Wprowadzenie do IEC 61850 i oprogramowania zenon

 

 

Na tej stronie znajdziesz: 

• Funkcje łączności
• Przypadki zastosowania
• Wydajna inżynieria
• Bezpieczeństwo inwestycji
• Szczegółowe możliwości
• Perspektywy

 

W normie IEC 61850 zdefiniowano protokoły komunikacyjne dla inteligentnych urządzeń elektronicznych (IED) działających w cyfrowych podstacjach. Po zintegrowaniu z platformą programową zenon firmy COPA-DATA ta norma ma transformacyjny potencjał, ułatwiający i wzmacniający systemy automatyzacji w elektroenergetyce. Ta harmonijna integracja zapewnia niezrównaną transparentność danych operacyjnych, gwarantującą doskonałą interoperacyjność systemów i skuteczną kontrolę w czasie rzeczywistym. Zaprojektowana z myślą o elastyczności i skalowalności, synergia normy IEC 61850 i platformy zenon odblokowuje potencjały wydajności w zakresie zarządzania systemami energetycznymi, pozwalające na uzyskanie wyższego poziomu wyrafinowania podczas obsługiwania złożonych sieci elektroenergetycznych. Zarówno w automatyzacji sieci i zarządzaniu podstacjami to partnerstwo zwiększa wydajność przy zachowaniu globalnych wymogów w zakresie zgodności, otwierając drzwi nowej ery inteligentnej dystrybucji energii.

 

 

Przyszłościowe operacje komunalne dzięki technologii podstacji cyfrowych

 

Przewiduje się, że rynek podstacji cyfrowych zwiększy się o ponad 7,3% od 2022 do 2028 roku, napędzany korzyściami płynącymi z dokładniejszych i bardziej niezawodnych danych, krótszych czasów reakcji oraz oszczędności czasu kosztów nieruchomości i infrastruktury. Jednak przejście z podstacji tradycyjnych na cyfrowe może być trudnym wyzwaniem ze względu na niechęć użytkowników końcowych i ograniczone zasoby know-how. Moduł zenon Energy Edition firmy COPA-DATA oferuje rozwiązanie, umożliwiające bardziej inteligentne i wzajemnie połączone podstacje, co przekłada się na oszczędność czasu, mniejsze obciążenie robocze i mniejsze ryzyko błędów. Skuteczne szkolenia personelu i innowacje w dziedzinie testowania przekaźników ochronnych mają kluczowe znaczenie dla sprostania tym wyzwaniom.

 

W tym artykule analizujemy korzyści, jakie standard IEC 61850 zapewnia przedsiębiorstwom komunalnym, ze szczególnym naciskiem na jej zdolność do optymalizowania operacji, interoperacyjność, elastyczność i wydajność dzięki oprogramowaniu zenon. Koncentrujemy się na możliwościach standardu i sposobie, w jaki usprawnia on zarządzanie siecią, podejmowanie decyzji i wymianę danych. Ponadto podkreślamy, w jaki sposób standard zwiększa możliwości oprogramowania zenon w zakresie dostosowywania się do zmieniających się wymagań, omijając w ten sposób kosztowne procedury modernizacji przez zapewnienie bezpieczeństwa inwestycji w platformę programową zenon. Ponadto podkreślamy rolę standardu w zakresie monitorowania, kontrolowania i automatyzacji systemów energetycznych, co przyczynia się do zmniejszenia przestojów, lepszego zarządzania aktywami i poprawy niezawodności w celu ułatwienia wykorzystania inteligentnych funkcjonalności sieci i zaawansowanych aplikacji, ustanawiając w ten sposób drogę do bardziej odpornej i zrównoważonej przyszłości energetycznej.

 

Kluczowe funkcje łączności IEC 61850 w oprogramowaniu zenon

 

Szczegółowe wsparcie i kompatybilność oprogramowania zenon z głównymi protokołami komunikacyjnymi IEC 61850 jest kluczem do pomyślnej realizacji cyfrowych podstacji.

 

Klient MMS IEC 61850

 

Połączenie z IED, gromadzenie szczegółowych danych dotyczących monitorowania i wydawanie komend sterujących. zenon IEC 61850 może łączyć się z urządzeniami różnych typów i marek. Klient MMS IEC 61850 w platformie zenon jest zgodny z wydaniem 2.1 standardu IEC.

 

 

 

 

Serwer MMS IEC 61850 

 

 

Dostarczanie danych do aplikacji nadrzędnych, takich jak RTU, koncentratory danych lub dyspozytornie SCADA.

 

 

 

 

IEC 61850 GOOSE Publisher i Subscriber

 

 

Integracja ze strumieniami komunikacyjnymi między jednostkami zabezpieczającymi oraz elastyczna walidacja i uzupełnianie funkcji ochrony.

 

 

 

 

W połączeniu z IEC 61850 platforma zenon obejmuje różne rozwiązania na różnych poziomach. Dzięki wysokiemu poziomowi integracji, rozwiązania można łatwo budować w dowolnej skali i łączyć z dowolnym innym systemem.

 

 

Potężne rozwiązania z oprogramowaniem zenon w podstacjach cyfrowych

 

Platforma programowa zenon stanowi fundament do realizowania licznych innowacyjnych zadań i rozwiązań w podstacjach cyfrowych:

 

System kontroli procesu w stacji i HMI podstacji

 

Pełna świadomość sytuacyjna i bezpieczna kontrola to główne wymagania stawiane nowoczesnym podstacjom. zenon może łączyć się z dowolnym typem sprzętu za pomocą elastycznych sterowników MMS i GOOSE. Urządzenia Edition 1 i Edition 2 mogą być jednocześnie zintegrowane, niezależnie od ich rzeczywistego modelu danych. Każdy stan lub wskaźnik jest pobierany i wyraźnie prezentowany, na przykład na schematach jednoliniowych lub niestandardowych imitacjach. Wstępnie skonfigurowane komendy mogą być wydawane przez autoryzowanego operatora. Niestandardowe blokady, a także automatyczne blokady oparte na topologii podstacji chronią system przed uszkodzeniem. Oprócz IEC 61850 zenon obsługuje wiele innych protokołów komunikacyjnych, co pomaga tworzyć rozwiązania nawet w heterogenicznych i starszych środowiskach.

 

Brama podstacji

 

Centralne monitorowanie za pośrednictwem dyspozytorni regionalnych lub krajowych jest głównym wymogiem w wielu projektach. zenon umożliwia tę funkcję dzięki zintegrowanej bramie procesowej. Dostępne są wszystkie istotne protokoły, takie jak IEC 60870, DNP3, IEC 61850, MODBUS lub OPC UA i wiele innych. Połączenie pozwala w pełni monitorować i konsekwentnie kontrolować urządzenia podstacji. W tym celu oprogramowanie bramy może elastycznie pośredniczyć między dyspozytornią a urządzeniami podstacji, nawet w przypadku korzystania z różnych protokołów.

Monitorowanie i zastępowanie komunikacji GOOSE

 

Może wydawać się niezwykłe, że pakiet HMI/SCADA jest dostarczany z obsługą protokołu IEC 61850 GOOSE. Otwiera to jednak wiele możliwości. Dzięki subskrybentowi GOOSE komunikaty GOOSE mogą być monitorowane i nadzorowane, co przekłada się na lepszą dostępność i większe zaufanie do tej nowej technologii. Aby zastąpić brakujące komunikaty GOOSE – na przykład z powodu awarii komponentu – można użyć modułu GOOSE Publisher. Umożliwia to dalsze udostępnianie komunikatów GOOSE do momentu usunięcia awarii komponentu.

 

Wysoka dostępność sieci z PRP

 

PRP (Parallel Redundancy Protocol) to standard branżowy, który zapewnia płynne przełączanie awaryjne w przypadku awarii dowolnego komponentu w sieci. Wszystkie protokoły komunikacyjne oparte na sieci Ethernet w oprogramowaniu zenon, takie jak IEC 61850 MMS Client i Server, a także GOOSE, mogą być wykorzystywane w oparciu o PRP.

 

 

Ujednolicone zarządzanie rejestrami zakłóceń

 

Dane oscylograficzne i statusowe o wysokiej dokładności są przechwytywane przez IED i urządzenia zabezpieczające i zapisywane w tzw. rejestrach zakłóceń. Za pomocą tzw. funkcji File Transfer oprogramowanie zenon zbiera te pliki z sieci urządzeń IED i udostępnia je do centralnego badania za pomocą systemów eksperckich. Ponadto zenon jest wyposażony w zintegrowaną przeglądarkę COMTRADE (Common format for Transient Data Exchange for power systems), która umożliwia bezpośrednią wizualizację rejestrów zakłóceń zgodnie z IEEE C37.111 w lokalnym interfejsie HMI.

 

Wsparcie w zakresie zlecania zadań (FAT/SAT)

 

Podczas testów FAT i SAT (Factory and Site Acceptance Testing) często brakuje komponentów lub urządzeń. Aby je symulować, zenon oferuje rozbudowane narzędzia do tworzenia wirtualnych procesów. Dzięki temu przynajmniej istniejącą część można testować wstępnie w połączeniu z częścią symulowaną. W przypadku SAT potrzebne są dalsze funkcje, takie jak zmienna lista diagnostyczna, która zapewnia filtrowany przegląd wszystkich zmiennych komunikacyjnych. Ponadto ekran systemowy (coms-screen) dostarcza informacji o stanie połączenia podłączonych urządzeń.W przypadku operacji próbnych, statystki alarmów mogą pomóc w znalezieniu gorących punktów wymagających przeróbek.

 

Wymiana urządzeń i weryfikacja sprzętu

 

Podczas normalnej pracy urządzenia zabezpieczające muszą być regularnie sprawdzane. W klasycznych, okablowanych instalacjach była to pracochłonna procedura. W całkowicie scyfryzowanych podstacjach z magistralą procesową zgodną z normą IEC 61850 można jednak wykorzystać dedykowane funkcje do przeprowadzania testów w systemie bez konieczności fizycznej interwencji. W tym przypadku zenon może pomóc w jednoznacznym wskazaniu trybu pracy instalacji i jej komponentów. Interpretując informacje IEC 61850, inżynier testujący może w przejrzysty sposób zidentyfikować, które części instalacji są odizolowane lub działają w trybie testowym. Oprogramowanie zenon pomaga konsekwentnie resetować wszystkie odpowiednie ustawienia i ponownie uzbrajać urządzenia zabezpieczające po zakończeniu testów.

 

Co więcej, wadliwy sprzęt podstacji trzeba szybko wymienić i dokładnie przetestować przed wznowieniem normalnej pracy. zenon oferuje rozwiązania umożliwiające szybką wymianę IED w przypadku awarii. Dzięki zastosowaniu alternatywnego sterownika punktu danych, wartości mogą być natychmiast kierowane do urządzenia zastępczego, niezależnie od jego typu i modelu.

Korzyści dla wysoce wydajnego przepływu pracy inżynierów

 

MMS Client – pozyskiwanie danych z modułów IED

 

Sterownik IEC 61850 MMS Client zapewnia obsługę wyjątkowych funkcji i zgodność ze standardem. Odpowiada wydaniu 1 i wydaniu 2.1 standardu IEC 61850-8-1 i jest stale ulepszany wraz z jego rozwojem. Możliwe jest przesyłanie modeli danych z serwerów IEC 61850, a także pobieranie ich z plików SCL. Konfiguracja klienta MMS odbywa się za pomocą przejrzystych okien dialogowych, które pozwalają dostosować każdy aspekt funkcjonalności sterowników. W przypadku dużych i standaryzowanych systemów możliwe jest wykorzystanie szablonów i automatycznych narzędzi konfiguracyjnych.

W ramach raportowania sterownik obsługuje zarówno statyczne, jak i dynamiczne zestawy danych. Ponadto szczególną uwagę zwraca się na redundantne systemy HMI w zakresie raportów, dzięki czemu gwarantowana jest ciągła praca, nawet jeśli część systemu ulegnie awarii. Podsumowując, zenon IEC 61850 MMS Client pomaga inżynierom z łatwością realizować oddolne scenariusze, ale też promuje realizację wydajnych, odgórnych procesów inżynieryjnych.

 

MMS Server – dostarczanie danych i usług klientom wyższego szczebla

 

Zintegrowany serwer IEC 61850 MMS w interfejsie HMI można wykorzystywać na różne sposoby. Można użyć go do agregacji danych, ujednolicenia komunikacji, jako bramy lub jako narzędzia do symulacji i testów. Aby osiągnąć maksymalną elastyczność, serwer IEC 61850 MMS jest zintegrowany ze środowiskiem IEC 61131-3 (Soft PLC) w oprogramowaniu zenon. Pozwala to na indywidualne dostosowanie do nieskończonych możliwości konfiguracji. Niemniej jednak, tutaj również obowiązują podstawowe zasady opisu modelu. Aby rozpocząć konfigurację modelu danych MMS Server, można zaimportować zewnętrzny plik SCL. Cały model danych i zaawansowane konfiguracje serwera ustawia się za pomocą zintegrowanego narzędzia konfiguracyjnego.

 

GOOSE Publisher i Subscriber

 

Konfiguracja GOOSE w zenon Logic odbywa się głównie przy użyciu plików SCL. Plik opisu instancji zazwyczaj zawiera informacje na temat publikowania komunikatów GOOSE i zazwyczaj jest elementem opisu serwera IEC 61850. Aby skonfigurować subskrypcje, ładowane są odpowiednie sekcje innych podmiotów publikujących. Ta metoda jest prosta, ale bardzo skuteczna w konfiguracji GOOSE w oprogramowaniu zenon.

 

Automatyczna konfiguracja HMI – oszczędność nawet 90% czasu pracy inżynieryjnej!

 

Usługi profesjonalne COPA-DATA

 

W celu osiągnięcia najlepszych możliwych rezultatów dla rozwiązania cyfrowej podstacji, nasz zespół ekspertów zapewnia wsparcie ponad 30-letnim doświadczeniem w automatyzacji podstacji. Usługi obejmują zarówno podstawowe badania koncepcji architektonicznych i tworzenie ergonomicznych projektów szablonów HMI, jak i tworzenie kreatorów i analizę dostępnych modeli danych w celu automatycznego generowania projektów.Aby uzyskać więcej informacji, zobacz: profesjonalne usługi wsparcia zenon – COPA-DATA

 

Bezpieczeństwo inwestycji dzięki profesjonalnemu oprogramowaniu przemysłowemu

 

Wybór technologii automatyzacji podstacji ma kluczowe znaczenie, ponieważ musi ona działać niezawodnie w krytycznych warunkach przez wiele lat. Znaczna liczba przedsiębiorstw komunalnych i zakładów energetycznych na całym świecie, które z powodzeniem zaufały oprogramowaniu zenon, cieszy się nieocenionymi korzyściami, które przyczyniają się do wypełniania ich obowiązków i otwierają nowy potencjał sukcesu biznesowego:

 

Długoterminowa kompatybilność i doskonała obsługa standardu IEC 61850

 

Platforma programowa zenon została zaprojektowana specjalnie z myślą o działaniu w kontekście krytycznej infrastruktury energetycznej. Niezawodne działanie jest połączone z możliwością ulepszania i aktualizowania rozwiązania przez cały cykl życia przy rozsądnym nakładzie pracy. Standard IEC 61850 dla podstacji cyfrowych jest stale ulepszany. COPA-DATA angażuje się w napędzanie tej ewolucji i zapewnianie doskonałego wsparcia dla przyszłych ulepszeń standardu. Przykładowo, zenon pozwala integrować urządzenia obsługujące różne wersje standardu – Edition 1 i Edition 2 – w tym samym rozwiązaniu.IEC 61850 MMS Client w zenon zyskał oficjalna certyfikację zgodnie z wydaniem Edition 2 międzynarodowego standardu (certyfikat wydany przez DNV GL).

 

Sukces cyfryzacji w starszych środowiskach

 

Projekty cyfryzacji i modernizacji zazwyczaj muszą uwzględniać starszy sprzęt, standardy i interfejsy. Oprogramowanie zenon jest niezależne od dostawców i oferuje gotowe możliwości podłączenia do urządzeń IED i systemów dowolnego typu. Umożliwia to tworzenie rozwiązań opartych na IEC 61850 nawet w heterogenicznych środowiskach.

 

 

Łatwe ulepszanie i skalowanie rozwiązania

 

Oprogramowanie zenon można wykorzystywać w zastosowaniach o dowolnej skali. Począwszy od małych zastosowań z kilkoma zasilaczami, aż po duże zastosowania O&M dla flot podstacji, to rozwiązanie jest napędzane przez w pełni zintegrowany zestaw komponentów inżynieryjnych i wykonawczych, które zapewniają wysoką synergię na wszystkich etapach projektu.Niezrównana technologia sieciowa oprogramowania zenon umożliwia tworzenie modułowych i bezpiecznych architektur, wspieranych przez opcjonalne funkcje redundancji.

Szczegóły możliwości IEC 61850 w oprogramowaniu zenon

 

Klient MMS IEC 61850

• Zgodność z wersjami Edition 1 i Edition 2.1 standardu IEC 61850-8-1*
• Certyfikacja wg Edition 2: przetestowano pod kątem 1000 jednoczesnych urządzeń IED
• Obsługiwana jest jednoczesna komunikacja z urządzeniami każdego typu (Edition 1 i Edition 2).
• „Bezpośrednia obsługa” i „wybór przed obsługą” przy normalnym i podwyższonym poziomie bezpieczeństwa, zintegrowane ze sterowaniem komendami.
• Znacznik czasu RTU i jakość RTU wykorzystywane w całym systemie
• Przeglądanie online i selektywne importowanie modelu danych IED ze środowiska inżynieryjnego
• „Autodeskrypcja” podczas powiązania z IED (dopasowanie do bieżącego stanu modelu danych i usług IED)
• Przeglądanie offline i selektywne importowanie z plików SCL
• Obsługa raportowania dynamicznych zestawów danych
• Obsługa transferu plików
• Definiowalna kategoria jednostek inicjujących („orCat”)
• Indywidualne opcje wyzwalania raportów (dla urządzeń wymagających tego od klienta)
• Obsługa wszystkich wspólnych klas danych (CDC) i typów prywatnych oraz tablic
• Obsługa śledzenia usług, ustawianie grup
• Nazwy zmiennych definiowane przez użytkownika w aplikacji HMI
• Szyfrowanie TLS (IEC 62351-3)
• Uwierzytelnianie ACSE (IEC 62351-4)
• Obsługa PRP (Parallel Redundancy Protocol)

 

*Uwaga: formalna procedura testowa wg Edition 2.0 przeprowadzona z opcjonalnym przypadkiem testowym „cBr33” pod kątem zgodności z wersją Edition 2.1

 

IEC 61850 MMS Server i GOOSE (zintegrowany sterownik)

 

Sterownik jest zintegrowany z usługą IEC 61131-3 Logic Service oprogramowania zenon i obsługuje komunikację zarówno MMS i GOOSE.

• Obsługa standardu IEC 61850-8-1 Edition 1 i Edition 2:
  • Komunikacja na linii klient-serwer przez MMS
  • Publikowanie/subskrypcja i nadzór GOOSE połączone w jednej konfiguracji IED.
• Sterownik obsługuje połączenia z wieloma klientami 850
• Obsługa przeglądania online modelu danych przez klientów (urządzenia logiczne, węzły logiczne, obiekty danych i atrybuty danych)
• Obsługa poleceń: elastyczna realizacja dowolnych modeli sterowania przez skrypty oparte na IEC 61131-3
• Obsługa raportowania buforowanego i niebuforowanego
• Odczytywanie i zapisywanie wartości
• Odczytywanie i zapisywanie wartości zestawów danych
• Dynamiczne tworzenie i usuwanie zestawów danych
• Obsługa ustawiania grup
• Obsługa transferu plików
• Obsługa protokołów IPv4 oraz IPv6
• Szyfrowanie TLS (IEC 62351-3)
• Uwierzytelnianie ACSE (IEC 62351-4)
• Obsługa PRP (Parallel Redundancy Protocol)
• Bezpośrednie zastosowanie IEC 61131-3 (Logic) do obliczeń i specjalnych procedur sterowania

 

Przyszłe trendy i rozwój w IEC 61850 i platformie zenon

 

Podczas analizowania roli IEC 61850 i platformy zenon ważne jest, aby pamiętać o przyszłych trendach i rozwoju. Sprostanie rosnącym wymaganiom, wynikającym z rosnącej dynamiki i zapotrzebowania na energię elektryczną, wymaga od zakładów energetycznych zabezpieczenia swoich aktywów na przyszłość i zwiększenia efektywności operacyjnej. Ponieważ cyberbezpieczeństwo odgrywa coraz większą rolę w scyfryzowanych systemach, branża energetyczna musi zapewnić ochronę przed cyberzagrożeniami. Dodatkowo, zwiększony globalny nacisk na zrównoważony rozwój i politykę zerowej emisji podkreśla potrzebę wyłączenia tradycyjnych kopalnych źródeł energii na rzecz rozproszonych źródeł odnawialnych. Oprogramowanie zenon jest dobrze przygotowane do sprostania tym wyzwaniom, z rozwojem interfejsu użytkownika i rozwojem inteligentnych rozwiązań sieciowych na czele. Z niecierpliwością czekamy na to, co przyniesie przyszłość dla naszych klientów, IEC 61850 i oprogramowania zenon.

 

Aby uzyskać więcej szczegółowych informacji na temat możliwości i zgodności wdrażania sterowników i funkcji związanych z normą IEC 61850 w oprogramowaniu zenon, wystarczy wysłać wiadomość na adres energy@copatada.com.