Introduzione a IEC 61850 e zenon

Su questa pagina troverai:

Funzioni di connettività
Use case
Ingegneria efficiente
Sicurezza degli investimenti
Funzionalità dettagliate
Visione

IEC 61850 specifica i protocolli di comunicazione per gli IED (Intelligent Electronic Device) che operano nelle sottostazioni digitali. Quando questo standard viene integrato con zenon Software Platform di COPA-DATA, ha il potenziale trasformativo di semplificare e rafforzare i sistemi di automazione dell’energia. Questa sinergica integrazione consente un’ineguagliabile trasparenza dei dati operativi garantendo un’affidabile interoperabilità dei sistemi e un affidabile controllo in tempo reale. Progettata per garantire flessibilità e scalabilità, la sinergia di IEC 61850 e zenon sblocca l’efficienza nella gestione degli impianti elettrici offrendo un elevato livello di sofisticatezza nella gestione delle reti energetiche complesse. Che sia per l’automazione delle reti o per la gestione delle sottostazioni, questa partnership promette di migliorare le prestazioni mentre aderisce ai requisiti di conformità globali, preparando il terreno a una nuova era di intelligenza per la distribuzione energetica.

Utility in grado di far fronte al futuro con la tecnologia delle sottostazioni digitali

Ci si aspetta che il mercato delle sottostazioni digitali cresca di oltre il 7,3% dal 2022 al 2028, spinto dai benefici di dati più accurati e affidabili, tempi di risposta più veloci e una riduzione dei costi delle proprietà e delle infrastrutture. Tuttavia, la transizione dalle sottostazioni tradizionali a quelle digitali può essere impegnativa a causa della riluttanza degli utenti finali e di un know-how limitato. zenon Energy Edition di COPA-DATA offre una soluzione HMI per sottostazioni più intelligenti e interconnesse consentendo un risparmio di tempo, un carico di lavoro ridotto e un minore rischio di errori. Un’efficace formazione dello staff e un’innovazione nel collaudo dei relè di protezione sono fondamentali per affrontare queste sfide.

In questo articolo esamineremo i vantaggi che IEC 61850 fornisce alle utility, con una particolare enfasi sulla sua capacità di ottimizzare le operazioni, l’interoperabilità, la flessibilità e l’efficienza con zenon. Ci focalizzeremo sulle capacità dello standard e su come questo migliora la gestione delle reti, il processo decisionale e lo scambio di dati. Inoltre, evidenzieremo come questo standard in zenon sottolinea le sue capacità di adattarsi alle richieste in evoluzione, aggirando costose procedure di retrofit attraverso la sicurezza degli investimenti di zenon Software Platform. In più, enfatizzeremo il ruolo dello standard nel monitoraggio, controllo e automazione degli impianti elettrici, il che contribuisce a minori disservizi, una gestione delle risorse potenziata e un’affidabilità maggiore, creando così un percorso verso un futuro dell’energia più resiliente e sostenibile.

La digitalizzazione con IEC 61850 sostituisce il cablaggio degli impianti e consente impianti energetici flessibili.

Funzioni di connettività chiave di IEC 61850 in zenon

Il supporto dettagliato e la compatibilità di zenon con i principali protocolli di comunicazione IEC 61850 sono fondamentali per una realizzazione di successo delle sottostazioni digitali.

Client MMS IEC 61850

Si connette con gli IED, raccoglie dati dettagliati di monitoraggio e impartisce comandi di controllo. IEC 61850 di zenon permette la connessione a dispositivi di qualsiasi tipo e marchio. Il client MMS IEC 61850 di zenon è conforme all’edizione 2.1 dello standard IEC.

Server MMS IEC 61850

Fornisce dati ad applicazioni a monte, come ad esempio RTU, Data concentrator o sale di controllo SCADA.

Publisher e Subscriber GOOSE IEC 61850

Si integra in flussi di comunicazione tra le unità di protezione e convalida e integra in modo flessibile funzioni di protezione.

Insieme a IEC 61850, zenon copre diverse situazioni su diversi livelli. Grazie all’elevato livello di integrazione, le soluzioni possono essere costruite su qualsiasi scala e combinate con qualsiasi altro sistema.

Operazioni in locale e remoto delle sottostazioni digitali

Potenti soluzioni abilitate con zenon nelle sottostazioni digitali

zenon Software Platform crea le basi per realizzare una serie soluzioni innovative nelle sottostazioni digitali:

Sistema di controllo delle stazioni e HMI per sottostazioni

Una piena consapevolezza della situazione e un controllo sicuro sono requisiti fondamentali per le sottostazioni moderne. zenon si può collegare a qualsiasi tipo di hardware utilizzando driver MMS e GOOSE. I dispositivi edizione 1 ed edizione 2 possono essere simultaneamente integrati, indipendentemente dal loro modelli di dati. Qualsiasi stato o misurazione viene recuperato e indicato chiaramente, ad esempio tramite diagrammi di alimentazione unifilari o copie personalizzate. Comandi preconfigurati possono essere impartiti dall’operatore autorizzato. Gli interblocchi personalizzati, così come gli interblocchi automatici basati sulla topologia delle sottostazioni, proteggono il sistema dai danni. Insieme a IEC 61850, zenon supporta numerosi altri protocolli di comunicazione, che aiutano a creare soluzioni anche in ambienti eterogenei e legacy.

Gateway delle sottostazioni

Il monitoraggio centrale tramite sale di controllo regionali o nazionali è un requisito fondamentale in molti progetti. zenon consente questa funzione con il suo Process Gateway integrato. Sono disponibili tutti i rilevanti protocolli, come IEC 60870, DNP3, IEC 61850, MODBUS o OPC UA e molti ancora. La connessione consente di monitorare totalmente e controllare costantemente l’impianto delle sottostazioni. A questo scopo, il software del gateway può mediare in maniera flessibile tra il centro di controllo e i dispositivi delle sottostazioni, anche nel caso in cui vengano utilizzati differenti protocolli.

Monitoraggio e sostituzione della comunicazione GOOSE

Potrebbe sembrare insolito che un pacchetto HMI/SCADA venga fornito con il supporto del protocollo GOOSE IEC 61850. Eppure in questo modo si apre una varietà di possibilità. Con un Subscriber GOOSE, i messaggi di GOOSE possono essere monitorati e supervisionati, consentendo una maggiore affidabilità e sicurezza di questa nuova tecnologia. Per sostituire i messaggi di GOOSE mancanti, ad esempio a causa di un guasto a un componente, può essere utilizzato il Publisher GOOSE. In questo modo i messaggi di GOOSE continuano a essere disponibili fino a quando non verrà risolto il guasto del componente.

Networking ad alta disponibilità con PRP

PRP (Parallel Redundancy Protocol) è uno standard del settore che fornisce un failover affidabile contro qualsiasi guasto di qualsiasi componente della rete. Tutti i protocolli di comunicazione basati su Ethernet in zenon, come il Client e il Server MMS IEC 61850, così come GOOSE, possono essere utilizzati sulla base del PRP.

Gestione unificata dei record di disturbo

L’oscillografia di alta precisione e lo stato dei dati vengono acquisiti dagli IED e dai dispositivi di protezione e vengono memorizzati nei cosiddetti record di disturbo. Tramite la cosiddetta funzione Trasferimento file, zenon raccoglie questi file dalla rete degli IED rendendoli disponibili per le indagini centrali con i sistemi degli esperti. Inoltre, zenon è provvisto di un COMTRADE-Viewer integrato (Common format for Transient Data Exchange per gli impianti elettrici), che consente di visualizzare direttamente i record di disturbo ai sensi di IEEE C37.111 nella HMI locale.

Supporto nella messa in servizio (FAT/SAT)

Durante i test di accettazione della fabbrica e del sito (FAT e SAT) spesso mancano componenti dell’impianto o dispositivi. Per simularli, zenon offre vari strumenti per creare processi virtuali. Così almeno la parte esistente può essere pre-testata in combinazione con la parte simulata. Per i test di accettazione del sito sono necessarie ulteriori funzioni come la lista diagnostica delle variabili, che offre una panoramica filtrabile di tutte le variabili della comunicazione. Inoltre, lo schermo del sistema (schermo di comunicazione) fornisce informazioni sullo stato di connessione dei dispositivi connessi. Per l’operazione di prova, la statistica d’allarme può aiutare a trovare i punti critici in cui è necessaria una rielaborazione.

Scambio di dispositivi e convalida dell’impianto

Durante il normale funzionamento i dispositivi di protezione devono essere validati a intervalli di tempo regolari. Negli impianti classici cablati questa era una procedura che comportava molto lavoro. Nelle sottostazioni completamente digitalizzate con il bus di processo ai sensi di IEC 61850, le funzioni dedicate possono però essere utilizzate per eseguire i test interni al sistema senza la necessità di un intervento fisico. In questo caso, zenon può aiutare a indicare in modo chiaro la modalità di funzionamento dell’impianto e dei relativi componenti. Interpretando le informazioni di IEC 61850, l’ingegnere collaudatore può identificare in modo trasparente quali parti dell’impianto sono isolate o in modalità test. zenon aiuta a resettare tutte le impostazioni rilevanti in modo coerente e a riattivare i dispositivi di protezione, una volta terminati i test.

Inoltre, le apparecchiature difettose delle sottostazioni devono essere sostituite rapidamente e testate approfonditamente prima di tornare al normale funzionamento. zenon offre soluzioni per una rapida sostituzione di un IED in caso di guasto. Utilizzando un driver di dati alternativo, i valori possono essere immediatamente mandati a un dispositivo sostitutivo, indipendentemente dal tipo e dal modello.

Benefici di un flusso di lavoro di progettazione altamente efficiente

Client MMS – Acquisizione di dati dagli IED

Il client driver MMS IEC 61850 viene fornito con un eccezionale supporto di funzionalità e conformità allo standard. Supporta sia l’edizione 1 sia l’edizione 2.1 di IEC 61850-8-1 e viene costantemente migliorato secondo l’evoluzione dello standard. È possibile caricare modelli di dati dai server IEC 61850, così come adottarli dai file SCL. La configurazione del client MMS avviene con l’aiuto di finestre di dialogo chiare, che consentono di regolare ogni aspetto della funzionalità dei driver. I modelli e gli strumenti di configurazione automatica possono essere utilizzati per sistemi grandi e standardizzati. Il driver supporta dataset sia statici sia dinamici per la creazione di reportistica. Inoltre, per quanto riguarda i report, viene prestata particolare attenzione ai sistemi HMI ridondanti, in modo da garantire il funzionamento continuo, anche in caso di guasto di una parte del sistema. Nel complesso, il client MMS IEC 61850 di zenon aiuta l’ingegnere a procedere con facilità attraverso scenari bottom-up, promuovendo allo stesso tempo la realizzazione di efficienti flussi di lavoro di progettazione top-down.

Server MMS – Fornitura di dati e servizi a clienti di livello superiore

Un server MMS IEC 61850 integrato in una HMI può essere utilizzato in diversi modi. Per la compressione dei dati, l’unificazione della comunicazione, come gateway oppure come utility di simulazione e test. Per ottenere la massima flessibilità il server MMS IEC 61850 è integrato nell’ambiente IEC 61131-3 (Soft-PLC) di zenon. Quindi è possibile adattarsi individualmente a un numero infinito di possibilità di configurazione. Tuttavia, anche in questo caso vengono applicate le regole fondamentali della descrizione del modello. Per iniziare la configurazione del modello di dati del server MMS può essere importato un file SCL esterno. L’intero modello di dati e le configurazioni avanzate del server sono organizzati con l’aiuto di uno strumento di configurazione integrato.

Publisher e Subscriber GOOSE

La configurazione di GOOSE in zenon Logic avviene principalmente tramite file SCL. Il file di descrizione di un’istanza fornisce in genere informazioni sulla pubblicazione di messaggi di GOOSE ed è tipicamente parte della descrizione del server IEC 61850. Per configurare le sottoscrizioni, vengono caricate le rispettive sezioni delle altre entità di pubblicazione. Il metodo è semplice e allo stesso tempo altamente efficace per la configurazione di GOOSE in zenon.

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Servizi professionali di COPA-DATA

Per ottenere i migliori risultati possibili per la tua soluzione di sottostazione digitale, il nostro team di esperti ti supporta con oltre 30 anni di esperienza nell’automazione delle sottostazioni. I servizi spaziano dallo studio di concetti architettonici di base e dalla creazione di modelli HMI ergonomici alla creazione di procedure guidate e all’analisi dei modelli di dati disponibili per la generazione automatica di progetti.Per ulteriori informazioni consulta: Servizi di supporto professionale zenon - COPA-DATA

Sicurezza degli investimenti tramite un software industriale professionale

Scegliere la tecnologia di automazione delle sottostazioni è fondamentale, poiché deve funzionare in modo affidabile in condizioni critiche per molti anni. Un considerevole numero di utility e di aziende energetiche in tutto il mondo, che si sono affidate con successo a zenon, godono di vantaggi inestimabili che contribuiscono all’adempimento delle loro responsabilità e aprono nuove potenzialità per il successo aziendale:

Punta sulla compatibilità a lungo termine e l’eccellente supporto di IEC 61850

zenon Software Platform è specificamente progettata per essere impiegata nel contesto delle infrastrutture energetiche critiche. Il funzionamento affidabile è allineato alla sua capacità di migliorare e aggiornare la soluzione lungo l’intero ciclo di vita con uno sforzo ragionevole. Lo standard IEC 61850 per le sottostazioni digitali viene costantemente migliorato. COPA-DATA si impegna a guidare questa evoluzione e a fornire un eccellente supporto per i futuri miglioramenti dello standard. Quindi, per esempio, i dispositivi che supportano versioni differenti (edizione 1 ed edizione 2) dello standard possono essere integrati nella stessa soluzione con zenon. Il Client MMS IEC 61850 in zenon è stato ufficialmente certificato ai sensi dell’edizione 2 dello standard internazionale (certificato DNV GL).

Avere successo con la digitalizzazione in ambienti legacy

I progetti di digitalizzazione e ristrutturazione in genere devono tenere in considerazione impianti, standard e interfacce legacy. zenon è indipendente dai fornitori e offre possibilità di connessione agli IED e sistemi di qualsiasi tipo pronte all’uso. Ciò consente l’invenzione di soluzioni basate su IEC 61850 anche nel contesto di ambienti eterogenei.

Migliora e ridimensiona la tua soluzione con facilità

zenon può essere utilizzato in applicazioni su qualsiasi scala. Dalle applicazioni su piccola scala con pochi alimentatori fino alle applicazioni di gestione dell’impianto e di manutenzione su larga scala per gruppi di sottostazioni, la soluzione è guidata da un insieme completamente integrato di componenti ingegneristici e runtime, che creano un’elevata sinergia durante tutte le fasi del progetto. La tecnologia di rete senza precedenti di zenon consente di creare architetture modulari e sicure, supportate da funzionalità di ridondanza opzionali.

Capacità di IEC 61850 dettagliate in zenon

Client MMS IEC 61850

Conforme all’edizione 1 e all’edizione 2.1 dello standard IEC 61850-8-1*
Certificato di edizione 2: testato a confronto con 1000 IED concorrenti
Viene supportata la comunicazione simultanea con dispositivi di qualsiasi tipo (edizione 1 ed edizione 2).
“Direct operate” e “select before operate“, con una sicurezza normale e migliorata, integrato nel controllo di comando
RTU time stamping e RTU quality usato in tutto il sistema
Navigazione online e importazione selettiva di modelli di dati degli IED dall’ambiente di progettazione
“Autodescrizione” durante l’associazione agli IED (corrispondenza allo stato attuale del modello di dati e dei servizi degli IED)
Navigazione offline e importazione selettiva dai file SCL
Supporto di dataset dinamici per la creazione di reportistica
Supporto file transfer
Originator category definibile (“orCat”)
Trigger option individuali per report (per dispositivi che lo richiedono dal client)
Supporto di tutte le CDC (Common Data Classes) e dei tipi privati e array
Supporto del service tracking, gruppi di configurazione
Nomi variabili definibili dall’utente nell’applicazione HMI
Crittografia TLS (IEC 62351-3)
Autenticazione ACSE (IEC 62351-4)
Supporto di PRP (Parallel Redundancy Protocol)

*Nota: procedura di test formale dell’edizione 2.0 completata con il test case opzionale “cBr33” per la conformità all’edizione 2.1

Server MMS IEC 61850 e GOOSE (driver integrato)

Il driver è integrato nel Logic Service IEC 61131-3 di zenon e supporta entrambe le comunicazioni MMS e GOOSE.

Supporto dell’edizione 1 e dell’edizione 2 dello standard IEC 61850-8-1:
- Comunicazione client-server tramite MMS
- Pubblicazione/Sottoscrizione GOOSE e supervisione combinati in una singola configurazione degli IED
Il driver supporta le connessioni a diversi client 850
Supporto della navigazione online del modello di dati da parte dei client (dispositivi logici, nodi logici, oggetti dati e attributi dati)
Gestione dei comandi: realizzazione flessibile di qualsiasi modello di controllo tramite gli script basati su IEC 61131-3
Supporto della creazione di reportistica con e senza buffer
Lettura e scrittura di valori
Lettura e scrittura di valori di dataset
Creazione ed eliminazione dinamiche dei dataset
Supporto dei gruppi di configurazione
Supporto file transfer
Supporto di IPv4 e IPv6
Crittografia TLS (IEC 62351-3)
Autenticazione ACSE (IEC 62351-4)
Supporto di PRP (Parallel Redundancy Protocol)
Applicazione diretta di IEC 61131-3 (Logic) per i calcoli e le procedure di controllo speciale

Trend e sviluppi futuri in IEC 61850 e zenon

Quando si analizza il ruolo di IEC 61850 e zenon, è importante tenere a mente i trend e gli sviluppi futuri. Per far fronte alle esigenze sempre maggiori, dovute alle dinamiche crescenti e alla domanda di energia elettrica, è necessario che le utility siano in grado di rendere all’avanguardia le proprie risorse e di migliorare la propria efficacia operativa. Dal momento che la cybersecurity gioca un ruolo maggiore nei sistemi digitalizzati, l’industria energetica deve garantire la protezione dalle minacce informatiche. Inoltre, la crescente enfasi globale sulla sostenibilità e sulle politiche a zero emissioni mette in luce la necessità di eliminare le tradizionali fonti energetiche fossili a favore di quelle rinnovabili distribuite. zenon ha un ottimo posizionamento per affrontare queste sfide, con lo sviluppo di un’interfaccia utente e soluzioni smart grid in prima linea nel suo sviluppo. Non vediamo l’ora di vedere che cosa il futuro riserverà per i nostri clienti, per IEC 61850 e per zenon.

Per ulteriori informazioni dettagliate sulle funzionalità e sulla conformità dell’implementazione dei relativi driver IEC 61850 e funzioni in zenon, scrivi all’indirizzo energy@copadata.com.