SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

EIG и «ИндаСофт»: учет с МЭК 61850

Построение многофункциональных систем учета в соответствии с международными стандартами – важная задача, которую, однако, не всегда легко осуществить. Поэтому большое значение имеют устройства, изначально разработанные по требованиям данных стандартов. Компании EIG и «ИндаСофт» представляют приборы учета Shark 200 и Nexus 1500, на базе которых можно построить системы диспетчеризации в соответствии со стандартом МЭК 61850.

ООО «ИндаСофт», г. Москва

IndaSoft.png


Когда появилась потребность в международной стандартизации? Относительно недавно: после Второй мировой войны. Это прозвучит жестко, но война словно перемешала и сплавила воедино границы, страны, народы. А кроме того, способствовала резкому развитию техники. В условиях хаотического смешения всего и вся выяснилось, что у техники есть серьезный недостаток: в разных странах ее делали по разным стандартам, что вызывало трудности.
Поэтому в 1946 году была создана ИСО (ISO) – международная организация по стандартизации, которая плодотворно работает по настоящее время. Сегодня в нее входит 146 комитетов – рабочих органов, специализирующихся по разным областям промышленности, которые и выпускают стандарты и рекомендации.

Только в одной сфере промышленности орган, разрабатывающий стандарты для применения во всем мире, появился значительно раньше, чем ИСО, – в электроэнергетике. Речь идет о МЭК – Международной электротехнической комиссии в области электрических, электронных и смежных технологий. Она была создана еще в 1906 году. Очевидно, простирающиеся на сотни километров линии электропередачи никогда не допускали пестроты в деталях. Эта старейшая организация сегодня продолжает самостоятельно работать, сотрудничает с ИСО и совместно с ней разрабатывает ряд стандартов.

Каждый стандарт МЭК имеет пятизначный номер, он обозначает область техники, к которой данный стандарт относится. Мы остановимся подробнее на стандарте МЭК 61850 – Communication Networks and Systems in Substations, который соответствует национальному стандарту Российской Федерации: ГОСТ Р 54835-2011. – Сети и системы связи на подстанциях.

Работа над стандартом МЭК 61850 началась в 1994 году. При этом в его основу были положены уже существующие и хорошо себя зарекомендовавшие разработки.

Так, роль одного из протоколов в стандарте МЭК 61850 была закреплена за MMS (от англ. Manufacturing Message Specification – «спецификация производственных сообщений»). Этот протокол разработала компания «Дженерал Моторз» в 1980‑х годах. По нему осуществлялось управление роботами, собирающими автомобили на заводе в Детройте. Протокол показал себя хорошо и был положен в основу другого протокола – UCA2 (Utility Communication Architecture), который активно применялся в Европе в электроэнергетике. Так что принятие его в качестве международного стандарта стало закономерным решением.

Основные требования МЭК 61850:
- высокоскоростной обмен данными микропроцессорных электронных устройств между собой (одноранговая связь);
- интеграция в подстанционную локальную вычислительную сеть (ЛВС);
- высокая надежность;
- гарантированное время доставки;
- функциональная совместимость оборудования различных производителей;
- средства поддержки чтения осциллограмм;
- средства поддержки передачи файлов;
- конфигурирование/автоматическое конфигурирование;
- поддержка функций безопасности.

Следует отметить, что у стандарта МЭК 61850 есть одна особенность: его главная идея – упорядочить разрозненные решения разных производителей на подстанциях. Поэтому он получился универсальным, всеохватным, однако из-за своей универсальности – сложным. Разрабатывать сами системы на основе МЭК 61850 достаточно просто: каждый этап разработки описан в предельно стандартизированной форме. Сложно осуществлять программирование, поскольку приходится сводить воедино самые разные протоколы передачи данных, которые допускает МЭК 61850. На рынке практически нет готовых решений, позволяющих принимать данные с устройств, поддерживающих МЭК 61850. И тем не менее «почти» не значит «отсутствуют полностью»: передовые производители уже начали выпускать устройства, непосредственно предназначенные для создания систем по стандарту МЭК 61850.

Американская компания-производитель Electro Industries/GaugeTech (EIG) и российская компания-дистрибьютор ООО «ИНДАСОФТ» идут в ногу со временем и представляют приборы учета Shark 200 и Nexus 1500, которые разработаны в соответствии с требованиями стандарта МЭК 61850. Эти приборы предназначены для построения АСУ ТП, SCADA, телеметрических систем коммерческого и технического учета электроэнергии, систем релейной защиты и автоматики.

Основные особенности приборов:
- уникальная точность измерений (погрешность по активной энергии до 0,06 %);
- измерение параметров качества в соответствии с ГОСТ Р 54149-2010 по классу «А»;
- 4‑летняя гарантия производителя и межповерочный интервал до 10 лет;
- 8‑канальная запись осциллограмм с частотой до 10 МГц;
- наличие модулей аналогового и дискретного ввода/вывода;
- встроенная память – до 1 Гб, количество журналов событий – до 8;
- температурный диапазон от –40 до +70 °C;
- современный дизайн c сенсорным экраном;
- встроенный веб-сервер.


Реализация системы сбора данных

Сбор данных в приборах компании EIG посредством протокола MMS осуществляется следующими основными способами:
- периодический опрос сервера клиентом;
- эпизодическая передача данных клиенту сервером.

На рис. 1 представлен механизм обмена данными клиент – сервер. В нашем случае сервером являются приборы учета Shark 200 или Nexus 1500, а клиентом – SCADA, ­АИИСКУЭ или АИИСТУЭ, то есть потребитель, электроснабжающая организация, обслуживающий персонал.

Ris.1.png

Рис. 1. Обмен данными клиент – сервер

Приборами поддерживается одновременная передача данных пяти клиентам по стандарту МЭК 61850, причем допускается одновременная работа по протоколам MMS и Modbus, что позволяет использовать как традиционные, так и современные системы сбора данных на базе МЭК 61850.

Условно периодический обмен данными можно разделить на три этапа.

Первым шагом является установка связи между клиентом и сервером. Для этого клиент обращается к серверу по его IP-адресу, устанавливается соединение.

Затем клиент запрашивает информацию о сервере, такую как список логических устройств, узлов, их объектов и атрибутов данных. И, как следствие, у клиента создается информационно-логическая модель сервера. Стоит заметить, что на данном этапе значения атрибутов не считываются.

А вот на третьем этапе обмена информацией клиентом опрашиваются значения атрибутов данных, которые вносятся в уже построенную информационную модель.


Эпизодическая передача данных в виде отчетов

Эпизодическая передача позволяет отправлять данные клиенту, не дожидаясь очередного опроса, благодаря чему повышается быстродействие системы и снижается нагрузка на сеть.

В стандарте МЭК 61850 существуют два вида отчетов – буферизируемые и небуферизируемые, оба они поддерживаются приборами Shark 200 и Nexus 1500.

В случае с буферизируемыми отчетами информация клиенту будет доставлена в любом случае, независимо от наличия соединения между сервером и клиентом. Данные еще до отправления сохраняются в оперативной памяти устройства (а по истечении определенного времени – и в основной), а при установке соединения незамедлительно передаются клиенту, удаляясь из оперативной и основной памяти (если были туда переданы). Достоинство такого вида отчетов – гарантированная доставка клиенту, независимо от наличия соединения на момент генерации.

С небуферизируемыми отчетами все проще – они передаются по мере возникновения.

МЭК 61850 в своем стандартном виде реализован на базе приборов Shark 200 (рис. 2) и Nexus 1500 (рис. 3), то есть данные приборы учета можно внедрить в SCADA-системы без каких-либо дополнительных устройств и ПО.


SHARK 200. Многофункциональный измеритель электрической энергии и мощности

- Класс точности – 0,2 S по ГОСТ Р 52323-2005 (МЭК 62053-22:2003)
- Анализ качества электроэнергии
- Дополнительный импульсный выход и ИК-порт
- Технология V‑Switch™ – программное расширение функций прибора
- Аналоговая шкала текущей нагрузки в процентах от номинальной
- Протоколы MODBUS и DNP 3.0
- Ethernet-интерфейс 100Base-T
- Наличие бездисплейного исполнения (индекс «Т»)
- Высокоскоростной осциллограф (614 измерений за период)
- Флеш-память для хранения архивов и осциллограмм до 4 МБ
- Анализ гармоник до 40‑го порядка для всех токов и напряжений в режиме реального времени
- Анализ гармоник до 255‑го порядка по данным в архиве
- Установка двух плат расширения ввода/вывода


Ris.2.png

Рис. 2. Многофункциональный измеритель электрической энергии и мощности SHARK 200



NEXUS 1500. Многофункциональный измеритель параметров и качества электрической энергии с усовершенствованными функциями анализа качества класса «А»

- Погрешность измерения активной энергии 0,06 %
- Измерение параметров качества в соответствии с ГОСТ Р 54149-2010 по классу «А»
- Технология автоматической калибровки
- Частота оцифровки 10 МГц (200 000 измерений за период)
- Запись и анализ аварийных токов
- 8‑канальная запись формы кривых
- Регистрация перенапряжений, провалов напряжений и переходных процессов
- Встроенная память до 4 ГБ
- Технология V‑Switch™ – программное расширение функций прибора без демонтажа
- Стандартный порт Ethernet 10/100 Base-T, оптический и порт USB
- Расширяемые последовательные порты (2 порта RS‑485), дополнительный порт Ethernet или оптоволокно
- До 40 дискретных входов, до 16 релейных выходов
- Протоколы MODBUS, DNP 3.0
- До 8 одновременных подключений через Ethernet
- Яркий цветной сенсорный ЖК-дисплей (256 цветов)

Ris.3.png

Рис. 3. Многофункциональный измеритель параметров и качества 
электрической энергии NEXUS 1500


Выводы

Реализация стандарта МЭК 61850 на базе приборов Shark 200 и Nexus 1500 делает их абсолютно уникальными элементами телеметрических систем учета и контроля качества электроэнергии и открывает им новый путь – на ультрасовременные цифровые подстанции. Крайне важна и экономическая целесообразность установки данных приборов – они заменяют целый комплекс устройств как в электрических сетях, так и в СЭС предприятий.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(50)_2014

ООО «ИндаСофт», г. Москва,
тел.: (495) 580-7020,
e‑mail: info@indusoft.ru,
www.indusoft.ru