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.

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.

С развитием цифровых технологий в стороне не остались и производители электротехнического оборудования. Несмотря на наличие международной классификации ISO, в России был использован европейский стандарт МЭК 61850, отвечающий за системы и сети подстанций.

Немного истории

Развитие компьютерных технологий не обошло стороной системы управления электрическими сетями. Общепринятый сегодня стандарт МЭК 61850 изначально был представлен в 2003 году, хотя попытки внедрения систем на этой основе велись еще в 60-х годах прошлого столетия.

Суть его сводится к использованию специальных протоколов управления электрическими сетями. На их основе сейчас и производится отслеживание функционирования всех сетей такого типа.

Если раньше основное внимание уделялось исключительно модернизации компьютерных систем, контролирующих электроэнергетику, то с внедрением правил, стандартов, протоколов в виде МЭК 61850 ситуация изменилась. Главной задачей этого ГОСТа стало обеспечение мониторинга с целью своевременного выявления неполадок в работе соответствующего оборудования.

Протокол МЭК 61850 и его аналоги

Сам же протокол наиболее активно начал применяться в середине 80-х годов. Тогда в качестве первых тестируемых версий использовались модификации МЭК 61850-1, IEC 60870-5 версий 101, 103 и 104, DNP3 и Modbus, которая оказалсь совершенно несостоятельной.

И именно начальная разработка легла в основу современного протокола UCA2, который в середине 90-х годов был успешно применен в Западной Европе.

Как это работает

Останавливаясь на вопросе функционирования, стоит объяснить, что такое протокол МЭК 61850, для «чайников» (людей, которые только постигают основы работы и понимания принципов общения с компьютерной техникой).

Суть состоит в том, что на подстанции или энергостанции устанавливается микропроцессорный чип, позволяющий передавать данные о состоянии всей системы непосредственно на центральный терминал, осуществляющий основное управление.

Но, как показывает практика, и эти системы оказываются достаточно уязвимыми. Смотрели американские фильмы, когда в одном из эпизодов отключается энергоснабжение целого квартала? Вот оно! Управление электрическими сетями на основе протокола МЭК 61850 может быть скоординировано из любого внешнего источника (далее будет понятно, почему). А пока рассмотрим основные системные требования.

Стандарт Р МЭК 61850: требования к системам связи

Если ранее подразумевалось, что сигнал должен предаваться с использованием телефонной линии, сегодня средства связи шагнули далеко вперед. Встроенные чипы способны обеспечивать передачу на уровне 64 Мбит, являясь абсолютно независимыми от провайдеров, предоставляющих стандартные услуги подключения.

Если рассматривать стандарт МЭК 61850 для «чайников», объяснение выглядит достаточно просто: чип энергоблока использует собственный протокол передачи данных, а не общепринятый стандарт TCP/IP. Но и это еще не все.

Сам стандарт и есть протокол МЭК 61850 передачи данных с защищенным соединением. Иными словами, подключение к тому же интернету, беспроводной сети и т. д. осуществляется очень специфичным способом. В настройках, как правило, задействуются параметры прокси-серверов, поскольку именно таковые (пусть даже виртуальные) являются наиболее безопасными.

Общая область применения

Понятно, что согласно тем требованиям, которые выставляет ГОСТ МЭК 61850, установить оборудование такого типа в обычную трансформаторную будку не получится (компьютерному чипу там просто места нет).

Работать такое устройство при всем желании тоже не будет. Ему нужна как минимум начальная система ввода/вывода сродни BIOS, а также соответствующая коммуникативная модель передачи данных (беспроводная сеть, проводное защищенное подключение и т. д.).

Зато в центре управления общей или локальной энергосетью можно получить доступ практически ко всем функциям электростанций. В качестве примера, хоть и не самого лучшего, можно привести фильм «Земное ядро» (The Core), когда хакер предотвращает гибель нашей планеты путем дестабилизации энергического источника, питающего «запасной» вариант раскрутки

Но это чистая фантастика, скорее даже виртуальное подтверждение требований МЭК 61850 (хотя об этом прямо и не говорится). Тем не менее даже самая примитивная эмуляция МЭК 61850 выглядит именно таким образом. А ведь скольких катастроф можно было избежать?

Тот же 4-ый энергоблок Чернобыльской АЭС, если бы на нем были установлены средства диагностики, соответствующие стандарту хотя бы МЭК 61850-1, может быть, и не взорвался бы. А с 1986 года остается только пожинать плоды произошедшего.

Радиация - она такая, что действует скрытно. В первые дни, месяцы или годы могут и не проявляться, не говоря уже о периодах полураспада урана и плутония, на что сегодня мало кто обращает внимание. А вот интегрирование тех же в энергостанцию могло бы существенно снизить риск пребывания в этой зоне. Кстати, и сам протокол позволяет передавать такие данные на программно-аппаратном уровне задействованного комплекса.

Методика моделирования и преобразование в реальные протоколы

Для самого простого понимания того, как работает, например, стандарт МЭК 61850-9-2, стоит сказать, что ни один железный провод не может определить направление передаваемых данных. То есть нужен соответствующий ретранслятор, способный передавать данные о состоянии системы, причем в зашифрованном виде.

Принять сигнал, как оказывается, достаточно просто. Но вот чтобы он был прочитан и расшифрован принимающим устройством, придется попотеть. На самом-то деле, чтобы расшифровать поступающий сигнал, например, на основе МЭК 61850-2 на начальном уровне нужно использовать системы визуализации вроде SCADA и P3A.

Но исходя из того что эта система использует проводные средства связи, основными протоколами считаются GOOSE и MMS (не путать с мобильными сообщениями). Такое преобразование стандарт МЭК 61850-8 производит последовательным использованием сначала MMS, а затем GOOSE, что в конечном итоге позволяет добиться отображения информации по технологиям P3A.

Основные типы конфигурирования подстанций

Любая подстанция, использующая данный протокол, должна обладать хотя бы минимальным набором средств для передачи данных. Во-первых, это касается самого физического устройства, подключенного к сети. Во-вторых, в каждом таком агрегате должен иметься один или несколько логических модулей.

В этом случае сам девайс способен выполнять функцию концентратора, шлюза или даже своеобразного посредника для передачи информации. Сами же логические узлы имеют узкую направленность и разделяются на следующие классы:

• «А» - автоматизированные системы управления;
• «М» - системы измерений;
• «С» - телеметрическое управление;
• «G» - модули общих функций и параметров настройки;
• «I» - средства установки связи и применяемые методы архивации данных;
• «L» - логические модули и системные узлы;
• «P» - защита;
• «R» - связанные защитные компоненты;
• «S» - датчики;
• «T» - трансформаторы-измерители;
• «X» - блок-контактная коммутационная аппаратура;
• «Y» - трансформаторы силового типа;
• «Z» - все остальное, что не входит в вышеперечисленные категории.

Считается, что протокол МЭК 61850-8-1, например, способен обеспечить меньшее использование проводов или кабелей, что, конечно же, только положительным образом влияет на простоту конфигурации оборудования. Но основная проблема, как оказывается, состоит в том, что не все администраторы способны обрабатывать принимаемые данные даже при наличии соответствующих программных пакетов. Хочется надеяться, что это временная проблема.

Прикладное ПО

Тем не менее даже в ситуации непонимания физических принципов действия программ такого типа эмуляция МЭК 61850 может производиться в любой операционной системе (даже в мобильной).

Считается, что управляющий персонал или интеграторы тратят намного меньше времени на обработку данных, поступающих с подстанций. Архитектура таких приложений интуитивно понятна, интерфейс прост, а вся обработка заключается только в введении локализованных данных с последующей автоматической выдачей результата.

К недостаткам таких систем можно отнести разве что завышенную стоимость оборудования P3A (микропроцессорные системы). Отсюда и невозможность его массового применения.

Практическое применение

До этого все изложенное в отношении протокола МЭК 61850 касалось только теоретических сведений. Как это работает на практике?

Допустим, у нас имеется силовая установка (подстанция) с трехфазным питанием и двумя измерительными входами. При определении стандартного логического узла используется имя MMXU. Для стандарта МЭК 61850 их может быть два: MMXU1 и MMXU2. Каждый такой узел для упрощения идентификации может содержать еще и дополнительный префикс.

В качестве примера можно привести смоделированный узел на основе XCBR. Он отождествляется с применением некоторых основных операторов:

• Loc - определение локального или удаленного местоположения;
• OpCnt - методика подсчета выполненных (выполняемых) операций;
• Pos - оператор, отвечающий за локацию и схожий с параметрами Loc;
• BlkOpn - команда отключения блокировки включателя;
• BlkCls - включение блокировки;
• CBOpCap - выбор режима срабатывания переключателя.

Такая классификация для описания классов данных CDC в основном применяется в системах модификации 7-3. Однако даже в этом случае конфигурирование построено на использовании нескольких признаков (FC - функциональные ограничения, SPS - состояние единичной контрольной точки, SV и ST - свойства подстановочных систем, DC и EX - описание и расширенное определение параметров).

Что касается определения и описания класса SPS, логическая цепочка включает в себя свойства stVal, качество - q, и параметры текущего времени - t.

Таким образом производится трансформирование данных по технологиям подключения Ethernet и протоколам TCP/IP непосредственно в объектную переменную MMS, которая уже потом идентифицируется с присвоенным именем, что и приводит к получению истинного значения любого задействованного на данный момент показателя.

Кроме того, сам протокол МЭК 61850 является всего лишь обобщенной и даже абстрактной моделью. Но на его основе производится описание структуры любого элемента энергосистемы, что позволяет микропроцессорным чипам совершенно точно идентифицировать каждое устройство, задействованное в этой области, включая те, которые используют технологии энергосбережения.

Теоретически формат протокола можно преобразовать в любой тип данных, основываясь на стандартах MMS и ISO 9506. Но почему же тогда был выбран именно управляющий стандарт МЭК 61850?

Его связывают исключительно с достоверностью получаемых параметров и легким процессом работы с присваиванием сложных имен или моделей самого сервиса.

Такой процесс без задействования протокола MMS оказывается очень трудоемким даже при формировании запросов вроде «чтение-запись-отчет». Нет, конечно, можно произвести преобразование такого типа даже для архитектуры UCA. Но, как показывает практика, именно применение стандарта МЭК 61850 позволяет сделать это без особых усилий и затрат по времени.

Вопросы верификации данных

Однако же данная система не ограничивается только приемом-передачей. На самом деле встраиваемые микропроцессорные системы позволяют производить обмен данными не только на уровне подстанций и центральных управляющих систем. Они могут при наличии соответствующего оборудования обрабатывать данные между собой.

Пример прост: электронный чип передает данные о силе тока или напряжении в ответственном участке. Соответственно, любая другая подсистема на основе падения напряжения может задействовать или отключить дополнительную систему питания. Все это основано на стандартных законах физики и электротехники, правда, зависит от тока. Например, у нас стандартом является напряжение 220 В. В Европе - 230 В.

Если взглянуть на критерии отклонений, в бывшем СССР это +/- 15%, в то время как в развитых европейских странах он составляет не более 5%. Неудивительно, что фирменная западная техника просто выходит из строя только по причине перепадов напряжения в электросети.

И наверное, не нужно говорить, что многие из нас наблюдают во дворе строение в виде трансформаторной будки, построенной еще во времена Советского Союза. Как вы думаете, можно туда установить компьютерный чип или подключить специальные кабели для получения информации о состоянии трансформатора? Вот то-то и оно, что нет!

Новые системы на основе стандарта МЭК 61850 позволяют произвести полный контроль всех параметров, однако очевидная невозможность его повсеместного внедрения отталкивает соответствующие службы вроде «Энергосбытов» в плане задействования протоколов этого уровня.

Ничего удивительного в этом нет. Компании, распределяющие электроэнергию между потребителями, могут просто лишиться прибыли или даже привилегий на рынке.

Вместо итога

В целом же протокол, с одной стороны, является простым, а с другой - очень сложным. Проблема состоит даже не в том, что на сегодняшний день нет соответствующего ПО, а в том, что вся система контроля за электроэнергетикой, доставшаяся нам от СССР, для этого просто не подготовлена. А если взять в расчет низкую квалификацию обслуживающего персонала, тут и речи не может быть о том, что кто-то способен контролировать или устранять проблемы своевременно. У нас ведь как принято? Проблема? Обесточиваем микрорайон. Только и всего.

Зато применение этого стандарта позволяет избежать подобного рода ситуаций, не говоря уже о всяких веерных отключениях.

Таким образом, остается только подвести некий итог. Что конечному пользователю несет использование протокола МЭК 61850? В самом простом понимании - это бесперебойное электроснабжение с отсутствием перепадов напряжения в сети. Заметьте, если для компьютерного терминала или ноутбука не предусмотрено использование блока бесперебойного питания или стабилизатора напряжения, перепад или скачок могут спровоцировать моментальное отключение системы. Ладно, если потребуется восстановление на программном уровне. А если сгорят планки оперативной памяти или выйдет из строя винчестер, что тогда делать?

Это, конечно, является отдельным предметом для исследования, однако сами стандарты, ныне применяемые в энергостанциях с соответствующими «железными» и программными средствами диагностики способны контролировать абсолютно все параметры сетей, предотвращая ситуации с появлением критических сбоев, которые могут привести не только к поломке бытовой техники, но и к выходу из строя всей домашней проводки (она, как известно, рассчитана не более чем на 2 кВт при стандартном напряжении в сети 220 В). Поэтому, включая одновременно холодильник, стиральную машину или бойлер для подогрева воды, сто раз подумайте, насколько это оправдано.

Если же данные версии протоколов задействованы, настройки подсистемы будут применены автоматически. И в самой большей степени это касается срабатывания тех же 16-амперных предохранителей, которые жители 9-этажек иногда устанавливают самостоятельно, минуя службы, за это отвечающие. Но цена вопроса, как оказывается, намного выше, ибо позволяет обойти некоторые ограничения, связанные с выше указанным стандартом и его сопутствующими правилами.

Международная электротехническая комиссия (МЭК)

Работы по международному сотрудничеству в области электротехники были начаты в 1881 г., когда был созван первый Международный конгресс по электричеству. В 1904 г. на заседании правительственных делегатов Международного конгресса по электричеству в Сент-Луисе (США) было принято решение о необходимости создания специального органа, занимающегося вопросами стандартизации терминологии и параметров электрических машин.

Формальное создание такого органа - Международной электротехнической комиссии (МЭК) - состоялось в 1906 г. в Лондоне на конференции представителей 13 стран.

Сферы деятельности ИСО и МЭК четко разграничены - МЭК занимается стандартизацией в области электротехники, электроники, радиосвязи, приборостроения, ИСО - во всех остальных отраслях.

Официальные языки МЭК - английский, французский и русский.

Целями МЭК, согласно ее Уставу, является содействие международному сотрудничеству в решении вопросов стандартизации и смежных с ним проблем в области электротехники и радиоэлектроники.

Основной задачей комиссии является разработка международных стандартов в названной области.

Высшим руководящим органом МЭК является Совет, в котором представлены все национальные комитеты стран (рис. 4.2). Выборными должностными лицами являются президент (избираемый на трехлетний период), вице-президент, казначей и генеральный секретарь. Совет собирается ежегодно на свои заседания поочередно в различных странах и рассматривает все вопросы деятельности МЭК как технического, гак и административного и финансового характера. При Совете действует финансовый комитет и комитет по вопросам стандартизации потребительских товаров.

При Совете МЭК создан Комитет действия, который по поручению Совета рассматривает все вопросы. Комитет действия подотчетен в своей работе Совету и представляет ему свои решения на утверждение. В его функции входят: контроль и координация работы технических комитетов (ТК), определение новых направлений работ, решение вопросов, связанных с применением стандартов МЭК, разработка методических документов по технической работе, сотрудничество с другими организациями.

Бюджет МЭК, как и бюджет ИСО, складывается из взносов стран и поступлений от продажи международных стандартов.

Структура технических органов МЭК такая же, как и ИСО: технические комитеты (ТК), подкомитеты (ПК) и рабочие группы (РГ). В целом в МЭК создано более 80 ТК, часть которых разрабатывает международные стандарты общетехнического и межотраслевого характера (например, комитеты по терминологии, графическим изображениям, стандартным напряжениям и частотам, климатическим испытаниям и др.), а другая - стандарты на конкретные виды продукции (трансформаторы, изделия электронной техники, бытовая радиоэлектронная аппаратура и др.).

Процедура разработки стандартов МЭК регламентируется ее Уставом, Правилами процедуры и Общими директивами по технической работе.

В настоящее время разработано более двух тысяч международных стандартов МЭК. Стандарты МЭК являются более полными, чем стандарты ИСО, с точки зрения наличия в них технических требований к продукции, методам ее испытаний. Это объясняется тем, что требования по безопасности являются ведущими в требованиях на продукцию, входящую в сферу деятельности МЭК, а опыт работы, накопленный в течение многих десятилетий, позволяет более полно решать вопросы стандартизации.

Международные стандарты МЭК являются более приемлемыми для применения в странах-членах без их переработки.

Стандарты МЭК разрабатываются в технических комитетах или подкомитетах. Правила процедуры МЭК устанавливают порядок разработки стандартов МЭК, который идентичен порядку разработки стандартов ИСО.

Стандарты МЭК носят рекомендательный характер, и страны имеют полную независимость в вопросах их применения на национальном уровне (кроме стран, входящих в ГАТТ), однако они приобретают обязательный характер в случае выхода продукции на мировой рынок.

Основными объектами стандартизации МЭК являются материалы, применяемые в электротехнике (жидкие, твердые и газообразные диэлектрики, магнитные материалы, медь, алюминий и его сплавы), электротехническое оборудование общепромышленного назначения (двигатели, сварочные аппараты, светотехническое оборудование, реле, низковольтные аппараты, распределительные устройства, приводы, кабель и т. д.), электроэнергетическое оборудование (паровые и гидравлические турбины, ЛЭП, генераторы, трансформаторы), изделия электронной промышленности (дискретные полупроводниковые приборы, интегральные схемы, микропроцессоры, печатные платы и схемы), электронное оборудование бытового и производственного назначения, электроинструмент, электротехническое и электронное оборудование, применяемое в отдельных отраслях промышленности и в медицине.

Одно из ведущих направлений стандартизации в МЭК - разработка терминологических стандартов.

Международная электротехническая комиссия создана в 1906 г. на международной конференции, в которой участвовали 13 стран, в наибольшей степени заинтересованных в такой организации. Датой начала международного сотрудничества по электротехнике считается 1881 г., когда состоялся первый Международный конгресс по электричеству. Позже, в 1904 г., правительственные делегаты конгресса решили, что необходима специальная организация, которая бы занималась стандартизацией параметров электрических машин и терминологией в этой области.

После Второй мировой войны, когда была создана ИСО , МЭК стала автономной организацией в ее составе. Но организационные, финансовые вопросы и объекты стандартизации были четко разделены. МЭК занимается стандартизацией в области электротехники, электроники, радиосвязи, приборостроения. Эти области не входят в сферу деятельности ИСО .

Большинство стран-членов МЭК представлены в ней своими национальными организациями по стандартизации (Россию представляет Госстандарт РФ), в некоторых странах созданы специальные комитеты по участию в МЭК, не входящие в структуру национальных организаций по стандартизации (Франция , Германия , Италия, Бельгия и др.).

Представительство каждой страны в МЭК облечено в форму национального комитета. Членами МЭК являются более 40 национальных комитетов, представляющих 80% населения Земли, которые потребляют более 95% электроэнергии, производимой в мире. Официальные языки МЭК - английский, французский и русский.

Основная цель организации, которая определена ее Уставом - содействие международному сотрудничеству по стандартизации и смежным с ней проблемам в области электротехники и радиотехники путем разработки международных стандартов и других документов.

Национальные комитеты всех стран образуют Совет - высший руководящий орган МЭК. Ежегодные заседания Совета, которые проводятся поочередно в разных странах-членах МЭК, посвящаются решению всего комплекса вопросов деятельности организации. Решения принимаются простым большинством голосов, а президент имеет право решающего голоса, которое он реализует в случае равного распределения голосов.

Основной координирующий орган МЭК - Комитет действий. Кроме главной своей задачи - координации работы технических комитетов - Комитет действий выявляет необходимость новых направлений работ, разрабатывает методические документы, обеспечивающие техническую работу, участвует в решении вопросов сотрудничества с другими организациями, выполняет все задания Совета.

В подчинении Комитета действий работают консультативные группы, которые Комитет вправе создавать, если возникает необходимость координации по конкретным проблемам деятельности ТК. Так, две консультативные группы разделили между собой разработку норм безопасности: Консультативный комитет по. вопросам электробезопасности (АКОС) координирует действия около 20 ТК и ПК по электробытовым приборам, радиоэлектронной аппаратуре, высоковольтному оборудованию и др., а Консультативный комитет по вопросам электроники и связи (АСЕТ) занимается другими объектами стандартизации. Кроме того, Комитет действий счел целесообразным для более эффективной координации работы по созданию международных стандартов организовать Координационную группу по электромагнитной совместимости (КГЭМС), Координационную группу по технике информации (КГИТ) и Рабочую группу по координации размеров (рис. 11.2).

Структура технических органов МЭК, непосредственно разрабатывающих международные стандарты, аналогична ИСО : это технические комитеты (ТК), подкомитеты (ПК) и рабочие группы (РГ). В работе каждого ТК участвуют 15-25 стран. Наибольшее число секретариатов ТК и ПК ведут Франция , США, Германия , Великобритания, Италия, Нидерланды. Россия ведет шесть секретариатов.

Международные стандарты МЭК можно разделить на два вида: общетехнические, носящие межотраслевой характер, и стандарты, содержащие технические требования к конкретной продукции. К первому виду можно отнести нормативные документы на терминологию, стандартные напряжения и частоты, различные виды испытаний и пр. Второй вид стандартов охватывает огромный диапазон от бытовых электроприборов до спутников связи. Ежегодно в программу МЭК включается более 500 новых тем по международной стандартизации.

Основные объекты стандартизации МЭК:

Материалы для электротехнической промышленности (жидкие, твердые, газообразные диэлектрики , медь , алюминий , их сплавы , магнитные материалы);

Электротехническое оборудование производственного назначения (сварочные аппараты, двигатели, светотехническое оборудование, реле, низковольтные аппараты, кабель и др.);

Электроэнергетическое оборудование (паровые и гидравлические турбины, линии электропередач, генераторы, трансформаторы);

Изделия электронной промышленности (интегральные схемы, микропроцессоры, печатные платы и т.д.);

Электронное оборудование бытового и производственного назначения;

Электроинструменты;

Оборудование для спутников связи;

Терминология.

МЭК принято более 2 тыс. международных стандартов. По содержанию они отличаются от стандартов ИСО большей конкретикой: в них изложены технические требования к продукции и методам ее испытаний, а также требования по безопасности, что актуально не только для объектов стандартизации МЭК, но и для важнейшего аспекта подтверждения соответствия - сертификации на соответствие требованиям стандартов по безопасности. Для обеспечения этой области, имеющей актуальное значение в международной торговле, МЭК разрабатывает специальные международные стандарты на безопасность конкретных товаров. В силу сказанного, как показывает практика, международные стандарты МЭК более пригодны для прямого применения в странах-членах, чем стандарты ИСО .

Придавая большое значение разработке международных стандартов на безопасность, ИСО совместно с МЭК приняли Руководство ИСО /МЭК 51 "Общие требования к изложению вопросов безопасности при подготовке стандартов". В нем отмечается, что безопасность представляет собой такой объект стандартизации, который проявляет себя при разработке стандартов во многих различных формах, на разных уровнях, во всех областях техники и для абсолютного большинства изделий. Сущность понятия "безопасность" трактуется как обеспечение равновесия между предотвращением опасности нанесения физического ущерба и другими требованиями, которым должна удовлетворять продукция. При этом следует учитывать, что абсолютной безопасности практически не существует, поэтому даже находясь на самом высоком уровне безопасности, продукция может быть лишь относительно безопасной.

При производстве продукции принятие решений, связанных с обеспечением безопасности, основывается обычно на расчетах рисков и оценке степени безопасности. Оценка риска (или установление вероятности причинения вреда) базируется на накопленных эмпирических данных и научных исследованиях. Оценка степени безопасности сопряжена с вероятным уровнем риска, и нормы безопасности почти всегда устанавливаются на государственном уровне (в ЕС - посредством Директив и технических регламентов; в РФ - пока обязательными требованиями государственных стандартов). Обычно на сами нормы безопасности влияет уровень социально-экономического развития и образованности общества. Риски зависят от качества проекта и производственного процесса, а также, в не меньшей степени, от условий использования (потребления) продукта.

Базируясь на такой концепции безопасности, ИСО и МЭК полагают, что обеспечению безопасности будет способствовать применение международных стандартов, в которых установлены требования безопасности. Это может быть стандарт, относящийся исключительно к области безопасности либо содержащий требования безопасности наряду с другими техническими требованиями. При подготовке стандартов безопасности выявляют как характеристики объекта стандартизации, которые могут оказать негативное воздействие на человека, окружающую среду , так и методы установления безопасности по каждой характеристике продукта. Но главной целью стандартизации в области безопасности является поиск защиты от различных видов опасностей. В сферу деятельности МЭК входят: травмоопасность, опасность поражения электротоком, техническая опасность, пожароопасность, взрывоопасность , химическая опасность, биологическая опасность, опасность излучений оборудования (звуковых, инфракрасных, радиочастотных, ультрафиолетовых, ионизирующих, радиационных и др.).

Процедура разработки стандарта МЭК аналогична процедуре, используемой в ИСО . В среднем над стандартом работают 3-4 года, и нередко он отстает от темпов обновления продукции и появления на рынке новых товаров. С целью сокращения сроков в МЭК практикуется издание принятого по короткой процедуре Технического ориентирующего документа (ТОД), содержащего лишь идею будущего стандарта. Он действует не более трех лет и после публикации созданного на его основе стандарта аннулируется.

Применяется также ускоренная процедура разработки, касающаяся, в частности, сокращения цикла голосования, и, что более действенно - расширения переоформления в международные стандарты МЭК нормативных документов, принятых другими международными организациями, либо национальных стандартов стран-членов. Ускорению работы по созданию стандарта содействуют и технические средства: автоматизированная система контроля за ходом работы, информационная система "Телетекст", организованная на базе Центрального бюро. Пользователем этой системы стали более 10 национальных комитетов.

В составе МЭК несколько особый статус имеет Международный специальный комитет по радиопомехам (СИСПР), который занимается стандартизацией методов измерения радиопомех, излучаемых электронными и электротехническими приборами. Допустимые уровни таких помех являются объектами прямого технического законодательства практически всех развитых стран. Сертификация подобных приборов проводится на соответствие стандартам СИСПР.

В СИСПР участвуют не только национальные комитеты, но и международные организации: Европейский Союз радиовещания, Международная организация радио и телевидения, Международный союз производителей и распределителей электротехнической энергии, Международная конференция по большим электротехническим системам, Международный Союз железных дорог, Международный союз общественного транспорта, Международный союз по электротермии. В качестве наблюдателей в работе комитета участвуют Международный комитет по радиосвязи и Международная организация гражданской авиации. СИСПР разрабатывает как нормативные, так и информационные международные документы:

международные стандарты технических требований, которые регламентируют методики измерения радиопомех и содержат рекомендации по применению измерительной аппаратуры;

доклады, в которых представляются результаты научных исследований по проблемам СИСПР.

Наибольшее практическое применение имеют международные стандарты, в которых установлены технические требования и предельные уровни радиопомех для различных источников: автотранспортных средств, прогулочных судов , двигателей внутреннего сгорания, люминесцентных ламп, телевизоров и т.п.