اصول IEC 61850

اصول IEC 61850

IEC 61850 خیلی بیشتر از یک پروتکل‌است.

 این استاندارد یک استاندارد  کلی برای پشتیبانی ارتباط تمام توابع انجام‌شده در یک ایستگاه طراحی شده‌است. هدف اصلی آن قابلیت همکاری بین تجهیزات‌است و این قابلیت این امکان را فراهم می‌کند تا IED‌ها (دستگاه های الکترونیکی هوشمند) از یک یا چند تولید‌کننده تبادل اطلاعات و استفاده از اطلاعات برای عملکردهای خودشان را داشته‌باشند.

انتقال داده‌ها معمولا یک روش یک طرفه‌است که داده‌ها از یک فرستنده ساده به یک گیرنده بسیار پیچیده که داده‌های پیچیده را تفسیر می کند، جریان می‌یابد.اغلب یک انسان‌است که می‌تواند این داده ها را با کمک یک پس زمینه جامع بخواند و درک کند.

یک مثال این ارتباطات master-slave‌است که معمولا در گذشته مورد‌استفاده قرار‌می‌گرفت، مانند ارتباط اطلاعاتی دستگاه‌های حفاظتی مطابق با استاندارد   IEC 60870-5-103 .

قابلیت همکاری(Interoperability)  ارائه‌شده به وسیله IEC 61850 خیلی بیشتر از انتقال داده‌ساده‌است ، و تبادل اطلاعات بین دو یا چند دستگاه هوشمند مشابه را فراهم می‌کند.

اصول IEC 61850

حفاظت ژنراتور

اتاق تابلو و کنترل در سوئیچ‌ها و پست‌های HV / EHV (ساخت و ساز، طرح و کارکردها)

واحدها و سیستم‌های حفاظت الکتریکی

طرح‌های پایلوت برای حفاظت خطوط انتقال برق

اصول IEC 61850

شکل 1 – مدل سازی سخت‌افزار و توابع IEC 61850

گره‌های منطقی

این کوچکترین گروه‌ها یا توابع داده‌های ممکن گره‌های منطقی (Logical Nodes) (LN)  نامگذاری می‌شوند . گره‌های منطقی و تمام داده‌ها و ویژگی‌های موجود بر اساس معانی استاندارد‌شده، که اجباری هستند، نامگذاری می‌شوند. مدل داده‌ها از اصطلاحات آشنا به هر مهندس برق استفاده‌می‌کند.

علاوه بر این، این قسمت شامل یک مدل دستگاه‌است که تابع تخصیص و همچنین ویژگی های هر دستگاه فیزیکی را توصیف می‌کند. قوانین واضح و مشخص توسعه کاربرد‌ها را آسان می‌کند.

ادغام تجهیزات شخص ثالث تسهیل می‌شود و استفاده‌از یک زبان مشترک (SCL) از ابهامات اجتناب می‌کند. هر IED سازگار با IEC 61850 ممکن‌است با استفاده از ابزار اختصاصی آن پیکربندی شود.

با این حال، تمام این ابزارهای IED باید با IEC 61850 سازگار باشد. این بدان معنی‌است که خواندن، تغییر و نوشتن فایل‌های پیکربندی باید مطابق با زبان توصیف پیکربندی پست (Substation Configuration description Language (SCL   از IEC 61850 در مورد مدل داده‌های استاندارد‌شده، دسترسی به داده‌ها (خدمات) و تمام ارتباطات ارتباطی باشد.

این اجازه می دهد تا یک سیستم یکپارچه ساز از اطلاعات قابل فهم از همه دستگاه‌ها (مستقل از تامین‌کننده و سازنده) برای ایجاد یک سیستم کامل ایجاد شود و از انطباق داده‌ها اطمینان حاصل کرد.

شکل 2 – توصیف زبان پیکربندی پست (SCL) که تمام جنبه های سیستم الکتریکی را توصیف می کند

و در ادامه

اگر سیستم سازگار با IEC 61850 باشد. ممکن‌است اطلاعات مطابق با SCL همراه با اسناد سیستم ذخیره شود و دوباره در هر وضعیت تعمیر و نگهداری و همچنین در صورت تغییر ابزار یا تغییر مسئولیت برای تعمیر و نگهداری سیستم مورد‌استفاده قرار بگیرد،

داده های مهندسی ذخیره شده به عنوان فایل های SCL را می توان دوباره استفاده‌کرد،

روش‌های ارتباطی توسط   مدل هفت لایه ISO / OSI ، که بسته (stack) نامیده می‌شود  توصیف می‌شود . بسته انتخاب‌شده MMS (ویژگی‌ها پیام ساخت Manufacturing Message Specification) روی TCP / IP و اترنت   همانطور که در فناوری ارتباطات اصلی استفاده‌می‌شود می‌باشد. این استفاده‌از این ابزار اجازه می‌دهد تا از فن آوری ارتباط که به سرعت در حال پیشرفت‌است استفاده‌کرد.

الزامات عملکرد و ایمنی اختصاص یافته به اتوماسیون پست در نظر گرفته‌شده‌است.

مدل داده‌ها و بسته ارتباطی با استفاده‌از نقشه استاندارد مرتبط می‌شود که تنها موردی‌است که باید در صورت تغییر در تکنولوژی ارتباطات وفق داده‌شود .

کنترل و نظارت ایستگاه‌ها وظایف اساسی یک سیستم اتوماسیون پست‌است.

 و این وظایف شامل  :

1. عملیات محلی سوئیچینگ و دیگر تجهیزات با ولتاژ متوسط ​​/ بالا
2. به دست‌آوردن اطلاعات تابلو و اندازه‌گیری‌های پارامترهای سیستم قدرت
3. مدیریت رویدادها و آلارم‌ها.

این کاربرد مربوط به عملیات انسان در ایستگاه‌است. ارتباط داده برای این کاربرد به صورت عمودی انجام می‌شود؛ یعنی   از سطح کنترل ایستگاه تا سطح پایین (bay level)(دستورات از هر نوع از محل اپراتور ها) و یا   معکوس   (وضیعت‌های دوتایی (0 و ۱) مثل موقعیت بریکر و کلید‌ها، مقادیر اندازه‌گیری‌شده از ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری و دیگر سنسورها، حوادث، آلارم‌ها).

این ارتباط عمودی (پایین – ایستگاه) ((bay – station))بر اساس یک   مفهوم مشتری-سرور(client-server concept )   با استفاده‌از خدمات گزارش، فرمان و انتقال فایل می‌باشد.

تاثیر IEC 61850 بر ساختار سیستم کنترل

معرفی IEC 61850 برای ادغام سیستم‌های الکتریکی منجر به ساختارهای سیستم ساده‌شده می‌شود. اترنت مبتنی بر IEC 61850 باس، جایگزین سیم‌کشی هارد وایر و کابل کشی سریالی برای ارتباطاتات فرایند‌است. در کنار ارتباطات فرایند، اترنت هم همزمان، انتقال فایل و دسترسی به ابزار مهندسی را در یک کابل فیزیکی امکان پذیر می‌سازد.

شکل‌4 و شکل‌5 نشان داده‌شده‌است   دو مرحله ممکن برای معرفی IEC 61850 .

شکل‌4 نشان‌دهنده یک پیکربندی جایگزین پروتکل‌های سریال توسط IEC 61850 برای ارتباط عمودی‌است ؛ یعنی، برای ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی و سیستم کنترل.

ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی (ارتباط افقی) به صورت هارد وایر باقی مانده‌است.

IEC 61850 برای پشتیبانی از ارتباطات افقی طراحی شده‌است. در این حالت، اتصال سخت‌افزاری بین دستگاه‌های الکترونیکی (به عنوان مثال برای اینترلاک) و ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی و کنترل‌کننده‌های اتوماسیون اتوماتیک (به عنوان مثال، کنترل توربین) همانطور که در شکل‌5 نشان داده‌شده‌است نیز مبتنی بر اترنت‌است.

مثال – حفاظت از ژنراتور با استفاده‌از REG670 ABB

سیستم‌های حفاظتی ژنراتور و ترانسفورماتور ژنراتور مبتنی بر IEC 61850، ساده‌سازی، اتصال و هماهنگ سازی به سمت یکپارچگی کامل با   نیروگاه   اتوماسیون و سیستم کنترل را پیشنهاد می‌دهند.

IEC 61850 محتوای الگوریتم را برای محافظت از ژنراتور، موتور یا ترانسفورماتور تعریف نمی‌کند   اما اجرای بسیار عمیق مدل IEC 61850 در معماری دستگاه، بهترین مزایا را برای کاربر به ارمغان می‌آورد . این نه تنها در رابطه با ارتباطات‌است، بلکه همچنین در مورد اطمینان داده‌ها در سراسر کل نیروگاه می‌باشد.

وقتی که آن را به اجرای بومی مدل IEC 61850 می‌آید، ABB دارای IED 670‌است که یک پلت فرم کنترل و حفاظت به طور کامل برای IEC 61850 طراحی شده‌است .

REG 670 به عنوان بخشی از این پلت فرم در حال حاضر دارای مواد تشکیل‌دهنده برای ارائه پشتیبانی کامل برای IEC 61850 مهندسی، پیکربندی، آزمایش و خدمات راه اندازی می‌باشد.

ادامه

در سخت افزار با تکنولوژی اترنت، آماده ارائه یک ارتباط مستقیم، مستقل یا اضافی(Redundant) برای اهداف مختلف‌است. تمام داده‌ها از پیکربندی به پردازش و داده‌های اختلال منتقل ‌خواهد‌شد

و بر اساس IEC 61850 تعریف / ویژگی‌های گره‌های منطقی(logical node definitions/attributes) ارائه خواهد‌شد.    اصول IEC 61850

این مدیریت ابزار  tool manager ) ABB PCM 600 IED )کاربر را پشتیبانی می کندکه نه تنها برای مقاصد پیکربندی و مهندسی، بلکه همچنین ویژگی‌های تست و نظارت را نیز فراهم‌می‌کند.

به عنوان مثال، REG 670 در حال حاضر تعاریف IEC 61850 را در داکیومنت‌های کاربری را یکی و متحد‌می‌کند

مانند مثال پیشرو که یک بسته از قبل کانفیگور شده نشان می‌دهد. این پیکربندی برای‌استفاده کاربرد‌های ذخیره سازی آب، گاز و پمپ در نظر گرفته‌شده‌است .

برای کاربرد‌های بزرگتر، حفاظت ترانسفورماتور را می‌توان به RET 670 منتقل کرد، همانطور که در شکل‌7 نشان داده‌شده‌است.

یکREG 670 به عنوان اصلی 1 و یکی دیگر به عنوان حفاظت اصلی 2 در حال حاضر محافظت از   بلوک ژنراتور کامل   از جمله ترانسفورماتور ژنراتور انجام می‌دهد. این در حال حاضر رابط IEC 61850 با سیستم کنترل نیروگاه را به دارا می‌باشد.

تمام اطلاعات لازم مانند رویدادها، هشدارها، اطلاعات آنالوگ و داده‌های اختلال در   فرمت Comtrade   می تواند در سیستم 800xA قابل دسترسی باشد (نگاه کنید به شکل 8).

شکل‌7 – بسته بندی از پیش تعریف‌شده REG 670 برای کاربردهای ذخیره سازی آب، گاز و پمپ

شکل‌9

یکپارچگی حفاظت از واحد به سیستم 800xA را نشان می‌دهد. سیستم‌های حفاظتی شامل دو کانال مستقل‌است. IEC 61850 مبتنی بر اترنت IED‌ها را به شبکه کنترل 800xA و سرور System 800xA متصل‌می‌کند.

یک دستگاه مسیریابی، شبکه کنترل سیستم 800xA و ایستگاه ایستگاه IEC 61850 را برای صرفه جویی در عملیات جدا‌می‌کند.

عکس‌9 – ادغام RET 670 و REG 670 به سیستم ABB 800xA

ادغام عمودی سازگار از IED  تا سطح سیستم هزینه استراتژی نگهداری کارآمد را کاهش می‌دهد

به طور خودکار به یک پیام نگهداری تبدیل شود و به CMMS (سیستم مدیریت تعمیر و نگهداری) منتقل شود.

یکپارچه سازی سیستم پست دیجیتال (VIDEO Digital substation system integration)

طیف وسیعی از ابزارهای نرم‌افزاری ABB از سهولت استفاده بی نظیری برای ایجاد، پشتیبانی و نگهداری سیستم‌های حفاظتی با ویژگی ساده و ایمن را فراهم‌می‌کند.

اصول IEC 61850