Тест-драйв

Качественная автоматизация подстанций с использованием МЭК 61850

Мировые тенденции в развитии технологий цифровой подстанции подталкивают отечественных производителей на разработку и вывод на рынок собственных решений с поддержкой стандарта МЭК 61850. Зачастую, устройства сделаны на скорую руку и не соответствуют требованиям, предъявляемым современными стандартами. Но конкуренция со временем приводит к постепенному повышению качества продуктов, и производители начинают задаваться вопросом: "Насколько мой продукт соответствует стандарту МЭК 61850?".

В данной статье редакция журнала Цифровая подстанция расскажет вам о многофункциональном измерительном преобразователе ЭНИП-2 производства ИЦ Энергосервис. По декларации данное устройство предназначено дня применения в системах телемеханики, АСУ ТП и АИИС, обеспечивает передачу данных по стандартным протоколам: Modbus RTU/TCP, ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006, ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004, а также МЭК 61850-8-1.

ИЦ Энергосервис первым в России задумался о проверке своего продукта на соответствие стандарту МЭК 61850. Что из этого получилось, мы расскажем в этой статье, но этим не ограничимся – проанализируем функциональность и юзабилити устройства в более широком плане.

Первое знакомство

Первая наша встреча с устройством состоялась в январе 2014 года, когда команда специалистов ИЦ Энергосервис привезла его на испытания в НТЦ ФСК ЕЭС. После трехдневных испытаний нельзя было сказать, что устройство готово к выходу на рынок в версии, поддерживающей стандарт МЭК 61850. Были выявлены ошибки в части реализации стандарта МЭК 61850.

После исправления ошибок в апреле 2014 года были проведены повторные испытания на соответствие. Результаты показали, что все недоработки были устранены.

В результате продолжительной работы с устройством было сформировано четкое мнение, которым мы с вами и поделимся в настоящем обзоре.

Модификации ЭНИП-2

ЭНИП-2 – многофункциональное устройство, но, для использования всех его возможностей, ИЦ Энергосервис выпустил дополнительные модули. С полным перечнем устройств вы можете ознакомиться на сайте производителя. Мы же уделим внимание самому устройству ЭНИП-2 (рис. 1) и модулю дискретных выходов ЭНМВ-1 (рис. 2).

EC-2_Small — Рис 1. Лицевая панель ЭНИП-2.

ЭНИП-2 имеет порт USB для конфигурирования; порт Ethernet, который может использоваться как для конфигурирования ЭНИП-2, так и для коммуникаций по МЭК 61850; два порта RS-485; а также порт со встроенным источником питания 5В. В верхней части прибора расположены дискретные входы и цепи питания, в нижней – входы для аналоговых сигналов тока и напряжения.

Модуль ЭНМВ-1 расширяет возможности ЭНИП-2 и имеет 3 дискретных выхода, предназначенных для телеуправления коммутационным оборудованием. Он также имеет четыре дискретных входа, входы питания и два порта RS-485 для подключения к ЭНИП-2 и другим модулям ЭНМВ-1.

Данное решение позволяет увеличить количество контролируемых коммутационных аппаратов от 1 до 4, в зависимости от задач проекта

Интерфейс и конфигурирование

Интерфейс программы конфигурирования ЭНИП-2 представлен на (рис. 3).

Разделы «Сеть» и «Часы» являются стандартными, и рассматривать их мы не будем. Вместо этого, обратимся к разделам, представляющим основные функции и возможности устройства.

Устройство поддерживает одновременно до четырех TCP-клиентов, также имеется возможность настройки каждого порта RS-485. Есть возможность задавать коэффициенты трансформации по току и напряжению, усреднять измерения за период времени, а также задавать схему подключения устройства.

В разделе «Уставки» можно настроить устройство на срабатывание при изменении параметров системы. Навряд ли эти функции позволять использовать ЭНИП-2 как РЗ, но использовать его как устройство сигнализации однозначно можно. На рис. 4 представлены параметры, настраиваемые в разделе «Уставки»: параметр уставки (развернутый список параметров представлен на рис. 5), условие срабатывания, величина уставки, гистерезис, задержка и учет знака.

В разделе «Дискретные входы» можно установить тип питания и параметры фильтра дребезга (рис. 6).

Screen4 — Рис. 6. Раздел «Дискретные входы».

В разделе «Дискретные выходы» настраивается до 8 дискретных выходов (количество настраиваемых выходов зависит от количества подключенных устройств ЭНМВ-1) (рис. 7). Пользователь может задать время удержания, назначить разрешающий дискретный вход. Последнее позволит дискретному выходу сработать только при наличии определенного сигнала на конкретном дискретном входе ЭНМВ-1 или ЭНИП-2. Здесь же производиться выбор модуля ЭНМВ-1, который будет реализовать функции данных дискретных выходов. Также в данной закладке задаются различные условия срабатывания каждого дискретного выхода в отдельности (рис. 8). Это значит, что срабатывание дискретного выхода может зависеть от нескольких факторов. Например, можно настроить дискретный выход DO1 на срабатывание при следующих условиях: нет сигнала на дискретном входе DI2 и при этом есть сигнал на дискретном входе DI1, или же произошло превышение уставки “Уставка 1”. Это функционала достаточно для реализации механической блокировки, однако если потребуется реализовать программную блокировку выполнения команды управления, возникнут проблемы. Было бы здорово, если перед выполнением команды, устройство проверяло допустимость ее выполнения согласно предварительно заданному алгоритму, как это сделано в устройствах Siemens.

Рис. 8. Настройка логики срабатывания дискретных выходов.

В разделе «МЭК 61850» конфигурируются наборы данных (Dataset), управляющие блоки передачей отчетов (Report), GOOSE-сообщений (GOOSE), а также, отдельно конфигурируются логические узлы XCBR, XSWI, CSWI (рис. 9).

В подразделе «XCBR и XSWI» производится настройка логических узлов, описывающих коммутационное оборудование (рис. 10). Указывается тип данных (SPC или DPC), которым будет описываться состояние выключателя/разъединителя в рамках стандарта МЭК 61850. При выборе SPC (single point controllable) состояние коммутационных аппаратов описывается одним битом: 0 означает выключен, а 1 – включен. При выборе DPC (double point controllable) состояние коммутационных аппаратов будет описываться двумя битами данных: 10 – включен, 01 – выключен, 11 – запретное состояние, 00 – промежуточное состояние.

Screen8 — Рис. 10. Настройка логических узлов XCBR, XSWI

В разделе «CSWI» производится настройка логического узла, предназначенного для управления коммутационным оборудованием (рис. 11). В данном разделе выбираются дискретные выходы, посредством которых будет происходить воздействие, а также устанавливается время удержания и время ожидания выключателя.

Screen9 — Рис. 11. Настройка логического узла CSWI.

В разделе «Dataset» можно создавать собственный набор данных и заносить в него необходимые атрибуты данных (рис. 12).

В разделе «RCB» можно осуществить настройку отчетов (рис. 13). Устройство поддерживает отправку как буферизируемых, так и не буферизируемых отчетов. Параметры отчетов OptionalFields и Triggerconditions соответствуют стандарту МЭК 61850.

Настройка GOOSE сообщений представлена двумя разделами: «GOOSEpublisher» и «GOOSEsubscriber» соответственно (рис. 14), (рис. 15). Настройка GOOSE-сообщений на отправку стандартна: задаются идентификаторы, выбирается один из ране созданных dataset, далее задаются сетевые параметры сообщения.

Рис. 14. Настройка "Goose publisher". — Рис. 14. Настройка “Goose publisher”.

Подписывать ЭНИП-2 на Goose-сообщения можно двумя способами. Первый способ – подписаться с помощью CID-файла. Второй способ – ввести параметры пакета, на который вы хотите подписаться вручную.

Рис. 15. Настройка "Goose subscriber. — Рис. 15. Настройка “Goose subscriber.

Подключение модуля ЭНМВ-1 осуществляется через порт RS-485 и программу конфигурирования ЭНИП-2. Необходимо перевести ЭНИП-2 в режим виртуального COM-порта, затем осуществить подключение к ЭНМВ-1, после успешного подключения, вернуть ЭНИП-2 в нормальный режим работы и продолжить настройку дискретных выходов. На рис. 16 представлено окно настройки подключения к ЭНМВ-1.

Screen14 — Рис. 16. Настройка подключения к ЭНМВ-1.

Вывод о возможностях настройки ЭНИП-2 и модуля ЭНМВ-1

Настройка ЭНИП-2, в том числе и МЭК 61850, оказалась очень простой и интуитивно понятной. Явными плюсами выступает: русскоязычный, интуитивный интерфейс конфигуратора. Распределение настроек функций по пунктам меню вполне логично.

Настройка ЭНМВ-1 в свою очередь оказалась затруднительной. Поскольку ЭНИП-2 имеет 2 порта RS-485, вначале возник вопрос о том, какой порт должен использоваться для соединения между устройствами. Перевод ЭНИП-2 в режим COM-порта не позволяет продолжить настройку ЭНИП-2 до тех пор, пока устройство не будет возвращено в нормальное состояние.

В целом, устройство доступно для понимания, как начинающим, так и опытным инженерам с базовыми знаниями стандарта МЭК 61850. Функциональные возможности и удобство конфигурирования устройства заслуживают оценки в 8 баллов из 10. Оценку подпортила невозможность организации программных блокировок команд управления.

Проверка соответствия МЭК 61850

Как было сказано ранее, в результате первого этапа испытаний на соответствие требованиям стандарта МЭК 61850, были выявлены недочеты и ошибки. По нашему опыту, это стандартная ситуация для многих (если не всех) изделий отечественного производства. При испытаниях использовалось программное обеспечение (ПО) iTest, предоставленное ТЕКВЕЛ. Оно проводит испытания в соответствии со сценариями, описанными в документе Conformance Test Procedures for Server Devices with IEC 61850-8-1 interface (UCA International Users Group). Документом руководствуются все лаборатории, аккредитованные международной организацией UCA (Utility Communications Architecture) на проведение проверок соответствия МЭК 61850 (TUV SUD, KEMA и др.).

При повторных испытаниях все ошибки были устранены. Перечень примененных и успешно пройденных тестовых процедур приведен в таблице 1.

Таблица 1.Результаты испытаний на соответствие МЭК 61850.

Conformance Block(Блок соответствия)	Mandatory(Обязательный)	Conditional(Условный)
1: Basic Exchange(Основной обмен)	Ass1, Ass2, Ass3, AssN2, AssN3, AssN4, AssN5Srv1, Srv2, Srv3, Srv4, Srv5, SrvN1abcd,SrvN4	AssN6, Srv6, Srv7, Srv9, Srv10, SrvN1e, SrvN1f, SrvN2, SrvN3
2: Data Sets(Наборы данных)	Dset1, Dset10a, DsetN1ae, Dset10b,DsetN1b, DsetN16
2+: DataSetDefinition (Определение наборов данных)	Dset2, Dset3, Dset4, Dset5, Dset6, Dset7, Dset8, Dset9,DsetN1cd, DsetN2, DsetN3, DsetN4, DsetN5, DsetN6, DsetN7, DsetN8, DsetN9, DsetN10, DsetN11, DsetN12, DsetN13, DsetN14, DSetN15, DSetN16
5: Unbuffered Reporting (небуферизированные отчеты)	Rp1, Rp2, Rp4,RpN1, RpN3, RpN4	Rp6, Rp8, Rp9
6: Buffered Reporting(буферизированные отчеты)	Br1, Br2, Br4,BrN1, BrN3, BrN4	Br6
9a: GOOSE publish(публикация GOOSE)	Gop2, Gop3, Gop4, Gop7, Gop10a	Gop1, Gop5, Gop6, Gop8, Gop9, Gop10bGopN1, GopN2
9b: GOOSE subscribe(подписка GOOSE)	Gos1a, Gos2, Gos3, GosN1, GosN2, GosN3, GosN4, GosN5, GosN6a, GosN6b, GosN6c, GosN6d, GosN6e, GosN6f, GosN6g, GosN6h, GosN6i, GosN6j,GosN6k, GosN6l, GosN6m, GosN6n, GosN6o
12a: Direct control(прямое управление)	CltN3a, CtlN8aDOns1, DOns3	Ctl2a
12d: EnhancedSBOcontrol (расширенное управление «выбор перед исполнением»)	Ctl3, CtlN1d, CtlN2d, CtlN3d, CtlN4d, CtlN9SBOes1, SBOes2, SBOes3

Резюме

Устройство ЭНИП-2 обладает богатым функционалом, легко и быстро настраивается. Техническое решение в отношении модульной системы наводит на мысли о том, что в будущем функциональные возможности могут быть расширены. Найденные недочеты в области реализации стандарта МЭК 61850 были быстро устранены специалистами ИЦ Энергосервис. Стремление повысить качество своей разработки, чтобы составить конкуренцию как российским, так и зарубежным аналогам, оставляет положительное впечатление. Мы надеемся, что развитие ЭНИП-2 будет продолжаться быстро и продуктивно.