Какие требования предъявляет стандарт МЭК 61850-3?

Часто приходится сталкиваться с требованием к сетевым коммутаторам и пром.контроллерам выполнять требования стандарта IEC 61850-3. В этом посте мы рассказываем, что это за требования и почему они на самом деле не предъявляют требований по передаче GOOSE и SV.

May 29, 2013, 5 p.m. | 2980

На вновь строящихся энергообъектах обмен дискретными сигналами между микропроцессорными устройствами релейной защиты и автоматики (РЗА) осуществляется по протоколу GOOSE (МЭК 61850-8-1), их интеграция в систему АСУ ТП производится согласно протоколу MMS, а самая ближайшая перспектива – передача измерений от первичных измерительных преобразователей тока и напряжения в цифровом виде в формате протокола МЭК 61850-9-2LE. Передача данных, в том числе ответственных сигналов, согласно вышеуказанным протоколам производится по сети Ethernet, неотъемлемой частью которой являются коммутаторы. От устойчивости их работы зависит техническое совершенство комплексов РЗА (надежность, чувствительность, селективность, быстродействие) и к ним должны предъявляться такие же жесткие требования как и к устройствам РЗА. В чем же состоит суть этих требований?

Требование по поддержке протоколов GOOSE и МЭК 61850-9-2LE в полной мере применимо к устройствам РЗА, но некорректно такое требование формулировать для коммутаторов, поскольку передача кадров Ethernet (коими являются пакеты GOOSE и МЭК 61850-9-2LE) – есть основная задача любого коммутатора второго уровня. Возьмете ли Вы обычный коммутатор, который стоит у Вас дома, либо коммутатор за несколько тысяч долларов оба будут справляться с пересылкой пакетов Ethernet размером немногим более 1500 байт (GOOSE) и около 163 байт (МЭК 61850-9-2LE). И тот и другой справятся с этой задачей хорошо, даже в условиях интенсивной передачи данных.

Основное требование, которое применимо к коммутаторам, которые предполагается применять на энергообъектах, - это соответствие требованиям стандарта МЭК 61850-3. Несмотря на магическое сочетание «61850», эти требования не имеют ничего общего с поддержкой коммуникационных протоколов МЭК 61850. Глава стандарта МЭК 61850-3 обозначает требования к коммуникационному оборудованию, применяемому на электрических станциях и подстанциях, с точки зрения электромагнитной совместимости и климатических условий. Так, раздел 5.7 этой главы стандарта гласит: «Коммуникационное оборудование должно разрабатываться с учетом условия устойчивости к воздействию электромагнитным помех различного вида, характерных для электрических станций и подстанций и должны проходить соответствующие испытания». Таким образом, соответствие коммутаторов требованиям других промышленных стандартов, дающих «право» применять коммутаторы на промышленных предприятиях (химическая промышленность, металлургия, автомобильное производство), перестало быть «зеленым» светом для их применения на энергообъектах и словосочетание «промышленный коммутатор» зазвучало не так убедительно. В этом же разделе главы 3 стандарта МЭК 61850 указано, требованиям какого документа должны соответствовать коммутаторы для электрических станций и подстанций – стандарту МЭК 61000-6-5.

МЭК 61000-6-5 (ГОСТ Р 51317.6.5-2006) носит название «Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых на электростанциях и подстанциях. Требования и методы испытаний». В этом документе обозначен перечень электромагнитных воздействий и нормированы их величины для различных интерфейсов устройств, в зависимости от их размещения на энергообъекте. Более подробно электромагнитные воздействия, представленные в МЭК 61000-6-5, и соответствующие процедуры испытания на устойчивость к ним, описаны в серии стандартов МЭК 61000. Если посмотреть, например, в документацию современного микропроцессорного устройства РЗА, то там можно увидеть декларации соответствия МЭК 61000-4-2, 4-5, 4-6 и величины воздействий (степени жесткости), которым они удовлетворяют.

Вот в чем есть схожесть требований к устройствам РЗА и к коммутаторам. Конечно, сами степени жесткости по одним и тем же воздействиям могут отличаться, ввиду того, что устройства РЗА соединяются через ряд промежуточных элементов с силовым оборудованием.

Рассмотрим требования, применимые к коммутаторам для систем РЗА и АСУ ТП электрических подстанций.

Испытательное воздействие Примечание Испытательный уровень
МЭК 61000-4-2: Устойчивость к разрядам статического электричества Корпус (воздушный) +/- 8 кВ
Корпус (контактный) +/- 6 кВ
МЭК 61000-4-3: Устойчивость к излучаемым радиочастотным электромагнитным полям Корпус 10 В/м
МЭК 61000-4-4: Устойчивость к наносекундным импульсным помехам Сигнальные порты +/- 4 кВ
Порты питания постоянного тока +/- 4 кВ
МЭК 61000-4-5: Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии Порты питания постоянного тока: провод-провод +/- 1 кВ
Порты питания постоянного тока: провод-земля +/- 2 кВ
Сигнальные порты: провод-провод +/- 1 кВ
Сигнальные порты: провод-земля +/- 2 кВ
МЭК 61000-4-6: Устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц Порты питания постоянного тока, сигнальные порты 10 В
МЭК 61000-4-8: Устойчивость к воздействию магнитного поля промышленной частоты Длительно 3 А/м
В течение 1 с -
МЭК 61000-4-12: Устойчивость к колебательным затухающим помехам Сигнальные порты 1 кВ - синфазно; 0,5 кВ - дифф.
Порты питания постоянного тока 2,5 кВ - синфазно; 1 кВ - дифф.
МЭК 61000-4-16: Устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 0 до 150 кГц Сигнальные порты 30 В длительно, 300 В в течение 1 с
Порты питания постоянного тока 30 В длительно, 300 В в течение 1 с
МЭК 61000-4-17: Устойчивость к пульсациям напряжения электропитания постоянного тока Порты питания постоянного тока 10%
МЭК 61000-4-29: Провалы и прерывания напряжения электропитания Порты питания постоянного тока 30% в течение 1 с, 60% в течение 100 мс, 100% в течение 50 мс

Latest blog posts

Disrespectful Sampled Values subscriber behaviour
Disrespectful Sampled Values subscriber behaviour

Teaser: Some IEDs require that SV (or maybe GOOSE) messages on ingress port of the IED have proper VLAN tag (as configured in the subscription), thus resulting in failure to receive the untagged messages (or messages with another VLAN ID tag). Such behaviour of an IED is wrong but sometimes you can meet this. Read the full article to dig into the details.

When GOOSE can't fly!
When GOOSE can't fly!

Everyone who ever dealt with the commissioning of IEC 61850 based systems had situations when there were problems in establishing successful GOOSE communications between IEDs. The reasons for that are always different. There may be a fault of the commissioning engineer, a fault of the vendor or it may be a fault of both parties at the same time. We have faced such situation recently and this was the case when one could blame... decide yourself who is to blame in this situation, having read this note about nuances in configuring GOOSE-communications between IEDs of two different vendors.

Transmission of data structures in a GOOSE message
Transmission of data structures in a GOOSE message

GOOSE-messaging has been covered a lot in many technical papers and to add anything valuable to the subject is rather difficult. But we will try. And functional constrained data will help us with that.