МЭК 61850: перспективы, проблемы реализации и пути их решения

kr_ctol_1_dsc06729

В рамках международной выставки «Электрические сети России – 2008» прошло одно мероприятие, которое не осталось не замеченным электротехнической общественностью. А именно, состоялся «круглый стол» на тему «МЭК 61850 – Перспективы, проблемы реализации и пути их решения», организатором которого стал новый журнал Издательского дома «Вся электротехника» «Релейщик» при поддержке ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «МРСК Центра» и некоммерческого партнерства «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике». Генеральным спонсором мероприятия выступила компания «АРЕВА Передача и распределение», что говорит о том, что есть зарубежные компании, которые готовы всячески поддерживать обсуждение данного актуального вопроса в России. В «круглом столе» приняли участие представители отечественных и зарубежных компаний производителей устройств релейной защиты и автоматики, представители проектных и научно-исследовательских институтов.

Почему существует необходимость обсуждать стандарт МЭК 61850?

Стандарт МЭК 61850 разработан совместными усилиями специалистов зарубежных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики. Так сложилось, что отечественные специалисты не имели возможности участвовать в работе над стандартом и с этим печальным обстоятельством связано большое число вопросов и сложностей, с которыми сталкиваются специалисты, работающие с системами релейной защиты и автоматики и системами АСУ ТП. Сейчас, когда доля устройств и систем зарубежного производства с поддержкой стандарта, внедряемых на электроэнергетических объектах Российской Федерации оказывается значительной, ситуация усугубляется. Отсутствие информации, доступной для большинства специалистов, отсутствие необходимой практики работы с системами на базе стандарта МЭК 61850 – все это не позволяет сделать четких выводов относительно недостатков таких систем и той работы, которая должна быть выполнена для максимально эффективного его внедрения. «Информационной недостаточностью» в различной степени страдают сотрудники отечественных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики, сотрудники проектных институтов и организаций, осуществляющих наладку систем на базе стандарта. В меньшей степени такую «информационную недостаточность» ощущают сотрудники представителей зарубежных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики, поскольку последние обладают возможностью повышения квалификации своих кадров непосредственно через свои зарубежные представительства, специалисты которых, как уже было упомянуто выше, являлись участниками процесса разработки стандарта (т.е. членами технического комитета 57 Международной электротехнической комиссии). Обладая некоторой, отнюдь не исчерпывающей информацией, они не оказываются заинтересованными и, зачастую, не способными в более широком представлении проблем и вопросов, связанных с практической реализацией стандарта, выходящих за рамки использования предлагаемой ими номенклатуры устройств с поддержкой стандарта.

Тем временем, роль стандарта в части автоматизации объектов электроэнергетики усиливается. Это отражается и в его названии, и в выполняемой работе, которая соответствует более высокому его статусу. Так, в 2008 году стандарту были присвоено название “Сети и системы связи для автоматизации в электроэнергетике” (вместо “Сети и системы связи на подстанциях”) и были выпущены методические указания по конвертированию МЭК 61850 в традиционные протоколы МЭК 60870-5-101 или МЭК 60870-5-104. В апреле 2009 года планируется к выпуску предварительная версия (committee draft) первого издания стандарта МЭК 62445-2 об использовании стандарта МЭК 61850 для обмена данными между подстанциями и центрами управления.

Актуальность темы «круглый стол», несомненно, подтвердил, собрав более 100 заинтересованных лиц и став первой и единственной трибуной для обсуждения вопросов, связанных со стандартом и с процессом его внедрения в нашей стране.

Зал, где проходило заседание "круглого стола", рассчитанный на 80 человек, не смог вместить всех желающих
Зал, где проходило заседание “круглого стола”, рассчитанный на 80 человек, не смог вместить всех желающих

Нужен ли нам единый документ и как построить работу в направлении его создания?

О том, что необходимо иметь единый документ на русском языке, который отображал бы все положения стандарта МЭК 61850, высказались все специалисты, посетившие «круглый стол» – и представители компаний сетевого комплекса РФ, и представители компаний-производителей, и проектные организации. Каково же положение дел в настоящий момент?

Работа в данном направлении проводилась компанией ОАО «ФСК ЕЭС». Ее результат – выполненный перевод шести глав стандарта (были переведены 1, 2, 5, 6 и 7 части). Непосредственным исполнителем данной работы выступил Филиал «НТЦ Электроэнергетики» – ВНИИЭ.

«На этом работа остановилась, – отметил Александр Маргулян, руководитель направления АСТУ Департамента информационно-технологических систем компании ОАО «ФСК ЕЭС». – И сейчас мы думаем над тем, как нам оптимизировать хотя бы то, что сделано и переведено. Результаты проведенной работы неплохие, перевод выполнен квалифицированными специалистами. По крайней мере, замечаний по переводу нами получено не было. Как далее будет продвигаться работа, сказать сложно. Поэтому в результате «круглого стола» хотелось бы получить какое-то консолидированное мнение общественности по этому вопросу».

Каким же образом стоит подойти к процессу оптимизации той работы, которая уже выполнена? И как быть с вопросом о присвоении статуса «государственный» стандарту МЭК 61850? Эти вопросы волновали многих из собравшихся.

С комментариями и предложениями, направленными на разрешение указанных вопросов, выступил старший научный сотрудник ОАО «Энергетический Институт им. Г. М. Кржижановского» Владимир Лачугин. «Стандарты Международной электротехнической комиссии считаются выше стандартов государственных. Единственное, что они не могут считаться выше их до тех пор, пока не переведены на язык той страны, в которой эти стандарты работают. То есть получается, что сейчас мы обсуждаем некий незаконченный материал. Мне представляется, что следовало бы создать рабочую группу, которая серьезно занялась бы вопросом перевода стандарта на русский язык, причем не литературного перевода, а перевода, который выполнен специалистами в своей области. После того, как мы получим этот документ и утвердим его, необходимо рассмотреть все замечания, которые будут высказаны сегодня на «круглом столе». Главное здесь, чтобы все эти замечания не противоречили самому стандарту».

Действительно, создание рабочей группы, по всей видимости, является одним из целесообразных путей разрешения сложившейся ситуации. Это позволит определить группу людей, которая будет ответственна не только за оптимизацию всех полученных на сегодняшний день результатов (комментарии к уже переведенным документам), но и за внесение в стандарт всех тех изменений и дополнений, которые производятся рабочими группами технического комитета 57 (ТК 57) МЭК. Надеяться на выполнение всей работы лишь при участии компаний ОАО «ФСК ЕЭС» и Филиал «НТЦ Электроэнергетики» – ВНИИЭ, не стоит. Во-первых, целесообразно обеспечить возможность участия в такой работе всем заинтересованным специалистам достаточной квалификации. Во-вторых, работа в рамках такой группы позволит исключить те договорные отношения, которые в настоящий момент существуют между двумя упомянутыми организациями, что приводит к выполнению работы только в том случае, если осуществляется заказ таких работ. Этот шаг позволит ответить на вопрос в адрес представителей филиала «НТЦ Электроэнергетики» – ВНИИЭ, планируется ли ими выполнение обновления уже переведенных частей при появлении второго издания стандарта в будущем. Сами специалисты из ВНИИЭ говорили на «круглом столе» о «хаотичном характере работы». Представляется, что в состав такой рабочей группы могли бы входить представители компаний сетевого комплекса РФ, проектных и пусконаладочных организаций, а также компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики, особенно отечественных.

Генеральный директор компании "Радиус-Автоматика" Юрий Давыденко
Генеральный директор компании “Радиус-Автоматика” Юрий Давыденко

Такой подход со стороны отечественных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики позволит, в первую очередь, разрешить те вопросы и сомнения, которыми они обладают. Так, генеральный директор компании «Радиус-Автоматика» Юрий Давыденко отметил следующее: «Сначала нужно сделать если не стандарт, то хотя бы предоставить информацию о том, что нужно на понятном русском языке, с понятными терминами, лишь тогда можно говорить о каком-то осмысленном внедрении или осмысленном понимании задачи. Мы сейчас купили все библиотеки стандарта у компании «Triangle Microworks». Но я, на самом деле, не знаю, будут ли стыковаться устройства, реализованные при использовании этих библиотек, с устройствами, реализованными на базе библиотек других компаний таких как, например, «SISCO». В лицензии, которую получает компания, указано, что использование библиотек возможно только для одного вида устройств. Если у вас широкая номенклатура, например, 60 устройств, вы должны получить 60 лицензий. Каждая лицензия стоит около 2 млн. руб. И опять же мы получаем неизвестно что, поскольку у нас отсутствует единый документ».

Одним из вариантов того, как начать подобную работу по формированию группы, которая занималась бы указанными вопросами, является распространение переведенных документов стандарта среди специалистов, занимающихся вопросом практической реализации стандарта в своих устройствах, с целью получения от них комментариев по ним. Получив такие комментарии, можно определить тех специалистов, для которых данный вопрос интересен и актуален, которые готовы продолжить совместную работу по переводу недостающих частей и контролировать их обновление.

Каковы результаты практической реализации стандарта на сегодняшний день?

О результатах практического применения стандарта в рамках «круглого стола» говорили, разделив области применения стандарта на две составляющие. Первая – применение стандарта для систем АСУ ТП для целей разрешения задач управления, сигнализации и отображения информации. Вторая – его применение в системах защиты и управления в части передачи сообщений «горизонтальной связи» и организации шины процесса (технологической шины).

gorelik_dsc06773
Заведующий отделом АСУ ТП ОАО “НИИПТ” Татьяна Горелик

Об опыте работы со стандартом в части АСУ ТП рассказала Татьяна Горелик, заведующий отделом АСУ ТП ОАО «Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения»: «Сейчас мы уже имеем достаточно большой опыт работы с устройствами, осуществляющими поддержку стандарта МЭК 61850. Основываясь на предыдущем опыте работы с системами АСУ ТП, можно сказать, что около 60–70 % процентов времени, которое затрачивалось на внедрение систем, занимало разрешение вопросов интеграции устройств. Нам предоставляли устройства различных производителей, которые работали по разным протоколам, и эти протоколы обладали еще некоторыми индивидуальными особенностями. То есть, хотя фактически они очень часто и назывались МЭК, Modbus, на самом деле, это было нечто совершенно свое у каждого производителя. Сейчас, для примера, интеграция устройств, считывание информации, считывание конфигурации устройств при использовании стандарта МЭК 61850 занимает значительно меньше времени. Это, на самом деле, для тех, кто работает в этой части, кто понимает, очень большое счастье».

Действительно, стандарт существенным образом упрощает интеграцию устройств контроля и управления в системы АСУ ТП. Хотя здесь можно обозначить и другие вопросы, связанные, к примеру, с тестированием комплексов – они все уже прорабатываются и есть практический опыт их решения (об этом говорит ввод в работу систем АСУ ТП с поддержкой стандарта МЭК 61850 на подстанциях «Московского кольца»).

Однако в части систем релейной защиты, автоматики и управления результаты практической реализации уже того незначительного объема возможностей, предполагаемых стандартом, выявили ряд проблем и трудностей. Одним из вопросов, который вызвал обсуждение, стала передача сообщений «горизонтальной связи», так называемых GOOSE-сообщений. В этой связи обсуждались надежность передачи данных сообщений и времена их передачи.

Стандарт МЭК 61850 определяет классы производительности P1, P2 и P3, в каждом из которых устанавливается определенное предельное время передачи сигналов различного типа. Всего в стандарте обозначено семь типов сигналов. Так, к примеру, время передачи сигналов отключения при использовании GOOSE-сообщений для классов P2 / P3 (классы, применимые для объектов высокого напряжения) не должно превышать 4 мс при номинальной частоте системы равной 50 Гц (3 мс при номинальной частоте системы равной 60 Гц). На практике сейчас данные времена оказываются более значительными, что не позволяет реализовывать распределенные функции защиты и другие схемы. Поэтому в настоящий момент времени технология передачи GOOSE-сообщений используется только для выполнения оперативных блокировок (допустимое время передачи сигналов которых составляет 20 мс).

Начальник Департамента комплексного проектирования ЗАО "ОРЗАУМ" Максим Шевцов
Начальник Департамента комплексного проектирования ЗАО “ОРЗАУМ” Максим Шевцов

Что же можно сказать о надежности передачи GOOSE-сообщений? Этот вопрос в ходе «круглого стола» прокомментировал Максим Шевцов, начальник Департамента комплексного проектирования ЗАО «ОРЗАУМ»: «Как в случае пропадания связи решать вопрос с передачей сообщений? Это очень просто. Во-первых, когда устройства связаны одной сетью, то они обмениваются сигналами между собой. Обмен сигналами происходит путем передачи телеграмм длительностью около 56 мкс. Устройства осуществляют передачу телеграмм, и друг другу практически не мешают. Возьмем, к примеру, терминал УРОВ. Этот терминал осуществляет передачу телеграммы со значением 0 каждую десятую секунды. Если сигнал функции УРОВ изменяет свое значение, то есть устройство срабатывает, тогда устройство с частотой 1 мс начинает посылать сигнал о том, что значение поменялось на 1. Суть заключается в этом. Допустим, у нас существует постоянно присутствующий сигнал, например, положение выключателя. К примеру, связь между устройствами оборвалась. При этом на другой стороне мы не можем определить положение выключателя. И мы с вами, как и при рассмотрении старых схем, должны подумать, что должна делать защита в этот момент времени. Начинаем думать, какие последствия могут быть в результате того, что произошел обрыв связи. Все эти вопросы, в принципе, решаемые. Мы их решали на подстанциях на технике фирмы «Siemens». Там все инструменты для этих целей предусмотрены. Одним из важных преимуществ использования этих горизонтальных связей является то, что мы можем постоянно осуществлять контроль исправности линий передачи сигналов. Появляется возможность определить невозможность передачи сигнала не при плановой проверке, а тогда, когда возникла сама неисправность».

Таким образом, надежность передачи GOOSE-сообщений оказывается достаточно высокой и представляется, что при условии обеспечения быстродействующей передачи ответственных сообщений можно будет говорить о некотором шаге вперед в части построения схем защиты и автоматики. В настоящий момент работы по сокращению времен передачи GOOSE-сообщений ведутся компаниями-производителями устройств релейной защиты и автоматики.

doni_dsc06764
Заведующий отедлом НПП “ЭКРА” Николай Дони

В рамках «круглого стола» также было уделено внимание вопросу реализации шины процесса (технологической шины). Хотя в настоящее время и трудно назвать какие-либо примеры опытно-промышленной эксплуатации полноценно реализованной системы шины процесса (с использованием оптических трансформаторов тока, напряжения и устройств защиты и автоматики с цифровым интерфейсом), по результатам выставки «Электрические сети России – 2008» можно отметить, что такие решения или решения по частичной ее реализации появляются хотя бы на экспозициях и семинарах компаний (Инженерно-технический центр «Континуум+» и General Electric). На данном этапе существует ряд трудностей с ее реализацией. Одну из таких сложностей обозначил Николай Дони, заведующий отделом НПП «ЭКРА»: «Есть данные об опытах, которые проводятся в настоящий момент времени. К примеру, в первом номере журнала «Релейщик» упоминаются американские исследования, где с трансформаторами тока соединялось цифровое устройство защиты компании AREVA P441. Но эти опыты фактически проводились при использовании простых токовых реле. И даже сами опыты проводились в однофазном исполнении. А вот, например, если вести речь о трехфазных группах ТТ и устройстве защиты шин, тогда мы должны вести речь хотя бы о 24 присоединениях. Как будет осуществляться передача данных в такой системе? Как можно обеспечить быстродействующую передачу данных? Используя сети 10 Гбит? По данным группы, работающей над проблемами практической реализации стандарта, разработавшей рекомендации по реализации технологической шины, при числе присоединений больше чем шесть нельзя работать в сети 100 Мбит. Что делать дальше, когда необходимо реализовать защиту шин? Непонятно».

Однако о каких еще проблемах, помимо проблем реализации стандарта и несоответствия параметров им предъявляемых, можно говорить из имеющегося опыта эксплуатации?

Максим Шевцов отметил: «Если мы добавляем в систему защиты или управления какое-либо устройство, которое требует обмена данными с другими уже работающими в этой системе устройствами, то нам требуется осуществлять переконфигурирование программного обеспечения во всех устройствах, с которыми оно связано. После такого переконфигурирования, согласно требованиям ОАО «ФСК ЕЭС», требуется осуществлять проверку всех устройств системы, что очень неудобно. По этой причине, на мой взгляд, нужна совместная работа с производителями, чтобы после переконфигурирования устройств таких проверок проводить не требовалось бы».

Также обсуждался ряд вопросов, связанных тестированием систем защиты с поддержкой стандарта МЭК 61850. Выступая с докладом «Реализация МЭК 61850 в реле MiCOM», ведущий инженер компании «АРЕВА Передача и распределение» Олег Баглейбтер обратил внимание на эту проблему: «Тестирование системы, работающей с поддержкой стандарта МЭК 61850, при ориентации на наши отечественные принципы, на мой взгляд, затруднено. Да и в целом, существующие принципы тестирования и технического обслуживания не очень-то и пригодны к защитам на микропроцессорной элементной базе. Например, в правилах технического обслуживания указано, что при каждом периодичном обслуживании необходимо тестировать всю внутреннюю логику и тестировать все уставки. Думаю, что всем понятно, что достаточно протестировать входы и выходы устройства, а также сверить соответствие выставленных уставок требуемым. То есть мы подходим к тому, что есть глобальная проблема – наша нормативная база не приспособлена для как микропроцессорных защиты, так и, тем более, для следующего шага – использования систем защиты с передачей GOOSE-сообщений».

Ведущий инженер компании "АРЕВА Передача и распределение" Олег Баглейбтер
Ведущий инженер компании “АРЕВА Передача и распределение” Олег Баглейбтер

Также обсуждался ряд вопросов, связанных с вводом и выводом устройств защиты, участвующих в обмене GOOSE-сообщений. В целом, в ходе «круглого стола» достаточно много времени уделялось вопросу обмена GOOSE-сообщениями. Даже возникали вопросы, почему из множества опций, которых предлагает стандарт, долгое время шло обсуждение лишь одной из них. «Потому что все остальное для релейщиков не интересно!» – ответил кто-то из зала. Объясняется это, наверное, тем, что использование GOOSE-сообщений позволяет в некоторой степени пересмотреть философию построения систем защиты и управления (хотя и в меньшей степени, нежели шина процесса) и одновременно тем, что сегодня именно эта технология используется специалистами релейной защиты. Однако только в части выполнения операций управления.

Выводы и первые предложения

В ряде стран за рубежом также существуют обсуждавшиеся проблемы с адаптацией и практической реализацией стандарта МЭК 61850. В большей или меньшей степени. Однако специалисты из целого ряда стран являются членами рабочей группы 10 технического комитета 57 (ТК 57) и имеют возможность объединения усилий для разрешения возникающих вопросов через такой инструмент как МЭК и его национальные комитеты. Многие из них – представители известных компаний-производителей устройств релейной защиты и автоматики и, как упоминалось в ходе «круглого стола», собираются вместе и решают вопросы применительно к своей технике, предпринимая попытки обеспечения совместимости устройств между собой.

В странах, где функционируют национальные комитеты МЭК, осуществляется создание так называемых TC 57 mirror committees. Я думаю, многим известны эти английские слова: “mirror” с английского языка переводится как зеркало, а “committee” – как комитет. В составе таких комитетов осуществляется создание групп специалистов по тому или иному направлению, отслеживающих и зеркально отображающих изменения и обновления стандарта МЭК 61850 на своем родном языке, решающих вопросы практической реализации, изучающих и дополняющих со своей стороны стандарт. Примером может являться немецкая группа GAK 952.0.15, входящая в состав комитета DKE K 952 (немецкий “mirror committee” ТК 57). Такие комитеты отвечают за то, чтобы, в свою очередь, указанные группы заинтересованных специалистов делали свой вклад в разработку международного стандарта через процедуры голосования и обсуждения предложений, которые делаются в основной рабочей группе ТК 57 МЭК.

Создание такой рабочей группы в РФ может стать шагом для совместного решения проблем и задач, которые высказывались на проведенном «круглом столе» – перевод оставшихся частей стандарта, оптимизация выполненной работы в этом направлении, разрешение вопросов практической реализации его в устройствах и системах. В состав таких групп, как уже и упоминалось ранее, могли бы войти представители сетевых компаний, специалисты проектных организаций и научно-исследовательских институтов и, что самое главное, специалисты самих отечественных производителей устройств релейной защиты и автоматики и компаний, занимающихся разработкой программно-технических комплексов АСУ ТП, которым такая работа должна быть интересна в первую очередь. В дальнейшем некоторые члены этой группы могли бы стать членами технического комитета МЭК и, наряду с другими членами российской группы, в обратном направлении, делать вклад в разработку стандарта, основываясь на коллегиальном обсуждении решений. Благо в нашей стране работает национальный комитет МЭК и все инструменты для решения вопросов есть.

В данном материале была сделана попытка обозначить первые выводы и предложения по тому о том, как дальше в нашей стране должна проходить работа со стандартом МЭК 61850. Если у вас возникли комментарии, дополняющие или опровергающие изложенное, просим поделиться ими, отправив электронное письмо по адресу gav@energyexpert.ru. В свою очередь, в февральском номере журнала «Релейщик» мы определим более конкретные шаги в части разрешения имеющихся вопросов на основании полученной от заинтересованных специалистов информации.

По материалам журнала “Энергоэксперт” № 6 (11) 2008

[poll id=”2″]

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: