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, 1 p.m. | 756

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

Time synchronization — vulnerability of digital substation?
Time synchronization — vulnerability of digital substation?

In papers and presentations you can often meet statements like 'No time synchronization — no digital substation' or 'Loss of time synchronization leads to malfunction of protection and control (PAC) functions in digital substation'. Is it really true? Let's find out.

Digital substation online monitoring system has been presented at IEC 61850 Process Bus workshop in Brazil
Digital substation online monitoring system has been presented at IEC 61850 Process Bus workshop in Brazil

Tekvel together with its South American partner Soltec Corporation participated in Practical Applications of IEC 61850 Process Bus workshop, organized by CIGRE Brasil, National system operator and CEPEL in Rio de Janeiro. In the event Tekvel and Soltec specialists spoke on Digital Substation Quality Assurance Procedures: Requirements and Experiences and showcased Tekvel Park Digital Substation Lifecycle Management System with practical demo in IEC 61850 process bus environment.

Christoph Brunner about origins of IEC 61850 and its future developments
Christoph Brunner about origins of IEC 61850 and its future developments

The new episode of Big Energy, produced by Tekvel team, is already on YouTube. This time we met Christoph Brunner - convenor of IEC TC57 WG10 - who knows everything about IEC 61850, what has been in the past and what is coming in the future. Enjoy, like and share with engineers community!