Доклад 61850 Аношин

1

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОГО КАТАЛОГА ТИПОВЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНФИГУРИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ,

УПРАВЛЕНИЯ ПС, ВКЛЮЧАЯ РЕШЕНИЯ ПО ЦИФРОВЫМ ПС С ПРИМЕНЕНИЕМ НАИЛУЧШИХ

ДОСТУПНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Описание элементов сети на языке SCL, и описание правил и методик их соединения.

Определения перечня логических узлов IEC 61850 для описания функций и определение

правил взаимодействия узлов между собой при реализации функций.

2

Цель и результаты работы

ОБЪЕКТ

ИССЛЕДОВАНИЯ

В части, касающейся стандарта IEC 61850, работа затрагивала два объекта:

описание элементов сети с использованием языка SCL, описанного

стандартом IEC 61850, а также описание перечня логических узлов IEC 61850,

соответствующих функциям защиты и автоматики, включая необходимые

расширения синтаксиса в части описания SCL.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью работы является унификация правил кодирования элементов

однолинейной схемы с использованием SCL для последующего более

динамичного внедрения систем автоматизированного проектирования и

возможности автоматизации процесса генерации мнемокадров, а также

определение типового перечня логических узлов стандарта IEC 61850 в

целях упрощения процесса проектирования, монтажа и наладки,

автоматизации этих процессов и исключения ошибок.

3


В работе в качестве исходных данных использовались элементы сети в

виде схем и возможных комбинаций их соединения между собой, и

перечень функций в виде таблице для каждого элемента сети, включающий

информацию о количестве ступеней той или иной защиты и т.п.

В работе для компонентов из которых составляются элементы сети были

составлены описания на языке SCL в соответствии с правилами синтаксиса

и имеющимися стандартными элементами в IEC 61850, далее были

определены правила стыковки элементов и наименований для того, чтобы

получить описание элемента сети в целом и целые распределительные

устройства из элементов сети.

Для перечня функций на основе стандартных логических узлов IEC 61850

было приведено соответствие каждого сигнала отдельной функции и

объекта (атрибута) данных стандартного логического узла. Для функций, не

описанных логическими узлами стандарта IEC 61850 был приведен

перечень новых логических узлов и дана информация по их содержанию

(перечню содержащихся объектов данных и соответствующих им типов

CDC).

ПРИНЦИП ПОДХОДА

4


РЕЗУЛЬТАТ РАБОТЫ В результате работы для каждого элемента сети сформировано описание

его в формате синтаксиса SCL и сформированы правила стыковки

элементов сети между собой с использованием предусмотренных

служебных полей, что позволило применять разработанные решения в

САПР, разрабатываемом на следующем этапе работы. Кроме того,

заложенные служебные поля (в частности, координатные привязки

элементов) позволяют в перспективе полностю автоматизировать процесс

формирования мнемосхем и мнемокадров в SCADA-системах, существенно

сократив трудозатраты на их создание.

Для составленного перечня функций составлен перечень логических узлов,

соответствующих определенным сигналам и функциям в перчене. Кроме

того, приведены требования по расширению синтаксиса SCL в целях

описания взаимодействия логических узлов между собой, что позволит на

этапе аттестации шкафов РЗА сформировать требования к составу

реализуемых в них функций, автоматизировать проверки состава функций,

автоматизировать проектирование и параметрирование устройств в части

информационного обмена.

Сформированные в результаты работы правила применения языка SCL при

описании элементов сети и перечень функций, с правилами расширения

синтаксиса войдут в основу национального профиля стандарта IEC 61850 с

целью унификации требований в разных субъектах рынка.

ПРИМЕНИМОСТЬ

РЕЗУЛЬТАТА

5

Пример элемента сети

В графическое

отображение

каждого элемента

сети введены

специальные

узловые точки,

через которые

элементы могут

объединяться

(стыковаться)

между собой.

При этом

допустимость

объединения

одного элемента

с другим

ограничена

жесткими

правилами

(принципиальные

ограничения),

основанных на

электротехническ

их правилах

построения

принципиальных

схем подстанций.

6

Описание элемента сети в SCL

Элемент «Линия 110-220 кВ тип 2»

<Bay name="LIN2TEMPLATE" desc="Линия 110-220 кВ тип 2.

Шаблон.">

<ConductingEquipment name="ESW1_LIN2TEMPLATE" type="DIS"

desc="Заземлитель">

<LNode prefix="LIN2_ESW1" lnClass="CSWI" lnInst="1"/>

<LNode prefix="LIN2_ESW1" lnClass="CILO" lnInst="1"/>

<LNode prefix="LIN2_ESW1" lnClass="XSWI" lnInst="1"/>

<Terminal connectivityNode="TEMPLATE/E1/LIN2TEMPLATE/L1"

substationName="TEMPLATE" voltageLevelName="E1”

bayName="LIN2TEMPLATE" cNodeName="L1"/>

<Terminal

connectivityNode="TEMPLATE/E1/LIN2TEMPLATE/grounded"

substationName="TEMPLATE" voltageLevelName="E1”

bayName="LIN2TEMPLATE" cNodeName="grounded"/>

</ConductingEquipment>

......................

......................

</Bay>

CSWI

CILO

XSWI

7


<Substation name="TEMPLATE" desc="Template substation">

<VoltageLevel name="E1">

<Voltage multiplier="k" unit="V">110</Voltage>

<Bay name="LIN2TEMPLATE" desc="Линия 110-220 кВ тип 2.

Шаблон.">

....................................

....................................

....................................

</Bay>

</VoltageLevel>

</Substation>

8


Элемент «Линия 110-220 кВ тип 2»

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<SCL xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.iec.ch/61850/2003/SCL"

xsi:schemaLocation="http://www.iec.ch/61850/2003/SCL SCL.xsd" version="2007" revision="B">

<Header id="2.5.1_LIN2" toolID="ALTAI" nameStructure="IEDName"/>

<Substation name="TEMPLATE" desc="Template substation">

<VoltageLevel name="E1">

<Voltage multiplier="k" unit="V">110</Voltage>

<Bay name="LIN2TEMPLATE" desc="Линия 110-220 кВ тип 2. Шаблон.">

<ConductingEquipment name="ESW1_LIN2TEMPLATE" type="DIS" desc="Заземлитель">

<LNode prefix="LIN2_ESW1" lnClass="CSWI" lnInst="1"/>

<LNode prefix="LIN2_ESW1" lnClass="CILO" lnInst="1"/>

<LNode prefix="LIN2_ESW1" lnClass="XSWI" lnInst="1"/>

<Terminal connectivityNode="TEMPLATE/E1/LIN2TEMPLATE/L1" substationName="TEMPLATE" voltageLevelName="E1"


<Terminal connectivityNode="TEMPLATE/E1/LIN2TEMPLATE/grounded" substationName="TEMPLATE" voltageLevelName="E1"



<ConductingEquipment name="DSW1_LIN2TEMPLATE" type="DIS" desc="Разъединитель">

<LNode prefix="LIN2_DSW1" lnClass="CSWI" lnInst="1"/>

<LNode prefix="LIN2_DSW1" lnClass="CILO" lnInst="1"/>

<LNode prefix="LIN2_DSW1" lnClass="XSWI" lnInst="1"/>






<ConductingEquipment name="TA1_LIN2TEMPLATE" type="CTR" desc="Трансформатор тока">








bayName="LIN2TEMPLATE" cNodeName="L3”/>
















<ConductingEquipment name="TV2_LIN2TEMPLATE" type="VTR" desc="Трансформатор напряжения">



<Terminal connectivityNode="TEMPLATE/E1/LIN2TEMPLATE/grounded" substationName="TEMPLATE" voltageLevelName="E1"



<ConnectivityNode name="L1" pathName="TEMPLATE/E1/LIN2TEMPLATE/L1"/>






</Bay>

</VoltageLevel>

</Substation>

</SCL>

9

Структура наименования логического узла

Класс логического узла состоит из четырех

заглавных букв, первая буква обозначает

функциональную группу логического узла,

оставшиеся три буквы – функциональный тип

логического узла. Классы ЛУ заданы согласно

МЭК 61850-7-4. По данному принципу созданы

новые логические узлы, реализующие функции,

не определенные в рамках стандарта МЭК 61850-

7-4.

10

Кодирование отдельных типов функций

Идентификатор конкретной функиий ЛУ нужен для обозначения функционального подвида

функции. ЛУ PTOC реализует функцию токовой защиты с выдержкой времени, префикс

обозначает, на какие величины реагирует защита (полные, обратной последовательности,

нулевой последовательности), какой режим работы защиты (направленный,

ненаправленный). Для различных функций существуют различные подвиды функций с

определенным префиксом.

HLINPHSPTOC

Линия

110-220 кВ МТЗ

11

Идентификация отдельных ступеней функций защиты

Для реализации набора функций может использоваться несколько одинаковых типов ЛУ

lnType. Реализация трехступенчатой МТЗ требует наличие трех однотипных ЛУ. Для различия

одинаковых типов ЛУ lnType используется lnInst.

Порядковый номер экземпляра ЛУ lnInst обозначает порядковый номер экземпляра

конкретного lnType в пределах одного логического устройства ldInst.

lnType

HLINPHSPTOC

Линия 110-

220 кВ МТЗ

lnInst=“1”

Ступень 1

12

Принципы описания ввода данных в функцию

Секция входных данных Inputs определяет все внешние сигналы, посылаемые от других

логических узлов из своего или других устройств, которые необходимы логическим узлам

для выполнения своих функций.

Секция позволяет связать сигнал с внутренним адресом intAddr. Для описания каждого

входящего сигнала в секции Input создаются ссылки на внешние сигналы ExtRef.

Каждая ссылка ExtRef содержит ссылку на один внешний элемент данных, расположенный на

уровне объекта/атрибута данных. При передаче информации с уровня объекта данных, в ней

может содержаться несколько атрибутов данных.

13

Соответствие функций и логических узлов IEC 61850

Элемент сети Всего функций Соответствие узлов

61850

Защита неуправляемых

шунтирующих реакторов 11 9

Защита управляемых

подмагничиванием шунтирующих

реакторов

30 28

Защита управляемых

шунтирующих реакторов

трансформаторного типа

13 11

Защита конденсаторных батарей 9 9

Защита Т 110-220 кВ и АТ 220 кВ 27 25

Защита шин 1 1

Защита обходного выключателя 8 8

Защита шиносоединительного

выключателя 2 2

Защита линий 110-220 кВ 12 12

Автоматика 6 5

14

Пример оформления перечня функций

Наименование

функции

Класс

LN

Тип LN Имя LN Стандартное

описание LN

Логические узлы функций релейной защиты (P)

Токовая направлен-

ная защита нулевой

последовательности.

Автоматическое

ускорение ТНЗНП

PTOC HBCBAUAN

PTOC

HBCBAUAN

PTOC1

Time

overcurrent

Дистанционная за-

щита. Автоматиче-

ское ускорение ДЗ

PDIS HBCBAUAP

DIS

HBCBAUAP

DIS2

Distance

Ненаправленная

максимальная токо-

вая защита. Защита

от неполнофазного

режима

PTOC HBCBBALPT

OC

HBCBBALPT

OC1

Time

overcurrent

15

Пример описания нового логического узла IEC 61850

Созданы новые логические узлы для реализации

функций, выходящих за рамки стандарта МЭК 61850.

Создание новых классов логических узлов

выполнено в полном соответствии с требованиями

IEC 61850 к созданию новых классов. При этом

были использованы только стандартные общие

классы данных (CDC), описанные в IEC 61850-3

Были разработаны описания классов логических

узлов для следующих функций:

SCTR - Мониторинг трансформатора тока

SVTR - Мониторинг трансформатора напряжения

CFPS - Автоматика системы пожаротушения

PALC - Защита при потере охлаждения

16

Результаты работы

1. Сформирован каталог элементов сети в формате синтаксиса

SCL для использования в САПР.

2. Даны дополнительные расширения, позволяющие в

перспективе использовать сформированный файл

непосредственно для формирования мнемокадров в SCADA

3. Сформирован перечень узлов IEC 61850 соответствующих

функциям РЗА, АСУ ТП, ПА

4. Приведено описание назначения отдельных сигналов

функций РЗА, АСУ ТП, ПА на элементы (объекты, атрибуты

данных) логических узлов IEC 61850.

5. Для функций, для которых отсутствует описание в IEC 61850,

определены новые логические узлы

Сформированные положения войдут в основу СТО

ФСК ЕЭС, а в перспективе планируется сделать

частью национального профиля стандарта IEC 61850.

Доклад 61850 Аношин

Engineering