آشنایی با استاندارد IEC 61850 برای اتوماسیون پست

تاریخچه

سیر تاریخی تدوین این استاندارد از سال 2000 تا سال 2004؛ به طور مختصر به شرح زیر است:

سال 2000: در ابتدا به بررسی دلایل و اثبات امکان‌پذیربودن تدوین چنین استانداردی پرداخته شد و تبادل اطلاعات میان تجهیزات ساخته شده توسط ABB، ALSTOM و SIEMENS (تأیید شده به وسیله FGH در آلمان) به عنوان هدف این استاندارد درنظرگرفته شد.

سال 2001: مؤلفه‌های فرامین و دستورات مورد بررسی قرارگرفت و در اجلاس گروه‌های عضو UCA در کانادا، به تأیید ABB، OMICRON و SIEMENS رسید.

سال 2002: مبادله موفقیت‌آمیز نمونه‌های اندازه‌گیری شده آنالوگ به وسیله واحدهای متصل‌کننده تجهیزات ABB به تجهیزات SEMENs و نیز میان ادوات حفاظتی، توسط KEMA مورد تأیید قرارگرفت. (IEC61850-9-1)

سال 2003: بنابردرخواست مشتریان، ABB، ALSTOM و SIEMENS به صحت تبادل اطلاعات در باس ایستگاه رسیدگی نمودند. (IEC61850-8-1)

سال 2004: ABB در این راه ادامه داد و پس از انجام تمام جزئیات، پیاده‌سازی‌ها و رسیدگی به تبادل صحیح داده‌ها، این استاندارد را به اتمام رساند.

انگیزه ایجاد استانداردهای مخابراتی

سیستم‌های مدرن اتوماسیون پست، داده‌های بسیار زیادی تولید می‌کنند. این داده‌ها برای عملکرد بهتر تجهیزات مورد نیاز است. شبکه‌های مخابراتی امکان دسترسی به این داده‌ها را در هر نقطه‌ای میسر می‌سازند. اطلاعات مرتبط با روند پردازش برای موارد زیر استفاده می‌شوند:

1- تصمیم‌گیری‌های اقتصادی

2- مدیریت سرمایه

3- بهره‌برداری بهینه از سیستم قدرت

4- دستگاه‌های خودکار برای راه‌اندازی سریع و ایمن برای اقدامات احتیاطی

نیاز به دراختیارداشتن تمامی داده‌ها و اطلاعات در یک پروتکل مخابراتی متعارف، یک استاندارد مخابراتی جامع بین‌المللی (CICS) را ایجاب می‌کند.

هدف از تدوین استاندارد IEC61850

هدف از تدوین استاندارد بین‌المللی جدید IEC61850 برای سیستم‌ها و شبکه‌های مخابراتی در پست‌ها، ایجاد توانایی تبادل اطلاعات میان ادوات هوشمند اولیه‌ای می‌باشد که سازندگان آنها متفاوت است. بدین‌وسیله آنها قادر می‌باشند که به طور نامحدود اطلاعات را میان خود مبادله کرده و آن داده‌ها را در توابع اختصاصی خود بکاربرند.

توانایی تجهیزات برای تبادل اطلاعات به معنی قابلیت تبادل اطلاعات و استفاده از آنها در جهت هماهنگی صحیح میان دو یا چند تجهیز هوشمند اولیه از سازنده یکسان یا متفاوت می‌باشد.

این استاندارد علاوه برآنکه پیشرفته‌ترین و فراگیرترین استاندارد برای ارتباطات داخلی پست می‌باشد، یک راهنمای جامع نیز برای سیستم‌های اتوماسیون پست است. نظر به اینکه این استاندارد، ارتباطات را فقط بر حسب یک نمونه انتخاب شده OSI استاندارد نکرده است، سیستم به مفاهیمی مانند توصیه‌های خاص هر سیستم و مدیریت پروژه و پیکره‌بندی سیستم نیز مرتبط می‌شود.

استاندارد IEC 61850 از انتقال مقادیر آنالوگی پشتیبانی می‌کند که توسط هر نوع ترانسفورماتور اندازه‌گیری و مطابق با این استاندارد تهیه شده باشند. بنابراین ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری غیرمتعارف (NCIT) نیز به سادگی می‌توانند با پیروی از این استاندارد، به هر نوع تجهیز حفاظتی یا دیگر ادوات هوشمند اولیه متصل شوند. بدین ترتیب تمامی حسگرهایی که در طی سالها تولید شده‌اند، مورد پذیرش قرار می‌گیرند.

ساختار

استاندارد IEC 61850 برای سیستم‌ها و شبکه‌های مخابراتی در پست‌ها، شامل بخش‌های زیرمی‌باشد:

IEC 61850-1 : مقدمه و نگرش کلی: در این بخش نگرش کلی کوتاهی همراه با مقدمه‌ای پیرامون تاریخچه، هدف، مفاهیم اساسی و مستندات استاندارد ارائه می‌شود.

IEC 61850-2: واژه‌نامه: در این استاندارد از واژه‌ها و اصطلاحاتی از حوزه‌های گوناگون استفاده می‌شود. حوزه‌های مذکور عبارتند از: اتوماسیون پست، تکنولوژی اطلاعات و مخابرات. برای کمک به خواننده تمام اصطلاحات مهم در این بخش جمع‌آوری شده و توضیح مختصری در مورد آنها ارائه شده است.

IEC 61850-3: مقررات عمومی: ادوات سیستم اتوماسیون پست و ارتباطات آن، در محیطی مخصوص و نامطلوب قرارگرفته‌اند. تمام استانداردهای قابل استفاده برای شرایط عمومی پست‌ها در این بخش جمع‌آوری شده‌اند.

IEC 61850-4: مدیریت پروژه و سیستم: برای بهبودبخشیدن اعتماد میان تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان سیستم اتوماسیون پست، نقش‌هایی برای انجام مدیریت پروژه و سیستم در این بخش توصیه می‌شود.

IEC 61850-5 : ملزومات ارتباطی برای مدل‌های تجهیزات و توابع: ارتباطات در پست از تکنولوژی مخابراتی بسیار پیشرفته (از نظر تکنیکی) پیروی می‌کند. اما تنها هدف آنها پشتیبانی از توابعی می‌باشد که در پست‌ها اجرا می‌شوند. بنابراین بیشتر ملزومات موجود در پست از این توابع ناشی می‌شوند. تمامی این ملزومات در این بخش جمع‌آوری شده و تعریف می‌گردند.

IEC 61850-6: توصیف پیکره‌بندی ارتباطات در پست‌های مبتنی بر تجهیزات هوشمند اولیه: اهمیت توانایی تبادل اطلاعات به هنگام ترکیب‌شدن تجهیزاتی از سازندگام متفاوت، در قالب یک سیستم مطرح می‌شود، که این کار به وسیله ابزار مهندسی خاصی صورت می‌گیرد. بنابراین بایستی مشخصات یک سیستم کامل با تمام ادوات و اتصالات مخابراتی آن در روشی نمونه و در فرآیندی مهندسی توصیف شود. زبان توصیف پیکره‌بندی پست (SCL) برای سیستم‌های مطابق با IEC 61850، در این بخش استاندارد شده‌اند.

IEC 61850-7-1: ساختار ارتباطی پایه برای پست و تجهیزات فیدر- اصول و مدل‌ها: براساس آنچه که در بخش 5 می‌آید، بخش 7 مدل اطلاعات موضوعی و سرویس مورد نیاز در پست‌ها را تعریف می‌کند. این قسمت از بخش 7، اصول مدل‌کردن را توضیح می‌دهد.

IEC 61850-7-2: ساختار ارتباطی پایه برای پست و تجهیزات فیدر- اینترفیس سرویس ارتباطی انتزاعی (ACSI): برای توانایی تبادل اطلاعات نه تنها اطلاعات بلکه دسترسی آن اطلاعات نیز بایستی استاندارد شود. دسترسی به اطلاعات را سرویس می‌نامند. دراین قسمت از بخش 7، تمامی سرویس‌ها (اعم از عمومی و محدود) تعریف می‌شوند.

IEC 61850-7-3: ساختار ارتباطی پایه برای پست و تجهیزات فیدر- کلاس‌های اطلاعاتی رایج: این قسمت از بخش 7، تمام ویژگی‌های اطلاعاتی رایج را با کلاس‌های آنها ترکیب می‌کند تا در قسمت 4 از این بخش مورد استفاده قرارگیرد. این ترکیب، نگرش کلی خواننده و اجرای نرم‌افزارهای مهندسی را ساده می‌کند.

IEC 61850-7-4: ساختار ارتباطی پایه برای پست و تجهیزات فیدر- انواع کلاس‌های گره‌های منطقی سازگار و کلاس‌های اطلاعات: این قسمت از بخش 7، محتوای اطلاعات استانداردشده‌ای که در پست مبادله می‌شوند را نشان می‌دهد از اصطلاحات رایج کاربرهای سوئیچگیر استفاده می‌کند. کاربر با جستجو در استاندارد تمام گونه‌های اطلاعاتی که به آنها نیاز دارد، می‌تواند آنها را بررسی کند. تبصره‌های الحاقی نشان می‌دهد که چگونه محدودیت‌های اجرایی چیره می‌شوند.

IEC 61850-8-1: نگاشت سرویس‌های ارتباطی خاص (SCSM)- نگاشت به ISO/IEC 9506 (بخش 1 و 2) و ISO/IEC 8802-3: سرویس‌ها و مدل داده انتزاعی بایستی به وسیله لایه کاربردی در پشته ارتباطی فهمیده شود. روش استانداردشده چگونگی انجام این عمل، نگاشت نامیده می‌شود و در بخش 8 و 9 آمده است. در قسمت 1 از بخش 8، نگاشت سرویس‌های رایج میان ایستگاه‌های پردازش‌گر و ادوات هوشمند اولیه و نیز ارتباط رویدادهای موضوعی عمومی پست (GOOSE) میان ادوات هوشمند اولیه را مشخص می‌کند.

IEC 61850-9-1: نگاشت سرویس‌های ارتباطی خاص (SCSM)- نمونه‌هایی با استفاده از آرایش ارتباطی نقطه به نقطه یکسویه به صورت سری و با چند Drop: قسمت اول از بخش 9، نگاشت نمونه‌هایی آنالوگ از آرایش ارتباطی نقطه به نقطه یک سویه به صورت سری و با چند Drop را مشخص می‌کند. مانند ارتباط سری میان یک ترانسفورماتور ولتاژ یا جریان و واحدهای بِی (مانند حفاظت).

IEC 61850-9-2: نگاشت سرویس‌های ارتباطی خاص (SCSM)- نمونه‌هایی از استاندارد ISO/IEC 8802-3: قسمت دوم از بخش 9، نگاشت نمونه‌هایی آنالوگ از یکی از انواع شبکه با توپولوژی Bus رامشخص می‌کند.

IEC 61850-10: تست‌های هماهنگ: مطابق با استاندارد جهانی IEC 61850، جهت تضمین توانایی تبادل اطلاعات میان تمامی تجهیزات و کاهش ریسک سیستم، در تمامی جهان با روش‌های مشابهی باید تست‌هایی انجام شود تا رعایت استاندارد مورد تأیید قرارگیرد. بنابراین، تست‌های هماهنگ استانداردشده‌ای در بخش 10 می‌آید.

رویکرد موجود در استاندارد IEC61850

در رویکرد استاندارد لازم است که ایده‌ای مهم برای تفکیک ‌میان یک مدل در زبان مخصوص به قلمرو کاربر و سرویس ارتباطی که فقط به نقش‌های رسمی مخابراتی اشاره می‌کند، ارائه شود.

تحول و رشد تکنولوژی مخابراتی بسیار سریع‌تر از تحول درحوزه عملکرد پست می‌باشد. بنابراین توابع اتوماسیون پست خیلی به ندرت تغییر می‌کنند و معمولاً پس از گذشت سال‌ها توابعی به آن اضافه می‌شوند. پس برای استانداردنمودن، نباید اینقدر بر روی تغییرات سریع تکنولوژی مخابراتی متمرکز شد بلکه باید بیشتر به مدل داده‌ها توجه کرد. این مدل اهدافی را شامل می‌شد یا به عبارت دیگر توابعی را دربر می‌گیرد که در پست‌ها بسیار معمول هستند (مانندکلیدها، کنترل‌کننده‌ها و رله‌های حفاظتی) و داده‌ها را میان خود مبادله می‌کنند. به گزارش برق نيوز تمامی این داده‌ها دارای مشخصاتی می‌باشند که برای یک بهره‌برداری مناسب از سیستم اتوماسیون پست باید شناخته شوند. دسترسی به داده‌ها و تبادل آنها، به وسیله سرویس‌های استانداردشده تعریف می‌گردند.

مدل 7 لایه OSI که در بخشهای قبل توضیح داده شد، تکنیک ارتباطی بسیار پیشرفته‌ای را توصیف می‌کند. هرچند که این لایه‌ها ممکن است خیلی سریع با تغییر در تکنولوژی مخابراتی، تغییرکنند. این لایه‌ها برای اهداف استانداردسازی بلندمدت خیلی مناسب نمی‌باشند. با این وجود، آن لایه‌ها به منظور دست‌یابی به خواص موجود در هر سیستم تعریف می‌شوند.

به منظور استانداردسازی بلندمدت، رویکرد IEC 61850 قطع ارتباط میان مدل‌ها و سرویس‌ها با پشته مخابراتی می‌باشد و به این ترتیب همواره امکان اجرای تکنیک‌های پیشرفته مخابراتی وجود دارد.