При наладке и эксплуатации комплексов РЗА и АСУ ТП с использованием стандарта МЭК 61850 остро ощущается необходимость использовать специальные инструменты, которые позволяют решать ряд обязательных задач: контролировать формирование сообщений согласно конфигурации и подаваемым воздействиям, симулировать сообщения с произвольными значениями сигналов, диагностировать неисправности в передаче данных (плохое качество сигналов, несоответствие конфигурации, сбои в передаче данных и др.). А ещё лучше – если это был бы один инструмент, который был бы прост и удобен в использовании. К нам на тест попало устройство претендующее на эту роль, – DANEO 400 от OMICRON electronics. Проверим!

Для того, чтобы попробовать устройство в деле, мы отправились на объект – подстанцию 110/6 кВ, на котором компания ТЕКВЕЛ участвовала в комплексной реконструкции распределительного устройства 6 кВ с обширным использованием протоколов GOOSE (в том числе, для решения задач РЗА) и MMS.

Проверка данных в сети относительно конфигурации файла SCD

Мы решили протестировать DANEO 400 на реальной цифровой подстанции.

Конфигурацию устройств под проект, то есть файл SCD, специалисты ТЕКВЕЛ подготовили заранее – еще в офисе на стадии разработки рабочей документации. Приехав на объект, мы загрузили конфигурацию в устройства. И первое что нам было необходимо сделать – это проверить, все ли устройства формируют GOOSE-сообщения согласно конфигурации SCD-файла. Вполне естественное и логичное желание. Такая функция есть у DANEO 400. Поэтому мы экспортировали файл SCD из конфигуратора вендора устройств РЗА и предприняли попытку загрузить его в программное обеспечение DANEO 400.

После загрузки файла программное обеспечение просит указать какие устройства из файла мы хотим мониторить (рис. 2). Всего у нас в файле было 17 устройств (две секции).

Однако конфигурационное ПО установки не приняла файл, предварительно задумавшись на некоторое время: процедура импорта завершилась по тайм-ауту. Файл SCD точно был валидным, в нём сомнений не было. Мы решили оставить лишь определенное количество устройств (одной из секций) и импорт прошел успешно. Опытным путем удалось установить, что максимальное число устройств, которые можно загрузить в ПО из нашего файла SCD составляет 13. Больше уже никак. Причина – неизвестна.

Для того, чтобы выполнить проверку формирования сообщений согласно конфигурации SCD-файла в DANEO 400 надо выбрать пункт меню Verification (Верификация). Далее нужно выбрать, что вы хотите проверять (наличие заданных GOOSE/SV-сообщений, наличие соединения по MMS) (рис. 3).

На рис. 4 показано как выглядит результат проверки, если в сети есть все те сообщения, которые есть в файле SCD:

А рис. 5 иллюстрирует, как будет выглядеть результат, если устройство согласно конфигурации должно отправлять несколько сообщений – например 3 – а по факту отправляет лишь 2:

Используя программное обеспечение DANEO 400 можно узнать, с каким именно GOOSE/SV сообщением наблюдаются проблемы. Для этого надо закрыть окно верификации и выбрать проблемное устройство из раскрывающегося списка в левой области экрана (рис. 6).

Раскрыв структуру устройства, напротив сообщения, которое есть в конфигурации, но которого нет в сети, будет стоять красный крест (рис. 7).

Если же устройство не отправляет ни одного сообщения согласно конфигурации, то при верификации результат проверки для заданного устройства будет отмечен красным крестом (рис. 8).

Еще одна интересная особенность работы функции верификации – это индикация наличия в сети сообщений, которые не определены в SCD. В нашем проекте таких не было.

Проверка функций РЗА, использующих GOOSE-коммуникации

После того, как мы проверили, что сообщения в соответствии с конфигурацией передаются, настало время переходить к тестированию. Нам нужно было протестировать функции РЗА, которые используют информацию из GOOSE и формируют сигналы по GOOSE. Когда мы использовали Wireshark мы испытвали несколько проблем:

• Трудно искать и выделять представляющее интерес сообщение из множества.
• Сложно контролировать изменения состояния сигналов в одном илли нескольких GOOSE (в том числе, последовательные изменения).

И если первую проблему при использовании Wireshark можно решить выделив предварительно сообщения каким-либо цветом, то мониторинг состояния сигналов в GOOSE в Wireshark очень неудобен. Особенно, когда работаешь один. Приходится останавливать трассировку сообщений и искать нужные сообщения.

Функция осциллографирования сигналов, передаваемых по GOOSE, весьма полезна, когда налаживаешь комплекс РЗА в одиночку.

В равной степени также неудобно было мониторить изменения состояния сигналов и с помощью IEDScout. В отличие от Wireshark там была визуализации состояния сигналов в виде контактов, но изменения не представлялсь в виде осциллограммы. Отошел от ПК – и потерял возможность фиксировать изменения состояния сигналов в наглядной форме.

В DANEO для этого есть специальная функция – Observation. По сути это осциллограф избранных сигналов. В первую очередь, надо добавить сигналы в панель монитринга (рис. 9).

А после этого сигналы уже можно вывести для осциллографирования (рис. 10).

Ох, как это удобно. Симулировал сигнал разрешения действия дуговой защиты (токовый контроль), поднялся на ячейку, дернул клапан, вернуся и спокойно посмотрел что GOOSE прошёл. Мог бы ещё DANEO 400 формировать сообщения согласно конфигурации SCD – было бы шикарно! Но, увы и ах! Нужно использовать IEDScout, который стоит дополнительных денег.

Мониторинг GOOSE/SV/PTP-сообщений

Еще одна функция DANEO 400, которая может заинтересовать пользователя, – это мониторинг того, что сообщения передаются без ошибок и без потерь. Честно сказать, мы не думали, что нам придется ею воспользоваться в реальной жизни. Но жизнь распорядилась иначе…

Используя функцию мониторинга нам удалось установить причину случайной потери GOOSE-сообщений.

На объекте специалисты ТЕКВЕЛ реализовали контроль получения GOOSE-сообщений в устройствах РЗА с формированием звуковой и световой сигнализации для оперативного персонала. После ввода двух распределительных устройств через некоторое время оперативный персонал объекта сообщил о том, что такая сигнализация формируется… Удивительным обстоятельством стало то, что как загадачно она формировалась, также загадочно она и исчезала… Причем, несколько устройств – подписчиков на одно и то же GOOSE-сообщение – в один и тот же момент времени вели себя по-разному: одно устройство сигнализировало потерю сообщений, другое – «молчало». За недельный срок эксплуатации каждое устройство хотя бы раз, но просигнализировало о проблеме. Под подозрение попали коммутаторы, которые могли вследствие своей неправильной настройки отбрасывать сообщения и устройства-приёмники. И мы получили возможность опробовать данный функционал DANEO, а именно функцию Supervision (Мониторинг).

В настройках мониторинга (вкладка Configuration) есть возможность указать те сообщения проекта, которые вы хотите контролировать, а также порт DANEO 400, через который будет производиться мониторинг (рис. 11).

Во вкладке Actions (Действия) можно настроить параметры мониторинга. Коммуникации можно контролировать согласно нескольким критериям:

• Истечение времени жизни (Time to live expired).
• Нарушение порядка следования сообщений (Out of sequence).
• Ошибка декодирования (Parsing Error).
• Сообщение ни разу не появлялось с момента начала мониторинга (Never seen).

Если DANEO обнаруживает сбои в передаче данных, то информация о них записывается в журнал событий (вкладка Event list) с указанием метки времени события, протокола, критерия регистрации события и источника сообщения (рис. 13).

Последовательно подключая DANEO 400 в различные точки сети нашего энергообъекта и используя его возможности для длительного мониторинга, нам удалось установить, что виновником хаотичных потерь сообщений являлись сами устройства-приёмники. Это в дальнейшем было подтверждено в лаборатории ТЕКВЕЛ, а затем и в лаборатории производителя. DANEO 400 нам действительно помог. И не только нам – а еще и производителю устройств РЗА.

Стоит отметить тот факт, что DANEO 400 может мониторить также параметры функционирования протокола синхронизации времени PTP (изменение точности гроссмейстерских часов, изменение идентификатора гроссмейстерских часов, изменение смещения UTC и др.). Наверняка, это станет хорошим дополнением к мониторингу коммуникаций по МЭК 61850 на соответствующих объектах.

Резюме

DANEO 400, как и любой другой продукт Omicron electronics, порадовал нас качеством исполнения. Есть мелкие шероховатости, в частности, с обработкой объемных файлов SCD, но в остальном он показал себя достойно. Но он всё-таки не может быть единственным инструментом для использования на цифровой подстанции на этапах наладки и эксплуатации ввиду отсутствия ряда важных функций (например, отсутствия возможности симуляции GOOSE и Sampled Values сообщений согласно SCD, управления и считывания данных с устройств по MMS и др.). Что-то из недостающих функций закрывает IED Scout (GOOSE, MMS), что-то CMC и SVScout (Sampled Values)… И лишь все они совместно достойно закрывают все сценарии работ на цифровой подстанции. А так хочется иметь «всё в одном». Тем более, что, судя по ощущениям, всё это по силам DANEO 400.