16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/297-298/7908428.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 13-14 (297-298) июль 2016 года

Реализация захвата и обработки потоков Sampled Values МЭК 61850‑9‑2 (LE) в ПТК EKRASCADA

Производство для энергетики Сергей ОБОРИН, ведущий инженер-программист ООО НПП «ЭКРА»

В настоящее время в сфере электроэнергетики все чаще можно наблюдать тенденции, направленные на создание цифровых подстанций.

Стандарт МЭК 61850 рассматривается как основа для решения таких задач. Он регламентирует:

• формат файлов конфигурации интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ);
• модели данных ИЭУ, которые определяют набор поддерживаемых ими функций;
• протоколы информационного обмена: как для взаимодействия ИЭУ друг с другом, так и для взаимодействия с другими устройствами подстанции (Manufacturing Message Specification (MMS), Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE), Sampled Values (SV)).

Глава МЭК 61850‑9‑2 стандарта определяет передачу мгновенных значений измерений по сети Ethernet (ISO / IEC 8802‑3). Данные передаются по «шине процесса». В соответствии с частью МЭК 61850‑1 под «шиной процесса» понимается коммуникационная сеть, к которой подключены ИЭУ полевого уровня (коммутационные аппараты, измерительные преобразователи, измерительные трансформаторы). Передача данных по «шине процесса» осуществляется с использованием протоколов, определенных в стандарте. Мгновенные значения токов и напряжений оцифровываются в устройствах и передаются в составе сообщений SV.

Для захвата потоков SV с помощью системы EKRASCADA необходимо создать соответствующий проект. Задачу создания проекта решает средство конфигурирования EKRASCADA STUDIO. В проект необходимо добавить устройства, потоки SV с которых нужно захватить. Для этих целей используется компонент подсистемы сбора данных «Клиент МЭК-61850», который поддерживает протоколы MMS, GOOSE, SV. Устройства добавляются в виде файлов в формате SCL (SCD, ICD, CID), а также с помощью функции «online browsing». В процессе конфигурирования имеется возможность изменять следующие параметры блоков управления SV сообщениями:

• идентификатор SMV (smvID) – используется для определения принадлежности пакета SV определенному блоку управления, определенного ИЭУ;
• идентификатор приложения (APPID) – используется для фильтрации сообщений SV на канальном уровне, а также для определения принадлежности определенному блоку управления, определенного ИЭУ;
• MAC-адрес подсети – используется для фильтрации сообщений SV на канальном уровне.

Дополнительно можно скорректировать список переменных, добавляемых в систему. В качестве потребителя данных будет использоваться подсистема осциллографирования, которая поддерживает запись сконфигурированных переменных в осциллограмму в формате COMTRADE. В этом и будет заключаться обработка сигналов. После завершения конфигурирования необходимо применить созданный проект. С этого момента система EKRASCADA начинает выполнять захват потоков SV и обработку значений сигналов.

На рисунке представлена схема взаимодействия при выполнении захвата и обработки потоков Sampled Values. В схеме участвуют:

• два испытательных комплекса Omicron CMC 356 – каждое устройство обеспечивает генерацию трех потоков SV, т. е. содержит три блока управления сообщениями Sampled Values. Каждый поток содержит 8 сигналов: 4 тока, 4 напряжения;
• сервер единого времени ЭКРА «СВ-03» – обеспечивает синхронизацию времени для:
• устройств Omicron CMC 356 по протоколу PTP v2 с точностью до 1 микросекунды;
• ПК с системой EKRASCADA по протоколу SNTP с точностью до 10 миллисекунд;
• индустриальный коммутатор Ethernet 100 Мбит / с – обеспечивает обмен данными;
• индустриальный ПК с системой EKRASCADA – обеспечивает захват потоков SV и обработку значений сигналов.

 Рассмотрим алгоритм получения пакетов SV. Можно выделить следующие основные шаги:

1. Получить пакет;
2. Проверить наличие MAC-адреса подсети (MAC-адрес приемника) в списке известных MAC-адресов подсети;
3. Проверить тип инкапсулированного в Ethernet кадра протокола: 802.1Q VLAN (0x8100), IEC 61850 SV (0x88ba);
4. При наличии 802.1Q VLAN проверить тип инкапсулированного в пакет протокола: IEC 61850 SV (0x88ba);
5. Проверить наличие значения поля «APPID» в списке известных идентификаторов приложений;
6. Выполнить разбор ASN.1 части пакета (sampled values pdu);
7. Выбрать ASDU;
8. Проверить наличие информации о полученном сообщении SV: это осуществляется путем поиска по хеш-таблице. В качестве ключа используется комбинированный хеш значений «APPID» и «svID»;
9. При наличии поля «datSet» проверить корректность ссылки на набор данных соответствующего блока управления SV сообщениями.
10. Выполнить разбор секции «Sample» («seqData») в соответствии с информацией о типах в текущем наборе данных;
11. полученные данные передать в блок управления SV сообщениями;
12. Повторить пункты 7‑11 для каждого ASDU;
13. Проверить корректность значения поля «ConfRev»;
14. Добавить сообщение в циклическую сор­тируемую по значению поля «smpCnt» очередь обработки;
15. Выполнить обработку сообщения с учетом обработанных ранее сообщений (дедупликация).
Далее данные передаются в систему EKRASCADA. Потребителем данных является подсистема осциллографирования, которая выполняет запись осциллограммы с ранее сконфигурированными переменными, при переходе пускового сигнала в активное состояние.

Для проверки корректности реализации захвата и обработки SV потоков использовалось ПО для сетевого анализа пакетов Wireshark версии 2.0.1. Данное ПО поддерживает декодирование пакетов SV, а также декодирование секции «seqData» в соответствии с МЭК 61850‑9‑2 (LE). Для визуального анализа корректности записанных осциллограмм применялось ПО Omicron SVScout версии 1.10.197. SVScout декодирует поток данных SV и отображает значения сигналов в виде графика. В полной версии поддерживается запись осциллограмм.

В заключение отметим, что в результате реализации функционала захвата и обработки потоков Sampled Values МЭК 61850‑9‑2 (LE) в ПТК EKRASCADA появилась возможность использовать систему в качестве регистратора аварийных событий.



Литература

IEC 61850. Part 1: Introduction and overview.
IEC 61850. Part 6: Configuration description language for communication in electrical sub-stations related to IEDs.
IEC 61850. Part 7‑2: Basic information and communication structure – Abstract communication service interface (ACSI).
IEC 61850. Part 7‑3: Basic communication structure – Common data classes.
IEC 61850. Part 7‑4: Basic communication structure – Compatible logical node classes and data object classes.
IEC 61850. Part 9‑2: Specific communication service mapping (SCSM) – Sampled values over ISO / IEC 8802‑3.
IEC 61850‑9‑2 LE: Implementation Guideline for Digital Interface to Instrument Transformers Using IEC 61850‑9‑2.
ISO / IEC 8825‑1:2000, Information technology – ASN.1 encoding rules: Specification of Basic Encoding Rules (BER), Canonical Encoding Rules (CER) and Distinguished Encoding Rules (DER).

ekralogo.jpg


428003, Чувашская Республика,
г. Чебоксары, пр. Ивана Яковлева, 3
Тел. / факс: (8352) 22‑01–10, 22‑01‑30 (автосекретарь)
e-mail: ekra@ekra.ru
www.ekra.ru

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 13-14 (297-298) июль 2016 года: