Внедрение стандарта МЭК-61850 в России в настоящее время происходит в основном в экспериментальных и исследовательских целях, и оборудование с его поддержкой, как правило, выполняет функции дублирующих защит.

Первые устройства РЗиА, работающие по МЭК 61850, поддерживали только GOOSE-сообщения, однако уже сейчас отечественные и зарубежные производители релейной защиты предлагают линейки устройств с поддержкой как GOOSE-сообщений, так и SV-потоков (как правило, выполнены в соответствии с редакцией 9-2LE). Сегодня на рынке представлен весь перечень необходимых изделий – от устройств сопряжения с шиной до устройств учета электроэнергии.

Производители проверочного оборудования, также следуя современным тенденциям, разрабатывают и совершенствуют приборы для проверки элементов цифровой подстанции, оснащая их дополнительным функционалом, необходимым для новых условий работы. Современное оборудование должно проверять работоспособность как отдельных элементов (устройства сопряжения с шиной, устройства РЗиА, коммутационное оборудование и механизмы синхронизации), так и всей системы целиком.

Очевидно, проверка работы логики и органов устройств РЗиА с поддержкой Стандарта по своим методикам и алгоритмам не изменилась и соответствует проверке традиционных систем релейной защиты. Однако тестирование таких устройств имеет определенные особенности вследствие изменения среды (Ethernet) и алгоритмов передачи данных. Значения токов, напряжений и дискретные сигналы передаются в специально сформированных (по описанным в Стандарте правилам) Ethernet-пакетах, которые через коммутационное оборудование пересылаются и принимаются устройствами РЗиА. Соответственно, необходимо тщательно исследовать средства коммуникации устройств: сетевые пакеты, передающие информацию, сетевые коммутаторы, источники и приемники пакетов.

Одна из задач Стандарта – обеспечение функциональной совместимости устройств РЗиА. Каждое устройство, работающее по МЭК 61850, проходит сертификацию на соответствие, однако зачастую это не гарантирует полную совместимость оборудования различных производителей из-за возникающих разночтений, в результате чего для обеспечения совместной работы разных устройств РЗиА требуется вмешательство самих разработчиков. Поэтому при проведении испытаний в первую очередь необходимо убедиться в совместимости проверочного оборудования и релейной защиты, т.е. способности обмениваться GOOSE-сообщениями и SV-потоками и корректно обрабатывать их. Для этого сообщения и потоки, формируемые проверочным оборудованием и устройством РЗиА или устройством сопряжения с шиной, необходимо проверить на соответствие Стандарту, а также оценить порядок следования пакетов и временные интервалы между ними.

Проверочное оборудование должно обладать возможностью анализа поведения устройств РЗиА при заведомо ошибочных GOOSE-сообщениях и SV-потоках. Проверка осуществляется путем генерирования пакетов со специально заданными ошибками, которые могут содержаться в кодировке сообщений, наборе полей, а также в порядке и временах следования. Впрочем, подобного рода испытания достаточно проводить только при сертификации устройства либо при лабораторных испытаниях в процессе его разработки.

Поскольку одним из требований Стандарта является обеспечение синхронизации устройств на подстанции, в сети должен быть предусмотрен источник синхронизации, как правило, это NTP (SNTP), PTP и PPS. Синхронизация позволяет в передаваемых GOOSE-сообщениях оценить время, записанное в поле сообщения time (например, оно не должно быть будущим или нереально прошедшим), а в SV-потоках – отставание нулевой выборки от начала секунды. Обязательное условие для данного испытания – это синхронизация самого проверочного устройства с источником синхронизации подстанции.

Передача значений токов и напряжений в SV-потоках, а также обмен GOOSE- сообщениями создают серьезную нагрузку на сетевое оборудование. Один SV-поток загружает сеть на 5,5 Мбит/с (80 выборок на период), а поток контроля качества токов и напряжений (256 выборок на период) – на 15 Мбит/с. При испытаниях может использоваться до 4-6 SV-потоков, что, соответственно, загрузит сеть до 20-30 Мбит/с. Если говорить о GOOSE-сообщениях, то их передача в сети происходит по определенным правилам, описанным в Стандарте. В установившемся режиме сообщения передаются с достаточно большими интервалами времени. Однако при изменении состояния какого-либо атрибута в наборе данных сообщения время передачи уменьшается до минимального – порядка 1-2 мс. На практике возможно существование в подсети десятков GOOSE-сообщений, что при аварийных событиях вызывает резкое уменьшение времени передачи сообщений, а это, в свою очередь, влечет скачкообразное увеличение сетевого трафика.

Скачки сетевого трафика во время проведения испытательных работ могут быть как предсказуемыми, так и непредсказуемыми (связаны либо с неверной настройкой коммутационного оборудования с проникновением SV-потоков не в свои сегменты сети, либо с событиями на подстанции, вызывающими лавинообразное увеличение трафика). В таких случаях некоторые устройства не в состоянии обработать весь поток информации, вследствие чего они могут «зависать», терять связь с АСУ ТП, перестать функционировать из-за потери GOOSE-коммуникаций. В некоторых случаях даже при спаде трафика до нормальных значений устройство не может продолжить работу в нормальном режиме, и его необходимо перезагружать физически.

Для проверки устойчивой работы устройств РЗиА и коммутационного оборудования в условиях повышенного сетевого трафика необходимо с помощью проверочного устройства сгенерировать сетевой трафик. При этом важно убедиться, что устройство РЗиА остается работоспособным, своевременно и корректно обрабатывает входящие GOOSE-сообщения и SV-потоки, отвечает на запросы SCADA-системы, а также необходимо оценить зависимость времени обработки входящих сообщений от величины подаваемого в устройство мусорного трафика. Для коммутационного оборудования следует проверить количество потерянных пакетов, отсутствие зависимости времени доставки сообщений (от источника до получателя) от объема, транслируемого коммутаторами трафика, восстановление связи при обрыве каких-либо коммуникаций (если соответствующие технологии поддерживаются). Поскольку оборудование на подстанции работает в круглосуточном режиме, периодические испытания информационным штормом помогут убедиться, что внутреннее ПО устройств РЗиА и коммутационного оборудования не подверглось «старению» (например, утечка памяти, накопление ошибок чисел с плавающей запятой и т.п.).

Несмотря на то, что информация передается по сети Ethernet, существуют устройства, для проверки которых необходимы аналоговые значения токов и напряжений или дискретные сигналы (устройства сопряжения с шиной). Для решения этих задач проверочное оборудование должно иметь возможность работать как с аналоговыми сигналами, так и с цифровыми. Это же касается и устройств РЗиА первых поколений, в которых реализованы, например, только GOOSE-сообщения.

Комплекс РЕТОМ-61850 позволяет успешно решать рассмотренные задачи. Помимо традиционных проверок релейной защиты прибор обладает возможностями контроля работы устройств в рамках Стандарта, например, проверка корректности выдаваемых сообщений, проверка реакции на ошибочные входящие сообщения, проверка работы с повышенным сетевым трафиком. Некоторые проверки актуальны при сертификации и разработке устройств, другие – при запуске подстанции, а иные можно проводить периодически при эксплуатации подстанции (рис. 1).

Рис. 1. Испытания устройств РЗА с поддержкой стандарта МЭК-61850

Кроме этого, комплекс РЕТОМ-61850 работает совместно и с аналоговыми приборами (РЕТОМ-51/61, усилителями), что позволяет охватить максимальный круг задач по проверке как отдельных устройств РЗиА, устройств сопряжения с шиной, коммутационного оборудования, так и в целом всей системы (рис. 2).

Рис. 2. Совместная работа приборов РЕТОМ-61850 и РЕТОМ-61

ЛИТЕРАТУРА

  1. Материалы XXI конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем 2010».
  2. Материалы Международной научно-технической конференции «SIGRE 2013».
  3. А. Анохин, А. Головин Протокол Sampled Values // Электронный журнал «Цифровая подстанция».
  4. А. Анохин, А. Головин Протокол обмена данными GOOSE // Электронный журнал «Цифровая подстанция».
  5. А. Анохин, А. Головин Протоколы связи в электроэнергетике. Предпосылки для создания стандарта МЭК 61850// сайт журнала «Новости Электротехники».
  6. Л. Орлов, Д. Егоров МЭК61850 новый стандарт для построения систем автоматизации в энергетике // Электрические станции 09/2011, с. 56-58.
Петров С.В.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
март 2016
вверх

Вход в личный кабинет

Восстановление доступа

Заказать звонок

Новое сообщение