Lo standard di protocollo di comunicazione IEC 61850 per le sottostazioni elettriche consente di integrare tutte le funzioni di protezione, controllo, misurazione e monitoraggio con un protocollo comune. Fornisce i mezzi per le applicazioni di sottostazione ad alta velocità, l'interblocco delle stazioni e altre funzioni che richiedono l'intercomunicazione tra gli IED = caselle blu nella figura seguente.
La modellazione dei dati ben descritta, i servizi di comunicazione specificati per i compiti più recenti in una stazione rendono lo standard un elemento chiave nei moderni sistemi di sottostazione.
Questo manuale descrive principalmente le modalità di applicazione dello standard IEC 61850 in AC500. Nel capitolo introduttivo sono inclusi anche riferimenti e brevi descrizioni dello standard IEC 61850. In ogni caso, si presuppone che il lettore abbia una conoscenza di base della norma IEC 61850.
Per comprendere la norma IEC 61850 e per poter trovare le relative informazioni, sono importanti le seguenti parti della norma:
Parte 5: Requisiti di comunicazione per funzioni e modelli di dispositivi
La norma IEC 61850-5 spiega come le funzioni della sottostazione siano realizzate da nodi logici = blocchi funzionali che vengono eseguiti negli IED. Il funzionamento di un isolatore a livello di stazione, ad esempio, richiede i nodi logici: «IHMI», «CSWI», «CILO» e «XSWI».
Parte 7-4: Classi di nodi logici e classi di dati compatibili
I nodi logici e i relativi oggetti di dati sono definiti nella norma IEC 61850-7-4, ad esempio «CSWI», che è un'abbreviazione di «Switch controller».
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Classe CSWI |
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|---|---|---|
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Nome dell'oggetto dati |
Classe di dati comune |
Spiegazione |
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Informazioni sullo stato |
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Chiave di localizzazione |
SPS |
Chiave locale o remota |
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Loc |
SPS |
Comportamento del controllo locale |
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OpOpn |
ATTO |
Funzionamento "Interruttore aperto |
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SelOpn |
SPS |
Selezione "Interruttore di chiusura |
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OpCIs |
ATTO |
Funzionamento "Interruttore aperto |
|
SeLCI |
SPS |
Selezione "Interruttore di chiusura |
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Controlli |
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OpCntRs |
INC |
Contatore di funzionamento azzerabile |
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LocSta |
CSP |
Autorità di commutazione a livello di stazione |
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Pos |
DPC |
Interruttore, generale |
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PosA |
DPC |
Interruttore L1 |
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PosB |
DPC |
Interruttore L2 |
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PosC |
DPC |
Interruttore L3 |
Parte 7-3: Classi di dati comuni
Gli oggetti dati si basano su classi di dati comuni, definite in IEC 61850-7-3, ad esempio l'oggetto dati «Pos» (Posizione) di «CSWI» si basa sulla classe di dati «DPC» (Doppio punto controllabile).
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Classe DPC |
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|---|---|---|---|---|
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Nome dell'attributo |
Tipo di attributo |
FC |
TrgOp |
Valore / Intervallo di valori |
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Controllo e stato |
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ctlVal |
BOOLEANO |
CO |
off (FALSO), on (VERO) |
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|
operTm |
Data e ora |
CO |
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|
origine |
Originatore |
CO, ST |
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ctlNum |
INT8U |
CO, ST |
0...255 |
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|
stVal |
ENUM CODIFICATO |
ST |
dchg |
Stato intermedio, spento, acceso, stato cattivo |
|
q |
Qualità |
ST |
dchg |
|
|
t |
Data e ora |
ST |
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|
stSeld |
BOOLEANO |
ST |
dchg |
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|
Configurazione, descrizione ed estensione |
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|
impulsoConfig |
Configurazione degli impulsi |
CF |
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|
ctlModello |
Modelli Ctl |
CF |
||
|
sboTimeout |
INT32U |
CF |
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|
sboClass |
SboClass |
CF |
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|
d |
STRINGA VISIBILE255 |
DC |
Testo |
|
|
dU |
STRINGA UNICODE255 |
DC |
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Gli attributi dei dati possono essere indirizzati dal loro percorso completo, ad esempio «CSWI.Pos.stVal» contiene lo stato dell'interruttore di un determinato isolatore e può avere i valori: on, intermediate-state o off (bad-state solo in caso di interruttori ausiliari difettosi).
Parte 7-2: Interfaccia astratta del servizio di comunicazione (ACSI)
I servizi di comunicazione astratta tra i nodi logici sono descritti nella norma IEC 61850-7-2. La figura seguente mostra come un client (ad esempio «IHMI») invia un comando di funzionamento («Oper_req») a un oggetto di controllo (ad esempio «CSWI»). Gli oggetti di controllo inviano immediatamente una conferma («Oper_rsp») e un rapporto con lo stato aggiornato («Report_req») dopo che «CSWI.Pos.stVal» è passato a off.
Un altro servizio è GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), utilizzato per comunicazioni rapide come l'intervento di un interruttore automatico o l'interblocco. I messaggi GOOSE vengono sempre ritrasmessi. Lentamente in condizioni stabili e velocemente dopo che si è verificato un evento.
T0
Ritrasmissione in condizioni stabili (nessun evento per un lungo periodo).
(T0)
La ritrasmissione in condizioni stabili può essere ridotta da un evento.
T1
Tempo di ritrasmissione più breve dopo l'evento.
T2, T3
Tempi di ritrasmissione fino al raggiungimento delle condizioni stabili.
Parte 8-1: Mappatura specifica dei servizi di comunicazione (SCSM)
Il profilo di comunicazione (stack IEC 61850) è descritto nella norma IEC 61850-8-1. Questa parte dello standard mappa i servizi astratti della norma IEC 61850-7-2 in profili di comunicazione concreti: Mentre i servizi ASCI principali, come il controllo e il reporting, utilizzano MMS e TCP/IP, il servizio GOOSE veloce lavora direttamente sul livello Ethernet.
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IEC 61850-7-2 |
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Cliente/server |
OCA |
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Applicazione |
MMS (ISO 9506) |
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Presentazione |
ASN.1 |
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Sessione |
Sessione |
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|
Trasporto |
TCP |
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Rete |
IP |
Tipo Ether |
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|
Collegamento dati |
Ethernet |
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|
Fisico |
Fisico |
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Parte 6: Linguaggio di descrizione della configurazione
SCL (Substation Configuration Language) è descritto nella norma IEC 61850-6. L'SCL è una definizione basata su XML di come descrivere la linea singola della sottostazione, gli IED con nodi logici e la loro comunicazione attraverso un bus di comunicazione.
Si distinguono i seguenti tipi di file SCL:
-
SSD (System Specification Description), che descrive la linea singola e i nodi logici richiesti.
-
ICD (IED Capability Description), contenente la capacità (possibili nodi logici) di un tipo di IED.
-
CID (Configured IED Description), contenente la configurazione di un IED concreto con nodi logici istanziati, servizi e indirizzi di comunicazione.
-
SCD (Substation Configuration Description), contenente la descrizione della sottostazione completa, composta da linea singola, bus di comunicazione e IED con nodi logici, che sono collegati alle apparecchiature primarie nella sezione della sottostazione.
La parte IEC 61850-6 comprende anche i ruoli dei diversi strumenti e i concetti di ingegneria. Si distingue tra la progettazione a livello di sistema con un configuratore di sistema e la progettazione specifica dell'IED con un configuratore di IED.
Parte 10: Test di conformità
I test di conformità e la base per i documenti di conformità sono trattati nella norma IEC 61850-10.
Abbreviazioni
Breve elenco di abbreviazioni relative alla norma IEC 61850.
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ASCI |
Interfaccia astratta dei servizi comuni |
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CID |
Tipo SCL: IED configurato Descrizione |
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CILO |
Nodo logico del gruppo "C - Funzioni di controllo": Ad incastro |
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CSWI |
Nodo logico del gruppo "C - Funzioni di controllo": Controllore dell'interruttore |
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DPC |
Classe di dati comune "punto doppio controllabile" |
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OCA |
Evento generico di sottostazione orientato agli oggetti |
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ICD |
Tipo SCL: Descrizione della capacità IED |
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IED |
Dispositivo elettronico intelligente (ad es. relè di controllo o protezione, AC500, ...) |
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IHMI |
Nodo logico del gruppo "I - Interfaccia e archiviazione": Interfaccia uomo-macchina generica |
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MICS |
Dichiarazione di conformità delle informazioni di modellazione |
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MMS |
Specifiche dei messaggi di produzione, ISO 9506 |
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PICS |
Dichiarazione di conformità delle informazioni di protocollo |
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PIXIT |
Informazioni aggiuntive sul protocollo |
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Pos |
Posizione di un interruttore o di un disgiuntore |
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SCD |
Tipo SCL: Configurazione della sottostazione Descrizione |
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SCL |
Linguaggio di configurazione della sottostazione |
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SSD |
Tipo SCL: Specifiche del sistema Descrizione |
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stVal |
stato Valore |
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TCP/IP |
Protocollo di controllo della trasmissione / Protocollo Internet |
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TICS |
Dichiarazione di conformità delle informazioni sui tessuti |
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XSWI |
Nodo logico nel gruppo "X - Quadri": Interruttore, sezionatore o interruttore di terra |
Ulteriori abbreviazioni sono riportate nella norma:
IEC 61850-2: Glossario - Termini e definizioni, abbreviazioni
IEC 61850-7-3: Elenco di tutte le classi di dati comuni, come DPC
IEC 61850-7-4: Elenco di tutti i nodi logici, come CSWI