Некоторые аспекты реализации стандарта МЭК 61850 в проверочном оборудовании

Аннотация:

В данной статье рассмотрены требования, предъявляемые к проверочному оборудованию, поддерживающему стандарт МЭК 61850, и их реализация в испытательном комплексе РЕТОМ-61850 производства НПП «Динамика».

Ключевые слова: МЭК 61850, РЕТОМ, GOOSE, Sampled Values.

В настоящее время быстрыми темпами развивается оборудование с поддержкой стандарта МЭК 61850. Функциональные возможности такого оборудования постоянно расширяются, в связи с этим возрастают требования к испытательным устройствам, предназначенным для его проверки.

Научно-производственное предприятие «Динамика» активно занимается вопросами, связанными с тестированием устройств, поддерживающих стандарт МЭК 61850, и оперативно реагирует на все изменения, происходящие в нем. В результате проведенного анализа требований к проверочному оборудованию, предназначенному для проверки устройств с поддержкой нового стандарта, специалистами НПП «Динамика» был создан испытательный комплекс РЕТОМ-61850, отличающийся большим количеством выдаваемых и принимаемых потоков Sampled Values, а также возможностью тестирования как РЗА, так и АСКУЭ (частота дискретизации 80 и 256 выборок соответственно).

Новый комплекс получил самую высокую оценку и был отмечен наградой на XV Международной специализированной выставке «Электрические сети России», проходившей с 27 по 30 ноября 2012 года во Всероссийском выставочном центре в г. Москва.

Реализация стандарта МЭК 61850 в проверочном устройстве предусматривает наличие в нем специальных аппаратных возможностей и программных решений. В данной статье предлагаем рассмотреть некоторые из них.

При формировании и передаче потоков выборочных значений (Sampled Values) токов и напряжений спецификацией МЭК 61850 9-2LE предусмотрены две частоты выборок: 80 выборок за период для устройств релейной защиты и 256 выборок за период для систем коммерческого учета электроэнергии.

Предварительно можно рассчитать, какое количество потоков в формате Sampled Values можно передать через кабель Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с. Рассмотрим случай, когда частота составляет 80 выборок за период. При частоте энергосистемы 50 Гц (длительность периода равна 20 мс) выборка выдается каждые 250 мкс. Приняв объем выборки равным 1000 бит (приблизительный объем выборки, в котором содержатся измеренные значения 4 токов и 4 напряжений в единый момент времени), получаем, что каждую секунду в сеть выдается 4 Мбит данных.

При частоте 256 выборок за период объем передаваемой информации увеличивается приблизительно в 3 раза и составляет 12 Мбит. Очевидно, что в сети с пропускной способностью 100 Мбит/с можно одновременно передавать довольно небольшое количество потоков Sampled Values. При необходимости многочисленные потоки данных 100-мегабитных сетей Ethernet комбинируются в одном коммутаторе с магистралью 1 Гбит/с.

В такой конфигурации для абонентов можно создать 50 и более наборов данных в формате Sampled Values, однако, в этом случае встает вопрос о проверке магистральных каналов, который может быть решен с помощью испытательных устройств с поддержкой сети со скоростью 1 Гбит/с.

Все это формирует следующие требования, которым должно удовлетворять проверочное оборудование:

• поддержка работы в сетях с пропускной способностью 1 Гбит/с;
• возможность работы с различной частотой выборок в формате Sampled Values;
• одновременная выдача и обработка нескольких потоков Sampled Values.

Несмотря на то, что внедрение стандарта идет достаточно быстрыми темпами, количество устройств традиционного типа (без поддержки стандарта МЭК 61850) все еще велико, и, можно предположить, что в ближайшие десять лет процент таких устройств уменьшится незначительно. Для проверки совместной работы устройств разных типов, а также при проведении комплексных испытаний систем защит подстанций необходимо, чтобы все устройства могли взаимодействовать и реагировать как на логические, так и на аналоговые сигналы. Для этого при аппаратной реализации в тестовом оборудовании необходимо наличие, как дискретных входов, так и контактных выходов с возможностью трансляции (переадресации) GOOSE-сообщений на контактные выходы и, наоборот, с дискретных входов – в GOOSE-сообщения. Данная возможность также позволяет управлять логикой работы проверяемых устройств (например, ввод ускорения). Наличие выходных контактов обеспечивает синхронную выдачу аналоговых токов и напряжений с другого (аналогового) проверочного устройства при совместном тестировании оборудования разного типа.

Для полноценного анализа потоков Sampled Values необходимо не только измерять значения токов и напряжений, но и важно оценивать временные задержки, переходные процессы и нелинейные искажения с помощью осциллографа или регистратора потоков Sampled Values, отображающих выборки с реальными метками времени. На рисунке 1 представлен пример регистрации потоков Sampled Values по реальным меткам времени с помощью комплекса РЕТОМ-61850. Синхронная регистрация потоков позволяет оценивать временные задержки.

Рис. 1 – Осциллографирование потока Sampled Values и логических сигналов.

В данной статье рассмотрены лишь некоторые требования, которые предъявляются к проверочным устройствам.

В настоящее время всем существующим условиям в полной мере отвечает испытательный комплекс РЕТОМ-61850. НПП «Динамика» и в дальнейшем будет вести научно-исследовательскую деятельность в области МЭК 61850, как одном из инновационных направлений в энергетике всего мира, предлагая потребителю самое актуальное и современное оборудование.