Смотреть что такое "МЭК" в других словарях. Международная электротехническая комиссия (МЭК) Международные стандарты мэк

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.

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.

Событийный протокол - своими словами

Если рассмотреть аллегорию с учебным классом, которая хорошо подходит, то циклические протоколы вроде Modbus, Profibus, Fieldbus - подобны опросу каждого из учеников последовательно. Даже если к устройству (ученику) нет никакого интереса. Событийные протоколы действуют иначе. Идет запрос не к каждому устройству сети (ученику) последовательно, а к классу в целом, затем собирается информация с устройства с измененным состоянием (ученика поднявшего руку). Таким образом, происходит сильная экономия сетевого трафика. Сетевые устройства не накапливают ошибки при некачественном соединении. С учетом того, что доставка события происходит с меткой времени, даже если есть некоторая задержка, мастер шины получает информацию о произошедших событиях на удаленных объектах.

Событийные протоколы в основном применяются на объектах электроэнергетики, а также системах дистанционного управления различных систем шлюзов и водоразделов. Применяются везде, где необходима удаленная диспетчеризация и управление сильно удаленных друг от друга объектов.

История развития и внедрения событийных протоколов в автоматизации энергообъектов

Примером одной из первых успешных попыток стандартизации информационного обмена для промышленных контроллеров является протокол ModBus, разработанный компанией Modicon в 1979 г. В настоящее время протокол существует в трёх вариантах: ModBus ASCII, ModBus RTU и ModBus TCP; его развитием занимается некоммерческая организация ModBus-IDA. Несмотря на то, что ModBus относится к протоколам прикладного уровня сетевой модели OSI и регламентирует функции чтения и записи регистров, соответствие регистров типам измерений и измерительным каналам не регламентировано. На практике это приводит к несовместимости протоколов устройств разных типов даже одного производителя и необходимости поддержки большого количества протоколов и их модификаций встроенным программным обеспечением УСПД (при двухуровневой модели опроса - ПО сервера сбора) с ограниченной возможностью повторного использования программного кода. Учитывая избирательное следование стандартам производителями (использование нерегламентированных алгоритмов подсчёта контрольной суммы, изменение порядка следования байтов и т.п.), ситуация усугубляется ещё больше. На сегодняшний день факт того, что ModBus не способен решить проблему протокольной разобщённости измерительного и контрольного оборудования для энергосистем, очевиден. Спецификация DLMS/COSEM (Device Language Message Specification), разработанная Ассоциацией пользователей DLMS (DLMS User Association) и переросшая в семейство стандартов IEC 62056, призвана обеспечить, как указано на официальном сайте ассоциации, "интероперабельную среду для структурного моделирования и обмена данными с контроллером". Спецификация разделяет логическую модель и физическое представление специализированного оборудования, а также определяет важнейшие концепции (регистр, профиль, расписание и т.п.) и операции над ними. Основным является стандарт IEC 62056-21, заменивший вторую редакцию IEC 61107.
Несмотря на более детальную по сравнению с ModBus проработку модели представления устройства и его функционирования, проблема полноты и ""чистоты" реализации стандарта, к сожалению, сохранилась. На практике опрос устройства с заявленной поддержкой DLMS одного производителя программой опроса другого производителя либо ограничен основными параметрами, либо попросту невозможен. Следует отметить, что спецификация DLMS, в отличие от протокола ModBus, оказалась крайне непопулярной среди отечественных производителей приборов учёта, в первую очередь, из-за большей сложности протокола, а также дополнительных накладных расходов на установку соединения и получение конфигурации устройства.
Полнота поддержки существующих стандартов производителями измерительного и контрольного оборудования недостаточна для преодоления внутрисистемной информационной разобщённости. Заявленная производителем поддержка того или иного стандартизированного протокола, как правило, не означает полную его поддержку и отсутствие привнесённых изменений. Образцом комплекса зарубежных стандартов является семейство стандартов IЕС 60870-5, созданных Международной электротехнической комиссией.
Различные реализации IЕС 60870-5-102 - обобщающего стандарта по передаче интегральных параметров в энергосистемах - представлены в устройствах ряда зарубежных производителей: Iskraemeco d.d. (Словения), Landis&Gyr AG (Швейцария), Circutor SA (Испания), EDMI Ltd (Сингапур) и др., но в большинстве случаев - только как дополнительные. В качестве основных протоколов передачи данных используются проприетарные протоколы или вариации DLMS. Стоит отметить, что IЕС 870-5-102 не получил широкого распространения ещё и по той причине, что некоторые производители приборов учета, в том числе отечественные, реализовали в своих устройствах модифицированные телемеханические протоколы (IEС 60870-5-101, IEС 60870-5-104), игнорируя данный стандарт.

Похожая ситуация наблюдается и среди производителей РЗА: при наличии действующего стандарта IEС 60870-5-103 зачастую реализуется ModBus-подобный протокол. Предпосылкой к этому, очевидно, стало отсутствие поддержки указанных протоколов большинством систем верхнего уровня. Телемеханические протоколы, описанные в стандартах IEС 60870-5-101 и IEС 60870-5-104, могут быть использованы при необходимости интеграции систем телемеханики и учёта электроэнергии. В связи с этим, они нашли широкое применение в системах диспетчеризации.

Технические спецификации протоколов автоматизации

В современных системах автоматизации, в результате постоянной модернизации производства, все чаще встречаются задачи построения распределенных промышленных сетей с использованием событийных протоколов передачи данных. Для организации промышленных сетей энергообъектов используется множество интерфейсов и протоколов передачи данных, например, IEC 60870-5-104, IEC 61850 (MMS, GOOSE, SV) и пр. Они необходимы для передачи данных между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами (ИМ), связи нижнего и верхнего уровней АСУ ТП.

Протоколы разрабатываются с учетом особенностей технологического процесса, обеспечивая надежное соединение и высокую точность передачи данных между различными устройствами. Наряду с надежностью работы в жестких условиях все более важными требованиями в системах АСУ ТП становятся функциональные возможности, гибкость в построении, простота интеграции и обслуживания, соответствие промышленным стандартам. Рассмотрим технические особенности некоторых из указанных выше протоколов.

Протокол IEC 60870-5-104

Стандарт IEC 60870-5-104 формализует инкапсуляцию блока ASDU из документа IEC 60870-5-101 в стандартные сети TCP/IP. Поддерживается как Ethernet, так и модемное соединение с использованием протокола РРР. Криптографическая безопасность данных формализована в стандарте IEC 62351. Стандартный порт TCP 2404.
Данный стандарт определяет использование открытого интерфейса TCP/IP для сети, содержащей, например, LAN (локальная вычислительная сеть) для устройства телемеханики, которая передает ASDU в соответствии с МЭК 60870-5-101. Маршрутизаторы, включающие маршрутизаторы для WAN (глобальная вычислительная сеть) различных типов (например, Х.25, Фрейм реле, ISDN и т.п.), могут соединяться через общий интерфейс ТСР/IР-LAN.

Пример обшей архитектуры применения IEC 60870-5-104

Интерфейс транспортного уровня (интерфейс между пользователем и TCP) - это ориентированный на поток интерфейс, в котором не определяются какие-либо старт-стопные механизмы для ASDU (IEC 60870-5-101). Чтобы определить начало и конец ASDU, каждый заголовок APCI включает следующие маркировочные элементы: стартовый символ, указание длины ASDU вместе с полем управления. Может быть передан либо полный APDU, либо (для целей управления) только поля APCI.

Структура пакета данных протокола IEС 60870-5-104

При этом:

APCI - Управляющая Информация Прикладного Уровня;
- ASDU - Блок Данных. Обслуживаемый Прикладным Уровнем (Блок данных Прикладного Уровня);
- APDU - Протокольный Блок Данных Прикладного Уровня.
- СТАРТ 68 Н определяет точку начала внутри потока данных.
Длина APDU определяет длину тела APDU, которое состоит из четырех байтов поля управления APCI плюс ASDU. Первый учитываемый байт - это первый байт поля управления, а последний учитываемый байт - это последний байт ASDU. Максимальная длина ASDU ограничена 249 байтами, т.к. максимальное значение длины поля APDU равно 253 байта (APDUmax=255 минус 1 байт начала и 1 байт длины), а длина поля управления - 4 байта.
Данный протокол передачи данных, в настоящий момент, де-факто является стандартным протоколом диспетчеризации для предприятий электроэнергетического сектора. Модель данных в данном стандарте развита более серьёзно, однако в нём не представлено никакое унифицированное описание энергообъекта.

Протокол DNP-3

DNP3 (Distributed Network Protocol) - это протокол передачи данных, используемый для связи между компонентами АСУ ТП. Был разработан для удобного взаимодействия между различными типами устройств и систем управления. Может применяться на различных уровнях АСУ ТП. Существует расширение Secure Authentication для DNP3 для безопасной аутентификации.
В России этот стандарт распространен слабо, однако некоторые устройства автоматизации все же поддерживают его. Долгое время протокол не был стандартизован, но сейчас он утвержден как стандарт IEEE-1815. DNP3 поддерживает и последовательные линии связи RS-232/485, и сети TCP/IP. Протокол описывает три уровня модели OSI: прикладной, канальный и физический. Его отличительной особенностью является возможность передачи данных как от ведущего устройства к ведомому, так и между ведомыми устройствами. DNP3 также поддерживает спорадическую передачу данных от ведомых устройств. В основу передачи данных положен, как и в случае с МЭК-101/104, принцип передачи таблицы значений. При этом с целью оптимизации использования коммуникационных ресурсов ведется посылка не всей базы данных, а только ее переменной части.
Важным отличием протокола DNP3 от рассмотренных ранее является попытка объектного описания модели данных и независимость объектов данных от передаваемых сообщений. Для описания структуры данных в DNP3 используется XML-описание информационной модели. DNP3 базируется на трех уровнях сетевой модели OSI: прикладном (оперирует объектами основных типов данных), канальном (предоставляет несколько способов извлечения данных) и физическом (в большинстве случаев используются интерфейсы RS-232 и RS-485). Каждое устройство имеет свой уникальный адрес для данной сети, представленный в виде целого числа от 1 до 65520. Основные термины:
- Outslation - ведомое устройство.
- Master - ведущее устройство.
- Frame (фрэйм) - пакеты, передаваемые и принимаемые на канальном уровне. Максимальный размер пакета 292 байта.
- Static data (постоянные данные) - данные, ассоциированные с каким-либо реальным значением (например, дискретным или аналоговым сигналом)
- Event data (событийные данные) - данные, ассоциированные с каким-либо значимым событием (например, изменения состояния. достижение значением пороговой отметки). Предоставляется возможность присоединения временной метки.
- Variation (вариация) - определяет, как интерпретируется значение, характеризуется целым числом.
- Group (группа) - определяет тип значения, характеризуется целым числом (например, постоянное аналоговое значение относится к группе 30, а событийное аналоговое значение к группе 32). Для каждой группы назначен набор вариаций, с помощью которых интерпретируются значения этой группы.
- Object (объект) - данные фрейма, ассоциированные с каким-то конкретным значением. Формат объекта зависит от группы и вариации.
Список вариаций приведен ниже.

Вариации для постоянных данных:

Вариации для событийных данных:

Флаги подразумевают под собой наличие специального байта со следующими информационными битами: источник данных on-line, источник данных был перезагружен, соединение с источником потеряно, запись значения форсирована, значение вне допустимых границ.

Заголовок фрейма:

Синхронизация - 2 байта синхронизации, позволяющие получателю идентифицировать начало фрэйма. Длина - количество байт в оставшейся части пакета без учета октетов CRC. Контроль соединения - байт для координирования приема передачи фрэйма. Адрес назначения - адрес устройства, которому назначается передача. Исходный адрес - адрес устройства, осуществляющего передачу. CRC - контрольная сумма для байта заголовка. Раздел данных DNP3 фрэйма содержит (помимо самих данных) по 2 байта CRC для каждых 16 байт передаваемой информации. Максимальное количество байт данных (не включая CRC) для одного фрэйма - 250.

Протокол IEC 61850 MMS

MMS (Manufacturing Message Specification) - протокол передачи данных по технологии «клиент-сервер». Стандарт МЭК 61350 не описывает протокол MMS. Глава МЭК 61850-8-1 описывает лишь порядок назначения сервисов передачи данных, описанных стандартом МЭК 61850, на протокол MMS, описанный стандартом ИСО/МЭК 9506. Для того, чтобы лучше понять, что это означает, необходимо подробнее рассмотреть, каким образом стандарт МЭК 61850 описывает абстрактные коммуникационные сервисы и для чего это сделано.
Одной из основных идей, заложенных в стандарт МЭК 61850, является его неизменность со временем. Для того, чтобы это обеспечить, главы стандарта последовательно описывают сначала концептуальные вопросы передачи данных внутри и между энергообъектами, затем описывается так называемый «абстрактный коммуникационный интерфейс» и лишь на заключительном этапе описывается назначение абстрактных моделей на протоколы передачи данных.

Таким образом, концептуальные вопросы и абстрактные модели оказываются независимыми от используемых технологий передачи данных (проводные, оптические или радиоканалы), поэтому не потребуют пересмотра, вызванного прогрессом в области технологий передачи данных.
Абстрактный коммуникационный интерфейс, описываемый МЭК 61850-7-2. включает в себя как описание моделей устройств (то есть стандартизует понятия «логического устройства», «логического узла», «управляющего блока» и т.п.). так и описание сервисов передачи данных. Один из таких сервисов - SendGOOSEMessage. Помимо указанного сервиса, описывается ещё более 60 сервисов, стандартизирующих процедуру установления связи между клиентом и сервером (Associate, Abort, Release), считывания информационной модели (GetServerDirectory, GelLogicalDeviceDirectory, GetLogicalNodeDirectory), считывание значений переменных (GetAllDataValues, GetDataValues и т.д.), передачу значений переменных в виде отчётов (Report) и другие. Передача данных в перечисленных сервисах осуществляется по технологии «клиент-сервер».

Например, сервером в данном случае может выступать устройство релейной защиты, а клиентом - SCADA-система. Сервисы считывания информационной модели позволяют клиенту считать с устройства полную информационную модель, то есть воссоздать дерево из логических устройств, логических узлов, элементов и атрибутов данных. При этом клиент получит полное семантическое описание данных и их структуру. Сервисы считывания значений переменных позволяют считать фактические значения атрибутов данных, например, методом периодического опроса. Сервис передачи отчётов позволяет настроить отправку определенных данных при выполнении определенных условий. Одним из вариантов такого условия может быть изменение того или иного рода, связанное с одним или несколькими элементами из набора данных. Для реализации описанных абстрактных моделей передачи данных в стандарте МЭК 61850 описано назначение абстрактных моделей на конкретный протокол. Для рассматриваемых сервисов таким протоколом является MMS, описанный стандартом ИСО/МЭК 9506.

MMS определяет:
- набор стандартных объектов, над которыми совершаются операции, которые должны существовать в устройстве (например: чтение и запись переменных, сигнализация о событиях и т.д.),
- набор стандартных сообщений. которыми осуществляется обмен между клиентом и севером для осуществления операций управления;
- набор правил кодирования этих сообщений (то есть как значения и параметры назначаются на биты и байты при пересылке);
- набор протоколов (правила обмена сообщениями между устройствами). Таким образом, MMS не определяет прикладных сервисов, которые, как мы уже увидели, определены стандартом МЭК 61850. Кроме того, протокол MMS сам по себе не является коммуникационным протоколом, он лишь определяет сообщения, которые должны передаваться по определенной сети. В качестве коммуникационного протокола в MMS используется стек TCP/IP.

Общая структура применения протокола MMS для реализации сервисов передачи данных в соответствии с МЭК 61850 представлена ниже.


Диаграмма передачи данных по протоколу MMS

Такая достаточно сложная, на первый взгляд, система в конечном счёте позволяет с одной стороны обеспечить неизменность абстрактных моделей (а, следовательно, неизменность стандарта и его требований), с другой - использовать современные коммуникационные технологии на базе IР-протокола. Однако следует отметить, что ввиду большого количества назначений, протокол MMS является относительно медленным (например, по сравнению с GOOSE), поэтому его применение для приложений реального времени нецелесообразно. Основное назначение протокола MMS - реализация функций АСУ ТП, то есть сбор данных телесигнализации и телеизмерений и передача команд телеуправления.
Для целей сбора информации протокол MMS предоставляет две основные возможности:
- сбор данных с использованием периодического опроса сервера(-ов) клиентом;
- передача данных клиенту сервером в виде отчетов (спорадически).
Оба этих способа востребованы при наладке и эксплуатации системы АСУ ТП, для определения областей их применения подробнее рассмотрим механизмы работы каждого.
На первом этапе между устройствами клиентом и сервером устанавливается соединение (сервис «Association»). Установку соединения инициирует клиент, обращаясь к серверу по его IР-адресу.

Механизм передачи данных «клиент-сервер»

Следующим этапом клиент запрашивает определенные данные у сервера и получает от сервера ответ с запрошенными данными. Например, после установки соединения клиент может запросить у сервера его информационную модель с использованием сервисов GetServerDirectory, GetLogicalDeviceDirectory, GetLogicalNodeDiretory. Запросы при этом будут осуществляться последовательно:
- после запроса GetServerDirectory сервер вернёт перечень доступных логических устройств.
- после отдельного запроса GelLogicalDeviceDirectory для каждого логического устройства сервер вернёт перечень логических узлов в каждом из логических устройств.
- запрос GetLogicalNodeDirectory для каждого отдельного логического узла возвращает его объекты и атрибуты данных.
В результате клиент считает и воссоздаст у себя полную информационную модель устройства-сервера. При этом фактические значения атрибутов ещё не будут считаны, то есть считанное «дерево» будет содержать лишь имена логических устройств, логических узлов, объектов данных и атрибутов, но без их значений. Третьим этапом может быть осуществлено считывание фактических значений всех атрибутов данных. При этом могут быть считаны, либо все атрибуты с использованием сервиса GetAllDataValues, либо лишь отдельные атрибуты с использованием сервиса GetDataValues. По завершении третьего этапа клиент полностью воссоздаст у себя информационную модель сервера со всеми значениями атрибутов данных. Следует отметить, что указанная процедура предполагает обмен достаточно большими объёмами информации с большим, зависящим от количества логических устройств логических узлов и числа объектов данных, реализуемых сервером, количеством запросов и ответов. Это также ведёт к достаточно высокой нагрузке на аппаратную часть устройства. Эти этапы могут осуществляться на этапе наладки SCADA-системы для того, чтобы клиент, считав информационную модель, мог обращаться к данным на сервере. Однако при дальнейшей эксплуатации системы регулярное считывание информационной модели не требуется. Равно как нецелесообразно постоянно считывать значения атрибутов методом регулярного опроса. Вместо этого может использоваться сервис передачи отчётов - Report. МЭК 61850 определяет два вида отчетов - буферизируемые и небуферизируемые. Основное отличие буферизируемого отчета от небуферизируемого заключается в том, что при использовании первого формируемая информация будет доставлена до клиента даже в том случае, если на момент готовности выдачи отчета сервером связь между ним и клиентом отсутствует (например, был нарушен соответствующий канал связи). Вся формируемая информация накапливается в памяти устройства и ее передача будет выполнена, как только связь между двумя устройствами восстановится. Единственное ограничение - объем памяти сервера, выделенный для хранения отчетов. Если за тот промежуток времени, когда связь отсутствовала, произошло достаточно много событий, вызвавших формирование большого числа отчетов, суммарный объем которых превысил допустимый объем памяти сервера, то некоторая информация все же может быть потеряна и новые формируемые отчеты «вытеснят» из буфера ранее сформированные данные, однако в этом случае сервер, посредством специального атрибута управляющего блока, просигнализирует клиенту о том, что произошло переполнение буфера и возможна потеря данных. Если же связь между клиентом и сервером присутствует - как при использовании буферизируемого, так и при использовании небуферизируемого отчета - передача данных в адрес клиента может быть немедленной по факту возникновении определенных событий в системе (при условии того, что интервал времени, за которой производится фиксация событий, равен нулю). Когда речь идет об отчетах, подразумевается контроль не всех объектов и атрибутов данных информационной модели сервера, а лишь тех, которые нас интересуют, объединенных в так называемые «наборы данных». Используя буферизируемый/небуферизируемый отчет, можно настроить сервер не только на передачу всего контролируемого набора данных, но и на передачу только тех объектов/атрибутов данных, с которыми происходят определенного рода события за предопределенный пользователем временной интервал.
Для этого в структуре управляющего блока передачей буферизируемых и небуферизируемых отчетов предусмотрена возможность задания категорий событий, возникновение которых необходимо контролировать и по факту которых будет производится включение в отчет только тех объектов/атрибутов данных, которых коснулись эти события. Различают следующие категории событий:
- изменение данных (dchg). При задании этого параметра в отчет будут включаться только те атрибуты данных, значения которых изменились, или только те объекты данных, значения атрибутов которых изменились.
- изменение атрибута качества (qchg). При задании этого параметра в отчет будут включаться только те атрибуты качества, значения которых изменились, или только те объекты данных, атрибуты качества которых изменились.
- обновление данных (dupd). При задании этого параметра в отчет будут включаться только те атрибуты данных, значения которых были обновлены, или только те объекты данных, значения атрибуты которых были обновлены. Под обновлением понимается, к примеру, периодическое вычисление той или иной гармонической составляющей и запись в соответствующий атрибут данных ее нового значения. Однако даже в том случае, если значение по результатам вычислений на новом периоде не изменилось, объект данных или соответствующий атрибут данных включаются в отчет.
Можно также настроить отчет на передачу всего контролируемого набора данных. Такая передача может быть выполнена либо по инициативе сервера (условие integrity), либо по инициативе клиента (general-interrogation). Если введено формирование данных по условие integrity, то пользователю также необходимо указать период формирования данных сервером. Если введено формирование данных по условию general-interrogation. сервер будет формировать отчет со всеми элементами набора данных по факту получения соответствующей команды от клиента.
Механизм передачи отчетов обладает важными преимуществами перед методом периодического опроса («polling»): существенно сокращается нагрузка на информационную сеть, сокращается нагрузка на процессор устройства-сервера и устройства-клиента, обеспечивается быстрая доставка сообщений о возникающих в системе событиях. Однако важно отметить, что всех достоинств использования буферизируемых и небуферизируемых отчетов можно достичь только лишь при правильной их настройке, что, в свою очередь, требует от персонала, выполняющего наладку оборудования, достаточно высокой квалификации и большого опыта.
Помимо описанных сервисов, протокол MMS также поддерживает модели управления оборудованием- формирование и передачу журналов событий, а также передачу файлов, что позволяет передавать, например, файлы аварийных осциллограмм. Указанные сервисы требуют отдельного рассмотрения. Протокол MMS является одним из протоколов, на который могут быть назначены абстрактные сервисы, описанные стандартом МЭК 61850-7-2. При этом появление новых протоколов не будет оказывать влияние на модели, описанные стандартом, обеспечивая, тем самым, неизменность стандарта со временем. Для назначения моделей и сервисов на протокол MMS используется глава МЭК 61850-8-1. Протокол MMS обеспечивает различные механизмы считывания данных с устройств, включая чтение данных по запросу и передачу данных в виде отчётов от сервера клиенту. В зависимости от решаемой задачи должен быть выбран правильный механизм передачи данных и должна быть выполнена соответствующая его настройка, что позволит эффективно применять весь набор коммуникационных протоколов стандарта МЭК 61850 на энергообъекте.

Протокол IEC 61850 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 большого значения оригинальному названию, поскольку оно не даёт никакого представления о самом протоколе. Гораздо удобнее понимать протокол GOOSE как сервис, предназначенный для обмена сигналами между устройствами РЗА в цифровом виде.

Формирование GOOSE-сообщений

В модели данных стандарта МЭК 61850 указывается, что данные должны формироваться в наборы - Dataset. Наборы данных используются для группировки данных, которые будут отправляться устройством 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. 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, внесённых в набор данных. При изменении какого-либо из значений атрибутов, устройство моментально инициирует посылку нового GOOSE-сообщения с обновлёнными данными.

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. Для разработки альтернативы цепям передачи сигналов между устройствами релейной зашиты 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 - большая 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, требуется обеспечение гарантированной доставки сообщения как в нормальном режиме работы цифровой сети передачи данных, так и в случае её 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 надёжность функции, выполняемой с передачей указанного сообщения.

Предъявленные требования привели к разработке механизма GOOSE-сообщений, отвечающих всем предъявляемым требованиям. 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, как правило, спускаясь от «Прикладного», то есть уровня прикладного представления данных, к «Физическому», то есть уровню физического взаимодействия устройств. В классическом представлении модель OSI имеет всего семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной. Однако, реализуемые протоколы могут иметь не все из указанных уровней, 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, которым 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 ведёт 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 должны быть сведено к минимуму. Именно поэтому данные по протоколу GOOSE (прикладного уровня) назначаются непосредственно на канальный уровень - Ethernet, минуя остальные уровни.
Вообще, главой МЭК 61850-8-1 предусмотрено 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 единственный, способ ускорения передачи данных. Также ускорению передачи данных по протоколу GOOSE способствует использование механизмов приоритезации 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. а также 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 приёмников данных, так и при обработке их сетевыми коммутаторами.

Отправка информации нескольким адресатам

Для адресации кадров на канальном уровне используются физические адреса сетевых устройств - МАС-адреса. При этом Ethernet позволяет осуществлять так называемую групповую рассылку сообщений (Multicast). В таком случае в поле МАС-адреса адресата указывается адрес групповой рассылки. Для многоадресных рассылок по протоколу GOOSE используется определенный диапазон адресов.

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 её МАС-адрес является скорее идентификатором самой рассылки, и не указывает напрямую на её получателей.

Таким образом МАС-адрес GOOSE-сообщения может быть использован, например, при организации фильтрации сообщении на сетевых коммутатора (МАС-фильтрации), а также указанный адрес может служить в качестве идентификатора, на который могут быть настроены принимающие устройства.
Таким образом передачу GOOSE-сообщений можно сравнить с радиотрансляцией: сообщение транслируется всем устройствам в сети, но для получения и последующей обработки сообщения устройство-приёмник должно быть настроено на получение этого сообщения.


Схема передачи GOOSE-сообщений

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, приём 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. В место 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. Циклическая передача GOOSE-сообщений позволяет постоянно диагностировать информационную сеть. Устройство, настроенное на приём сообщения, ожидает его прихода через заданные интервалы времени. В случае, если сообщение не пришло в течение времени ожидания, принимающее устройство может сформировать сигнал о неисправности в информационной сети, оповещая таким образом 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 обновлённые данные. После чего отправка этого пакета повторяется несколько раз с минимальной выдержкой времени, затем интервал между сообщениями (в случае отсутствия изменений в передаваемых данных) вновь увеличивается до максимального.


Интервал между отправками GOOSE-сообщений

В-третьих, в пакете GOOSE-сообщения предусмотрено несколько полей-счётчиков, по которым также может контролироваться целостность канала связи. К таким счётчикам, например, относится циклический счётчик 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, счётчик sqNum будет сбрасываться, также при этом увеличивается на 1 другой счётчик - stNum, также циклически изменяющийся в диапазоне от 0 до 4 294 967 295. Таким образом, при потере нескольких пакетов при передаче, эту потерю можно будет отследить по двум указанным счётчикам.

Наконец, в-четвертых, важно также отметить, что в посылке GOOSE, помимо самого значения дискретного сигнала, может также 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, может выполнить проверку этого признака качества. Указанное может предупредить неверную работу устройств-приемников информации (например, их ложную работу).
Следует иметь в виду, что некоторые из заложенных механизмов обеспечения надёжности 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 расчётный при проектировании информационной сети. Однако следует понимать, что пиковая нагрузка очень кратковременна и её многократное снижение, согласно проводившимся нами опытам в лаборатории по исследованию функциональной совместимости устройств, работающих по условиям стандарта МЭК 61850, наблюдается на интервале в 10 мс.

При построении систем РЗА на основе протокола GOOSE изменяются процедуры их наладки и тестирования. Теперь этап наладки заключается в организации сети Ethernet энергообъекта. в которую будут включены все устройства 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 (Wireshak, GOOSE Monitor и др.) или специального проверочного оборудования с поддержкой протокола GOOSE (PETOM 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. Таким образом, протокол GOOSE предусматривает целый комплекс мер, направленных на обеспечение необходимых характеристик по быстродействию и надёжности 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 медных цепей для передачи сигналов, обеспечивая при этом необходимый уровень надёжности и быстродействия.

#MMS, #GOOSE, #SV, #870-104, #событийный, #протокол, #обмен

)

Международная электротехническая комиссия (МЭК) была основана в 1906 году в результате решения Международного электротехнического конгресса в Сант Луисе (США, 1904 год), т.е. задолго до образования ИСО, и является одной из старейших и наиболее авторитетных неправительственных научно-технических организаций. Основателем и первым президентом МЭК был известный английский физик лорд Кельвин (Уильям Томсон). МЭК объединяет более 60 экономически развитых и развивающихся стран.

Основная цель МЭК, определенная его Уставом, – содействие международному сотрудничеству по стандартизации в области электротехники, включая электронику, магнетизм и электромагнетизм, электроакустику, мультисредства, удаленную связь, производство и распределение энергии, а также связанных общих дисциплин типа терминологии и символов, электромагнитной совместимости, измерений, безопасности и защиты окружающей среды.

Основные задачи деятельности МЭК это:

• эффективно отвечать требованиям мирового рынка;
• гарантировать первенство и максимальное использование своих стандартов и схем соответствия по всему миру;
• оценивать и улучшать качество изделий и услуг через разработку новых стандартов;
• создавать условия для взаимодействия комплексных систем;
• способствовать росту эффективности промышленных процессов;
• вносить вклад в деятельность по совершенствованию здоровья человека и безопасности;
• вносить вклад в деятельность по защите окружающей среды.

Для реализации основных задач МЭК издает международные стандарты – публикации. Национальные и региональные организации призваны использовать публикации в своих работах по стандартизации, что в значительной мере улучшает эффективность и развитие мировой торговли. МЭК – один из органов, признанных Всемирной торговой организацией (WTO – World Trade Organization), чьи нормативные документы используются как основа для национальных и региональных стандартов с целью преодоления технических барьеров в торговле. Стандарты МЭК представляют собой ядро Соглашения Всемирной торговой организации по техническим барьерам.

В МЭК реализуются две формы активного участия в работах по международной стандартизации. Это – действительные члены – национальные комитеты, имеющие полное право голоса, и – партнеры – национальные комитеты стран с ограниченными ресурсами, имеющие ограниченное право голоса. Ассоциированные члены имеют статус обозревателя и могут участвовать на всех встречах МЭК. Они не имеют право голоса. На 1 июля 2001 года действительными членами МЭК являлись национальные комитеты 51 страны, партнерами – национальные комитеты 4 стран, статус ассоциированных членов имели 9 стран. СССР участвовал в работе МЭК с 1921 года, его правопреемником стала Российская Федерация, которую представляет Госстандарт России. С 1974 по 1976 год президентом МЭК избирался представитель СССР – профессор В.И. Попков. Премии лорда Кельвина, присуждаемой за выдающийся вклад в развитие стандартизации в области электротехники, в 1997 году был удостоен В.Н.Отрохов – представитель Госстандарта России.

Высший руководящий орган МЭК – Совет, который является Генеральной ассамблеей национальных комитетов стран-участников. В управлении работой МЭК участвуют исполнительные и консультативные органы, а также руководители высшего звена – Президент, помощник Президента, вице-президенты, казначей и Генеральный секретарь.

Совет определяет политику МЭК и долгосрочные стратегические и финансовые задачи. Совет – законодательный орган, собирающийся один раз в год. Исполнительным органом, управляющим всей работой МЭК, является Правление Совета. Оно готовит документы для встреч Совета; рассматривает предложения Комитета действий и Правления органа по оценке соответствия; при необходимости основывает консультативные органы и назначает их председателей и членов. Правление Совета собирается на свои заседания по крайней мере три раза в год.

В распоряжении Правления Совета находятся четыре консультативных комитета управления:

• Президентский консультативный комитет по будущим технологиям, в его задачи входит информировать Президента МЭК о новых технологиях, которые требуют предварительных или немедленных работ по стандартизации;
• Комитет маркетинга;
• Комитет коммерческой политики;
• Комитет финансов.

Функции управления разработкой стандартов, включая создание и роспуск технических комитетов, связи с другими международными организациями возложены на Комитет действий.

Комитет действий координирует работу:

• Правлений трех секторов: по оборудованию подстанций с высоким напряжением, промышленных систем автоматизации и инфраструктур систем удаленной связи;
• 200 технических комитетов и подкомитетов, 700 рабочих групп;
• четырех технических консультативных комитетов: по электронике и удаленной связи (ACET – Advisory Committee on Electronics and Telecommunications), безопасности (ACOS – Advisory Committee on Safety), электромагнитной совместимости (ACEC – Advisory Committee on Electromagnetic Compatibility), по аспектам окружающей среды (ACEA – Advisory Committee on Environmental Aspects), в задачу которых входит координировать работы по включению необходимых требований в стандарты МЭК.

Бюджет МЭК, как и бюджет ИСО, складывается из взносов стран-участников и поступлений от продажи публикуемых документов.

Основная деятельность МЭК заключается в развитии и издании международных стандартов и технических отчетов. Международные стандарты в области электротехники служат основой для национальной стандартизации и как рекомендации при составлении международных предложений и контрактов. Публикации МЭК двуязычны (на английском и французском языке). Национальный комитет Российской Федерации готовит рускоязычные издания. Официальными языками МЭК являются английский, французский и русский.

МЭК признает необходимость развития международных стандартов, основанных на рыночном спросе в свете быстрой смены технологий и сокращающихся циклов жизни изделия. МЭК сокращает время разработки стандартов при поддержании их качества.

За разработку стандартов в различных областях деятельности МЭК отвечают технические комитеты (ТК), в которых принимают участие национальные комитеты, заинтересованные в работе того, или иного ТК. Если технический комитет находит, что спектр его работы слишком широк, организуются подкомитеты (ПК) с более узкой тематикой действий. Например, ТК 36 " Изоляторы " , ПК 36В " Изоляторы для воздушной сети " , ПК 36С " Изоляторы для подстанций " .

МЭК – ключевая организация в подготовке международных стандартов по информационным технологиям. В этой области работает объединенный технический комитет по информационным технологиям – СТК1 (JTC 1), сформированный в 1987 году в соответствии с соглашением между МЭК и ИСО. СТК1 имеет 17 подкомитетов, чья работа охватывает все разработки от программного обеспечения до языков

программирования, компьютерной графики и обработки изображения, взаимосвязи оборудования и методов безопасности.

Подготовка новых стандартов МЭК основывается на нескольких стадиях.

На предварительной стадии (IEC - PAS – publicly available specification) определяется необходимость в разработке нового стандарта, ее продолжительность не более двух месяцев.

Стадия предложения. Предложения о новой разработке осуществляются представителями промышленности через национальные комитеты. На изучение предложений в технических комитетах отводится не более трех месяцев. Если результат положителен и минимум 25 процентов участников комитета обязуются активно участвовать в работе, это предложение включается в программу работы технического комитета.

Подготовительная стадия заключается в разработке рабочего проекта стандарта (WD – working draft) в пределах рабочей группы.

На стадии технического комитета документ предоставляется национальным комитетам для комментариев как проект технического комитета (CD – committee draft).

Стадия запроса. Перед принятием к стадии одобрения двухязычный проект технического комитета для голосования (CDV – committee draft for vote) предоставляется всем национальным комитетам для утверждения. Продолжительность этой стадии не более пяти месяцев. Это последняя стадия, на которой могут быть учтены технические комментарии. CDV одобрен, если за него проголосовало более двух третей членов технического комитета и количество отрицательных голосов не превышает 25 процентов. Если запланировано, что документ станет технической спецификацией, а не международным стандартом, пересмотренная версия посылается в центральный офис для издания. Для выработки заключительного проекта международного стандарта (FDIS – final draft international standard) отводится четыре месяца. Если CDV одобрен всеми членами технического комитета, он направляется в центральный офис для публикации без стадии FDIS.

Стадия одобрения. Заключительный проект международного стандарта направляется на двухмесячный период в национальные комитеты для утверждения. FDIS одобрен, если за него проголосовало более двух третей национальных комитетов и количество отрицательных голосов не превышает 25 процентов. Если документ не одобрен, он отправляется для пересмотра в технические комитеты и подкомитеты.

На международных стандартах МЭК основаны многосторонние схемы оценки соответствия, которые сокращают торговые барьеры, вызванные различными критериями сертификации изделий в различных странах; снижают затраты на испытание оборудования на национальном уровне при сохранении соответствующего уровня безопасности; сокращают время продвижения изделий на рынок. Оценка соответствия МЭК и схемы сертификации изделий призваны подтвердить, что изделие соответствует критериям международных стандартов, в том числе стандартам серии ИСО 9000. Правление органа по оценке соответствия МЭК координирует работу:

• Системы оценки качества электронных компонентов (IECQ – IEC Quality assessment system for electronic components);
• Системы проверки соответствия и сертификации электрического оборудования (IECEE – IEC System for conformity testing and sertification of electrical equipment);
• Схемы сертификации электрического оборудования для взрывоопасных сред (IECEx – IEC Scheme for Certification to Standards for safety of electrical equipment for explosive atmospheres).

МЭК сотрудничает со многими международными организациями. Наибольшее значение имеет сотрудничество МЭК с ИСО.

С учетом общности задач ИСО и МЭК, а также возможности дублирования деятельности отдельных технических органов между этими организациями в 1976 году заключено соглашение, направленное как на разграничение сферы деятельности, так и на координацию этой деятельности. Многие документы приняты совместно ИСО и МЭК, в том числе Руководство ИСО/МЭК 51 "Общие требования к изложению вопросов безопасности при подготовке стандартов". В этом руководстве рассматриваются вопросы, связанные с учетом требований безопасности в разрабатываемых международных стандартах.

Созданный Совместный технический консультативный комитет ИСО/МЭК направляет в Техническое руководящее бюро ИСО и Комитет действий МЭК предложения по устранению дублирования в деятельности обеих организаций и разрешению спорных вопросов.

В перспективе деятельность МЭК и ИСО будет постепенно сближаться. На первом этапе – это разработка единых правил подготовки МС, создание совместных ТК.

На втором этапе – возможное слияние, поскольку большинство стран представлено в ИСО и МЭК одними и теми же органами – национальными организациями по стандартизации.

ИСО, МЭК и МСЭ, сферы деятельности которых в области стандартизации дополняют друг друга, образуют целостную систему добровольных международных технических соглашений. Эти соглашения, публикуемые в виде МС или рекомендаций, призваны помочь в обеспечении совместимости технологий во всем мире. Их внедрение может придать дополнительный вес как крупному, так и мелкому бизнесу во всех секторах экономической деятельности, в частности, в области развития торговли. Международные соглашения, разрабатываемые в рамках ИСО, МЭК и МСЭ, способствуют торговле без границ.

7.4. Деятельность Секретариата по международной стандартизации Госстандарта России, www . gost . ru

Согласно Правилам по стандартизации " Организация и проведение работ по международной стандартизации в Российской Федерации " (ПР 50.1.008-95) Госстандарт России является национальным органом по стандартизации и представляет Российскую Федерацию в международных, региональных организациях, осуществляющих деятельность по стандартизации, в том числе в:

• Международной организации по стандартизации (ИСО);
• Международной электротехнической комиссии (МЭК);
• Европейской Экономической Комиссии (ЕЭК ООН) (в Рабочей группе ЕЭК ООН по политике в области стандартизации);
• СЕН и СЕНЕЛЕК в соответствии с Соглашением ИСО с СЕН и МЭК с СЕНЕЛЕК .

Госстандарт России организует проведение работ по международной стандартизации в Российской Федерации в соответствии с Уставом и Правилами Процедуры вышеуказанных организаций, а также с учетом основополагающих государственных стандартов Государственной системы стандартизации Российской Федерации.

Основными задачами международного и регионального научно-технического сотрудничества в области стандартизации являются:

• гармонизация государственной системы стандартизации Российской Федерации с международными и региональными системами стандартизации;
• совершенствование фонда отечественной нормативной документации по стандартизации на основе применения международных и региональных стандартов и иных международных документов по стандартизации;
• содействию повышения качества отечественной продукции, ее конкурентоспособности на мировом рынке и устранение технических барьеров в торговле;
• защита экономических интересов России при разработке международных и региональных стандартов;
• содействие взаимному признанию результатов сертификации продукции и услуг на международном и региональном уровнях.

Госстандарт России осуществляет деятельность по международной и региональной стандартизации (далее – международная стандартизация) в тесном взаимодействии с другими федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, российскими ТК по стандартизации, субъектами хозяйственной деятельности, научными, научно-техническими и другими общественными объединениями.

Организационно-техническую работу по международной стандартизации в Российской Федерации осуществляет Национальный Секретариат по международной стандартизации Госстандарта России (далее – Национальный Секретариат).

Ведение Национального Секретариата осуществляет подразделение Всероссийского научно-исследовательского института стандартизации (ВНИИСтандарт) Госстандарта России по международному сотрудничеству в области стандартизации.

Основными задачами Национального Секретариата являются:

• организационно-методическое обеспечение и координация деятельности по международной стандартизации в Российской Федерации;
• учет и контроль за своевременным и качественным выполнением обязательств Российской Федерации в технических органах международных организаций, осуществляющих деятельность по стандартизации;
• обеспечение представителей Российской Федерации в международных организациях информацией о результатах деятельности руководящих и технических органов, международных организаций и о мероприятиях, проводимых Российской Федерацией по линии международных организаций по стандартизации;
• осуществление мероприятий по совершенствованию форм и методов деятельности представителей Российской федерации в технических отделах международных организаций;
• участие в подготовке и проведении заседаний, семинаров и совещаний представителей Российской Федерации в технических органах международных организаций;
• пропаганда идей и достижений международной стандартизации в Российской Федерации.

Непосредственную работу по подготовке документов по международной стандартизации в Российской Федерации осуществляют российские ТК по стандартизации, субъекты хозяйственной деятельности, научные, научно-технические и другие общественные объединения.

Организации, являющиеся исполнителями работ по международной стандартизации в Российской Федерации (далее - организации-исполнители), участвуют в разработке проектов международных стандартов, формировании и представлении позиции Российской Федерации в технических органах международных организаций в соответствии с Директивами по технической работе ИСО/МЭК, а также Правилами по стандартизации РФ.

Организации-исполнители в технических органах международных организаций проводят следующую работу:

• подготавливают и через Госстандарт России (Национальный Секретариат) направляют в технические органы международных организаций предложения по разработке новых стандартов, пересмотру и внесению изменений в действующие международные стандарты;
• принимают участие в подготовке проектов международных стандартов;
• ведут по поручению Госстандарта России секретариаты технических органов ИСО и МЭК, закрепленных за Российской Федерацией;
• формируют и подготавливают технические задания и другие документы для делегаций Российской Федерации на заседания технических органов ИСО и МЭК и согласовывают их с Госстандартом России (Минстроем России);
• организуют проведение заседаний технических органов ИСО, МЭК и ЕЭК ООН в Российской Федерации;
• подготавливают предложения по применению в Российской Федерации международных стандартов, в том числе содержащих ссылки на другие международные стандарты.

Организации-исполнители ведут работы на предварительных стадиях разработки международных стандартов (стадии 1, 2, 3 "Директив по технической работе ИСО/МЭК") непосредственно в российских ТК по стандартизации, которые могут по разрешению Госстандарта России осуществлять переписку по этим вопросам самостоятельно.

В случае, если Госстандарт России является ведущим разработчиком проекта международного стандарта, российский ТК по стандартизации назначает руководителя разработки проекта и информирует об этом Госстандарт России. Руководитель разработки проекта организует и несет ответственность за подготовку, согласование и своевременное направление проекта международного стандарта в технические органы международных организаций.

Организации-исполнители, ответственные за подготовку заключения по проекту международного стандарта, при его получении (на английском и/или французском языках) должны:

• организовать перевод проекта международного стандарта на русский язык и направить его на заключение заинтересованным организациям;
• обеспечить ответственное хранение контрольного экземпляра перевода проекта международного стандарта с целью его использования на последних этапах работы;
• организовать рассмотрение проекта международного стандарта в порядке, установленном для проектов государственных стандартов Российской Федерации по ГОСТ Р 1.2;
• подготовить проект заключения Госстандарта России по проекту международного стандарта.

Окончательную позицию Госстандарта России по техническому содержанию проекта международного стандарта организации-исполнители формируют на стадии 3 "проект комитета" "Директив по технической работе ИСО/МЭК".

Для голосования по проекту международного стандарта, поступившему из центрального органа международной организации после его рассмотрения в порядке, установленном для рассмотрения окончательной редакции проекта ГОСТ Р, организация-исполнитель направляет в Госстандарт России следующие документы:

• перевод проекта международного стандарта на русский язык;
• проект заключения Госстандарта России по проекту международного стандарта.

В сопроводительном письме должны быть указаны результаты рассмотрения проекта международного стандарта на заседании ТК или технических совещаний предприятия (организации), предложения по применению международного стандарта в Российской Федерации, информация о наличии или отсутствии аналогичного российского стандарта или другого нормативного документа.

Госстандарт России рассматривает документы и принимает окончательное решение о голосовании по проекту международного стандарта. Бюллетень голосования по проекту международного стандарта, оформленный в соответствии с "Директивами по технической работе ИСО/МЭК", направляется в центральный орган соответствующей международной организации.

Госстандарт России после получения из центрального органа международной организации официально изданного международного стандарта осуществляет:

• публикацию информации об официально изданных международных стандартах в ежемесячном информационном указателе "Государственные стандарты" (ИУС);
• уточнение перевода международного стандарта на русский язык;
• публикацию информации о выполненных переводах;
• передачу оригинала поступившего международного стандарта в Федеральный фонд стандартов Госстандарта России;
• обеспечение опубликования переводов официально изданного международной организацией международного стандарта на русском языке и его направление в центральный орган международных организаций.

Распространение официально изданного международной организацией международного стандарта в Российской федерации осуществляет Госстандарт России.

Применение международного стандарта в Российской Федерации осуществляется в соответствии с требованиями, установленными ГОСТ Р 1.0 и ГОСТ Р 1.5.

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.