Вітчизняний стандарт МЕК 61850: суть і основні переваги

Нині є періодом прориву в сфері розвитку цифрових технологій, поряд з цим винятком не є електротехнічне обладнання, роботу якого весь час намагаються вдосконалити виробники. Всі нові розробки повинні відповідають міжнародному стандарту якості ІСО, але, тим не менше, вітчизняні виробники були зацікавлені у власному стандарті якості і такий був створений – це МЕК 61850, який характеризує системи і мережі електропідстанцій.

Передісторія створення стандарту МЕК 61850

Комп’ютерні технології йдуть нога в ногу з електричними мережами, від надійності яких залежить їх подальша ефективна функціональність. У 2003 році новий вітчизняний стандарт, про який йде мова, був представлений як необхідність сучасності, хоча його доцільність обмовлялася ще в далеких шістдесятих. Основна суть, закладена в стандарт, полягає в застосуванні спеціальних протоколів, за допомогою яких вдається керувати електричними мережами, як такими. Саме за рахунок їх впровадження вдається сьогодні виконувати стеження за безперервним функціонуванням всіх електромереж.

Впровадження на практиці стандарт МЕК 61850 призвело до того, що розробники комп’ютерного обладнання стали приділяти увагу не тільки його модернізації, а й сприяти створенню систем, які дозволяють швидко і якісно виявити можливі неполадки, з якими стикається кінцевий користувач комп’ютерної техніки.

Випробування стандарту МЕК 61850

Застосовуваний протокол стандартизації пройшов випробування в вісімдесятих роках. Тоді були протестовані такі його модифікації, як МЕК 61850-1, вона виявилася безрезультатною. У вітчизняний просторах було зупинено випробування, а ось в західній Європі цю модифікацію взяли за основу створення протоколу UCA2, який придбав досить широку популярність в дев’яностих роках.

Як працює вітчизняний стандарт МЕК 61850?

Давайте трохи поговоримо про те, що ж насправді являє собою МЕК 61850 і як він працює. Люди, які починають освоювати комп’ютер навряд чи знають, що це таке.

Основна суть стандарту полягає в тому, що в експлуатований підстанцію впроваджується мікропроцесорний чіп, який зумовлює передачу даних про працездатність всієї системи на центральний пункт, званий терміналом, який і здійснює Головне управління мережею. Йдеться про високошвидкісному з’єднанні. Іншими словами, здійснюється зчеплення чіпа з ЛВС найближчого типу.

Так звана DAS – система збору інформації працює на основі 64-бітної передачі, при цьому використовується певний алгоритм шифрування даних. Протягом випробувань було встановлено, що ці умови роботи системи в принципі теж є дуже уразливими. Ця вразливість має глобальний характер. Поломка в одному місці виводить з ладу всю лінію, як в сюжетах цікавих американських трилерів. Якщо вже гасне світло, то у всьому кварталі відразу.

Управляти електричними мережами, завдяки протоколу стандарту МЕК 61850 можна за допомогою будь-якого джерела ззовні, чому буде розглянуто трохи нижче. Ну, а зараз перейдемо до системних вимог протоколу МЕК 61850.

Вітчизняний стандарт управління електричними мережами – основні системні вимоги

Розглянутий протокол був широко застосуємо в лініях телефонного зв’язку, тобто сигнал передавався за допомогою них безпосередньо до центру. Сьогодні розробки зробили крок далеко вперед. Сучасні моделі чіпів передають дані незалежно від провайдерів, які і надають стандартну послугу підключення до тієї чи іншої лінії зв’язку.

Вбудований в систему чіп працює на підставі власного протоколу, не прив’язуючись до загальноприйнятого стандарту TCP / IP. Однак це ще не всі особливості вітчизняного стандарту управління мережами.

Так ось сам стандарт і є протоколом передачі даних, який використовує чіп, він має при цьому захищене з’єднання. Тобто він може безперешкодно підключатися до Інтернету, мобільного зв’язку та іншим видам передачі даних. Використовуваний специфічний спосіб передачі даних став затребуваним в наші дні, як ніколи раніше.

В налаштуваннях протоколу передачі даних задіяні параметри безпечні параметри проксі-серверів.

Сфера застосування стандарту МЕК 61850

Де можна застосувати на практиці створений стандарт? Природно, що відповідно до вимог ГОСТ він не може бути практично застосований у звичайній трансформаторній будці. Для цього як мінімум потрібно було б забезпечити наявність системи введення-виведення БІОС і комунікацію для передачі даних.

Але от якщо застосовувати чіп в центрі управлінського елементу загальної мережею, то можна отримати доступ до функціоналу абсолютно всіх електростанцій, які включені в мережу. Якщо показати це на прикладі, то найкращим варіантом є фантастичний фільм «Земне ядро», в сюжетній лінії якого хакеру вдається вивести з ладу всі електростанції, що відповідають за підживлення ядра планети.

Багато хто може запитати про те, до чого тут фантастика. Однак саме про таке фантастичному функціонал і підмивали творці стандарту МЕК 61850, хоча на цю тему безпосередньо навряд чи хтось говорить. Але примітивний механізм роботи оного показує саме таку модель дій. Завдяки впровадженню такої віртуалізації можна було б уникнути багатьох земних катастроф, з якими довелося зіткнутися людству в сучасний час. Та хоча б оцінити масштаби катастрофи, що сталася на Чорнобильській атомній електростанції. Адже її можна було б уникнути, якщо в систему ще тоді був впроваджений, нехай і примітивний, стандарт МЕК 61850-1.

Наслідки події виявилися значно масштабніше, ніж передбачалося. Сьогодні мало хто вже згадує про трагедію, але вона все одно продовжує діяти, адже період розпаду плутонію і урану не відбувається за кілька десятків років.

А ось застосування стандарту могло дозволити уникнути катастрофи, якби він був вчасно впроваджений в системи станції.

Як відбувається моделювання реальних протоколів, їх перетворення

Всі мережі є провідними. Але самі залізні дроти залишають поза передачею ніяких сигналів. Для цієї мети в систему вбудовуються спеціальні ретранслятори, які здатні приймати інформацію і її розшифровувати. Ось за цим принципом і працює стандарт МЕК 61850.

Прийом сигналу є найпростішим дією. Але для того, щоб його розшифрувати, потрібно чимало зусиль.

При використанні в мережі протоколу МЕК 61850 для розшифровки сигналів використовуються такі системи як P3A, SCADA, звані системами візуалізації. Вони застосовують провідні засоби для зчитування одержуваних сигналів, тому основними протоколами, що зумовлюють їх роботу, є MMS, GOOSE, які не мають нічого спільного з мобільним трафіком.

Спершу в хід вступає MMS, після чого настає черга GOOSE, що в підсумку дає можливість зробити інформацію, що відображається завдяки Р3А.

Конфігурації підстанцій – основні види

Підстанції, що працюють з даним протоколом, повинні володіти мінімальним набором елементів для передачі сигналів. А це ніщо інше, як використання фізичного пристрою з логічними модулями. Тобто сам пристрій має концентрувати інформацію за рахунок шлюзу або нікого посередника, що передає дані. Так звані логічні вузли перерозподілу інформації можуть ставитися до певного класу, це можуть бути:

  • автоматизовані системи управління (А);
  • вимірювальні системи (М);
  • управління телеметричні (С);
  • параметри налаштування або модулі загального функціоналу (G);
  • архівація даних або засоби установки зв’язку (I);
  • системні сегменти (L);
  • датчики (S);
  • трансформаторні підстанції (Т);
  • комунікаційна блокова апаратура (Х);
  • захист (P);
  • мережу захисних елементів (R) …

При впровадженні протоколу МЕК 61850 при створенні мережевих ліній може бути застосовано меншу кількість проводів і кабелю, що є прийнятним перевагою його використання. Однак, незважаючи на можливість розшифровки даних і своєчасну їх передачу, на практиці все ж вдається не всю інформацію вважати навіть при використанні сучасних програмних додатків. Розробники МЕК 61850 вважають, що це тимчасова актуальна задача, рішення якої знайдеться незабаром.

Програмне забезпечення стандартного протоколу

Незважаючи на деяку недосконалість зіставлення стандарту МЕК з сучасними програмними додатками, це не дає приводу не використовувати його ефективно в операційних системах будь-якого виду і навіть в мобільній, зауважте. Чому використовують МЕК? Та тому що він дає можливість витрачати на обробку інформації, що надходить набагато менше часу, ніж це відбувалося без нього. Йдеться про найпростішої інформації локальних мереж з наступною її розшифровкою. Такі системи дуже широко застосовні і головний їх недолік – висока вартість, оскільки вони застосовують обладнання Р3А, тобто вважаються так званими мікропроцесорними системами.

Все, про що йшлося вище – це суцільна теорія фактів, як же все працює насправді?

Тестування роботи МЕК 61850 на практиці

Давайте детально розберемо принцип роботи МЕК на конкретному прикладі, щоб в результаті зрозуміти сенс і необхідність його застосування.

Давайте візьмемо за основу силову підстанцію, що володіє трифазним живленням і кількома вимірювальними входами, наприклад, двома. Нехай стандартний логічний вузол називається MMXU. У такому випадку ми маємо справу з MMXU1 і MMXU2.

Кожен з них може включати ще і якийсь додатковий префікс. Основні елементи, які будуть входити в кожен з вузлів:

  • підрахунок виконуваних операцій (OpCnt);
  • визначення місця розташування в мережі – віддаленого або локального (Loc);
  • оператор мережі (Pos);
  • включення блокування (BlkCls);
  • відключення блокування (BlkOpn);
  • спрацьовування режиму перемикання (CBOpCap).

Отже, ми маємо справу з системою модифікованої версії 7-3, конфігурація якої має ряд ознак:

  • наявність однієї контрольної точки;
  • обмеження функціонала;
  • розширене визначення наділених параметрів системи.

Логічний процес обробки інформації системою – прийому і її розшифровки – включає такі складові, як якість (q), час (t) і властивості (stVal). У підсумку виходить підключення типу Ethernet, яке використовує ефективно протоколи TCP, IP з інтерпретацією інформації в MMS, що дає в результаті інформацію вважати у вигляді візуалізованими даних.

Стандартний протокол МЕК 61850 – це абстрактна модель обробки і передачі інформації, як такої. Але саме він є основою всіх відбуваються в мережі процесів передачі інформації. А це дозволять електронним чіпам бачити всі пристрої створюваних і існуючих мереж, навіть ті, які підключені до системи енергозбереження.

Теорія створення протоколу полягає в тому, що використовуваний механізм можна перетворити в будь-який тип електронних даних, якщо мова йде про стандарт MMS і ISO 9506. Чому тоді на практиці мова зайшла саме про новий стандарт МЕК? Виявилося, що саме МЕК знижує витрати часу при необхідності передачі і розшифровки будь-яких даних. Тоді як звичні методики є більш трудомісткими і бюджетнозатратнимі.

Верифікація даних – відповіді на основні питання

Застосування стандарту МЕК має на увазі не тільки прийом і передачу зашифрованої інформації. Вбудовувані в енергомережі електронні чіпи дозволяють виконувати обмін інформаційними даними і на рівні підстанцій, і на рівні центральних систем управління, і навіть між собою, якщо задіяти спеціальне додаткове обладнання в мережі.

Наприклад, чіп зчитує дані про ситі напруги на певній ділянці. На основі отриманої інформації інші ділянки мережі або відключають живлення, або намагаються випрямити напруга, задіюючи для цього спеціальні резерви. Успішність цього заходу все ж в більшій мірі залежить від рівня стрибка напруги. Якщо стандарт 220 Вольт або 230 Вольт за європейськими мірками, то допустима межа змін або 15%, або 5% відповідно. Тепер стає зрозумілим, чому імпортна техніка при незначним за нашими мірками перепадів напруги виходить з ладу.

Природно, що кінцевий споживач електроприладів не має захисту від таких казусів, оскільки практично в кожному дворі експлуатується трансформаторна будка радянських часів, яка нічого спільного з чіпам не має і мати не може.

Вітчизняні енергозбуту не можуть широко застосовувати існуючий вітчизняний протокол МЕК 61850, хоча він вже існує в силу недосконалого обладнання ліній електропередач. Причому мова йде не просто про недосконалість обладнання, але і можливе банкрутство оних при впровадженні системи, яка уріже більшу частину споживання населенням електротехнічної продукції. Ось вам і вся невигода впровадження та реалізації стандарту на практиці як такого.

Підведемо підсумки

Теоретично сам вітчизняний стандартний протокол простий, але практично – дуже складний. Проблеми полягають не у відсутності необхідного досконалого програмного забезпечення, а в тому, що вся сьогодні працює енергосистема країни функціонує за принципами радянської доби і зовсім не пристосована до будь-яких змін. Якщо доведеться міняти щось в відношенні повсюдного поширення МЕК, то доведеться змінювати абсолютно все і вся.

На додачу до цього додається низька кваліфікація тих осіб, які обслуговують всі ділянки енергопостачання, тому щось говорити про повсюдне впровадження електроніки поки що дуже рано. Менталітет наших електриків – усувати проблеми якомога пізніше і причому неякісно, ​​забезпечуючи постійний робочий процес – сьогодні, завтра, післязавтра …

Якби на практиці був застосований стандарт МЕК, то причина поломок усувалася саме в місці поломки, а всі інші ділянки залишалися життєздатними. А так виконується відключення всього мікрорайону чи міста.

Для кінцевого споживача енергоресурсу МЕК 61850 – це безперервне енергопостачання. Уявляєте, що таке в принципі можливо? При цьому про перепадах напруги в мережі можна було б забути назавжди. А це збереження працездатності побутової та комп’ютерної техніки, які дуже чутливі до таких ось непередбачуваним сюрпризів електромереж. Тоді б не йшлося про експлуатацію безперебійників харчування, стабілізаторів напруги в принципі.

Зараз люди стикаються не тільки з поломками побутової техніки в результаті стрибків напруги струму, але і з виходом проводки по всьому будинку.

Але поки йдуть теоретичні та практичні дебати доцільності розширення горизонтів впровадження вітчизняного протоколу МЕК 61850, ніхто не робить ніяких рухів тіла в напрямку щось зрушити з місця, а конкретно змінити систему енергоподачі електрики на корені.

Сам протолок МЕК розрахований на ефективний пошук ділянок поломок і усунення дефектів в межах оних, не зачіпаючи інші ділянки енергомереж. Логічний принцип стандарту цілком зрозумілий, то при цьому зрозуміла і логіка того, чому так мало приділяється уваги його впровадження в життя.

На даний момент розрахована як вигода його застосування, так і майбутні збитки, пов’язані з його впровадженням. Поки що стандартному встою енергопідприємств цей протокол досить невигідний. Від його реалізації виграє лише кінцевий споживач енергоресурсу.

Ссылка на основную публикацию