chuẩn TC57, bao gồm IEC61850, cách tiếp cận sáng tạo đòi hỏi cách suy nghĩ tự động hóa trạm biến áp mang lại kết quan trọng cải thiện chi phí hiệu suất lượng điện hệ thống I COMMUNICATION SYSTEM NEEDS N Giao tiếp ln đóng vai trị quan trọng thời gian thực hoạt động hệ thống điện bên bắt đầu, điện thoại sử dụng để liên lạc đường dây tải trở lại S trung tâm điều khiển gửi nhân viên vận hành để thực thao tác đóng cắt trạm biến áp Thiết bị điều khiển từ xa dựa chuyển mạch điện thoại có sẵn từ năm 1930 cung cấp trạng thái kiểm soát cho vài điểm Như kỹ thuật số thông tin liên lạc trở thành lựa chọn khả thi vào năm 1960, liệu hệ thống thu nhận (DAS) cài đặt để tự động thu thập liệu đo lường từ trạm biến áp Từ băng thông bị hạn chế, giao thức truyền thơng DAS tối ưu hóa để hoạt động giao tiếp băng thơng thấp kênh truyền hình "Chi phí" việc tối ưu hóa thời gian để định cấu hình, lập đồ ghi lại vị trí các bit liệu mà giao thức nhận Khi chuyển sang thời đại kỹ thuật số, hàng nghìn điểm liệu tương tự kỹ thuật số có sẵn Thiết bị điện tử thông minh (IED) giao tiếp băng thơng khơng cịn yếu tố giới hạn Trạm biến áp để làm chủ đường dẫn liệu giao tiếp hoạt động tốc độ 64.000 bit giây trở nên phổ biến với đường di chuyển rõ ràng đến tỷ lệ cao nhiều Với di chuyển công nghệ này, Thành phần "chi phí" hệ thống thu thập liệu có trở thành thành phần cấu hình tài liệu Do đó, thành phần quan trọng hệ thống thơng tin liên lạc khả mô tả thân từ liệu dịch vụ (các chức giao tiếp mà IED thực hiện) viễn cảnh Các yêu cầu "chính" khác bao gồm: - Giao tiếp IED với IED tốc độ cao - Có thể kết nối mạng tồn doanh nghiệp tiện ích - Tính khả dụng cao - Thời gian giao hàng đảm bảo - Dựa tiêu chuẩn - Khả tương tác với nhiều nhà cung cấp - Hỗ trợ liệu mẫu điện áp dòng điện - Hỗ trợ truyền tệp - Hỗ trợ cấu hình / cấu hình tự động - Hỗ trợ bảo mật Với yêu cầu này, làm việc "thế hệ tiếp theo" kiến trúc truyền thông bắt đầu với phát triển Kiến trúc Truyền thơng Tiện ích (UCA) vào năm 1988 Kết công việc hồ sơ giao thức "được đề xuất" lớp khác tiêu chuẩn quốc tế Tổ chức (ISO) Kết nối hệ thống mở (OSI) mơ hình hệ thống thông tin liên lạc Kiến trúc dẫn đến định nghĩa "hồ sơ" giao thức, mơ hình liệu định nghĩa dịch vụ trừu tượng gọi UCA Các khái niệm công việc thực UCA trở thành tảng cho công việc thực Ủy ban kỹ thuật IEC Số 57 (TC57) Nhóm cơng tác 10 (WG10) dẫn đến Tiêu chuẩn Quốc tế - IEC 61850 - Mạng Hệ thống Truyền thông Trạm II SCOPE VÀ OUTLINE CỦA IEC61850 Phạm vi nêu IEC 61850 thông tin liên lạc trạm biến áp Tài liệu xác định khía cạnh khác mạng lưới thơng tin liên lạc trạm biến áp 10 phần hiển thị Bảng BẢNG I STRUCTURE CỦA IEC 61850 Standard Phầ n Tiêu đề Giới thiệu chung Bảng giải thuật ngữ Yêu cầu chung Quản lý hệ thống dự án Yêu cầu giao tiếp chức Mơ hình thiết bị Ngơn ngữ mơ tả cấu hình cho Truyền thơng trạm điện liên quan đến IED Cấu trúc giao tiếp cho trạm biến áp Thiết bị nạp liệu 7.1 Ngun tắc mơ hình 7.2 Giao diện Dịch vụ Truyền thơng Tóm tắt (ACSI) 7.3 Các lớp liệu chung (CDC) 7.4 - Các lớp nút logic lớp liệu tương thích 8.1 9.1 9.2 10 Bản đồ dịch vụ thông tin liên lạc cụ thể (SCSM) Ánh xạ tới MMS (ISO / IEC 9506 - Phần Phần 2) theo ISO / IEC 8802-3 Bản đồ dịch vụ thông tin liên lạc cụ thể (SCSM) Các giá trị lấy mẫu qua chiều nối tiếp Liên kết đa điểm-điểm Các giá trị lấy mẫu theo tiêu chuẩn ISO / IEC 8802-3 Kiểm tra phù hợp Phần 3, tiêu chuẩn bắt đầu cách xác định yêu cầu chức chung cụ thể thông tin liên lạc trạm biến áp (các yêu cầu nêu bên trên) Các yêu cầu sau sử dụng chức bắt buộc để hỗ trợ xác định dịch vụ mơ hình liệu cần thiết, giao thức ứng dụng bắt buộc truyền tải, mạng, liên kết liệu lớp vật lý đáp ứng u cầu tổng thể Cơng trình kiến trúc mà 61850 áp dụng "trừu tượng hóa" định nghĩa mục liệu dịch vụ, nghĩa là, tạo mục / đối tượng liệu dịch vụ độc lập với giao thức Trừu tượng sau định nghĩa cho phép "ánh xạ" đối tượng liệu dịch vụ cho giao thức khác đáp ứng liệu yêu cầu dịch vụ Định nghĩa dịch vụ trừu tượng tìm thấy phần 7.2 tiêu chuẩn phần tóm tắt đối tượng liệu (được gọi Nút logic) tìm thấy phần 7.4 Nhiều đối tượng liệu tạo thành từ phần chung (chẳng hạn Trạng thái, Kiểm soát, Đo lường,Thay thế), khái niệm "Các lớp liệu chung" “CDC” phát triển để xác định tòa nhà chung để tạo đối tượng liệu lớn Các phần tử CDC định nghĩa phần 7.3 Với định nghĩa trừu tượng liệu dịch vụ, cuối bước "ánh xạ" dịch vụ trừu tượng thành giao thức Phần 8.1 xác định ánh xạ liệu trừu tượng đối tượng dịch vụ Tin nhắn Sản xuất Đặc điểm kỹ thuật - MMS phần 9.1 9.2 xác định ánh xạ giá trị đo mẫu (đơn hướng điểm-điểm điểm đa hướng hai chiều tương ứng) lên khung liệu Ethernet Tài liệu 9.2 xác định có gọi Xe bt quy trình Từ góc độ hệ thống, có lượng đáng kể cấu hình yêu cầu để đặt tất phần để chúng hoạt động Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý loại bỏ phần lớn thành phần lỗi người gây ra, Ngơn ngữ cấu hình trạm dựa XML (SCL) định nghĩa phần Nó cho phép mơ tả thức mối quan hệ hệ thống tự động hóa trạm biến áp trạm biến áp (xưởng đóng cắt) Ở cấp độ ứng dụng, topo switchyard mối quan hệ switchyard cấu trúc cho chức SAS (các nút logic) định cấu hình IED mơ tả Mỗi thiết bị phải cung cấp SCLtệp mơ tả cấu hình Mặc dù phạm vi 61850 ban đầu tập trung"Bên trong" trạm biến áp, thảo luận tiến hành để xem xét định nghĩa 61850 cho giao tiếp từ Trạm biến áp đến Máy chủ giao thức (đã sử dụng số cài đặt) Trong Ngoài ra, ứng dụng phục vụ có sử dụng khác nhaucác thành phần 61850 cho khu vực rộng từ trạm biến áp đến trạm biến áp liên lạc Cuối cùng, phần 10 tài liệu định nghĩa thử nghiệm phương pháp luận để xác định "sự phù hợp" vớinhiều định nghĩa ràng buộc giao thức xác định tài liệu Phần lại báo vào số chi tiết tập trung phần khác tiêu chuẩn IEC 61850 III M ODELING MỘT PPROACH Các giao thức kế thừa thường xác định cách byte truyền dây Tuy nhiên, họ khơng nói rõ làm liệu phải tổ chức thiết bị ứng dụng Cách tiếp cận yêu cầu kỹ sư hệ thống điện phải cấu hình thủ công đối tượng ánh xạ chúng vào hệ thống điện biến số ghi cấp thấp, số mục, I / O mô-đun, v.v IEC 61850 Ngoài đặc điểm kỹ thuật phần tử giao thức (byte truyền dây), IEC 61850 cung cấp mơ hình tồn diện cách thiết bị hệ thống điện nên tổ chức liệu theo cách quán tất loại nhãn hiệu thiết bị Điều giúp loại bỏ nhiều tẻ nhạt nỗ lực cấu hình hệ thống khơng nguồn thiết bị tự cấu hình Ví dụ: bạn đặt CT / VT đầu vào rơ le IEC 61850, rơ le phát mơ-đun tự động gán cho đơn vị đo lường mà khơng cần người dùng tương tác Một số thiết bị sử dụng tệp SCL để cấu hình đối tượng kỹ sư cần nhập tệp SCL vào thiết bị để cấu hình Sau đó, máy khách IEC 61850 ứng dụng trích xuất định nghĩa đối tượng từ thiết bị qua mạng Kết tiết kiệm nhiều chi phí nỗ lực cấu hình thiết bị IEC 61850 Mơ hình thiết bị IEC 61850 bắt đầu vật lý thiết bị Thiết bị vật lý thiết bị kết nối với mạng Thiết bị vật lý thường xác định địa mạng Trong thiết bị vật lý, có nhiều thiết bị logic Thiết bị logic IEC 61850 mơ hình cho phép thiết bị vật lý hoạt động proxy cổng cho nhiều thiết bị cung cấp tiêu chuẩn đại diện tập trung liệu Hình Giải phẫu nút logic ngắt mạch (XCBR) IEC 61850-7-4 Mỗi vùng nhớ logic chứa nhiều nút logic MỘT nút logic (xem hình 1) nhóm liệu đặt tên dịch vụ liên quan có liên quan mặt logic với số quyền lực chức hệ thống Có nút logic để điều khiển tự động tên tất bắt đầu chữ “A” Có nút logic để đo sáng đo lường tên mà tất bắt đầu chữ “M” Tương tự có logic nút cho Kiểm sốt Giám sát (C), Chức Chung (G), Giao diện / Lưu trữ (I), Nút logic hệ thống (L), Bảo vệ (P), Bảo vệ liên quan (R), Cảm biến (S), Dụng cụ Máy biến áp (T), Thiết bị đóng cắt (X), Máy biến áp điện (Y), Thiết bị khác (Z) Mỗi nút logic có LNInstance-ID làm hậu tố cho tên nút logic Ví dụ,giả sử có hai đầu vào đo lường thiết bị để đo hai cấp pha Tên tiêu chuẩn nút logic cho Đơn vị đo lường dùng cho nguồn pha MMXU Để phân định phép đo cho cấp tên nút logic IEC 61850 MMXU1 MMXU2 sử dụng Mỗi nút logic sử dụng tiền tố LN cụ thể ứng dụng tùy chọn để cung cấp thêm xác định mục đích nút logic Mỗi nút logic chứa nhiều phần tử Dữ liệu Mỗi phần tử liệu có tên Những tên liệu xác định tiêu chuẩn có liên quan đến chức mục đích hệ thống điện Ví dụ, ngắt mạch mơ hình hóa nút logic XCBR Nó chứa nhiều loại Dữ liệu bao gồm Loc để xác định xem hoạt động có xa hay khơng cục bộ, OpCnt cho số lượng hoạt động, Pos cho vị trí, Các lệnh mở trình ngắt khối BlkOpn, trình ngắt khối BlkCls đóng lệnh CBOpCap cho ngắt mạch khả vận hành Mỗi phần tử liệu nút logic tuân theo đặc điểm kỹ thuật lớp liệu chung (CDC) IEC 61850-7-3 Mỗi CDC mô tả loại cấu trúc liệu nút logic Ví dụ, có CDC cho thơng tin trạng thái, thơng tin đo lường, trạng thái kiểm sốt thơng tin, thơng tin điểm đặt tương tự điều khiển, trạng thái cài đặt cài đặt tương tự Mỗi CDC có tên xác định tập hợp thuộc tính CDC, thuộc tính có tên xác định, xác định loại mục đích cụ thể Mỗi thuộc tính riêng lẻ CDC thuộc tập hợp ràng buộc chức (FC) nhóm các thuộc tính thành loại Ví dụ, Điểm Trạng thái (SPS) CDC mơ tả Hình 2, có chức ràng buộc cho thuộc tính trạng thái (ST), giá trị thay (SV) thuộc tính, thuộc tính mơ tả (DC) định nghĩa mở rộng(EX) thuộc tính Trong ví dụ này, thuộc tính trạng thái SPS lớp bao gồm giá trị trạng thái (stVal), cờ chất lượng (q) dấu thời gian (t) Hình Giải phẫu lớp liệu chung trạng thái điểm đơn (SPS) IEC 61850-7-3 Mơ hình IEC 61850 thiết bị mơ hình ảo hóa bắt đầu với nhìn trừu tượng thiết bị đối tượng định nghĩa IEC 61850 phần Sau đó, mơ hình trừu tượng ánh xạ tới ngăn xếp giao thức cụ thể phần IEC 61850-8- dựa MMS (ISO9506), TCP / IP Ethernet bên quy trình ánh xạ đối tượng IEC 61850 sang MMS, IEC 61850-8-1 định phương pháp chuyển đổi mơ hình thông tin vào đối tượng biến MMS đặt tên dẫn đến tham chiếu rõ ràng cho phần tử liệu mơ hình Ví dụ, giả sử bạn có lơgic thiết bị có tên “Relay1” bao gồm ngắt mạch đơn nút logic XCBR1 mà bạn muốn xác định xem cầu dao chế độ hoạt động từ xa cục Đến xác định điều này, bạn đọc đối tượng hiển thị hình Thuộc tính Dữ liệu Nút Logic Ràng buộc chức Thiết bị logic Hình Giải phẫu Tên đối tượng IEC 61850-8-1 IV MAPPING TO REAL PROTOCOLS Dữ liệu trừu tượng mơ hình đối tượng IEC 61850 xác định phương pháp tiêu chuẩn hóa mơ tả thiết bị hệ thống điện cho phép tất IED trình bày liệu cách sử dụng cấu trúc giống hệt có liên quan trực tiếp đến chức hệ thống điện chúng Các Các mô hình Giao diện Dịch vụ Truyền thơng Tóm tắt (ACSI) IEC 61850 xác định tập hợp dịch vụ đáp ứng cho dịch vụ cho phép tất IED hoạt động theo cách giống hệt từ quan điểm hành vi mạng Trong phần tóm tắt mơ hình quan trọng để đạt mức độ tương tác này, mơ hình cần vận hành tập hợp giao thức thực thiết thực để thực hoạt động mơi trường máy tính thường thấy sức mạnh ngành công nghiệp IEC 61850-8-1 lập đồ đối tượng trừu tượng dịch vụ cho Đặc tả Thông điệp Sản xuất (MMS) giao thức ISO9506 Tại ban đầu giao thức thiết kế để sản xuất sử dụng? Bởi MMS giao thức công cộng (tiêu chuẩn ISO) chứng minh hồ sơ theo dõi triển khai dễ dàng hỗ trợ mơ hình đặt tên dịch vụ phức tạp IEC 61850 Trong bạn mặt lý thuyết ánh xạ IEC 61850 tới giao thức nào, điều ánh xạ phức tạp cồng kềnh cố gắng để ánh xạ đối tượng dịch vụ IEC 61850 tới giao thức cung cấp dịch vụ đọc / ghi / báo cáo cho biến đơn giản truy cập số đăng ký số mục Đây lý MMS chọn cho UCA vào năm 1991 lý giữ cho IEC 61850 MMS lựa chọn hỗ trợ đối tượng đặt tên phức tạp tập hợp dịch vụ linh hoạt hỗ trợ ánh xạ tới IEC61850 cách đơn giản Ánh xạ mơ hình dịch vụ đối tượng IEC 61850 tới MMS dựa ánh xạ dịch vụ MMS cụ thể dịch vụ / dịch vụ chọn làm phương tiện để thực dịch vụ khác ACSI Ví dụ, mơ hình kiểm sốt ACSI ánh xạ tới dịch vụ đọc ghi MMS Sau mơ hình đối tượng khác IEC 61850 ánh xạ tới Đối tượng MMS Ví dụ, thiết bị logic IEC 61850 đối tượng ánh xạ tới miền MMS Bảng bên tóm tắt ánh xạ đối tượng IEC 61850 Bảng ánh xạ ACSI tới MMS TABLE II IEC61850 TO MMS OBJECT MAPPING IEC 61850 OBJECT MMS OBJECT Sever class: lớp máy chủ Virtual Manufacturing Device (VMD): Sản xuất ảo Thiết bị (VMD) LOGICAL DEVICE class: Lớp THIẾT BỊ LOGICAL Domain: Lãnh địa LOGICAL NODE class: Lớp NODE LOGICAL Named Variable: Biến đặt tên DATA class: Lớp DATA Named Variable: Biến đặt tên DATA-SET class: Lớp DATA-SET Named Variable List: Danh sách biến đặt tên SETTING-GROUP-CONTROLBLOCK class: THIẾT LẬP-NHĨM-KIỂM SỐT- lớp BLOCK Named Variable: Biến đặt tên REPORT-CONTROL-BLOCK class: Lớp BÁO CÁO-KIỂM SOÁT-KHỐI Named Variable: Biến đặt tên LOG class: lớp logic Journal: Tạp trí LOG-CONTROL-BLOCK class: lớp logic control block Named Variable: Biến đặt tên GOOSE-CONTROL-BLOCK class: lớp GOOSE control block Named Variable: Biến đặt tên GSSE-CONTROL-BLOCK class: Lớp GSSE-CONTROL-BLOCK Named Variable: Biến đặt tên CONTROL class: Lớp kiểm soát Named Variable: Biến đặt tên Files: tập tin Files: tập tin TABLE III IEC 61850 P NGHỆ THUẬT S ERVICE M ỨNG DỤNG IEC 61850 Services: Dịch vụ IEC 61850 MMS Services: Dịch vụ MMS LogicalDeviceDirectory : GetNameList GetAllDataValues Read: Đọc GetDataValues Read: Đọc SetDataValues Write: viết GetDataDirectory GetNameList GetDataDefinition GetVariableAccessAttributes GetDataSetValues Read: Đọc SetDataSetValues Write: viết CreateDataSet CreateNamedVariableList DeleteDataSet DeleteNamedVariableList GetDataSetDirectory GetNameList Report (Buffered and Unbuffered) InformationReport GetBRCBValues/GetURCBValues Read: Đọc SetBRCBValues/SetURCBValues Write: viết GetLCBValues Read: Đọc SetLCBValues Write: viết QueryLogByTime ReadJournal QueryLogAfter ReadJournal GetLogStatusValues GetJournalStatus Select Read/Write SelectWithValue Read/Write Cancel Write: viết Operate Write: viết Command-Termination Write: viết TimeActivated-Operate Write: viết GetFile: lấy file FileOpen/FileRead/FileClose SetFile ObtainFile DeleteFile : xóa file FileDelete GetFileAttributeValues FileDirectory Ngồi ánh xạ tới lớp ứng dụng, Phần 8.1 xác định cấu hình cho lớp “khác” giao tiếp ngăn xếp phụ thuộc vào dịch vụ cung cấp (như hiển thị hình bên dưới) Lưu ý cấu hình khác nhau: Mẫu Các giá trị ứng dụng GOOSE ánh xạ trực tiếp vào Khung liệu Ethernet loại bỏ việc xử lý lớp giữa; lớp Định hướng Kết nối MMS hoạt động qua TCP / IP ISO; Trạng thái trạm chung Sự kiện (GSSE) cách triển khai giống hệt UCA GOOSE hoạt động dịch vụ ISO không kết nối; tất đồ liệu lên khung liệu Ethernet cách sử dụng liệu nhập “Ethertype” trường hợp Giá trị lấy mẫu, GOOSE, TimeSync kiểu liệu TCP / IP “802.3” cho ISO Thơng báo GSSE Hình Tổng quan chức chức IEC 61850 Hồ sơ liên lạc liên kết V PROCESS BUS Khi công nghệ chuyển sang "thế hệ tiếp theo" lượng thấp cảm biến điện áp dịng điện, khả số hóa sở số lượng nguồn truyền mẫu kết giá trị trở lại trạm biến áp trở thành nhu cầu Ngoài Giá trị lấy mẫu, khả có trạng thái từ xa thơng tin thiết lập điều khiển đầu mong muốn IEC 61850 giải nhu cầu thông qua định nghĩa Các dịch vụ Giá trị Đo lường Lấy mẫu việc thực Xe buýt Quy trình Lớp Quy trình trạm biến áp có liên quan đến thu thập thơng tin, chẳng hạn Điện áp, Dịng điện trạng thái thơng tin, từ máy biến áp đầu dò kết nối đến trình hệ thống điện sơ cấp - việc truyền tảiđiện IEC 61850 xác định việc thu thập liệu thông qua hai định nghĩa giao thức khác nhau, cụ thể là, Phần 9.1, xác định liên kết cố định Điểm-điểm-điểm đa hướng chiều mang tập liệu cố định Phần 9.2 xác định Tập liệu "có thể định cấu hình" truyền nhiều tệp sở từ nhà xuất đến nhiều người đăng ký Hình Khái niệm giá trị đo mẫu Hình 5, trên, cho thấy khái niệm Quy trình Xe bt Tín hiệu từ nguồn điện áp dịng điện (thấp cao lượng) thông tin trạng thái nhập vào "Hợp Đơn vị ”(MU) Các Đơn vị Hợp trạm lấy mẫu tín hiệu với tỷ lệ đồng bộ, thỏa thuận Theo cách này, IED nhập liệu từ nhiều MU tự động chỉnh xử lý liệu Tại thời điểm này, có thực thỏa thuận xác định tỷ lệ mẫu 80 mẫu cho chu trình hệ thống điện để bảo vệ giám sát Tỷ lệ "cao" 256 mẫu chu kỳ hệ thống điện cho ứng dụng tần số chất lượng điện cao độ phân giải dao động Phần 9.1 định tập liệu định cấu hình trước “phổ quát” định nghĩa IEC60044-8 Bộ liệu bao gồm pha điện áp, điện áp bus, điện áp trung tính, dịng điện pha cho bảo vệ, dòng điện pha để đo lường hai dòng 16 bit từ ngữ trạng thái Lưu ý giá trị liệu tương tự ánh xạ thành ghi 16 bit ánh xạ Phần 9.2 triển khai tổng quát Đã lấy mẫu Truyền liệu Giá trị đo lường (SMV) Trong 9.2, tập liệu "Payload" người dùng định nghĩa SCL Là tập liệu, liệu giá trị có kích thước kiểu khác tích hợp với Lưu ý thỏa thuận triển khai đề xuất kích thước giá trị liệu 32 bit với hệ số tỷ lệ count = 1ma Cả 9.1 9.2 định ánh xạ trực tiếp lên Ethernet vận chuyển (xem hình trên) Tùy thuộc vào liệu mẫu tỷ lệ, nơi từ đến thiết bị ánh xạ vào liên kết Ethernet 100MB Nhiều liệu Ethernet 100MB luồng sau kết hợp thành chuyển mạch Ethernet với đường trục 1GB Trong cấu hình này, 50 liệu xuất cho nhiều người đăng ký VI SUBSTATION CONFIGURATION LANGUAGE IEC 61850-6-1 quy định cấu hình trạm Ngơn ngữ (SCL) dựa Đánh dấu mở rộng Ngơn ngữ (XML) để mơ tả cấu hình IEC 61850 hệ thống dựa SCL định cấu hình phân cấp tệp cho phép nhiều cấp hệ thống mô tả tệp XML chuẩn hóa rõ ràng Sự đa dạng Các tệp SCL bao gồm mô tả thông số kỹ thuật hệ thống (SSD), IED mơ tả khả (ICD), cấu hình trạm biến áp mô tả (SCD) mô tả IED định cấu hình (CID) tập tin Tất tệp xây dựng theo phương pháp giống định dạng có phạm vi khác tùy theo nhu cầu Mặc dù máy khách IEC 61850 trích xuất IED cấu hình từ IED kết nối với IED qua mạng, có số tình sẵn có ngơn ngữ mơ tả ngoại tuyến thức mang lại lợi ích lớn cho người dùng ngồi việc định cấu hình IEC 61850 ứng dụng khách Những lợi ích bao gồm: • SCL cho phép công cụ phát triển hệ thống ngoại tuyến để tạo tệp cần thiết cho cấu hình IED tự động từ thiết kế hệ thống điện giảm đáng kể chi phí nỗ lực IED cấu hình cách loại bỏ hầu hết, khơng phải tất cả, tác vụ cấu hình thủ cơng • SCL cho phép chia sẻ cấu hình IED người dùng nhà cung cấp để giảm bớt loại bỏ mâu thuẫn hiểu lầm hệ thống cấu hình yêu cầu hệ thống người dùng cung cấp tệp SCL riêng họ để đảm bảo IED giao cho họ cấu hình cách • SCL cho phép ứng dụng IEC 61850 được định cấu hình ngoại tuyến mà không yêu cầu mạng kết nối với IED cho cấu hình máy khách SCL sử dụng phù hợp với yêu cầu người dùng người dùng định sử dụng tệp CID để cung cấp trợ giúp cấu hình cách sử dụng quy trình thiết kế hệ thống có SCL sử dụng để tái cấu trúc toàn thiết kế hệ thống điện q trình loại bỏ cấu hình thủ cơng, loại bỏ thủ công lỗi nhập liệu, giảm hiểu nhầm hệ thống khả yêu cầu, nâng cao khả tương tác hệ thống cuối tăng đáng kể suất hiệu kỹ sư hệ thống điện VII IEC 61850 SUBSTATION MODEL Ghép mảnh lại với dẫn đến trạm biến áp kiến trúc thể hình 6.Tại lớp "quy trình", liệu từ Quang học / Điện tử Cảm biến điện áp dịng điện thơng tin trạng thái thu thập số hóa Các Đơn vị Hợp (MU) MU định vị thực tế trường kiểm soát nhà Dữ liệu từ MU thu thập thông qua kết nối Ethernet cáp quang 100MB dự phòng Các điểm thu gom thiết bị chuyển mạch Ethernet dự phòng với Xe buýt liệu nội GB liên kết lên GB hỗ trợ Ưu tiên Ethernet Mạng LAN Ảo Ethernet (VLAN) VLAN cho phép Hình Kiến trúc trạm biến áp IEC 61850 Bộ chuyển mạch Ethernet để cung cấp tập liệu cho chuyển mạch cổng / IED đăng ký liệu Đang di chuyển đến Việc triển khai Process Bus, nhà sản xuất cần cung cấp khả tích hợp liệu từ CT PT có với liệu từ cảm biến Quang học / Điện tử MỘT kiến trúc đồng hồ đồng hóa dự phòng phải giải Trong kiến trúc này, phát lỗi Đồng hồ 1, Đồng hồ phải tự động lên dây tiếp tục cung cấp đồng hóa lấy mẫu Ở cấp trạm biến áp, có Bến xe buýt Một lần nữa, điều ngày hôm xe buýt dựa Ethernet 10MB với đường dẫn di chuyển sang Ethernet ~ 100MB bus cung cấp thông tin liên lạc logic khác Các nút, cung cấp biện pháp bảo vệ, kiểm soát trạm khác nhau, chức giám sát ghi nhật ký Thông tin liên lạc hoạt động sở định hướng kết nối (ví dụ - u cầu thơng tin, cấu hình, v.v.) sở khơng kết nối (Sự kiện máy trạm hướng đối tượng chung IEC - GOOSE) Một lần , kiến trúc giao tiếp dự phòng đề xuất áp dụng IED để truyền liệu IED đặt hệ thống liên lạc vào đường quan trọng trường hợp thất bại Cuối cùng, kiến trúc hỗ trợ truy cập mạng từ xa cho tất loại liệu đọc ghi Như tất thông tin liên lạc mạng kích hoạt, nhiều "máy khách" từ xa muốn truy cập nhiều loại thơng tin có sẵn Khách hàng tiêu biểu bao gồm HMI cục bộ, hoạt động, bảo trì, kỹ thuật lập kế hoạch Điểm truy cập từ xa vị trí hợp lý để thực chức bảo mật mã hóa xác thực Triển khai bỏ- tạo gánh nặng cho IED riêng lẻ thực mã hóa truyền liệu nội cung cấp bảo mật tất bên giao dịch VIII LỢI ÍCH CỦA IEC61850 Một thách thức không nhỏ mà kỹ sư trạm biến áp mặt biện minh cho khoản đầu tư tự động hóa trạm biến áp Các tác động tích cực mà tự động hóa có chi phí vận hành, tăng chất lượng điện giảm phản ứng điện tốt biết Nhưng trọng đến cách thức sử dụng tiêu chuẩn truyền thơng tác động đến chi phí xây dựng vận hành trạm biến áp Các giao thức truyền thông kế thừa thường phát triển với mục tiêu kép cung cấp chức cần thiết theo yêu cầu hệ thống điện giảm thiểu số byte sử dụng giao thức hạn chế nghiêm trọng băng thơng điển hình cơng nghệ liên kết nối tiếp có sẵn cách 10-15 năm nhiều giao thức số phát triển ban đầu Một lát sau, Ethernet giao thức mạng đại TCP / IP trở nên phổ biến, giao thức kế thừa điều chỉnh để chạy qua TCP / IP-Ethernet Cách tiếp cận cung cấp khả hệ thống điện liên kết nối tiếp phiên đồng thời mang lại lợi mạng đại công nghệ đến trạm biến áp Nhưng cách tiếp cận có Sai lầm bản: giao thức sử dụng thiết kế để giảm thiểu byte dây không tận dụng lợi gia tăng đáng kể băng thông mà mạng đại công nghệ cung cấp cách cung cấp mức cao chức làm giảm đáng kể việc triển khai chi phí vận hành tự động hóa trạm biến áp IEC 61850 IEC 61850 liên kết nối tiếp trước giao thức lại thành TCP / IP-Ethernet IEC 61850 cũ thiết kế từ đầu để vận hành đại công nghệ mạng cung cấp số lượng chức đơn giản khơng có sẵn từ giao thức truyền thông kế thừa Những độc đáo đặc điểm IEC 61850 có tác động trực tiếp tích cực chi phí để thiết kế, xây dựng, cài đặt, hoa hồng vận hành hệ thống lượng Trong giao thức cũ Ethernet cho phép kỹ sư trạm biến áp để làm xác điều làm Cách 10-15 năm sử dụng Ethernet, IEC 61850 cho phép cải tiến tự động hóa trạm biến áp quy trình đơn giản thực với cách tiếp cận kế thừa, có khơng có giao thức TCP / IP Ethernet Để hiểu rõ lợi ích cụ thể trước tiên xem xét số tính khả IEC 61850 sau giải thích cách điều dẫn đến lợi ích đáng kể mà khơng thể đạt với cách tiếp cận kế thừa Các tính A Các tính đặc điểm IEC 61850 cho phép lợi độc đáo nhiều mà chúng thực tế liệt kê Một số đặc điểm nhỏ có tác động to lớn đến hệ thống tự động hóa trạm biến áp Ví dụ, việc sử dụng VLAN cờ ưu tiên cho GOOSE SMV cho phép nhiều sử dụng thông minh chuyển mạch Ethernet mang lại lợi ích đáng kể cho người dùng khơng có sẵn với cách tiếp cận khác Để ngắn gọn, chúng tơi liệt kê số tính cung cấp lợi ích cho người dùng: • Sử dụng Mơ hình Ảo hóa Mơ hình ảo hóa thiết bị logic, nút logic, ACSI CDC cho phép định nghĩa liệu, dịch vụ hành vi thiết bị để định nghĩa giao thức sử dụng để xác định cách liệu truyền qua mạng • Sử dụng Tên cho Tất Dữ liệu Mọi yếu tố IEC Dữ liệu 61850 đặt tên cách sử dụng chuỗi mô tả để mô tả liệu Mặt khác, giao thức kế thừa có xu hướng xác định liệu theo vị trí lưu trữ sử dụng số mục, số đăng ký thứ tương tự để mơ tả liệu • Tất tên đối tượng tiêu chuẩn hóa xác định Bối cảnh hệ thống điện Tên liệu Thiết bị IEC 61850 không quy định nhà cung cấp thiết bị người dùng định cấu hình Tất tên xác định tiêu chuẩn cung cấp bối cảnh hệ thống điện cho phép kỹ sư xác định ý nghĩa liệu mà không cần phải xác định ánh xạ có liên quan số mục số đăng ký vào liệu hệ thống điện áp dịng điện • Thiết bị tự mơ tả Ứng dụng khách mà giao tiếp với thiết bị IEC 61850 tải xuống mơ tả tất liệu hỗ trợ thiết bị từ thiết bị mà khơng cần cấu hình thủ công đối tượng tên liệu • Dịch vụ cấp cao ACSI hỗ trợ nhiều loại dịch vụ vượt xa có sẵn giao thức kế thừa GOOSE, GSSE, SMV nhật ký số khả độc đáo IEC 61850 • Ngơn ngữ cấu hình tiêu chuẩn hóa SCL cho phép cấu hình thiết bị vai trị sức mạnh hệ thống xác định xác cách sử dụng tệp XML B Lợi ích Các tính mô tả IEC 61850 cung cấp lợi ích đáng kể cho người dùng hiểu sử dụng lợi họ Thay đơn giản tiếp cận IEC Hệ thống dựa 61850 giống hệ thống khác, a người dùng hiểu tận dụng lợi khả nhận lợi ích đáng kể mà khơng có sẵn cách sử dụng phương pháp tiếp cận kế thừa • Loại bỏ mơ hồ đấu thầu Khơng SCL sử dụng để cấu hình thiết bị hệ thống điện, SCL sử dụng để xác định xác yêu cầu người dùng trạm biến áp thiết bị Sử dụng SCL người dùng định xác rõ ràng mong đợi cung cấp thiết bị không phụ thuộc vào hiểu sai nhà cung cấp • Chi phí lắp đặt thấp IEC 61850 cho phép thiết bị nhanh chóng trao đổi liệu trạng thái GOOSE GSSE qua mạng LAN trạm mà không cần phải nối dây liên kết riêng cho rơle Điều làm giảm đáng kể chi phí dây cách sử dụng đầy đủ mạng LAN trạm băng thơng cho tín hiệu chi phí xây dựng giảm nhu cầu đào rãnh, ống dẫn, ống dẫn, v.v • Giảm chi phí đầu dị Thay địi hỏiđầu dị riêng biệt cho thiết bị cần tín hiệu, đơn vị hợp nhất hỗ trợ SMV cung cấp tín hiệu đến nhiều thiết bị cách sử dụng đầu dò hạ thấp đầu dò, đấu dây, hiệu chuẩn, chi phí bảo trì • Chi phí vận hành thấp Chi phí để cấu hình thiết bị hoa hồng bị giảm đáng kể Thiết bị IEC 61850 không yêu cầu nhiều hướng dẫn sử dụng cấu thiết bị kế thừa Ứng dụng khách khơng cịn cần phải định cấu hình thủ cơng cho điểm cần truy cập họ truy xuất danh sách điểm trực tiếp từ thiết bị nhập qua tệp SCL Nhiều ứng dụng địi hỏi thiết lập địa mạng để thiết lập liên lạc Hầu hết cấu hình thủ công bị loại bỏ đáng kể giảm lỗi làm lại • Giảm Thiết bị Migration chi phí IEC 61850 xác định thêm khía cạnh nhìn thấy bên ngồi thiết bị ngồi việc mã hóa liệu dây, chi phí cho việc di chuyển thiết bị giảm thiểu Sự khác biệt hành vi từ thương hiệu thiết bị đến khác giảm thiểu và, số trường hợp, hoàn toàn bị loại bỏ Tất thiết bị có chung cách đặt tên quy ước giảm thiểu việc cấu hình lại máy khách ứng dụng thiết bị thay đổi • Chi phí Mở rộng thấp Bởi thiết bị IEC 61850 không cần phải định cấu hình để hiển thị liệu, phần mở rộng thêm vào trạm biến áp cách dễ dàng mà khơng cần phải cấu hình lại thiết bị để hiển thị liệu trước không truy cập Thêm thiết bị ứng dụng vào hệ thống tiêu chuẩn IEC 61850 được thực với tác động tối thiểu, có, trang thiết bị có • Chi phí tích hợp thấp Bằng cách sử dụng công nghệ mạng sử dụng rộng rãi doanh nghiệp tiện ích chi phí để tích hợp liệu trạm biến áp vào doanh nghiệp giảm đáng kể Còn cài đặt tốn RTU mà phải tay định cấu hình trì cho điểm liệu cần thiết trung tâm điều khiển ứng dụng văn phịng kỹ thuật, IEC Các mạng 61850 có khả cung cấp liệu mà không cần thông tin liên lạc riêng biệt phía trước đầu cấu hình lại thiết bị • Thực khả Các dịch vụ tiên tiến tính độc đáo IEC 61850 cho phép khả đơn giản khơng thể có với hầu hết di sản giao thức Các chương trình bảo vệ diện rộng thường chi phí bị cấm trở nên nhiều khả thi Bởi thiết bị kết nối với trạm biến áp LAN, chi phí gia tăng để truy cập chia sẻ thêm liệu thiết bị trở nên không đáng kể cho phép ứng dụng sáng tạo tốn để sản xuất khác IX KẾT LUẬN IEC 61850 phát hành cho ngành Mười phần tiêu chuẩn tiêu chuẩn quốc tế (phần 10 dự thảo tiêu chuẩn quốc tế) Tiêu chuẩn giải hầu hết các vấn đề mà việc di chuyển sang giới kỹ thuật số gặp phải, đặc biệt tiêu chuẩn hóa tên liệu, tạo tập hợp toàn diện dịch vụ, triển khai giao thức tiêu chuẩn phần cứng định nghĩa bus trình Nhiều nhà cung cấp khả tương tác chứng minh tuân thủ quy trình chứng nhận thiết lập Các thảo luận tiến hành sử dụng IEC 61850 làm trạm biến áp để điều khiển giao thức truyền thông trung tâm IEC 61850 trở thành giao thức lựa chọn tiện ích di chuyển sang giải pháp mạng cho trạm biến áp X MỘT LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng ghi nhận đóng góp Đánh dấu Adamiak Drew Baigent GE Multilin cho làm việc phiên gốc tài liệu trình bày tạiHội nghị SIPSEP Monterrey, Mexico năm 2004 XI Một bout Một UTHOR Ralph Mackiewicz Phó Chủ tịch Phát triển Kinh doanh SISCO,Inc Sterling Heights, nhà phát triển Michigan tiêu chuẩn dựa thời gian thực sản phẩm truyền thơng tích hợp SISCO thành lập vào năm 1983 nhà cung cấp hàng đầu công nghệ IEC 61850 cho OEM người dùng cuối toàn giới SISCO's sứ mệnh cung cấp tiêu chuẩn thực- truyền thơng thời gian tích hợp giải pháp cho ngành công nghiệp lượng hữu ích Ngày nay, SISCO cung cấp công nghệ tích hợp IEC 61850, IEC 60870-6 TASE.2 (ICCP), thông tin chung mô hình (CIM) giao diện chung định nghĩa (GID) theo IEC 61970, IEC 61968 Tổ chức OPC cho hàng trăm cơng ty tồn giới  ... tất bên ngồi giao dịch VIII LỢI ÍCH CỦA IEC61850 Một thách thức không nhỏ mà kỹ sư trạm biến áp mặt biện minh cho khoản đầu tư tự động hóa trạm biến áp Các tác động tích cực mà tự động hóa có chi... rõ lợi ích cụ thể trước tiên xem xét số tính khả IEC 61850 sau giải thích cách điều dẫn đến lợi ích đáng kể mà đạt với cách tiếp cận kế thừa Các tính A Các tính đặc điểm IEC 61850 cho phép lợi. .. B Lợi ích Các tính mô tả IEC 61850 cung cấp lợi ích đáng kể cho người dùng hiểu sử dụng lợi họ Thay đơn giản tiếp cận IEC Hệ thống dựa 61850 giống hệ thống khác, a người dùng hiểu tận dụng lợi