tillämpning av iec 61850 i kontrollanläggningar - svk.se · iec 61850 (senaste utgåva)...

SVENSKAKRAFTNÄT

ENHET, VERKSAMHETSOMRÅDE

NIC-Kontrollanläggning

vAr beteckning

TR02-03-5

DATUM

2017-05-30

SAMRÄO

TEKNISK RIKTLINJE

utgAva

2

FASTSTÄLLD

Tillämpning av IEC 61850 i Kontrollanläggningar

TR02-03-5 utg 2 2017-05-30

1 (19)

TEKNISK RIKTLINJE

TEKNISK RIKTLINJE TR02-03-5 utg 2

2017-05-30

2 (19)

Uppdateringar

Utgåva Ändringsnot Datum

1 Ny riktlinje 2013-01-25

2 Infört krav på konfigureringsverktyg och rapportering av data 2017-05-30


2017-05-30

3 (19)

Innehåll

1 Allmänt ................................................................................................................... 5

1.1 Standarder ................................................................................................. 5

1.2 Processbuss IEC 61850-9-2 ....................................................................... 5

2 Funktionskrav ......................................................................................................... 5

2.1 Nätverk ...................................................................................................... 5

2.1.1 Anslutning av IED:er till LAN .................................................... 5

2.1.2 LAN kommunikationsövervakning ............................................ 6

2.2 IED:er ........................................................................................................ 6

2.2.1 IED testmode ............................................................................... 6

3 Tekniska krav .......................................................................................................... 6

3.1 Miljö och störsäkerhet ............................................................................... 6

3.2 Nätverk ...................................................................................................... 6

3.2.1 Krav som ska uppfyllas för switch i kontrollanläggning: ......... 6

3.2.2 Prestanda på kommunikationsbussen ....................................... 7

3.2.3 Prioritering på stationsbussen ................................................... 7

3.2.4 Användning av dataklasser enligt IEC 61850-5 ........................ 7

3.2.5 Krav för uppdatering av funktioner via stationsbuss ............... 9

3.3 IED ............................................................................................................. 9

3.3.1 Nätverksanslutning .................................................................... 9

3.3.2 Tidsynkronisering ....................................................................... 9


2017-05-30

4 (19)

4 Utformning ........................................................................................................... 10

4.1 IT-säkerhet............................................................................................... 10

4.2 Nätverk .................................................................................................... 10

4.2.1 Utförande av stationsbuss enligt IEC 61850-8-1 ..................... 10

4.2.2 Utformning av switchar ........................................................... 12

4.3 IED:er ...................................................................................................... 13

4.3.1 Certifiering av IED:er enligt IEC 61850................................... 13

4.3.2 Konfigurering ............................................................................ 13

4.3.3 Rapportering av data ............................................................... 14

4.4 Namnsättning av signaler ...................................................................... 15

4.4.1 Uppbyggnad av namnsemantik enligt IEC 61850-6 ............... 16

4.4.2 Provning .................................................................................... 19

4.5 Dokumentation ........................................................................................ 19


2017-05-30

5 (19)

1 Allmänt

Syftet med riktlinjen är att tydligt ange hur IEC 61850 ska tillämpas för

kontrollanläggningar inom Svenska Kraftnät. För alla nya anläggningar ska

stationsbuss enligt IEC 61850 användas och målsättningen är att all utrustning för

reläskydd, kontroll, störningsregistrering och telesamverkan ska vara anslutna till

bussen. Undantag medges endast efter godkännande från Svenska kraftnät.

1.1 Standarder

IEC 61850 (senaste utgåva) Communication networks and systems in substations

IEC 81346-1 Struktureringsprinciper och referensbeteckningar,

Generella regler

IEC 81346-2 Struktureringsprinciper och referensbeteckningar,

Klassificering och koder för objekt

1.2 Processbuss IEC 61850-9-2

Denna är tills vidare inte aktuell i Svenska kraftnäts stationer.

2 Funktionskrav

2.1 Nätverk

2.1.1 Anslutning av IED:er till LAN

Samtliga utrustningar för skydd, kontroll och övervakning ska kommunicera på

stationsbussen, IEC 61850-8-1. Om utrustningar inte kan anslutas till stationsbussen

ska leverantören redovisa detta för att Svenska kraftnät ska kunna avgöra om

utrustningen kan accepteras.


2017-05-30

6 (19)

2.1.2 LAN kommunikationsövervakning

Kommunikationen till samtliga IED:er och LAN-switchar i systemet ska vara

övervakade och ge larm via ordinarie larmsystem samt vid kommunikationsfel, via

reservlarm. Larm från switchar ska anslutas till IED i annat fack i samma sub.

Övervakning av GOOSE ska finnas så att om mottagning av GOOSE upphör, ska larm

erhållas. Övervakningstiden sätts efter funktionen som använder signalen medan larm

ges efter max 20 sekunder.

2.2 IED:er

2.2.1 IED testmode

IED:er som innehåller skydd eller automatiker som periodiskt underhållsprovas ska

automatiskt gå in i testmode när provhandtag anbringas. I testmode ska signaler

sändas ut på bussen med testflagga så att mottagande IED kan ignorera förändringar i

signalen.

3 Tekniska krav

3.1 Miljö och störsäkerhet

För miljö och störsäkerhet gäller följande krav:

EMC enligt IEC 61850-3

EMI tester för kontrollutrustning enligt IEC 61850-3

Omgivningskrav enligt IEC 60870-2-2

Krav för felfri kommunikation under EMI-stress enligt IEEE 1613. Klass 2

erfordras för kontrollanläggning.

3.2 Nätverk

3.2.1 Krav som ska uppfyllas för switch i kontrollanläggning:

Switchar med fläktkylning får inte användas.


2017-05-30

7 (19)

Snabb återhämtning vid fel, (20-100 ms beroende på applikation). Tiden för

omkonfigurering av nätverk får inte vara så lång att den påverkar funktion i

IED:er eller ger obefogade larm.

Hjälpspänning 48 V ls

Switcharna ska vara utrustade med inbyggd självövervakning som

larmhanteras i ordinarie larmsystem samt genom en normalt öppen

utgångskontakt för larm till reservlarmsändare.

Kollisionsfri nätverkstrafik.

LAN-switchar ska vara av typen managed switch med stöd för SNMP V3 eller

högre.

3.2.2 Prestanda på kommunikationsbussen

Vid ”worst case traffic scenario” får lasten inte överskrida 80% av nätverkskapaciteten

någonstans i nätverket.

3.2.3 Prioritering på stationsbussen

Switcharna ska ha stöd för uppdelning av trafiken i VLAN och prioritering enligt

nedan:

VLAN 1: Switch management.

VLAN 10: StationsLAN IEC 61850-8-1

VLAN 20: Programmering, laddning och dumpning via servicedator ska om

möjligt separeras i ett eget VLAN i var switch. Även filhämtning via FTP går

via detta VLAN

GOOSE ska ha prioritering 5 eller 6 och övrig 61850-trafik får prioritet 1 – 4.

Switcharna ska stödja VLAN Priority tagging” enligt IEEE 802.1Q och måste

kunna ställas in så att de inte ta bort eller ändra 802.1 Q information från

inkommande meddelanden.

3.2.4 Användning av dataklasser enligt IEC 61850-5

Tiderna inom parantes anger maximal kommunikationstid mellan två stycken IED:er

Signaler som kan gå som GOOSE, 3 ms.


2017-05-30

8 (19)

För närvarande har vi inget i denna Class.


Reläskyddssamarbete, sändning och mottagning.

Signaler som ska gå som GOOSE, 20 ms.

TM-puls från FPS-utrustning

Start, blockering eller nedbrytning av FÅI

Nedbrytning till FPS-utrustning.

Start av störningsskrivare

Brytarindikeringar


Utval och start av FPS-utrustning

Förregling av jordningskopplare

Förregling av frånskiljare

TM-blockering och deblockering

Övriga signalers tidskrav sätts efter krav för de funktioner som använder signalen.

Signaler till/från HMI och RTU som kan gå via stationsbuss är:

Indikeringar från skydd och automatiker

Order och indikeringar för apparater

Larmhantering

Signaler som inte får gå via stationsbuss är:

Utlösning av brytare

Aktivering av brytarfelsskydd

FUT till/från TPE (även TM-block/deblock, Last line)

Blockering av skyddsfunktioner och SÅI


2017-05-30

9 (19)

Dessa signaler ska hårdtrådas mellan IED:er.

3.2.5 Krav för uppdatering av funktioner via stationsbuss

Nedan följer några prestandakrav gällande uppdatering av olika typer av signaler

Följande krav gäller för uppdatering

Funktion Tidkrav

Analoga mätvärden Integrerande dödband, ≤0,3 %

Indikeringar från tidsmärkning i IED till

databas i RTU/Gateway

≤ 0,5 sekunder

Manöver från utsignal i RTU/Gateway

och till aktiverad manöverutgång i

kontrollterminal

≤ 0,5 sekunder

Indikeringar och mätvärden i lokalt HMI ≤ 0,5 sekunder

Manöver från aktivering i HMI till

aktiverad utgång i kontrollterminal

≤ 0,5 sekunder

Signaler från Server till Server Se kap 3.2.4

3.3 IED

3.3.1 Nätverksanslutning

Utrustning för störningsregistrering ska även ha ett ethernet kommunikationskort för

överföring till SWAN.

3.3.2 Tidsynkronisering

IED:er anslutna till stationsbuss 61850-8-1 ska tidsynkroniseras med UTC tid via

SNTP och tidklass T1 (±1 ms).


2017-05-30

10 (19)

4 Utformning

4.1 IT-säkerhet

Alla enheter som ansluts till stationsbussen och till SWAN ska ha

autentisering med unika användarnamn och lösenord. Inga defaultlösenord

för användare och tjänster får finnas.

Efter det att stationen är klar för SAT får endast datorer som ingår i

stationsutrustningen anslutas mot stationsbussen.

LAN-switchar som ingår i stationsbuss ska säkras med MAC-adresslåsning

samt att oanvända fysiska portar ska stängas.

I utrustningar med mer än en nätverksadress får det inte förekomma någon

form av bryggning, nätadressöversättning eller routing mellan adresserna.

Samtliga program, tjänster och användare som ej används ska tas bort eller

stängas av.

Inbyggda brandväggar i IED:er och övrig nätverksansluten utrustning ska

konfigureras och användas.

Svenska kraftnät utför en sårbarhetsanalys på samtliga ingående IED:er och

övrig nätverksansluten utrustning i samband med FAT eller SAT. Svagheter

som upptäcks i samband med detta ska åtgärdas av leverantören i samråd

med Svenska kraftnät.

Om enstaka utrustningar inte till fullo kan uppfylla ovanstående krav ska leverantören

redovisa detta för att Svenska kraftnät ska kunna avgöra om utrustningen kan

accepteras.

4.2 Nätverk

4.2.1 Utförande av stationsbuss enligt IEC 61850-8-1

Till stationsbussen får endast utrustning som Svenska kraftnät äger anslutas. Det in-

nebär att i stationer där det finns flera ägare kommer respektive ägares stationsbussar

att vara separerade och kommunikation mellan de olika ägarna att ske via ett hårdtrå-

dat gränssnitt.


2017-05-30

11 (19)

Stationsbussen ska vara en enkel ring som konfigureras med RSTP (rapid spanning

tree protocol) eller bättre/snabbare och trafiken ska prioriteras enligt kapitel 3.2.3.

Endast de portar som ingår i ringen ska konfigureras för RSTP.

Fördelningen av facken på switcharna ska vara utförd enligt följande:

En switch per fack för ledning/transformator/reaktor/EK-batteri. Här ansluts

sub 1 skydd, sub 1 kontroll samt sub 2 skydd från annat fack.

En switch för skena A400 inklusive sektioneringsfack. Här ansluts sub 1 skydd

för samlingsskena A400, sub 1 skydd för sektioneringsfack, kontroll för

sektioneringsbrytare och sub 2 skydd för samlingsskena B400.

En switch för skena B400 inklusive sektioneringsfack. Här ansluts sub 1 skydd

för samlingsskena B400, sub 2 skydd för sektioneringsfack, kontroll för

sektioneringsbrytare och sub 2 skydd för A400.

Lokalt HMI och ansluts på någon av ovan nämnda switchar.

RTU/gateway ansluts till någon av ovan nämnda switchar men inte till samma

som lokalt HMI.

Stationsdator/allmän kontroll ansluts på switch med samlingsskeneskydd

sub 1

RTU/gateway ska ha reservkabel dragen som ger möjlighet till anslutning mot

annan sekundär switch om den primära anslutningen fallerar.


2017-05-30

12 (19)

Bild 1. Principskiss för nätverkskonfiguration enligt IEC 61850 i en station

För vissa mindre anläggningar kan reducerad utrustningsnivå vara aktuell. Detta

framgår då i tekniska beskrivningen för det aktuella projektet.

4.2.2 Utformning av switchar

All anslutning mellan switchar ska ske med optisk fiber.

Anslutning mellan IED och switch ska ske med optisk fiber om enheterna

sitter i olika skåp.

Utrustning i samma skåp som switchen kan anslutas med skärmad datakabel,

typ Cat5 eller bättre, eller optisk fiber.

IP-adress för stationsbuss ska vara 192.168.x.y där x lika med tredje dekaden i

IP-adress för SWAN som är bundet till stationen och y är 1 – 254. Dessa (y)

disponeras enligt följande:

o LAN-switchar: 1 - 39

o IED sub 1: 40 – 99

o IED sub 2: 100 - 159

o IED ej subuppdelad : 160 – 254


2017-05-30

13 (19)

Använda portar ska namnges så att det går att utläsa vilken utrustning som är

ansluten.

4.3 IED:er

4.3.1 Certifiering av IED:er enligt IEC 61850

För varje IED ska följande dokument finnas.

För den föreslagna utrustningen, ska det i varje projekt ingå certifikat för resp.

produkt/IED vilka styrker att utrustningen är certifierad av KEMA eller

liknande oberoende testinstitut. Certifikatet ska lista alla konformitetsblock

som har testats och blivit godkända enligt IEC 61850.

Varje ingående produkt ska ha en utgåvebeskrivning som förutom angivande

av programutgåva som ingår, även listar vilka “TISSUES” som har

implementerats i aktuell utgåva. Ref. till UCA International Users Group

TISSUE procedure.

4.3.2 Konfigurering

IEC 61850 SCL filer

Svenska Kraftnät ska ha möjlighet att granska SCD-filer inför FAT och SAT.

Leverantören av kontrollanläggningen ska senast tre veckor före FAT leverera SCD-fil

som beskriver kontrollanläggningen i enlighet med IEC 61850. Följande ska vara

uppfyllt i SCD-filen:

SSD-delen (System specification description) ska vara ifylld

Substation section ska vara ifylld för hela anläggningen

Samtliga servrar och klienter anslutna till stationsbussen

GOOSE kommunikation mellan servrar

Rapporter till klienter

Konfigureringsverktyg

Leverantören ska använda ett verktyg för konfigurering av IEC61850 där samtliga

servrar och klienter ska vara inkluderade. Stationens servicedator ska användas för

detta verktyg och servicedatorn ska endast vara ansluten SWAN, ej till stationsbussen.


2017-05-30

14 (19)

Vid överlämnandet av anläggningen ska utöver verktyg för konfigurering även SCD-fil

beskrivande hela 61850-systemet vara lagrat i servicedatorn.

Logiska noder IEC 61850-7-4

De i standarden definierade logiska noderna ska användas för aktuella funktioner.

Användning av GGIO logiska noder får endast användas för funktioner där

standardiserade logisk noder saknas eller inte uppfyller funktionskrav i TR02. GGIO

får endast användas efter godkännande av Svenska kraftnät.

Dataset

Dataset till GOOSE CONTROL BLOCK ska endast inkludera den information som

behövs för den givna applikationen. Dataset ska innehålla det dataattribut som

motsvarar själva signalen plus ”quality attribute”.

Dataset till REPORT CONTROL BLOCK ska endast inkludera den information som

krävs av Stations HMI och RTU.

Dynamiska dataset får inte användas.

4.3.3 Rapportering av data

Rapportkontrollblock ska vara inställda som buffrade rapporter för allt utom rapporte-

ring av mätvärden.

Rapporter ska använda följande parametrar:

Optional fields:

Buffer overflow Y

Config revision N

Data reference Y

Data set Y

Entry ID N

Reason code Y

Sequence number Y

Time stamp Y


2017-05-30

15 (19)

Trigger options:

Cyclic N

Data change Y

Data update N

Quality change Y

4.4 Namnsättning av signaler

I standarden IEC 61850-6 finns två olika sätt att namnge signaler, funktionsrelaterad

eller produktrelaterad namnsättning.

För Svenska kraftnäts anläggningar gäller att funktionsrelaterad namnsättning för

dokumentationen ska användas.

I de fall leverantören använder produktrelaterade signalnamn ska alltid den

funktionsrelaterade benämningen enligt Tabell 1. Exempel på objektsnamn, skrivas in

i fältet för signalbeskrivning.

I signalnamnets del för LDName ska det alltid börja med information om

apparatlittera. Detta gäller både för funktionsrelaterad namngivning och

produktrelaterad namngivning

Nedan ges exempel på beteckningar och funktioner som ska användas vid

namngivning och beskrivning av signaler.


2017-05-30

16 (19)

4.4.1 Uppbyggnad av namnsemantik enligt IEC 61850-6

Funktionsrelaterad namngivning

LDName ska här innehålla information om IED:n hör till fackutrustningen eller

stationsövergripande utrustning samt funktion. Efter detta följer de standardiserade

beteckningarna enligt IEC 61850.

Exempel på LDName i ett signalnamn för reläskydd för ledningen KL42 S1:

KL42S1_R1 är signal från ett skydd i sub 1

KL41S1_R2 är signal från ett skydd i sub 2

Om det finns flera skydd i en sub så benämns de R11, R12 osv för sub 1 och R21, R22

osv för sub 2.

Exempel på LDName i ett signalnamn för kontrollterminal i Sub 1 för fack KL42 S1:

KL42S1_K1_ är signal från kontroll i Sub 1

Beteckningarna hämtas ur nedanstående tabeller och kolumner IED-namn och

Funktionsbeteckning


2017-05-30

17 (19)

Tabell 1. Exempel på objektsnamn

Objekt IED-namn Förklaring

Ledningsfack (exempel

för ledning KL42 S1)

KL42S1_R1

KL42S1_K1

KL42S1_R2

KL42S1_K2

Reläskydd Sub 1

Fackkontroll Sub 1

Reläskydd Sub 2

Fackkontroll Sub 2

Transformatorfack

(exempel för

transformator T1)

T1-400_R1

T1-400_K1

T1-400_R2

T1-400_K2

Reläskydd Sub 1

Fackkontroll Sub 1

Reläskydd Sub 2

Fackkontroll Sub 2

Reaktorfack (exempel

för reaktor X1)

X1_R1

X1_K1

X1_R2

X1_K2

Reläskydd Sub 1

Fackkontroll Sub 1

Reläskydd Sub 2

Fackkontroll Sub 2

Shuntkondensator

(exempel för

kondensator EK1)

EK1_R1

EK1_K1

EK1_R2

EK1_K2

Reläskydd Sub 1

Fackkontroll Sub 1

Reläskydd Sub 2

Fackkontroll Sub 2

Stationsgemensamma

datorer (ej

subuppdelade)

SD_HMI

SD_RTU

SD_GW

SD_SSK

SD_FL

SD_FPS

Stationsdator lokal operatörsplats

Stationsdator Fjärrkontrollterminal mot

DDN

Stationsdator gateway mot DDN

Stationsdator störnigsskrivare

Stationsdator Fellokalisator

Stationsdator


2017-05-30

18 (19)

Objekt IED-namn Förklaring

SD_PFK

SD_SV

fasning/parallellning/spänningssättning

Stationsdator produktionsfrånkoppling

Stationsdator systemvärn

Produktrelaterad namngivning

Namngivning av signaler för IED tillhörande ställverksfack.

LDName enligt ovan består av två delar. Den första delen, IED, ska innehålla

fackbeteckning eller för stationsgemensan utrustning funktionsbeteckning

enligt tabell 1. Andra delen, LDevice, är tillverkarens beteckning av IED.

Övriga delar av signalnamnet blir enligt standarden IEC 61850 och respektive

tillverkares prefix och instansnummer

DataSet namn ska innehålla littera för IED enligt Tabell 1. Exempel på

objektsnamn

Control Block namn för GOOSE och reporting ska innehålla

funktionsbeteckning som anger (huvudsaklig) funktion, t.ex. FÅI.


2017-05-30

19 (19)

4.4.2 Provning

Om IED:n innehåller funktioner som får aktiveringar via stationsbussen ska det finnas

en ingång som är konfigurerad för att starta de funktionerna. Detta för att möjliggöra

sekundärprovning av ingående funktioner i IED.

4.5 Dokumentation

Det är viktigt att anläggningar enligt IEC 61850 dokumenteras på ett likformigt sätt.

Dokumentationen ska kunna användas såväl vid om- eller tillbyggnad av stationen

som vid felsökning. Utöver det att samtliga konfigureringsfiler som genereras från de

verktyg som används ska levereras, fordras även en verbal beskrivning av

anläggningen med avseende på IEC 61850.

Dokumentationen ska minst innehålla följande:

En översikt av hur de olika IED:erna kommunicerar. IP-adresser ska framgå

på översikten för att underlätta felsökning.

En signallista med samtliga signaler i systemet, inklusive GOOSE.

Databasnamnet ska framgå i signallistan.

Beskrivning av verktyg för parameterinställningar och konfigurering som

används i anläggningen.

Beskrivning av hur felsökning går till i det levererade systemet.

tillämpning av iec 61850 i kontrollanläggningar - svk.se · iec 61850 (senaste utgåva)...

Documents