ДСТУ IEC 61850-5:2014 Коммуникационные сети и системы на подстанциях. Часть 5. Технические требования к функциям и моделям приборов (IEC 61850-5:2003, IDT)

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

КОМУНІКАЦІЙНІ МЕРЕЖІ ТА СИСТЕМИ НА ПІДСТАНЦІЯХ
Частина 5. Технічні вимоги до функцій і моделей приладів

(ІЕС 61850-5:2003, IDT)
ДСТУ ІЕС 61850-5:2014

Київ
МІНЕКОНОМРОЗВИТКУ УКРАЇНИ
2015

ПЕРЕДМОВА

1 ВНЕСЕНО: ТОВ «Науково-виробниче підприємство «Укренергоналадкавимірювання», Технічний комітет стандартизації «Керування енергетичними системами та пов’язані з цим процеси інформаційної взаємодії» (ТК 162)

ПЕРЕКЛАД І НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ РЕДАГУВАННЯ: І. Блінов, канд. техн. наук; В. Гінайло, канд. техн. наук (науковий керівник); А. Гінайло; О. Кириленко, д-р техн. наук; С. Танкевич

2 НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Мінекономрозвитку України від 2 грудня 2014 р. № 1429 з 2015-05-01

3 Національний стандарт відповідає ІЕС 61850-5:2003 Communication networks and systems in substations — Part 5: Communication requirements for functions and device models (Комунікаційні мережі та системи на підстанціях. Частина 5. Комунікаційні вимоги до функцій і моделей приладів)

Ступінь відповідності — ідентичний (IDT)

Переклад з англійської (еn)

4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ

ЗМІСТ

Національний вступ

Передмова до ІЕС 61850-5:2003

Вступ до ІЕС 61850-5:2003 

1 Сфера застосування

2 Нормативні посилання

3 Терміни та визначення понять 

4 Познаки та скорочення 

5 Функції системи автоматизації підстанції

5.1 Вступ

5.2 Логічне розподілення функцій та інтерфейсів 

5.3 Фізичне розподілення функцій та інтерфейсів 

5.4 Роль інтерфейсів 

6 Цілі та вимоги 

6.1 Можливість взаємодії 

6.2 Статичні вимоги до конструкції

6.3 Динамічні вимоги до обміну даними 

6.4 Вимоги до характеристики відповіді

6.5 Підхід до можливості взаємодії 

6.6 Вимоги до випробовування на сумісність

7 Правила для визначання функцій 

7.1 Опис функції

7.2 Опис логічного вузла 

7.3 Опис повідомлень РІСОМ 

8 Категорії функцій 

8.1 Функції системного підтримування

8.2 Функції технічного обслуговування та конфігурування системи 

8.3 Функції керування та оперативного керування 

8.4 Локальні функції автоматизування процесу

8.5 Розподілені автоматичні функції підтримування

8.6 Розподілені функції автоматизування процесу 

9 Концепція логічного вузла

9.1 Логічні вузли й логічні зв’язки

9.2 Потреба у формальному системному описі 

9.3 Вимоги до характеристики функціювання логічного вузла

9.4 Приклади декомпозиціювання загальних функцій у логічних вузлах 

10 Концепція повідомлень РІСОМ 

10.1 Атрибути повідомлень РІСОМ 

10.2 Повідомлення РІСОМ і моделі даних

11 Перелік логічних вузлів

11.1 Логічні вузли для функцій захисту 

11.2 Логічні вузли для керування 

11.3 Фізичний прилад 

11.4 Безпека приладу й системи 

11.5 Логічні вузли, що стосуються первинного устатковання

11.6 Логічні вузли, що стосуються системних сервісів

12 Застосовування логічних вузлів (довідковий) 

12.1 Основні принципи 

12.2 Базові приклади

12.3 Додаткові приклади 

12.4 Зауваги щодо моделювання

13 Технічні вимоги до повідомлення

13.1 Вступ 

13.2 Основні вимоги до часу

13.3 Визначання часу події 

13.4 Визначання часу передавання даних 

13.5 Уведення і використовування типів повідомлень

13.6 Уведення і використовування класів продуктивності

13.7 Типи повідомлень та класи продуктивності

14 Вимоги щодо цілісності даних 

15 Вимоги до функціювання системи 

15.1 Вступ 

15.2 Методи обчислювання

15.3 Результати обчислення

15.4 Підсумок 

16 Додаткові вимоги до моделі даних 

16.1 Вимоги до адресування логічних вузлів

16.2 Вимоги до моделі даних 

Додаток А Логічні вузли й відповідні повідомлення РІСОМ 

Додаток В Ідентифікування повідомлень РІСОМ і класифікування повідомлень

Додаток С Оптимізування комунікації 

Додаток D Правила визначання функцій

Додаток Е Взаємодія функцій і логічних вузлів 

Додаток F Категорії функцій 

Додаток G Функції 

Додаток Н Результат опису функцій 

Додаток І Обчислювання технічних характеристик 

Додаток J Приклади захисних функцій у компенсованих мережах

Бібліографія

Додаток НА Перелік національних стандартів, згармонізованих із міжнародними

нормативними документами, посилання на які є в цьому стандарті

НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Цей стандарт є тотожний переклад ІЕС 61850-5:2003 Communication networks and systems in substations — Part 5: Communication requirements for functions and device models (Комунікаційні мережі та системи на підстанціях. Частина 5. Комунікаційні вимоги до функцій і моделей приладів).

Технічний комітет, відповідальний за цей стандарт, —ТК 162 «Керування енергетичними системами та пов’язані з цим процеси інформаційної взаємодії».

До стандарту внесено такі редакційні зміни:

— слова «ця частина ІЕС 61850», «цей документ», «ця частина» замінено на «цей стандарт»;

— структурні елементи цього стандарту: «Титульний аркуш», «Передмова», «Зміст», «Національний вступ», першу сторінку, «Терміни та визначення понять» і «Бібліографічні дані» — оформлено згідно з вимогами комплексу стандартів національної стандартизації України;

— у розділі 2 наведено «Національне пояснення», виділене в тексті рамкою;

— вилучено виноску щодо опублікування стандартів у розділі 2, оскільки відповідні стандарти вже опубліковано;

— долучено національний довідковий додаток НА, зважаючи на інтереси користувачів.

ІЕС 60870-4, ІЕС 61850-2 та ІЕС 62053-22, на які є посилання в цьому стандарті, впроваджено в Україні як національні стандарти. їх наведено у додатку НА.

Решту стандартів, на які є посилання в цьому стандарті, не впроваджено в Україні як національні і чинних замість них немає. їхні копії можна замовити в Головному фонді нормативних документів.

ПЕРЕДМОВА до ІЕС 61850-5:2003

Серія стандартів ІЕС 61850 складається із наведених нижче частин із загальною назвою «Комунікаційні мережі та системи на підстанціях».

ІЕС 61850-1 Вступ і огляд

ІЕС 61850-2 Словник термінів

ІЕС 61850-3 Загальні технічні вимоги

ІЕС 61850-4 Керування системою та проектуванням

ІЕС 61850-5 Технічні вимоги до функцій і моделей приладів

ІЕС 61850-6 Мова опису конфігурації зв'язку між мікропроцесорними електронними приладами підстанцій

ІЕС 61850-7-1 Базова структура інформаційного обміну для устатковання підстанції та ліній. Принципи та моделі

ІЕС 61850-7-2 Базова структура інформаційного обміну для устатковання підстанції та ліній. Абстрактний інтерфейс комунікаційного сервісу (ACSI)

ІЕС 61850-7-3 Базова структура інформаційного обміну для устатковання підстанції та ліній. Загальні класи даних

ІЕС 61850-7-4 Базова структура інформаційного обміну для устатковання підстанції та ліній. Сумісні класи логічних вузлів і даних

ІЕС 61850-8-1 Визначене відображення комунікаційного сервісу (SCSM). Схема відображення згідно з MMS (ISO 9506-1 і ISO 9506-2) та ISO/IEC 8802-3

ІЕС 61850-9-1 Визначене відображення комунікаційного сервісу (SCSM). Миттєві значення на послідовній багатоканальній лінії «точка-точка»

ІЕС 61850-9-2 Визначене відображення комунікаційного сервісу (SCSM). Миттєві значення згідно з ISO/IEC 8802-3

ІЕС 61850-10 Випробовування на відповідність.

ВСТУП до ІЕС 61850-5:2003

Стандарти серії ІЕС 61850 призначено для забезпечування можливості взаємодії між усіма приладами на підстанціях. Комунікації між такими приладами мають задовольняти вимоги, що накладаються всіма функціями, виконуваними на підстанціях. Зважаючи на підхід виробників та користувачів і на сучасний стан технології, розподіляння функцій у приладах і рівні керування, як правило, не фіксовано. Це призводить до різних вимог до різних комунікаційних інтерфейсів на підстанції. Стандарти серії ІЕС 61850 мають підтримувати будь-яке розподіляння функцій.

Стандарти серії ІЕС 61850 повинні мати тривалий строк чинності, але бути готовими до швидких змін у комунікаційних технологіях за допомогою їхніх технічних підходів, а також структури документів. На рисунку 1 наведено взаємозв’язки цього стандарту з наступними частинами серії ІЕС 61850. Стандарти серії ІЕС 61850 розроблено так, що зміни до однієї частини не потребують суттєвого переписування іншої частини, тобто частини основані на комунікаційних вимогах цього стандарту; виведені вимоги до моделювання у наступних частинах не змінюють вимоги цього стандарту. Впровадження системи необхідне для використовування стандартів серії ІЕС 61850.

Цей стандарт визначає комунікаційні вимоги й моделі приладів для підстанції.

Моделювання комунікацій потребує визначання об’єктів (наприклад об’єкти даних, набір даних, звіт про контроль, діаграма контролю) і сервіси, що забезпечуються об’єктами (наприклад, отримати, встановити, звітувати, створити, видалити). Останні визначено в ІЕС 61850-7-х з явним інтерфейсом до реалізації. Для того щоб використовувати переваги комунікаційної технології, в стандартах серії ІЕС 61850 не визначено нових OSI стеків, але стандартизоване відображення згідно з наявними стеками наведено в ІЕС 61850-8-х та ІЕС 61850-9-х. Мова конфігурування підстанції (ІЕС 61850-6) і стандартизовані випробування на відповідність доповнюють серію ІЕС 61850. На рисунку 1 наведено загальну структуру нормативних документів серії ІЕС 61850, як і відповідну позицію цього стандарту в рамках серії.

Примітка. Для зберігання багаторівневого підходу стандартів серії ІЕС 61850, які не змішують вимоги до реалізування та експлуатування, такі терміни, як клієнт, сервер, об’єкти даних тощо, як правило, не використано в цьому стандарті (вимоги). У стандартах ІЕС 61850-7-х (моделювання), ІЕС 61850-8-х і ІЕС 61850-9-х (відображення визначених комунікаційних сервісів) терміни, що належать до експлуатаційних вимог, такі як РІСОМ, як правило, не використовують.

ІЕС 61850-10 Випробовування на відповідність

ІЕС 61850-6 Мова опису конфігурації зв’язку

ІЕС 61850-8-х ІЕС 61850-9-х Відображення визначеного комунікаційного сервісу

ІЕС 61850-7-4 Сумісні класи логічних вузлів і даних

ІЕС 61850-7-3 Загальні класи даних і атрибути

ІЕС 61850-7-2 Абстрактний інтерфейс комунікаційного сервісу (ACSI)

ІЕС 61850-7-1 Загальна комунікаційна модель

ІЕС 61850-5 Комунікаційні вимоги до функцій і моделей приладів

Рисунок 1 — Положення цього стандарту в серії ІЕС 61850

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

КОМУНІКАЦІЙНІ МЕРЕЖІ ТА СИСТЕМИ НА ПІДСТАНЦІЯХ
Частина 5. Технічні вимоги до функцій і моделей приладів

КОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ И СИСТЕМЫ НА ПОДСТАНЦИЯХ
Часть 5. Технические требования к функциям и моделям приборов

COMMUNICATION NETWORKS AND SYSTEMS IN SUBSTATIONS
Part 5. Technical requirements for functions and device models

Чинний від 2015-05-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт поширюється на системи автоматизації підстанції (САП) і встановлює зв’язок між інтелектуальними електронними приладами (ІЕП) на підстанції та відповідні вимоги до системи.

Технічні вимоги цього стандарту стосуються комунікаційних мереж щодо функцій, виконуваних у САП, і до моделей приладів. Визначено всі відомі функції та їхні комунікаційні вимоги.

Опис функцій не застосовний для стандартизування функцій, але застосовний для визначання комунікаційних вимог між технічними сервісами і підстанцією та комунікаційних вимог між ІЕП у межах підстанції. Головною ціллю є можливість будь-якої взаємодії.

Стандартизування функцій та їхнє реалізування не є предметом розгляду цього стандарту. З цієї причини у стандартах серії ІЕС 61850 не прийнято єдиний принцип розподіляння функцій по приладах. Для підтримування кінцевих запитів на вільне розподілення функцій визначено відповідний поділ функцій на визначальні для комунікації частини. Визначено дані для обміну та їхні необхідні характеристики. Ці визначення доповнюють розрахунки потоку даних для типових конфігурацій підстанцій.

Інтелектуальні електронні прилади підстанцій, такі як захисні прилади, також зустрічаються в інших електроенергетичних об’єктах, таких як електростанції. Застосовування цього стандарту для таких приладів на станціях також буде сприяти системному інтегруванню, що не є предметом розгляду цього стандарту.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У наведених нижче нормативних документах зазначено положення, які через посилання в цьому тексті становлять положення цього стандарту. У разі датованих посилань пізніші зміни до будь-якого з цих видань або перегляд їх не застосовують. Однак учасникам угод, базованих на цьому стандарті, рекомендовано застосовувати найновіші видання нормативних документів, поданих нижче. У разі недатованих посилань треба користуватись останнім виданням наведених документів. Члени ІЕС та ISO впорядковують каталоги чинних міжнародних стандартів.

ІЕС 60044-8 Instrument transformers — Part 8: Electronic current transformers

IEC 60870-4 Telecontrol equipment and systems — Part 4: Performance requirements

IEC 61346 (allparts) Industrial systems, installations and equipment and industrial products — Structuring principles and reference designations

IEC 61850-2 Communication networks and system in substations — Part 2: Glossary

IEC 62053-22 Electricity metering equipment (a. c.) — Particular Requirements — Part 22: Static meters for active energy (classes 0,2 S and 0,5 S)

IEEE Std C37.2:1996 IEEE Standard Electrical Power System Device Function Numbers and Contact Designations

Примітка. Довідкові посилання можна знайти в бібліографії.

НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ

ІЕС 60044-8 Вимірювальні трансформатори. Частина 8. Електронні трансформатори струму

ІЕС 60870-4 Пристрої та системи телемеханіки. Частина 4. Вимоги до робочих характеристик

ІЕС 61346 (усі частини) Промислові комплекси, установки, устатковання і промислові вироби. Принципи структурування та умовні познаки

ІЕС 61850-2 Комунікаційні мережі й системи на підстанціях. Частина 2. Словник термінів

ІЕС 62053-22 Засоби вимірювання електричної енергії змінного струму. Спеціальні вимоги. Частина 22. Лічильники активної енергії статичні (класів точності 0,2 S і 0,5 S)

IEEE С37.2:1996 IEEE Стандартні номери функцій і позначання контактів приладів систем електропостачання.

З ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

У цьому стандарті вжито наведені нижче терміни та визначення позначених ними понять, а також ті, що наведено в ІЕС 61850-2.

3.1 функція (function)

Завдання, яке виконує САП. У загальному випадку, функції здійснюють обмін даними з іншими функціями. В основному функція складається з підфункцій, що називаються логічними вузлами (ЛВ), які обмінюються даними між собою. Відповідно до визначення, тільки логічні вузли передають дані, і з цієї причини функція, що обмінюється даними з іншими функціями, повинна мати принаймні один ЛВ. Як наслідок, відповідно до контексту положень стандартів серії ІЕС 61850, можуть передаватися тільки ті дані, що містяться в логічних вузлах

3.2 розподілена функція (distributed function)

Функція, яка виконує два або більше ЛВ, що розташовані у різних фізичних приладах. Так як усі функції взаємодіють якимось чином, визначання локальної та розподіленої функції не є однозначним, а залежить від визначання функційних кроків, які виконують доти, доки функцію не буде завершено. У разі втрати одного ЛВ або одного відповідного каналу зв’язку, функцію може бути повністю заблоковано або поступово знижено функційність, якщо це можливо

3.3 система (system)

Комплекс приладів, що взаємодіють і виконують спільні функції, а її основою є певний комунікаційний механізм

3.3.1 логічна система (logical system)

Логічна система у контексті ІЕС 61850 — це комплекс об’єднаних між собою (через свої ЛВ) прикладних функцій, що виконують певне спільне завдання, таке як «керування підстанцією»

3.3.2 фізична система (physical system)

Комплекс усіх приладів, що взаємодіють і виконують певні функції, та фізична комунікаційна мережа, що їх об’єднує. Межу системи окреслено її логічними або фізичними інтерфейсами. Прикладами є промислові системи, системи керування, інформаційні системи і, в межах сфери застосування стандартів серії ІЕС 61850, системи автоматизації підстанцій. Основою фізичної системи є її комунікаційна система

3.3.3 система автоматизації підстанції (substation automation system)

Система, що керує, захищає, контролює підстанцію, тобто первинну систему. З цією ціллю вона використовує повністю цифрову технологію і послідовні комунікаційні канали (комунікаційну систему)

3.3.4 первинна система (primary system)

Загальна словосполука для всього силового устатковання і апаратури розподільчих пристроїв

3.3.5 вторинна система (secondary system)

Пов’язаний комплекс усіх компонентів і систем на підстанції для керування, захисту, моніторингу тощо, тобто первинної системи. У разі повного застосовування цифрової технології, вторинна система є синонім системи автоматизації підстанції

3.3.6 комунікаційна система (communication system)

Взаємопов’язаний комплекс усіх комунікаційних каналів

3.4 прилад (device)

Механізм або частина устатковання, розроблена для досягнення певних цілей чи для виконання функцій, наприклад вимикач, реле або комп’ютер підстанції. Комунікаційні властивості подано у відповідній моделі приладу

3.4.1 інтелектуальний електронний прилад, ІЕП (intelligent electronic device)

Будь-який прилад, що містить один або більше процесорів із можливістю отримання або надання інформації/керування від зовнішнього джерела або до нього, наприклад електронні багато- функційні лічильники, цифрові реле, контролери. Прилад здатний виконувати роботу одного або більше заданих ЯВ в окремих ситуаціях і обмежений своїми інтерфейсами. Якщо не визначено інше, то ІЕП мають внутрішній годинник, що за визначенням забезпечує, наприклад часові мітки. Такий підхід потребує загальносистемної синхронізації всіх цих годинників, якщо це можливо

3.4.2 фізичний прилад (physical device)

Еквівалент ІЕП, використовуваний у контексті стандартів серії ІЕС 61850

3.5 логічний вузол, ЛВ (Logical Node, LN)

Найменша частина функції, що обмінюється даними. Логічний вузол подає функцію у фізичному приладі; він виконує певні операції для такої функції. ЛВ — це об’єкт, що визначається своїми даними та їхнім порядком. Логічні вузли, пов’язані з первинним обладнанням, не є самі первинним обладнанням, а лише його інтелектуальною частиною або відображенням у вторинній системі, тобто локальними чи віддаленими приладами введення/виведення, інтелектуальними давачами, приводами тощо

3.6 з’єднання (connection)

Зв’язки між об’єктами

3.6.1 логічне з’єднання (logical connection)

Комунікаційний канал між логічними вузлами

3.6.2 фізичне з’єднання (physicalc onnection)

Комунікаційний канал між фізичними приладами

3.7 взаємозамінність (interchangeability)

Спроможність замінити прилад того самого виробника або різних виробників, використовуючи один і той самий комунікаційний інтерфейс і, як мінімум, забезпечити у цьому разі одні й ті самі виконувані функції без будь-якого впливу на решту системи. Якщо відмінності у функційності допустимі, то для обміну можуть також знадобитися певні зміни де-небудь у системі. Взаємозамінність потребує стандартизування функцій, а також приладів. Обидві такі вимоги не є предметом розгляду стандартів серії ІЕС 61850

3.8 можливість взаємодії (interoperability)

Спроможність двох або більше ІЕП одного або різних виробників обмінюватися інформацією і використовувати цю інформацію для коректного виконання певних функцій. Можливість взаємодії є попередньою умовою взаємозамінності

3.9 повідомлення для комунікації, РІСОМ (Piece of Information for COMmunication)

Повідомлення для комунікації, що описує передавання інформації по наданому логічному з’єднанню із заданими комунікаційними атрибутами між двома логічними вузлами. Таке повідомлення також містить інформацію, яку потрібно передати, та додатково необхідні атрибути, такі як робоча характеристика. Воно не відображає дійсної структури й формату даних, що передаються по комунікаційній мережі. Ця інформація міститься в частинах ІЕС 61850-8 і ІЕС 61850-9. Передбачуване логічне з’єднання типу «точка-точка» описує джерело і приймач цього передавання інформації, але не прописує комунікаційну процедуру. Тому можливі процедури групового багатоадресного передавання і мовленнєвого передавання.

Примітка. Принцип РІСОМ було запозичено у робочої групи 34.03 CIGRE (згідно з CIGRE — Технічний звіт № 180) і також враховано експлуатаційні вимоги

3.10 комірка (bay)

Тісно пов’язані компоненти підстанції, що мають певну спільну функційність. Прикладом може бути вимикач між вхідною або вихідною лінією та шиною, шиноз'єднувальий вимикач із супутніми роз’єднувачами й уземлювальними роз’єднувачами, трансформатор із перемикачем між двома шинами двох різних рівнів напруги, діаметр (див. визначення) у схемі «півтора вимикача на під’єднання», віртуальні комірки в кільцевих схемах (вимикач і розташовані поруч роз’єднувачі) тощо. Ці компоненти дуже часто містять елемент, що потребує захисту, такий як трансформатор або кінцева лінія. Керування розподільчим пристроєм у таких компонентах має деякі спільні обмеження, такі як взаємне блокування, або чітко визначені комутаційні цикли. Ідентифікування таких компонентів дуже важливе для цілей технічного обслуговування (які частини має бути від’єднано одночасно з мінімальним впливом на іншу частину підстанції) або для планів розширювання (яке устатковання треба долучати під час під’єднання нової лінії). Такі компоненти називають комірками, і вони можуть керуватися приладами, що узагальнено називають «контролер комірки», і мати системи захисту — «захист комірки». Функційність цих приладів надає додатковий рівень керування, нижчий рівня всієї станції, і називається він «рівнем комірки». Фізично на будь-якій підстанції не повинно бути цього рівня, тобто фізичного приладу «контролер комірки» може зовсім не існувати

БІБЛІОГРАФІЯ

Витяг зі Звіту 34-03 GIGRE, опублікованого в Electra.

К. P. Brand, Communication requirements in terms of data flow within Substations — Results of WG34.03 and standardization within IEC, Electra 173, 77—85 (1997) (Комунікаційні вимоги виходячи з потоку даних у межах підстанції. Результати роботи Робочої групи 34.03 і стандартизації в ІЕС) The full report of CIGRE WG34-03 is titled (Повний звіт GIGRE Робочої групи 34.03)

CIGRE — Technical Report, Ref.No. 180 — Communication requirements in terms of data flow within substations. CE/SC 193403, 2001, 112 pp. Ref. No. 180 (Комунікаційні вимоги виходячи з потоку даних у межах підстанції).