• металлсертификат: о центре. Международная электротехническая комиссия (МЭК) Что значит мэк
4. Международная электротехническая комиссия мэк (International Electrotechnical Commission iec)
Цели, задачи и объекты стандартизации мэк
Крупнейшим партнером ИСО в области стандартизации является Международная электротехническая комиссия (МЭК, IEC). Начало сотрудничества в области электротехники относится к 1881 г., когда состоялся 1-й Международный конгресс по электричеству.
15 сентября 1904 г. делегаты конгресса, проводимого в г. Сент-Луисе (США), приняли решение о создании специальной организации по вопросам стандартизации терминологии и параметров электрических машин.
В июне 1906 г. в г. Лондоне (Англия) состоялось официальное открытие головного офиса организации с участием представителей 13 стран мира.
К 1914 году были сформированы четыре технические комитеты, которые занимались терминологией, обозначением и оценкой параметров электрических машин.
Деятельность МЭК направлена на стандартизацию в области электротехники, электроники и смежных областях промышленного производства.
Основными целью и задачей МЭК являются содействие международному сотрудничеству в вопросах стандартизации и унификации в сфере электротехники, электроники и смежных областях промышленного производства путем разработки и внедрения международных стандартов и документов по стандартизации, включая разработку и издание соответствующей технической литературы.
К основным объектам стандартизации МЭК относятся:
Материалы для электротехнической промышленности (например, диэлектрики, магнитные материалы и др.);
Электротехническое оборудование производственного назначения (например, сварочные аппараты, светотехническое оборудование и др.);
Электроэнергетическое оборудование (например, паровые и гидравлические турбины, генераторы, трансформаторы и др.);
Изделия электронной промышленности (например, интегральные схемы, микропроцессоры и др.);
Электронное оборудование бытового и производственного назначения;
Электроинструменты;
Оборудование для спутников связи;
Терминология.
По состоянию на 2012 г. в состав МЭК входят национальные органы по стандартизации 82 стран мира, в т.ч. 60 стран – комитеты-члены.
Организационная структура мэк
Организационная структура МЭК представлена на рисунке 3.
В рамках организационной структуры МЭК высшим руководящим органом является Совет МЭК, состоящий из национальных комитетов всех стран. Ежегодные заседания Совета проводятся поочередно в разных странах-членах МЭК. Решения в МЭК принимаются простым большинством голосов, но президент имеет право решающего голоса в случае равного распределения голосов.
Координирующий орган МЭК – Комитет действий , основной задачей которого является координация работы технических комитетов организации. Комитет действий определяет приоритетные направления работ в области стандартизации; разрабатывает методические документы, обеспечивающие техническую работу; участвует в решении вопросов сотрудничества с другими международными и региональными организациями, выполняет задания Совета МЭК.
Комитету действий подчиняются 5 технических консультативных комитетов по аспектам безопасности:
- АСО S (АКОС) – по безопасности;
- АСТЕ L (АСТЕЛ) – по телекоммуникациям (электросвязи);
-А C Е C (АКЕК) – по электромагнитной совместимости;
-CISPR (СИСПР) – международный специальный комитет по радиопомехам;
-АСЕА ( ACEA ) – по аспектам окружающей среды;
- АСТА D (АКТАД) – по передаче и распределению электроэнергии.
Деятельность данных консультативных комитетов направлена на поиск защиты от различных видов рисков (опасных факторов), например, пожарной опасности, взрывоопасности, опасности поражения электрическим током, химической и биологической опасности, опасности от излучений оборудования (звуковых, инфракрасных, ультрафиолетовых, радиационных и т.д.).
A С OS занимается координацией и руководством работ в области безопасности электрооборудования. Состав консультативного комитета формируется из членов, назначенных Комитетом действий и членов соответствующих технических комитетов.
АСТЕ L осуществляет руководство работой технических комитетов в области электросвязи, разъясняет сферы их деятельности, дает рекомендации по разработке новых стандартов и их применению. В состав консультативного комитета входят председатели и секретари технических комитетов, занимающихся вопросами в области телекоммуникаций. Данный комитет осуществляет обмен информацией между МЭК и Международным союзом электросвязи и занимается согласованием работ по разработке международных стандартов и документов на аналогичные объекты стандартизации во избежание их дублирования.
А C Е C занимается координацией работ технических комитетов в области электромагнитной совместимости. В работе комитета принимают участие индивидуальные члены, члены CISPR и члены ТК 77 «Электромагнитная совместимость».
К основным направлениям деятельности CISPR относятся:
Защита радиотехнической аппаратуры от различных видов радиопомех;
Разработка методов измерений радиопомех и соответствующего оборудования;
Установление характеристик помех от различных источников и определение их предельных величин (например, помехи от промышленной, научной и медицинской радиочастотной аппаратуры, высоковольтной аппаратуры, радиоприемников, электробытовых приборов и др.);
CISPR также принимает участие в разработке правил по технике безопасности в части требований к подавлению помех электрооборудования.
В состав специального комитета входят представители национальных комитетов МЭК и другие международные организации, занимающиеся проблемами снижения радиопомех в различных видах электротехнической продукции.
Примечание – Разработкой международных стандартов и нормативных документов по стандартизации занимаются 8 подкомитетов CISPR , а также такие международные организации, как Международная организация радио и телевидения, Международный союз производителей и распределителей электротехнической энергии, Международные союзы железных дорог и общественного транспорта и др.
АСТА D занимается вопросами,связанными с передачей и распределением электроэнергии, в т.ч. определяет потребности рынка в разработке новых стандартов, выявляет технологии, нуждающиеся в стандартизации, и дает рекомендации техническим комитетам МЭК по повышению эффективности их работы с компаниями малого и среднего бизнеса.
ACEA рассматривает аспекты, связанные с охраной окружающей среды, координирует и согласовывает деятельность технических комитетов МЭК во избежание дублирования их работ по экологическим вопросам при разработке международных стандартов. Данный консультативный комитет дает рекомендации по включению экологических требований в разрабатываемые стандарты, а также занимается вопросами экологической маркировки и декларирования электротехнической продукции. АСЕА занимается актуализацией руководства IEC Guide 109:2012 «Вопросы, касающиеся окружающей среды. Включение в стандарты на продукцию электротехнического назначения» и дает консультации по его применению.
Совету МЭК подчиняются 4 комитета по управлению:
- PACT – Президентский консультативный совет по технологиям будущего(President ’ s Advisory Committee on future Technology );
- MC – комитет по маркетингу (Marketing Committee );
- SPC – комитет по торговой политике (Sales Policy Committee );
- CDF – финансовый комитет (Finance Committee ).
Непосредственно разработкой и принятием международных стандартов занимаются технические комитеты, подкомитеты и рабочие группы.
По состоянию на 2012 г. в МЭК работают 94 ТК и 80 ПК. В разработке международных стандартов и других публикаций МЭК участвуют более 10000специалистов.
Официальными языками издания международных стандартов и документов МЭК являются: английский, французский и русский.
Стандарты МЭК нумеруются в диапазоне от 60000 до 79999.
Пример обозначения международного стандарта МЭК:
Настоящее время является периодом прорыва в сфере развития цифровых технологий, наряду с этим исключением не является электротехническое оборудование, работу которого все время пытаются усовершенствовать производители. Все новые разработки должны соответствуют международному стандарту качества ИСО, но, тем не менее, отечественные производители были заинтересованы в собственном стандарте качества и такой был создан – это МЭК 61850, который характеризует системы и сети электроподстанций.
Предистория создания стандарта МЭК 61850
Компьютерные технологии идут нога в ногу с электрическими сетями, от надежности которых зависит их дальнейшая эффективная функциональность. В 2003 году новый отечественный стандарт, о котором идет речь, был представлен как необходимость современности, хотя его целесообразность оговаривалась еще в далеких шестидесятых. Основная суть, заложенная в стандарт, заключается в применении специальных протоколов, с помощью которых удается управлять электрическими сетями, как таковыми. Именно за счет их внедрения удается сегодня выполнять слежку за беспрерывным функционированием всех электросетей.
Внедрение на практике стандарт МЭК 61850 привело к тому, что разработчики компьютерного оборудования стали уделять внимание не только его модернизации, но и способствовать созданию систем, которые позволяют быстро и качественно выявить возможные неполадки, с которыми сталкивается конечный пользователь компьютерной техники.
Испытание стандарта МЭК 61850
Применяемый протокол стандартизации прошел испытание в восьмидесятых годах. Тогда были протестированы такие его модификации, как МЭК 61850-1, она оказалась безрезультатной. В отечественный просторах было остановлено испытание, а вот в западной Европе эту модификацию взяли за основу создания протокола UCA2, который приобрел весьма широкую популярность в девяностых годах.
Как работает отечественный стандарт МЭК 61850?
Давайте немного поговорим о том, что же на самом деле представляет собой МЭК 61850 и как он работает. Люди, начинающие осваивать компьютер вряд ли знают, что это такое.
Основная суть стандарта заключается в том, что в эксплуатируемую подстанцию внедряется микропроцессорный чип, обуславливающий передачу данных о работоспособности всей системы на центральный пункт, называемый терминалом, который и осуществляет основное управление сетью. Речь идет о высокоскоростном соединении. Иными словами, осуществляется сцепление чипа с ЛВС ближайшего типа.
Так называемая DAS – система сбора информации работает на основе 64-битной передачи, при этом используется определенный алгоритм зашифровки данных. На протяжении испытаний было установлено, что эти условия работы системы в принципе тоже являются весьма уязвимыми. Эта уязвимость имеет глобальный характер. Поломка в одном месте выводит из строя всю линию, как в сюжетах интересных американских триллеров. Если уж гаснет свет, то во всем квартале сразу.
Управлять электросетями, благодаря протоколу стандарта МЭК 61850 можно посредством любого источника извне, почему будет рассмотрено немного ниже. Ну, а сейчас перейдем к системным требованиям протокола МЭК 61850.
Отечественный стандарт управления электросетями – основные системные требования
Рассматриваемый протокол был широко применим в линиях телефонной связи, то есть сигнал передавался посредством них непосредственно к центру. Сегодня разработки шагнули далеко вперед. Современные модели чипов передают данные независимо от провайдеров, которые и предоставляют стандартную услугу подключения к той или иной линии связи.
Встроенный в систему чип работает на основании собственного протокола, не привязываясь к общепринятому стандарту TCP/IP. Однако это еще не все особенности отечественного стандарта управления сетями.
Так вот сам стандарт и является протоколом передачи данных, который использует чип, он имеет при этом защищенное соединение. То есть он может беспрепятственно подключаться к Интернету, мобильной связи и прочим видам передачи данных. Используемый специфический способ передачи данных стал востребованным в наши дни, как никогда ранее.
В настройках протокола передачи данных задействованы параметры безопасные параметры прокси-серверов.
Сфера применения стандарта МЭК 61850
Где применим на практике созданный стандарт? Естественно, что согласно требованиям ГОСТ он не может быть практически применен в обычной трансформаторной будке. Для этого как минимум нужно было бы обеспечить наличие системы ввода-вывода БИОС и коммуникацию для передачи данных.
Но вот если применять чип в центре управленческого элемента общей сетью, то можно получить доступ к функционалу абсолютно всех электростанций, которые включены в сеть. Если показать это на примере, то лучшим вариантом является фантастический фильм «Земное ядро», в сюжетной линии которого хакеру удается вывести из строя все электростанции, отвечающие за подпитку ядра планеты.
Многие могут спросить о том, причем здесь фантастика. Однако именно о таком фантастическом функционале и подмывали создатели стандарта МЭК 61850, хотя на эту тему впрямую вряд ли кто-то говорит. Но примитивный механизм работы оного показывает именно такую модель действий. Благодаря внедрению такой виртуализации можно было бы избежать многих земных катастроф, с которыми пришлось столкнуться человечеству в современное время. Да хотя бы оценить масштабы катастрофы, произошедшей на Чернобыльской атомной электростанции. Ведь ее можно было бы избежать, если в систему еще тогда был внедрен, пусть и примитивный, стандарт МЭК 61850-1.
Последствия происшествия оказались куда масштабнее, чем предполагалось. Сегодня мало кто уже вспоминает о трагедии, но она все равно продолжает действовать, ведь период распада плутония и урана не происходит за несколько десятков лет.
А вот применение стандарта могло позволить избежать катастрофы, если бы он был вовремя внедрен в системы станции.
Как происходит моделирование реальных протоколов, их преобразование
Все сети являются проводными. Но сами железные провода не передают никаких сигналов. Для этой цели в систему встраиваются специальные ретрансляторы, которые способны принимать информацию и ее расшифровывать. Вот по этому принципу и работает стандарт МЭК 61850.
Прием сигнала является простейшим действием. Но для того, чтобы его расшифровать, требуется немало усилий.
При использовании в сети протокола МЭК 61850 для расшифровки сигналов используются такие системы как P3A, SCADA, называемые системами визуализации. Они применяют проводные средства для считывания получаемых сигналов, поэтому основными протоколами, обуславливающими их работу, являются MMS, GOOSE, которые не имеют ничего общего с мобильным трафиком.
Сперва в ход вступает MMS, после чего наступает очередь GOOSE, что в итоге дает возможность сделать информацию отображаемой благодаря Р3А.
Конфигурации подстанций – основные виды
Подстанции, работающие с рассматриваемым протоколом, должны обладать минимальным набором элементов для передачи сигналов. А это ничто иное, как использование физического устройства с логическими модулями. То есть само устройство должно концентрировать информацию за счет шлюза или некого посредника, передающего данные. Так называемые логические узлы перераспределения информации могут относиться к определенному классу, это могут быть:
- автоматизированные системы управления (А);
- измерительные системы (М);
- управление телеметрическое (С);
- параметры настройки или модули общего функционала (G);
- архивация данных или средства установки связи (I);
- системные сегменты (L);
- датчики (S);
- трансформаторные подстанции (Т);
- коммуникационная блочная аппаратура (Х);
- защита (P);
- сеть защитных элементов (R)…
При внедрении протокола МЭК 61850 при создании сетевых линий применимо меньшее количество проводов и кабеля, что является приемлемым преимуществом его использования. Однако, несмотря на возможность расшифровки данных и своевременную их передачу, на практике все же удается не всю информацию считать даже при использовании современных программных приложений. Разработчики МЭК 61850 считают, что это временная актуальна задача, решение которой найдется в скором времени.
Программное обеспечение стандартного протокола
Несмотря на некоторое несовершенство сопоставления стандарта МЭК с современными программными приложениями, это не дает повода не использовать его эффективно в операционных системах любого вида и даже в мобильной, заметьте. Почему используют МЭК? Да потому что он дает возможность тратить на обработку поступающей информации гораздо меньше времени, чем это происходило без него. Речь идет о простейшей информации локальных сетей с последующей ее расшифровкой. Такие системы очень широко применимы и главный их недостаток – высокая стоимость, поскольку они применяют оборудование Р3А, то есть считаются так называемыми микропроцессорными системами.
Все, о чем говорилось выше – это сплошная теория фактов, как же все работает на самом деле?
Тестирование работы МЭК 61850 на практике
Давайте детально разберем принцип работы МЭК на конкретном примере, чтобы в итоге понять смысл и необходимость его применения.
Давайте возьмем за основу силовую подстанцию, обладающую трехфазным питанием и несколькими измерительными входами, к примеру, двумя. Пусть стандартный логический узел называется MMXU. В таком случае мы имеем дело с MMXU1 и MMXU2.
Каждый из них может включать еще и некий дополнительный префикс. Основные элементы, которые будут входить в каждый из узлов:
- подсчет выполняемых операций (OpCnt);
- определение местоположения в сети – удаленного или локального (Loc);
- оператор сети (Pos);
- включение блокировки (BlkCls);
- отключение блокировки (BlkOpn);
- срабатывание режима переключения (CBOpCap).
Итак, мы имеем дело с системой модифицированной версии 7-3, конфигурация которой имеет ряд признаков:
- наличие одной контрольной точки;
- ограничения функционала;
- расширенное определение наделенных параметров системы.
Логический процесс обработки информации системой – приема и ее расшифровки – включает такие составляющие, как качество (q), время (t) и свойства (stVal). В итоге выходит подключение типа Ethernet, которое использует эффективно протоколы TCP, IP с интерпретацией информации в MMS, что дает в итоге информацию считать в виде визуализированных данных.
Стандартный протокол МЭК 61850 – это абстрактная модель обработки и передачи информации, как таковой. Но именно он является основой всех происходящих в сети процессов передачи информации. А это позволят электронным чипам видеть все устройства создаваемых и существующих сетей, даже те, которые подключены к системе энергосбережения.
Теория создания протокола заключается в том, что используемый механизм можно преобразовать в любой тип электронных данных, если речь идет о стандарте MMS и ISO 9506. Почему тогда на практике речь зашла именно о новом стандарте МЭК? Оказалось, что именно МЭК снижает затраты времени при необходимости передачи и расшифровки любых данных. Тогда как привычные методики являются более трудоемкими и бюджетнозатратными.
Верификация данных – ответы на основные вопросы
Применение стандарта МЭК подразумевает не только прием и передачу зашифрованной информации. Встраиваемые в энергосети электронные чипы позволяют выполнять обмен информационными данными и на уровне подстанций, и на уровне центральных систем управления, и даже между собой, если задействовать специальное дополнительное оборудование в сети.
К примеру, чип считывает данные о сите напряжения на определенном участке. На основе получаемой информации другие участки сети либо отключают питание, либо пытаются выпрямить напряжение, задействуя для этого специальные резервы. Успешность этого мероприятия все же в большей мере зависит от уровня скачка напряжения. Если стандарт 220 Вольт или 230 Вольт по европейским меркам, то допустимый предел изменений либо 15 %, либо 5% соответственно. Теперь становится понятным, почему импортная техника при незначительным по нашим меркам перепадам напряжения выходит из строя.
Естественно, что конечный потребитель электроприборов не имеет защиты от таких казусов, поскольку практически в каждом дворе эксплуатируется трансформаторная будка советских времен, которая ничего общего с чипам не имеет и иметь не может.
Отечественные энергосбыты не могут широко применять существующий отечественный протокол МЭК 61850, хотя он уже существует в силу несовершенного оборудования линий электропередача. Причем речь идет не просто о несовершенстве оборудования, но и возможном банкротстве оных при внедрении системы, которая урежет большую часть потребления населением электротехнической продукции. Вот вам и вся невыгода внедрения и реализации стандарта на практике как такового.
Подведем итоги
Теоретически сам отечественный стандартный протокол прост, но практически – очень сложен. Проблемы заключаются не в отсутствии необходимого совершенного программного обеспечения, а в том, что вся сегодня работающая энергосистема страны функционирует по принципам советского времени и совсем не приспособлена к каким-либо изменениям. Если придется менять что-то в отношении повсеместного распространения МЭК, то придется менять абсолютно все и вся.
В придачу к этому добавляется низкая квалификация тех лиц, которые обслуживают все участки энергоснабжения, поэтому что-то говорить о повсеместном внедрении электроники пока что очень рано. Менталитет наших электриков – устранять проблемы как можно позже и причем некачественно, обеспечивая постоянный рабочий процесс – сегодня, завтра, послезавтра…
Если бы на практике был применим стандарт МЭК, то причина поломок устранялась именно в месте поломки, а все остальные участки оставались жизнеспособными. А так выполняется отключение всего микрорайона или города.
Для конечного потребителя энергоресурса МЭК 61850 – это беспрерывное энергоснабжение. Представляете, что такое в принципе возможно? При этом о перепадах напряжения в сети можно было бы забыть навсегда. А это сохранение работоспособности бытовой и компьютерной техники, которые очень чувствительны к таким вот непредсказуемым сюрпризам электросетей. Тогда бы речь ни шла об эксплуатации бесперебойников питания, стабилизаторов напряжения в принципе.
Сейчас люди сталкиваются не только с поломками бытовой техники в результате скачков напряжения тока, но и с выходом проводки по всему дому.
Но пока идут теоретические и практические дебаты целесообразности расширения горизонтов внедрения отечественного протокола МЭК 61850, никто не предпринимает никаких телодвижений в направлении что-то сдвинуть с места, а конкретно изменить систему энергоподачи электричества на корню.
Сам протолок МЭК рассчитан на эффективный поиск участков поломок и устранение дефектов в пределах оных, не затрагивая иные участки энергосетей. Логический принцип стандарта вполне понятен, то при этом понятна и логика того, почему так мало уделяется внимания его внедрению в жизнь.
На данный момент рассчитана как выгода его применения, так и будущие убытки, связанные с его внедрением. Пока что стандартному устою энергопредприятий этот протокол весьма невыгоден. От его реализации выигрывает лишь конечный потребитель энергоресурса.
Межрегиональная энергетическая комиссия энерг. МЭК Международная энергетическая корпорация ЗАО организация, энерг. Источник: http://www.rosbalt.ru/2003/11/13/129175.html МЭК МЭТ Международная электроте … Словарь сокращений и аббревиатур
- – марка автомобиля, США. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь
МЭК - Международная электротехническая комиссия. [ГОСТ Р 54456 2011] Тематики телевидение, радиовещание, видео EN International Electrotechnical Commission / CommitteeIEC … Справочник технического переводчика
Эллисон Мэк Allison Mack Имя при рождении: Эллисон Мэк Дата рождения: 29 июля 1982 Место рождения … Википедия
Содержание 1 Аббревиатура 2 Фамилия 2.1 Известные носители 3 Имя … Википедия
ГОСТ Р ИСО/МЭК 37{ 2002} Потребительские товары. Инструкции по применению. Общие требования. ОКС: 01.120, 03.080.30 КГС: Т51 Система документации, определяющая показатели качества, надежности и долговечности продукции Действие: С 01.07.2003… … Справочник ГОСТов
ГОСТ Р ИСО/МЭК 50{ 2002} Безопасность детей и стандарты. Общие требования. ОКС: 13.120 КГС: Т58 Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов, безопасности труда, научной организации труда Действие: С 01 … Справочник ГОСТов
ГОСТ Р ИСО/МЭК 62{ 2000} Общие требования к органам, осуществляющим оценку и сертификацию систем качества. ОКС: 03.120.20 КГС: Т59 Общие методы и средства контроля и испытания продукции. Методы статистического контроля и качества, надежности,… … Справочник ГОСТов
ГОСТ Р ИСО/МЭК 65{ 2000} Общие требования к органам по сертификации продукции. ОКС: 03.120.10 КГС: Т51 Система документации, определяющая показатели качества, надежности и долговечности продукции Действие: С 01.07.2000 Примечание: содержит… … Справочник ГОСТов
МЭК - (Межгосударственный Экономический Комитет) постоянно действующий координирующий и исполнительный орган Экономического союза государств членов СНГ. Соглашение о его создании подписано в г. Москве 21 октября 1994 г. Целью МЭК является формирование… … Большой юридический словарь
Книги
- , Мэк Р.. Импульсные источники питания (ИИП) быстро идут на смену устаревшим линейным источникам питания благодаря своей высокой производительности, улучшенной стабилизации напряжения и малым…
МЭК-61850 - это основной протокол передачи данных в системах автоматизации электроподстанций (устройства релейной защиты, анализаторы качества электроэнергии и другие устройства). В качестве интерфейсом используются сети Ethernet.
Протокол содержит следующие подпротоколы:
MMS - передача текущих значений по протоколу TCP/IP.
GOOSE - инициативная передача устройством широковещательной посылки с сообщениями.
Передача файлов - получение из прибора различных файлов (например осциллограмм).
OPC-сервер IEC61850 MasterOPC Server разработки компании ИнСАТ предназначен для работы с любым оборудованием, поддерживающим обмен данными по протоколу, описанному в стандарте МЭК-61850. Сервер реализован в виде плагина для .
IEC61850 MasterOPC Server лицензируется по количеству опрашиваемых переменных (точек ввода/вывода) со следующими градациями - 32, 500, 2500, безлимитная. Версия на 32 точки распространяется бесплатно.
Преимущества OPC- сервера IEC61850
К основным преимуществам OPC- сервера относят высокую производительность, простоту установки и использования. Он сводит к минимуму разрывы соединений и аварийные отказы. Это гарантирует стабильное функционирование и бесперебойный сбор сведений. Чаще всего программу приобретают для автоматизации и диспетчеризации высоковольтных подстанций.
Основные характеристики IEC61850 OPC сервера:
- поддержка стандартов OPC DA, OPC HDA, OPC UA;
- связь с устройствами по Ethernet;
- мониторинг значений переменных;
- удаленный доступ к серверу через DCOM;
- подключение одновременно к нескольким устройствам;
- работа одновременно с несколькими клиентами;
- экспорт и импорт тегов и устройств;
- архивирование тегов с передачей архивов по OPC HDA.
Основные функции IEC61850 OPC сервера:
Опрос текущих значений в режиме "клиент-сервер" по протоколу MMS;
Получение событий от устройства по протоколу GOOSE;
Поддержка встроенных и динамических наборов данных (REPORT) для ускорения опроса;
Формирование OPC признаков качества и метки на основе получаемых от прибора атрибутов $q и $t;
Считывание файлов из устройства, включая считывание осциллограмм. Для обработки осциллограмм в MasterSCADA разработан специальный бесплатный ;
Поддержка резервирования каналов связи (до 4 каналов);
Встроенная утилита импорта тегов из устройства.
Поддерживаемые операционные системы:
- Windows 7;
- Windows Server 2008R2;
- Windows 8, Windows 8.1;
- Windows Server 2012;
- Windows 10.
).
Члены рабочей группы 10 Технического комитета 57 «Управление электроэнергетическими системами и сопутствующие технологии обмена информацией» МЭК, занимающейся разработкой стандарта, Алексей Олегович Аношин и Александр Валерьевич Головин сегодня рассматривают основной протокол обмена сигналами - GOOSE.
СТАНДАРТ МЭК 61850
Протокол GOOSE
Протокол GOOSE, описанный главой МЭК 61850-8-1, является одним из наиболее широко известных протоколов, предусмотренных стандартом МЭК 61850. Дословно расшифровку аббревиатуры GOOSE - Generic Object-Oriented Substation Event - можно перевести как «общее объектно-ориентированное событие на подстанции». Однако на практике не стоит придавать большое значение оригинальному названию, поскольку оно не дает никакого представления о самом протоколе. Гораздо удобнее понимать протокол GOOSE как сервис, предназначенный для обмена сигналами между РЗА в цифровом виде.
ФОРМИРОВАНИЕ GOOSE-СООБЩЕНИЙ
В предыдущей публикации мы рассмотрели информационную модель устройства, организацию данных и остановились на формировании наборов данных - Dataset. Наборы данных используются для группировки данных, которые будут отправлять с использованием механизма GOOSE-сообщения. В дальнейшем в блоке управления отправкой GOOSE указывается ссылка на созданный набор данных. В таком случае устройство знает, какие именно данные отправлять (рис. 1).
Рис. 1. Формирование данных для GOOSE-сообщения
Следует отметить, что в рамках одного GOOSE-сообщения может отправляться как одно значение (например, сигнал пуска МТЗ), так и одновременно несколько значений (например, сигнал пуска и сигнал срабатывания МТЗ и т.д.). Устройство-получатель при этом может извлечь из пакета лишь те данные, которые ему необходимы.
Передаваемый пакет GOOSE-сообщения содержит все текущие значения атрибутов данных, внесенных в набор данных. При изменении какого-либо из значений атрибутов устройство моментально инициирует посылку нового GOOSE-сообщения с обновленными данными (рис. 2).
Рис. 2. Передача GOOSE-сообщений
По своему назначению GOOSE-сообщение призвано заменить передачу дискретных сигналов по сети оперативного тока. Рассмотрим, какие требования при этом предъявляются к протоколу передачи данных.
ЦИФРОВЫЕ КОММУНИКАЦИИ ВЗАМЕН АНАЛОГОВЫХ
Для разработки альтернативы цепям передачи сигналов между устройствами релейной защиты были проанализированы свойства информации, передаваемой между устройствами РЗА посредством дискретных сигналов:
Малый объем информации: между терминалами фактически передаются значения «истина» и «ложь» (или логический «ноль» и «единица»);
- Требуется высокая скорость передачи информации. Больша´я часть дискретных сигналов, передаваемых между устройствами РЗА, прямо или косвенно влияет на скорость ликвидации ненормального режима, поэтому передача сигнала должна осуществляться с минимальной задержкой;
- Требуется высокая вероятность доставки сообщения для реализации ответственных функций, таких как подача команды отключения выключателя от РЗА, обмен сигналами между РЗА при выполнении распределенных функций. Необходимо обеспечение гарантированной доставки сообщения как в нормальном режиме работы цифровой сети передачи данных, так и в случае ее кратковременных сбоев;
- Возможность передачи сообщений сразу нескольким адресатам. При реализации некоторых распределенных функций РЗА требуется передача данных от одного устройства сразу нескольким;
- Необходим контроль целостности канала передачи данных. Наличие функции диагностики состояния канала передачи данных позволяет повысить коэффициент готовности при передаче сигнала, тем самым повышая надежность функции, выполняемой с передачей указанного сообщения.
Перечисленные требования привели к разработке механизма GOOSE-сообщений, отвечающих всем предъявляемым требованиям.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
В аналоговых цепях передачи сигналов основную задержку при передаче сигнала вносит время срабатывания дискретного выхода устройства и время фильтрации дребезга на дискретном входе принимающего устройства. Время распространения сигнала по проводнику в сравнении с этим мало.
Аналогично в цифровых сетях передачи данных основную задержку вносит не столько передача сигнала по физической среде, сколько его обработка внутри устройства.
В теории сетей передачи данных принято сегментировать сервисы передачи данных в соответствии с уровнями модели OSI (табл. 1), как правило, спускаясь от «Прикладного», то есть уровня прикладного представления данных, к «Физическому», то есть к уровню физического взаимодействия устройств.
Таблица 1. Стандартная семиуровневая модель OSI
| Модель OSI | ||
| Тип данных | Уровень (layer) | Функции |
| Данные | 7. Прикладной (application) | Доступ к сетевым службам |
| 6. Представительский (presentation) | Представление и шифрование данных | |
| 5. Сеансовый (session) | Управление сеансом связи | |
| Сегменты | 4. Транспортный (transport) | Прямая связь между конечными пунктами и надежность |
| Пакеты | 3. Сетевой (network) | Определение маршрута и логическая адресация |
| Кадры | 2. Канальный (data link) | Физическая адресация |
| Биты | 1. Физический (physical) | Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными |
В классическом представлении модель OSI имеет всего семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительский и прикладной. Однако реализуемые протоколы могут иметь не все указанные уровни, то есть некоторые уровни могут быть пропущены.
Наглядно механизм работы модели OSI можно представить на примере передачи данных при просмотре WEB-страниц в сети Интернет на персональном компьютере.
Передача содержимого страниц в Интернет осуществляется по протоколу HTTP (Hypertext Transfer Protocol), являющемуся протоколом прикладного уровня. Передача данных протокола HTTP обычно осуществляется транспортным протоколом TCP (Transmission Control Protocol). Сегменты протокола TCP инкапсулируются в пакеты сетевого протокола, в качестве которого в данном случае выступает IP (Internet Protocol). Пакеты протокола TCP составляют кадры протокола канального уровня Ethernet, которые в зависимости от сетевого интерфейса могут передаваться с использованием различного физического уровня. Таким образом, данные просматриваемой страницы в сети Интернет проходят как минимум четыре уровня преобразования при формировании последовательности битов на физическом уровне и затем столько же шагов обратного преобразования.
Такое количество преобразований ведет к возникновению задержек как при формировании последовательности битов с целью их передачи, так и при обратном преобразовании с целью получения передаваемых данных. Соответственно для уменьшения времени задержек количество преобразований должно быть сведено к минимуму. Именно поэтому данные по протоколу GOOSE (прикладного уровня) назначаются непосредственно на канальный уровень - Ethernet, минуя остальные уровни.
Вообще в главе МЭК 61850-8-1 представлены два коммуникационных профиля, которыми описываются все протоколы передачи данных, предусмотренные стандартом:
- Профиль MMS;
- Профиль Non-MMS (то есть не-MMS).
Соответственно сервисы передачи данных могут быть реализованы с использованием одного из указанных профилей. Протокол GOOSE (равно как и протокол Sampled Values) относится именно ко второму профилю.
Использование «укороченного» стека с минимальным количеством преобразований - это важный, однако не един-ственный способ ускорения передачи данных. Также ускорению передачи данных по протоколу GOOSE способствует использование механизмов расстановки приоритетов данных. Так, для протокола GOOSE используется отдельный идентификатор кадра Ethernet - Ethertype, который имеет заведомо больший приоритет по сравнению с остальным трафиком, например передаваемым с использованием сетевого уровня IP.
Помимо рассмотренных механизмов, кадр Ethernet GOOSE-сообщения также может снабжаться метками приоритета протокола IEEE 802.1Q и метками виртуальных локальных сетей протокола ISO/IEC 8802-3. Такие метки позволяют повысить приоритет кадров при обработке их сетевыми коммутаторами. Подробнее эти механизмы повышения приоритета будут рассмотрены в последующих публикациях.
Использование всех рассмотренных методов позволяет значительно повысить приоритет данных, передаваемых по протоколу GOOSE, по сравнению с остальными данными, передаваемыми по той же сети с использованием других протоколов, тем самым сводя к минимуму задержки как при обработке данных внутри устройств источников и приемников данных, так и при обработке их сетевыми коммутаторами.
ОТПРАВКА ИНФОРМАЦИИ НЕСКОЛЬКИМ АДРЕСАТАМ
Для адресации кадров на канальном уровне используются физические адреса сетевых устройств - MAC-адреса. При этом Ethernet позволяет осуществлять так называемую групповую рассылку сообщений (Multicast). В таком случае в поле MAC-адреса адресата указывается адрес групповой рассылки. Для многоадресных рассылок по протоколу GOOSE используется определенный диапазон адресов (рис. 3).
Рис. 3. Диапазон адресов многоадресной рассылки для GOOSE-сообщений
Сообщения, имеющие значение «01» в первом октете адреса, отправляются на все физические интерфейсы в сети, поэтому фактически многоадресная рассылка не имеет фиксированных адресатов, а ее MAC-адрес является скорее идентификатором самой рассылки и не указывает напрямую на ее получателей.
Таким образом, MAC-адрес GOOSE-сообщения может быть использован, например, при организации фильтрации сообщений на сетевых коммутаторах (MAC-фильтрации), а также указанный адрес может служить в качестве идентификатора, на который могут быть настроены принимающие устройства.
Поэтому передачу GOOSE-сообщений можно сравнить с радиотрансляцией: сообщение транслируется всем устройствам в сети, но для получения и последующей обработки сообщения устройство-приемник должно быть настроено на получение этого сообщения (рис. 4).
Рис. 4. Схема передачи GOOSE-сообщений
ГАРАНТИРОВАННАЯ ДОСТАВКА СООБЩЕНИЙ И КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ КАНАЛА
Передача сообщений нескольким адресатам в режиме Multicast, а также требования к высокой скорости передачи данных не позволяют реализовать при передаче GOOSE-сообщений получение подтверждений о доставке от получателей. Процедура отправки данных, формирования получающим устройством подтверждения, прием и обработка его устройством-отправителем и последующая повторная отправка в случае неудачной попытки заняли бы слишком много времени, что могло бы привести к чрезмерно большим задержкам при передаче критических сигналов.
Вместо этого для GOOSE-сообщений был реализован специальный механизм, обеспечивающий высокую вероятность доставки данных.
Во-первых, в условиях отсутствия изменений в передаваемых атрибутах данных пакеты с GOOSE-сообщениями передаются циклически через установленный пользователем интервал (рис. 5а). Циклическая передача GOOSE-сообщений позволяет постоянно диагностировать информационную сеть. Устройство, настроенное на прием сообщения, ожидает его прихода через заданный интервал времени. В случае если сообщение не пришло в течение времени ожидания, принимающее устройство может сформировать сигнал о неисправности в информационной сети, оповещая диспетчера о возникших неполадках.
Во-вторых, при изменении одного из атрибутов передаваемого набора данных, вне зависимости от того, сколько времени прошло с момента отправки предыдущего сообщения, формируется новый пакет, который содержит обновленные данные. После чего отправка этого пакета повторяется несколько раз с минимальной выдержкой времени (рис. 5б), а интервал между сообщениями (в случае отсутствия изменений в передаваемых данных) вновь увеличивается до максимального.
Рис. 5. Интервал между отправками GOOSE-сообщения
В-третьих, в пакете GOOSE-сообщения предусмотрено несколько полей-счетчиков, по которым также может контролироваться целостность канала связи. К таким счетчикам, например, относится циклический счетчик посылок (sqNum), значение которого изменяется от 0 до 4 294 967 295 или до изменения передаваемых данных. При каждом изменении данных, передаваемых в GOOSE-сообщении, счетчик sqNum будет сбрасываться. При этом увеличивается на 1 другой счетчик - stNum, также циклически изменяющийся в диапазоне от 0 до 4 294 967 295. При потере нескольких пакетов при передаче эту потерю можно будет отследить по двум указанным счетчикам.
Наконец, в-четвертых, важно отметить, что в посылке GOOSE, помимо самого значения дискретного сигнала, может содержаться признак его качества, который идентифицирует определенный аппаратный отказ устройства-источника информации, нахождение устройства-источника информации в режиме тестирования и ряд других нештатных режимов. Таким образом, устройство-приемник, прежде чем обработать полученные данные согласно предусмотренным алгоритмам, должно выполнить проверку этого признака качества. Это может предупредить неверную работу устройств-приемников информации (например, их ложную работу).
Следует иметь в виду, что некоторые из заложенных механизмов обеспечения надежности передачи данных при их неправильном использовании могут приводить к негативному эффекту. Так, в случае выбора слишком короткого максимального интервала между сообщениями нагрузка на сеть увеличивается, хотя с точки зрения готовности канала связи эффект от уменьшения интервала передачи будет крайне незначительным.
При изменении атрибутов данных передача пакетов с минимальной выдержкой времени вызывает повышенную нагрузку на сеть (режим «информационного шторма»), которая теоретически может приводить к возникновению задержек при передаче данных. Такой режим является наиболее сложным и должен приниматься за расчетный при проектировании информационной сети. Однако следует понимать, что пиковая нагрузка очень кратковременна и ее многократное снижение, согласно проводившимся нами опытам в лаборатории по исследованию функциональной совместимости устройств, работающих по условиям стандарта МЭК 61850, кафедры РЗиАЭС НИУ МЭИ, наблюдается на интервале в 10 мс.
НАЛАДКА И ПРОВЕРКА
При построении систем РЗА на основе протокола GOOSE изменяются процедуры их наладки и тестирования. Теперь этап наладки заключается в организации сети Ethernet энергообъекта с включением в нее всех устройств РЗА, между которыми требуется осуществлять обмен данными. Для проверки того, что система настроена и включена в соответствии с требованиями проекта, становится возможным использование персонального компьютера со специальным предустановленным программным обеспечением (Wireshark, GOOSE Monitor и др.) или специального проверочного оборудования с поддержкой протокола GOOSE (РЕТОМ 61850, Omicron CMC).
Важно отметить, что все проверки можно производить, не нарушая предварительно установленные соединения между вторичным оборудованием (устройствами РЗА, коммутаторами и др.), поскольку обмен данными производится по сети Ethernet. При обмене дискретными сигналами между устройствами РЗА традиционным способом (подачей напряжения на дискретный вход устройства-приемника при замыкании выходного контакта устройства, передающего данные), напротив, часто требуется разрывать соединения между вторичным оборудованием для включения в цепь испытательных установок с целью проверки правильности электрических соединений и передачи соответствующих дискретных сигналов.
ВЫВОДЫ
Протокол GOOSE предусматривает целый комплекс мер, направленных на обеспечение необходимых характеристик по быстродействию и надежности при передаче ответственных сигналов. Применение данного протокола в сочетании с правильным проектированием и параметрированием информационной сети и устройств РЗА позволяет в ряде случаев отказаться от использования цепей с медными проводниками для передачи сигналов, обеспечивая при этом необходимый уровень надежности и быстродействия.
ЛИТЕРАТУРА
- Аношин А.О., Головин А.В. Стандарт МЭК 61850. Информационная модель устройства // Новости ЭлектроТехники. 2012. № 5(77).
- Информационно-вычислительные сети: учебное пособие. Капустин Д.А., Дементьев В.Е. Ульяновск: УлГТУ, 2011.- 141 с.