Iec 61850

 

IEC 61850 Visão Geral

󰁐󰁡󰁤󰁲󰃣󰁯 󰁉󰁮󰁴󰁥󰁲󰁮󰁡󰁣󰁩󰁯󰁮󰁡󰁬 

 

Principais proteções de diferentes fabricantes

IHM

Controlador Substação

Portal

Proteção

Proteção

Proteção

Proteção

Proteção

Principal 1

Principal 2

& Controle

Principal 1

Principal 2

Interface processo

Interface processo

Interface processo

2

 

Diferentes protocolos

Controlador Substação

HMI

MODBUS

DNP

LON

Portal

PROFIBUS

60870-5 -104

60870-5

FIELDBUS

-103

Proteção

Proteção

Proteção

Proteção

Proteção

Principal 1

Principal 2

& Controle

Principal 1

Principal 2

Proprietary

Interface processo

Proprietary

Interface processo

Interface processo

3

 

Para alcançar uma meta internacional 

Considerando globalmente   

necessidades expertise Saber como

IEC 61850 Alvo internacional acordado

4

 

IEC 61850: Planejamento

Votação

Esboço final do

Padrão

Produtos

do comite nacional

padrão internacional

internacional disponível

em série disponíveis

2001

2002

2003 2004

2006

One world One technology One standard

2007

IEC 61850

Trabalhos de

ABB, Alstom, Alstom, Siemens

CIGRE PARIS AUGUST 2007

normalização comuns da interoperabilidade

primeiros produtos interoperáveis

ABB, Alstom, Alstom, Siemensde primeira mensagem ‘’GOOSE’’ produtos interoperáveis

5

 

O que é a IEC 61850? 

Uma estrutura pdrão encabeçada por IEC TC 57



Um padrão para uma arquitetura de sistema de comunicação comum dentro de uma subestação



Um padrão para definer funcionalidades dos dispositivos



Uma linguagem de descrição de dispositivo padronizada



Um acesso padronizado aos dados

6

 

IEC 61850: Redes de Comunicação e Sistemas em Sub Subes esta taçõe ções s - Co Cont nteú eúdo do IEC 61850-1 INTRODUCTION AND OVERVIEW 

Princípios básicos

Parte 1

IECTHE 61850-2 GLOSSARY OF ALL PARTS OF IEC 61850  TERMINOLOGY  IEC 61850-3 GENERAL REQUIREMENTS  requirements IECQuality 61850-4 SYSTEM AND (reliability,maintability, system PROJECT MANAGEMENT 

Glossário

Parte 2

Requisitos gerais

Parte 3

Gerenciamento do Sistema e projeto

Parte 4

Requisitos de comunicação

Parte 5

Configuração do Sistema de Automação da Subestação

Parte 6

Estrutura básica de comunicação

Parte 7

availability, availability , portability portability, , IT security), Engeneering service requirements IEC 61850-5 COMMUNICATIONS operating conditions, (parameter classification,auxiliary enginering REQQUIREMENTS FOR services and other engeneering tools, documentation), system FUNCTIONS AND DEVICE IEC 61850-6 CONFIGURATION standards  usage cycle (productversions, MODELS  DESCRIPTION LANGUAGE FOR factory setup, after factory setup), The logical nodes principles, COMMUNICATION INlogical IEC 61850-7  -1 qualityassurance( responsabilities, ELECTRICAL SUBSTATIONS  communications links, offor Basic communication structure test systems, type tests system IECfor 61850-8-  1 items information c communications ommunications Formal description of the single –  substation and feeder equipement tests, factory acceptance tests Specific communication service (PICOM), logical nodes and line schemas, devices, IEC 61850-9  IEC 61850-7  -functions, 2 system (FAT) and site acceptance mapping (SCSM) mapping totests MMS associated PICOMs, structure and how they fit into the Specific communication service Abstract communication service (SAT) Part 8 (ISO/IEC 9506 Part 1 and Part 2) performance requirements single-line schema  mapping (SCSM) interface (ACSI) IEC 61850-10 CONFORMANCE and totimes ISO/IEC (response , etc.8802-3 ), dynamic IEC 61850-9-  IEC 61850-7  -31 TESTING  Communication mapping in the scenarios (information flow sample values over serial Common data classes Conformance testing methods  entire station (client-server requirements under various unidirectional multidrop point to IEC 61850-7  -4 functions communication for scada operating conditions) point link Definition compatible logical node and GOOSE and GSSE data IEC 61850-9-  2 and their classes and data classes exchange for real time sample values ISO/IEC 8802-3 logicalover addressing requirements, for example for trippings signals

Mapeamento Para MM e Ethernet

Amostra de valores medidos

Parte 9

Mapeamento para Ethernet

Teste de conformidade

Parte 10

7

 

Redes de Comunicação

IHM GATEWAY Station Bus Ethernet 

Ethernet 

Modbus / RS485 

IEDs Tranche générale Substation data

Barramento Switchgear

Switchgear

Switchgear Switchgear

Switchgear

Switchgear

TCs & TPs

TCs & TPs

TCs & TPs TCs & TPs

TCs & TPs

TCs & TPs

8

 

Modelo do dispositivo: exemplo de implementação Station bus

Dispositivo físico SEPAM  SEPAM  GAPC

Limit overflow

Controle de processo automático

Switch position

CGIO Entrada/saída gerais

PTRC Condição Trip

Trip Decision

HMI

Subst. controller

PTOC Start value

Overcurrent Protection

XCBR Disjuntor

RDRE Gravador de disturbios MMXU

gateway

RMS demand

Unidade de medidas Example  for some information 

9

 

O que é a IEC 61850? 

Um padrão para definir funcionalidades de dispositivos Uma visão hierárquica padronizada de dados e funções do dispositivo Modelagem de dados IE IEC C 6185 618500-77-4 4 do dispositivo físico baseado em 

grupos de nós lógicos subdividiram cada um em nós lógicos: qualquer dado da subestação é atribuído a um dos seguintes grupos  –  Funções de proteção: P (27 nós lógicos)  –  Aparellhagem:

X (2 nós logicos)

 –  ……..  –  sensores: 

S (3 logical nodes)

90 nós lógicos subdivididos cada em classes de dados  –  Cada classe dividida em dados ou atributo - 500 dados subdividido em 7 categorias : - 100 atributos - 10 modelos de serviço

10

 

O modelo de dados hierárquico Classe de dados comum (CDC)

SEPAM_E1

+

MMXU

+

Q0_XCBR

+

Q1_XSWI

-

Q8_XSWI

IED com servidor

Dispositivo lógico Nó lógico

+ OpCnt: INS - Pos: DPC - ctlVal: BOOLEAN + Q: Quality Name: SEPAM_E1/Q8_  SEPAM_E1/Q8_ X SWI.Pos.q XSWI.Pos.q

Dados Atributo de dados

Tipo de atributo de dados comum

11

 

Grupo de nós lógicos       

L Sistema LN (2) P Proteção (28) R C G I A

Proteção relacionada (10) Controle (5) Generico (3) Interface e arquivamento (4) Controle automático (4)

     

M Medições (8) S Sensor e monitoramento (4) X Aparelhagem (2) T Transformadoresde instrumentos (2) Y Transformador (4) Z Further power system equipment (15)

Examples:  ■ ■ ■

PDIF: Proteção d diiferencial  RBRF RB RF:: fa falh lha a do di disj sjun unto tor  r  XCBR: Disjuntor 

■ ■ ■

CSWI:: In CSWI Inte terr rrup upto torr de coma comand ndo  o  MMXU: MMX U: Unidad Unidade e de m medi edida  da  YPTR YP TR:: Tra rans nsfo form rma ador  dor 

12

 

Common Com mon dat data a cla classes sses ((CDC CDC)) – Cla Classe sse de de dados comum

  

Informação de status (7) Informação medida (9) Status controlável (6)

  

Configuração de Status (2) Configurações analógicas (2) Informação de descrição (3)

Examples:  ■ ■

■ ■ ■ ■ ■

SPS: Stat SPS: Status us de pont ponto o úni único  co  ACT:: Ativa ACT Ativaçã ção o de de inf infor orma maçã ção od de e proteção  MV: Valor medida  WYE: Valor alor trifási trifásico co medido  medido  DPC:: Contrô DPC Contrôle le de de pon ponto to dup duplo  lo  SPG:: Config SPG Configura uração ção de ponto ponto único  único  DPL: Pl DPL: Plac aca a de iide dent ntif ific icaç ação ão do do Dispositivo 

13

 

Exemplo de modo lógico: XSWI XSWI

Informação comum de LN

Controles Informação de status

Nome dados

Tipo

Explicação

Mode

INC

habilitado / disabilitado

Health

INS

ok / atenção / alarme

N a m P lt

LPL

placa de indentificação

Loc

SPS

local / controle remote

EEHealth

INS

ok / atenção / alarme

EEName

DPL

placa de indentificação

OpCnt

INS

Contador de operação

Pos

DPC

Posição

BlkOpn

SPC

Abertura de bloco

BlkCls

SPC

Fechamento de bloco

SwType

INS

seccionador / …

SwOpCap

INS

nenhum / aberto / …

14

 

Auto descrição 

Uma linguagem de descrição de dispositivo padronizada 

 

Substation Configuration Description Language (SCL) baseada em XML (Extensible Mark up Language) Descreve a comunicação e os parametros do IED Fornece uma maneira compatível de trocar descrições de sistemas de automação de IEDs e subestações entre ferramentas de engenharia de IED de diferentes fabricantes

Agora eu entendo

I am… , Eu tenho Estes modelos, …

Server

IEC 61850

Cliente

Auto descrição

Modelo do dispositivo

15

 

IEC 61850: Substation Configuration Language – SCL (linguagem de configuração de subestação)



XML linguagem baseada que permite uma descrição formal de 





Sistema de automação de subestação e pátio de manobras e a relação entre eles Configuração IED

SCL tipos de arquivos 



SSD: System Specification Description

 –  XML descrição do Sistema inteiro

SCD: Substation Configuration Description  –  XML descrição da substação simples.



ICD: IED Capability Description  –  XML descrição dos itens itens suportados po porr uma IED.



CID: Configured IED Description  –  XML configuração para um IED específico.

16

 

A descrição de configuração 

Linguagem de descrição de configuração formal  

Baseado nas tercnologias moderna de internet Um conjunto de arquivos padronizados que podem ser trocados entre ferramentas

IHM

Especificação do sistema .ICD (Ied Capability Description)

Capacidade do Dispositivo

.SCD file SFT850

.Cid

Descição Configuração Substação

.Cid

17

 

IEC 61850: Linguagem de Configuração de  

 

Subestação 



>

icd file

…. Server> > …………………

18

 

IEC 61850: Linguagem de Configuração de Subestação > 

="">     



>"IEC 61850-7-4:2003"

DOType> ………………………… DataTypeTemplates > 

19

 

Modelo de dados e troca de informações

Tem um MODELO de DADO que pode ser acessado

?

Request

IED Response !

«Event»

Dispositivo Eletrônico inteligente

! Como trocar (IEC 61850-7-2)

O que trocar (IEC 61850-7-4 e 61850-7-3)

20

 

Do mundo real ao modelo

Mundo Virtual

61850-7-2 services

TCP/IP Networ

MMs

Dispositivo Lógico

Virtualização

Mapeamento

k

SCSM, ex. 61850-7-2

XCBR

61850-7-4 nó lógico e dado (disjuntor) IEC 61850

61850-6 Configuration file

OpCnt Pos

Dispositivo real na subestação

21

 

Da aplicação para a comunicação

Applicação Objetos Serviços

Aplicação ão de Subestação; Aplicaç Estável a longo prazo (IEC 61850-7-3 e -7-4) Interface abstrata (IEC 61850-7-2)

Mapeamento

IEC 61850-8-1, -9-1, -9-2

7

Interface de pilha

6 5 4 3 2 1

Estado da arte tecnologia em comunicação; Troca rápida

ISO/OSI  seven layer stack 

22

 

IEC 61850: Specific Communications Services Mapping (Mapeamento específico de serviços de comunicação) Applicação

Abstract communication service interface

ACSI

SCSM 2

SCSM 1

SCSM n

Mapeamento específico de serviços de comunicação

Specific interfaces AL 1

AL 2

AL n

Camada de aplicação 7 Layers 1.. 6

 Communication stacks

Estação de barramento 

AL = Application layer



Part 8.1: mapeamento para MMS e ethernet

Barramento de processo  

Part 9.1: mapeamento sobre linha serial Part 9.2: mapeamento sobre ethernet

23

 

IEC 61850: Interface de Serviço de Comunic Com unicaçã ação o Abs Abstra trata ta - Ser Serviç viços os 

Cliente / servidor modelo 

Permite a navegação dos dados do dispositivo



Exemplos de serviços GetDataV taValues alues – leitura leitura  –  GetDa  –  SetDa SetDataV taValues alues – escr escrita ita  –  GetDataDirectory – ler lista de nome nomes s de objetos





Relato de eventos

Modelo de evento de subestação genérica 

Permite comunicação pessoa para pessoa, em tempo real (editores / assinantes)



GOOSE (Generic (Generic obje object ct oriente oriented d substatio substation n event – trd.: Evento de subestação orientado a objeto genérico)

24

 

Client / Server communication Dispositivo físico

Reports

Dispositivo físico ACSI Server

ACSI Customer

Data Data Data req / rsp

Dispositivo físico Aplicação req / rsp

ACSI Server Data Data Data

Application

Dispisitivo Físico

Aplicação

25

 

Comunicação entre assinantes e editores; tempo críticoDispositivo físico

Publisher

Dispositivo físico ACSI Server

ACSI Customer

Data Data Data

Dispositivo físico Aplicação ACSI Server Data GOOSE Message

Data Data

multicast Application

Dispositivo Físico Subscriber

Aplicação

26

 

Fluxo de Informações Server

Customer

Get, GetDef, … Data

Customer

Server

Set, Operate, ..

Data

Server

Customer

Report

Data

Publisher

Subscriber

multicast Data

Subscriber

27

 

IEC 61850: Specific Communications Services (Mapeamento de Serviços Mappi Map ping ng –esMa Mapp pping ings -to MMS de Comunicaçõ Comun icações Espec Específico íficos Mapeamento Mapea mento para para MMS)

MMS Application Pr Process VMD

Name Named d Varia Variabl ble e Ob Obect ects s

Named Variable List Objects

Journal Objects

IEC 61850 OBJECT Server

Logic Logical al Nod Nodes es and Data

Data Sets

Logs

ACSI Services

MMS Services

LogicalDeviceDirectory

GetNameList

GetAllDataValues

Read

GetDataValues SetDataValues

Read W rite

GetDataDirectory

GetNameList

GetDataDefinition

GetVariableAccessAttributes

GetDataSetValues

Read

SetDataSetValues

W rite

CreateDataSet

CreateNamedVariableList

CreateDataSet

DeleteNamedVariableList

GetDataSetDirectory

GetNameList

Repo Report rt (Buf (Buffe fere red d and and Unbu Unbuff ffe ere red) d)

In Info form rmat atio ionR nRep epor ortt

Ge GetB tBRC RCBV BVal alue ues/ s/Ge GetU tURC RCBV BVal alue ues s

Read Read

SetB SetBRC RCBV BVal alu ues es//Set etUR URCB CBVa Valu lue es

Writ Write e

GetLCBValues

Read

SetLCBValues

W rite

QueryLogByTime

ReadJournal

QueryLogAfter

ReadJournal

GetLogStatusValues

GetJournalStatus

Select SelectW ithValue

Read/W rite Read/W rite

Domain Objects

Logical Devices

Cancel

W rite

Operate

W rite

Files

Files

Command-Termination

W rite

28

 

IEC 61850: Teste de conformidade 

Parte 10 definer testes de interoperabilidade 

Apenas protocolo, não aplicação



Certificação oficial da Kema e outros laboratórios Conformidade do dispositivo descrita por um conjunto de 4 documentos Declaração de conformidade c onformidade ACSI MICS: declaração de conformidade de implementação do modelo

    

PICS: declaração de conformidade de implementação de protocolo PIXIT:: protocolo informação extra para testar PIXIT

29

 

IEC 61850: Extensões 

O modelo de dados fornece mecanismos de extensão para adicionar novos dados e novas classes de dados Objetos compatíveis

Objetos com semanticas não padronizadas

Objetos baseados em nova classe de dados

Nível Classe3: de nós lógicos e classe de dados Não padronizada em IEC 61850 series

Nível 2: Classe de dados comum

Nível 1: Interface de serviço de Services comunicação abstrata

Abstract data model

Figura 8 – A aproxima aproximação ção de modelagem modelagem da série série IEC 61850

30

 

IEC 61850: Extensões (contínuo) 

Usando esses mecanismos, novos padrões são criados, que usam os mesmos serviços ACSI e estendem o modelo adicionando novos nós lógicos e classes de dados.



IEC 61400-25 : Plantas Eólicas



IEC 62344 : Plantas hidraulicas (CD)



Monitoramento da qualidade de energia. Alteração 1 a 61850-7-4



(CD) IEC 61850-7-420 : Recursos energéticos distribuídos (CDV) (prev. IEC62350)



IEC 62445 : Comunicação entre substação (NWIP)