IEC 61850

IEC 61850

Protokol IEC 61850

Popis protokolu


Protokol IEC 61850 je štandard IEC, ktorý je určený pre komunikáciu s inteligentnými elektronickými zariadeniami (

IED - Intelligent Electronic Devices) na elektrických rozvodniach (ističe, ochrany, transformátory, spínače a iné).

Protokol IEC 61850 je - podobne ako IEC 60870-6 ICCP/TASE.2 - založený na špecifikácii MMS (Manufacturing Message Specification) a preto aj implementácia v procese D2000 KOM používa spoločný MMS framework.

Implementácia protokolu IEC 61850 v systéme D2000 podporuje túto funkcionalitu:

  1. Periodické čítanie hodnôt (polling)

  2. Čítanie hodnôt, ktoré sa nachádzajú v preddefinovaných Datasetoch sprístupnených v preddefinovaných Informačných reportoch (Information Report) - buffrovaných aj nebuffrovaných

  3. Čítanie polí, ktorých elementy sú jednoduché hodnoty

  4. Zápisy jednoduchých typov hodnôt (zápisy do štruktúr zatiaľ nie sú implementované)

  5. Zápisy do polí, ktorých elementy sú jednoduché hodnoty

  6. Zápisy - ovládanie podľa modelu "Select Before Operate With Enhanced Security"

  7. Browsing - pri funkčnej komunikácii je podporované zistenie:

    • logických zariadení (logical devices) v rámci fyzického zariadenia (v konfigurácii adresy stanice)

    • objektov v rámci logického zariadenia (v konfigurácii meraného bodu)

    • reportov v rámci logického zariadenia (v konfigurácii meraného bodu)

Nie je podporené spracovanie GOOSE a GSSE správ.

Implementovaná je prenosová vrstva ISO over TCP/IP podľa špecifikácie RFC 1006.

Protokol bol testovaný s:

Poznámka pre ABB SPA-ZC 400: pri pridávaní objektov do datasetu (v nástroji Communication Enginering Tool for SPA-ZC40x) je nutné zaškrtnúť voľbu "Export Datasets DO Level", aby sa celý objekt (napr. Pos) pridal ako jedna štruktúrovaná premenná (v opačnom prípade sa pridajú jeho komponenty ako nezávislé položky reportu, napr. Pos$stVal, Pos$q, Pos$t).

Konfigurácia komunikačnej linky


  • Kategória komunikačnej linky: TCP/IP-TCP.

  • TCP Parametre:

    • Host: string max. 80 znakov – meno zariadenia vo formáte INET (meno alebo číselná adresa a.b.c.d)

    • Port: číslo TCP portu (0 až 65535), štandardne sa používa port 102.

    • Číslo linky: nepoužité, nastavte 1

Je nutné zadať platné host meno alebo IP adresu zariadenia podľa hore uvedených pravidiel.

Musí byť taktiež zadané číslo portu, kde počúva zariadenie. Protokol ISO over TCP/IP štandardne používa port 102.

V prípade redundantných systémov je možné zadávať aj viacero mien/adries oddelených čiarkami. Pri páde spojenia sa komunikačný proces opäť pokúsi vytvoriť spojenie so zariadením na danej adrese. Ak sa mu to nepodarí, tak proces skúša vytvoriť spojenie s nasledujúcou adresou. To cyklicky opakuje dovtedy, kým s jedným so serverom spojenie nenadviaže.

Parametre protokolu linky


Dialóg konfigurácia linky - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:

Tab. č. 1

Parameter

Popis

Jednotka / Typ

Náhradná hodnota

Adresné parametre lokálnej strany (D2000 KOM procesu)

Local TSEL (hex)

Octet string reprezentujúci lokálny Transport Selector. Je použitý na identifikáciu Transport SAP. Maximálna veľkosť TSEL je 32 octetov (64 ASCII kódovaných hexa číslic).

octet string

00 01

Local SSEL (hex)

Octet string reprezentujúci lokálny Session Selector. Je použitý na identifikáciu Session SAP. Maximálna veľkosť SSEL je 16 octetov (32 ASCII kódovaných hexa číslic).

octet string

00 01

Local PSEL (hex)

Octet string reprezentujúci lokálny Presentation Selector. Je použitý na identifikáciu Presentation SAP. Maximálna veľkosť PSEL je 16 octetov (32 ASCII kódovaných hexa číslic).

octet string

00 00 00 01

Local AP Title

Lokálny Application Process Title, identifikátor pridelený správcom adries, reprezentuje príslušný aplikačný proces na strane D2000.

string

1.3.9999.1

Local AE Qualifier

Celočíselná hodnota použitá na označenie lokálneho Application Entity.

string

1

Adresné parametre vzdialenej strany (zariadenia IED)

Remote TSEL (hex)

Octet string reprezentujúci vzdialený Transport Selector. Je použitý na identifikáciu Transport SAP. Maximálna veľkosť TSEL je 32 octetov (64 ASCII kódovaných hexa číslic).

octet string

00 01

Remote SSEL (hex)

Octet string reprezentujúci vzdialený Session Selector. Je použitý na identifikáciu Session SAP. Maximálna veľkosť SSEL je 16 octetov (32 ASCII kódovaných hexa číslic).

octet string

00 01

Remote PSEL (hex)

Octet string reprezentujúci vzdialený Presentation Selector. Je použitý na identifikáciu Presentation SAP. Maximálna veľkosť PSEL je 16 octetov (32 ASCII kódovaných hexa číslic).

octet string

00 00 00 01

Remote AP Title

Vzdialený Application Process Title, identifikátor pridelený správcom adries, reprezentuje príslušný aplikačný proces na strane zariadenia.

string

1.3.9999.1

Remote AE Qualifier

Celočíselná hodnota použitá na označenie vzdialeného Application Entity.

string

1

Spoločné adresné parametre

Bilateral Table ID

Meno bilaterálnej tabuľky. Toto v prípade IEC 61850 môže byť aj prázdny reťazec.

-

 

Max MMS Message Size

Maximálna veľkosť MMS správ.
Niektoré ABB zariadenia potrebujú tento parameter zvýšiť (napr. na 100 000), pretože nepodporuju posielanie zoznamu objektov (správa GetNameList) po častiach .

bytes

32000

Max Requests Pending

Maximálny navrhovaný počet odoslaných a nepotvrdených transakcií. Hodnota parametra môže byť znížená, ak druhá strana navrhuje pri negociácii nižšiu hodnotu.

1 .. 32

5

Max Indications Pending

Maximálny navrhovaný počet prijatých transakcií bez odoslania potvrdenia. Hodnota parametra je odosielaná partnerskej strane.
Pokiaľ je IED zariadenie na vzdialenom sieťovom segmente, tak na potlačenie vplyvu latencie odporúčame hodnotu parametra zvýšiť.

1 .. 32

5

Max Nesting Level

Maximálna navrhovaná úroveň hĺbky vnorenia MMS dátových štruktúr.

1 .. 10

5

ISO TPDU Size

Maximálna veľkosť paketov na úrovni ISO over TCP protokolu (podľa špecifikácie RFC 1006)

8192/4096/2048/1024/512/256/128 bytes

1024  bytes

Heartbeat

Timer, ktorý ak je povolený zadaním nenulovej hodnoty do parametra, povoľuje odosielanie správy Identify request do zariadenia pre zistenie funkčnosti TCP/IP spojenia. Ak sa spojenie rozpadlo na úrovni TCP/IP, umožňuje rýchla detekcia problému jeho rýchlejšie znovuobnovenie. Povolenie tejto možnosti sa odporúča v prípadoch prenosu údajov cez rozsiahlejšie siete a v prípadoch, kedy je aktívnym spojením prenášaný malý počet údajov. Hodnota 0 (implicitná) vypína HeartBeat timer. Iné pozitívne hodnoty predstavujú počet sekúnd pre odoslanie Heartbeat správy. Pri odoslaní akejkoľvek správy sa Heartbeat timer nuluje, Heartbeat správa je odoslaná iba po uplynutí timeoutu bez akejkoľvek komunikácie medzi partnermi.

sec

0

Retry Delay

Oneskorenie vkladané pred opakovaný pokus o nadviazanie spojenia po jeho rozpade (v prípade, že systém D2000 spojenie aktivoval). Ak je požadované čo najrýchlejšie znovuobnovenie spojenia, nastavte malú hodnotu alebo 0 sekúnd.

sec

10 sec

Inter Read Timeout

Maximálny čas čakania na príjem TCP dát. Po uplynutí tohto timeoutu sa kontrolujú eventuálne požiadavky (dáta) na odoslanie do kmunikácie. Keďže komunikácia so zariadením je riešená jedným threadom, môže vysoká hodnota tohto timeoutu znížiť rýchlosť interakcie so zariadením. Odporúčaná hodnota je 50 až 150 milisekúnd.

msec

100 msec

Parallel Stations

Parameter zapína vytváranie TCP spojení pre každú stanicu. Pokiaľ zariadenie podporuje obsluhu viacerých klientov, je možné takto paralelizovať komunikáciu.
Pokiaľ je parameter nastavený na hodnotu NO, vytvára sa jediné TCP spojenie pre všetky komunikačné stanice. 

YES/NO

NO

Map IEC 61850 flags

Spôsob mapovania príznakov IEC 61850 protokolu na flagy FA..FM.
IEC 61850 protokol má príznaky kvality mapované do 13 bitov atribútu Quality, detaily sú uvedené pri popise parametera Quality Index.
Mapovanie môže byť:

  • None - flagy FA .. FM nie sú nastavované

  • Simple - atribút Quality sa priamo mapuje na flagy FA .. FM

Poznámka: po zmene parametra odporúčame reštart KOM procesu alebo druhej strany, aby všetky hodnoty prišli do systému s nastavenými príznakmi.

None
/
Simple

None

Report Trigger Options

Nastavenie parametrov Triggrov použitých pri aktivácii reportov (TrgOps). Podľa normy sa používajú tieto bity (číslovanie je od najvyššieho bitu, ten je bit 0):

  • bit 0 - reserved

  • bit 1 - data-change

  • bit 2 - quality-change

  • bit 3 - data-update

  • bit 4 - integrity

  • bit 5 - general-interrogation

Prednastavená hodnota je 0x74 (aktívne všetky bity s výnimkou integrity - ten sa zapína, ak je zadaný parameter Integrity Period

v konfigurácii reportu.
Pozn: ABB Substation management unit COM600 vyžadovalo hodnotu 0x64, nepodporovalo bit 3 - data-update.

1 byte octet string

74

Additional Browse Items

Parameter umožňuje vyšpecifikovať dodatočné mená objektov, ktoré majú byť dotazované pri browsovaní pre merané body. Názvy je nutné oddeľovať medzerou, napr. "Obj1 Obj2". Umožňuje tak riešiť situáciu, keď IED zámerne niektoré objekty neuvedie v správe GetNameList-Response (odpoveď na vyžiadaný zoznam objektov v rámci logického zariadenia).
Pozn: ABB Substation management unit COM600 vyžadovalo nastavenie parametra na LLN0 - tento objekt nebol propagovaný, ale bol dôležitý (okrem iného obsahoval buffrované a nebuffrované reporty).

string

 

Authentication Type

Typ autentifikácie. Sú podporené tieto typy autentifikácie:

  • None - bez autentifikácie

  • Password - autentifikácia heslom. Heslo je prenášané nekryptované v rámci vrstvy ISO 8650-1 OSI Association Control Service.

None
Password

None

Password

Heslo použité, ak Authentication Type = Password

string

 

Nastavenia zápisu

Write Mode - Select/Operate

Spôsob zápisu pre WriteType kategórie SelectWithValue, Operate, Cancel, TimeActivatedOperate:

  • One structured write - vygenruje sa jedna požiadavka s jediným zápisom všetkých položiek riadiacej štruktúry.

  • Multiple simple writes - vygenruje sa jedna požiadavka s viacerými zápismi do jednotlivých komponentov riadiacej štruktúry ($ctlVal, $origin$orCat, $origin$orIdent, $ctlNum, $T, $Test, $Check a voliteľne $operTm)

 

One structured write 

Control - Originator Category

Parameter Originator Category ($origin$orCat) pre WriteType kategórie SelectWithValue, Operate, Cancel, TimeActivatedOperate. Parameter je číselná hodnota reprezentujúca kategóriu zariadenia, ktoré vykonáva zápis:

  • 0 - not-supported

  • 1 - bay-control

  • 2 - station-control

  • 3 - remote-control

  • 4 - automatic-bay

  • 5- automatic-station

  • 6- automatic-remote

  • 7 - maintenance

  • 8 - process

 

0

Control - Originator Identifier

Parameter Originator Identifier ($origin$orIdent) pre WriteType kategórie SelectWithValue, Operate, Cancel, TimeActivatedOperate. Parameter je textový identifikátor zariadenia, ktorý vykonáva zápis.

 

D2000

Ladiace nastavenia

Debug I/O binary packets info

Povoľuje ladiace výpisy na úrovni binárnych paketov. Viď tiež poznámku 1.

YES/NO

NO

Debug ISO packet level info

Povoľuje ladiace výpisy na úrovni ISO OSI vrstiev. Viď tiež poznámku 1.

YES/NO

NO

Debug MMS level info

Povoľuje ladiace výpisy na úrovni MMS dát. Viď tiež poznámku 1.

YES/NO

NO

Full IEC61850 level info

Povoľuje ladiace výpisy na najvyššej úrovni IEC61850 údajov. Viď tiež poznámku 1.

YES/NO

NO

Incomming values info

Povoľuje detailné ladiace výpisy o prichádzajúcich hodnotách (data values). Viď tiež poznámku 1.

YES/NO

NO

Outgoing values info

Povoľuje detailné ladiace výpisy o odosielaných hodnotách (data values). Viď tiež poznámku 1.

YES/NO

NO

Poznámka 1

Povolenie všetkých ladiacich výpisov môže spôsobiť zbytočné preťažovanie komunikačného počítača a znižovanie prenosového výkonu z IED do D2000. Po nastavení a odladení komunikácie odporúčame množstvo ladiacich výpisov minimalizovať.

Konfigurácia stanice


  • Komunikačný protokol "IEC 61850".

  • Parametre pollingu sú použité na čítanie meraných bodov typu "Periodically polled value".

  • Protokol nepodporuje časovú synchronizáciu.

  • V záložke Časové parametre, by malo byť nastavené použitie monotónneho UTC času (s offsetom 0), keďže IEC 61850 používa časové značky založené na UTC čase (pokiaľ sa špecifická implementácia v tomto bode od štandardu neodchyľuje).

Adresa stanice

Obr. č. 1, Adresa stanice

Stanica zodpovedá jednému logickému zariadeniu (logical device). V jednom fyzickom zariadení môže byť definovaných jedno alebo viac logických zariadení. Doménou sa myslí názov logického zariadenia, ktorého hodnoty chceme čítať. Na jednej linke môže byť nakonfigurovaných viacero staníc. Pre každú stanicu sa vytvára jedno TCP spojenie na fyzické zariadenie.

Tlačidlo Browse umožňuje (pokiaľ KOM proces beží a komunikácia je nadviazaná) získať zoznam logických zariadení. Pre funkčnosť browsovania musí mať zariadenie implementovanú obsluhu správy getNameList s parametrom ObjectClass=DOMAIN.

Parametre protokolu stanice


Dialóg konfigurácia stanice - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:

Tab. č. 2

Skupina objektov

Parameter

Popis

Jednotka / rozmer

Náhradná hodnota

Interpretácia štvorstavových hodnôt

QERR Value

Interpretácia štvorstavovej hodnoty Error z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.

0, 1, 2, 3

3 (11 binárne)

QOFF Value

Interpretácia štvorstavovej hodnoty Off z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.

0, 1, 2, 3

2 (10 binárne)

QON Value

Interpretácia štvorstavovej hodnoty On z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.

0, 1, 2, 3

1 (01 binárne)

QTRANS Value

Interpretácia štvorstavovej hodnoty Transient/Moving z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.

0, 1, 2, 3

0 (00 binárne)


Konfigurácia meraných bodov


Povolené typy hodnôt meraných bodov: Ai, AoCi, CoDi, Dout, TiA, ToA, TiR, ToR, Qi, TxtI, TxtO

Adresa meraného bodu


Obr. č. 2, Adresa meraného bodu (Data Value)

Konfigurácia adresy meraného bodu vyžaduje nasledovné údaje:

I/O Tag Type 

Typ meraného bodu:

  • Buffered/unbuffered report value - meraný bod reprezentuje hodnotu získavanú z buffrovaného alebo nebuffrovaného reportu. Takéto hodnoty posiela zariadenie spontánne po ich zmene.

  • Periodically polled value - meraný bod reprezentuje periodicky čítanú hodnotu (polling). Perióda čítania je nakonfigurovaná v parametroch stanice. Pozn: periodický spôsob čítania môže viesť k strate hodnôt v dôsledku ich rýchlych zmien, preto by mal byť použitý iba pri pomaly sa meniacich hodnotách, prípadne ak sa hodnota nedá získať z reportu.