Protokol IEC 61850

Popis protokolu
Konfigurácia komunikačnej linky
Parametre protokolu linky
Konfigurácia komunikačnej stanice
Parametre protokolu stanice
Konfigurácia meraných bodov
Adresa meraného bodu
Poznámky k ABB Substation management unit COM600
Tell príkazy
Literatúra
Zmeny a úpravy
Revízie dokumentu

Kotva
typy_verzie typy_verzie

Popis protokolu

...

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 polí, položiek polí ani 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:

...

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

Protokol bol testovaný voči s:

• softvérovým simulátorom

...

• ,
• ABB Substation management unit COM600

...

• ABB Feeder protection and control REF615
• komunikačnému adaptéru ABB SPA-ZC 400

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).

Image Added

Kotva
komunikacna_linka komunikacna_linka

Konfigurácia komunikačnej linky

...

• Kategória komunikačnej linky: TCP/IP-TCP.
• TCP Parametre:
  • Host:

...

• 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

...

...

...

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.

...

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.

Kotva
komunikacna_stanica komunikacna_stanica

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

Image Added

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.

Kotva
stanica_parametre stanica_parametre

Parametre protokolu stanice

...

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

Tab. č. 2

• 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

Image Removed

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.

...

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

Tab. č. 2

Kotva
merany_bod merany_bod

Konfigurácia meraných merany_bodmerany_bodKonfigurácia meraných bodov

...

Povolené typy hodnôt meraných bodov: Ai, Ao, Ci, Co, Di, Dout, TiA, ToA, TiR, ToR, Qi, TxtI, TxtO

...

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

Image RemovedImage Added

Konfigurácia adresy meraného bodu vyžaduje nasledovné údaje:

...

Definované funkčné obmedzenia (Functional Constraint) podľa ISO/IEC IEC 61850-8-1:

Mená atribútu Dátového objektu alebo Dátového podobjektu sú definované v  ISO/IEC IEC 61850-7-3 a nasledovná tabuľka obsahuje iba najbežnejšie:

...

• Kotva
  cplx_addr cplx_addr

  Pre typ objektu Structure: je nutné zadať komplexnú adresu elementu (jednoduchého typu) v rámci štruktúry. Komplexná adresa má tvar x.y.z.. napr. 0.2. Jednotlivé indexy udávajú poradie v rámci štruktúry alebo poľa, bodka znamená, že sa má zostúpiť o úroveň hlbšie.
  Príklad 1: log linky Pozn: Vo verziách z 30.3.2023 a novších bola implementovaná aj možnosť zadania textovej adresy komponentu (napr. $t, $q, alebo $mag$f).

  Príklad 1: log linky ukazuje načítanú štruktúru skladajúcu sa z elementov typu VisibleString. Prístup k jednotlivým elementom umožnia komplexné adresy 0.0, 0.1 a 0.2

  Riadok logu	Poznámka	Jednoduchý element
  08:08:14.322 29-06-2018|D|MMS> [1] STRUCTURE{	objekt typu Structure
  08:08:14.323 29-06-2018|D|MMS> [1]   Structure{	úroveň 0
  08:08:14.325 29-06-2018|D|MMS> [1]     VisibleString=INFO TECH	úroveň 0.0	áno
  08:08:14.327 29-06-2018|D|MMS> [1]     VisibleString=1.0	úroveň 0.1	áno
  08:08:14.329 29-06-2018|D|MMS> [1]     VisibleString=Current harmonics measurement	úroveň 0.2	áno
  08:08:14.332 29-06-2018|D|MMS> [1]   }	koniec štruktúry
  08:08:14.334 29-06-2018|D|MMS> [1] }	koniec objektu Structure

  Príklad 2: logy linky ukazuje načítané pole skladajúce sa z dvoch štruktúr, ktoré obsahujú štruktúry, ktoré obsahujú elementy typu Float32. Prístup k jednotlivým elementom umožnia komplexné adresy 0.0.0 a 1.0.0 

  Riadok logu	Poznámka	Jednoduchý element
  08:08:14.169 29-06-2018|D|MMS> [1] ARRAY{	objekt typu Array
  08:08:14.172 29-06-2018|D|MMS> [1]   Structure{	úroveň 0
  08:08:14.173 29-06-2018|D|MMS> [1]     Structure{	úroveň 0.0
  08:08:14.175 29-06-2018|D|MMS> [1]       Float32= 0.00000E+00	úroveň 0.0.0	áno
  08:08:14.177 29-06-2018|D|MMS> [1]     }	koniec štruktúry
  08:08:14.179 29-06-2018|D|MMS> [1]   }	koniec štruktúry
  08:08:14.181 29-06-2018|D|MMS> [1]   Structure{	úroveň 1
  08:08:14.183 29-06-2018|D|MMS> [1]     Structure{	úroveň 1.0
  08:08:14.185 29-06-2018|D|MMS> [1]       Float32= 1.00000E+02	úroveň 1.0.0	áno
  08:08:14.186 29-06-2018|D|MMS> [1]     }	koniec štruktúry
  08:08:14.188 29-06-2018|D|MMS> [1]   }	koniec štruktúry
  08:08:14.188 29-06-2018|D|MMS> [1] }	koniec objektu Array

   

...

Pre typ objektu Structure: je možné zadať index, na ktorom sa nachádza IEC 61850 Kvalita. Quality Index má rovnaký tvar ako komplexná adresa.
IEC 61850 Kvalita je typu Bitstring s dĺžkou 2 bajty. Z toho je využitých 13 bitov nasledovne (norma čísluje bity tak, že najvyšší bit je 0 a najnižší 15):

Ak je nastavený aspoň jeden z bitov č. 2-12, hodnota v D2000 má atribút Weak.
Viď príklad pri Time Index. 

...

...

Nastavením tohto parametra sa pre merané body typu Buffered/unbuffered report nastavuje perióda (v ms) po uplynutí ktorej je vygenerovaný informačný report obsahujúci hodnoty všetkých objektov, ktoré sa nachádzajú v príslušnom datasete. Pokiaľ teda došlo nejakým spôsobom k strate zmenených hodnôt, tento integritný report zabezpečí periodicky obnovenie integrity dát. Hodnota 0 vypína generovanie integritného reportu. Nenulová hodnota spôsobí počas aktivácie reportu zápis do atribútu $IntgPd reportu.
Pozn: nie všetky IEC 61850 servery podporujú tento parameter.

Táto sekcia umožňuje nastaviť parametre pre zápis.

Image Added

• Direct control with normal security:  služby Operate, TimeActivatedOperate, Cancel
• SBO control with normal security (SBO): služby Select, Cancel, Operate, TimeActivatedOperate
• Direct control with enhanced security: služby Operate, Cancel, TimeActivatedOperate
• SBO control with enhanced security (SBOw): služby SelectWithValue, Cancel, Operate, TimeActivatedOperate

K dispozícii sú tieto možnosti:

• Simple - jednoduchý, štandardný zápis
• Select (SBO) - prvá fáza (Select) dvojfázového zápisu modelu "Select Before Operate With Normal Security" - čítanie textovej premennej $SBO (napr. Obj3CSWI2$CO$Pos$SBO)
• SelectWithValue (SBOw) - prvá fáza (SelectWithValue) dvojfázového zápisu modelu "Select Before Operate With Enhanced Security" - zápis do položky $ctlVal (a ďalších) riadiacej štruktúry $SBOw (napr. Obj3CSWI2$CO$Pos$SBOw) ktorá obsahuje položky $ctlVal, $origin$orCat, $origin$orIdent, $ctlNum, $T, $Test, $Check a voliteľne $operTm (podpora TimeActivatedOperate).
• Operate (*) - fáza Operate vo všetkých modeloch - zápis do položky $ctlVal (a ďalších) riadiacej štruktúry $Oper (napr. Obj3CSWI2$CO$Pos$Oper) ktorá obsahuje položky $ctlVal, $origin$orCat, $origin$orIdent, $ctlNum, $T, $Test, $Check a voliteľne $operTm.
• Cancel (*) - zrušenie zápisu vo všetkých modeloch po 1. fáze (Select/SelectWithValue) zápisom do položky $ctlVal riadiacej štruktúry $Cancel (napr. Obj3CSWI2$CO$Pos$Cancel) ktorá obsahuje položky $ctlVal, $origin$orCat, $origin$orIdent, $ctlNum, $T, $Test, $Check a voliteľne $operTm.
• TimeActivatedOperate (*) - podobne ako fáza Operate vo všetkých modeloch, ale zapisuje sa nenulová hodnota aj do položky $operTm, čo spôsobí vykonanie operácie v naplánovanom čase (ak dovtedy nie je vykonaný Cancel).

Ďalšie parametre zápisu sa netýkajú zápisu typu Simple ale iba ostatných.

Synchro Check - nastavenie príslušného bitu v položke $Check pre typy zápisu SelectWithValue/Operate/TimeActivatedOperate.

Interlock Check - nastavenie príslušného bitu v položke $Check pre typy zápisu SelectWithValue/Operate/TimeActivatedOperate.

Test - hodnota zapisovaná do položky $Test (True/False) pre typy zápisu SelectWithValue/Operate/TimeActivatedOperate/Cancel.

Time - ak je voľba zaškrtnutá, do položky $T sa zapíše čas zapisovanej hodnoty (inak nulový čas) pre typy zápisu SelectWithValue/Operate/TimeActivatedOperate/Cancel.

OperTm - ak je voľba zaškrtnutá, zapisuje sa aj do položky $operTm (zapisuje sa hodnota 0) pre typy zápisu SelectWithValue/Operate/Cancel. Do položky $operTm sa vždy zapisuje pri type zápisu TimeActivatedOperate (čas zapisovanej hodnoty).

Poznámka:

• pre WriteType = Select musí končiť Name reťazcom $SBO, napr. CBCSWI1$CO$Pos$SBO
• pre WriteType = SelectWithValue/Operate/Cancel/TimeActivatedOperate musí končiť Name reťazcom $ctlVal, napr. CBCSWI1$CO$Pos$SBOw$ctlVal (SelectWithValue/TimeActivatedOperate), CBCSWI1$CO$Pos$Oper$ctlVal (Operate), CBCSWI1$CO$Pos$Cancel$ctlVal (Cancel)

Pre merané body je možné zistiť zoznam objektov a ich dátové typy, pokiaľ KOM proces beží a komunikácia je nadviazaná.
Po kliknutí na tlačidlo Browse sa otvorí okno IEC 61850 Item Browser a KOM proces začne zisťovať zoznam objektov správou GetNameList-Request a následne ich dátové typy správami GetVariableAccessAttributes-Request.

Obr. č. 3, okno IEC 61850 Item Browser

Image Added

Význam jednotlivých volieb a tlačidiel:

Auto

Ak je voľba aktívna, Data Type sa nastavuje ako Autodetect, v opačnom prípade na zistenú hodnotu, napr. Boolean alebo Integer32.

Copy all to clipboard

Skopírovanie zobrazených objektov a ich dátových typov do schránky Windows - Clipboardu.

Refresh

Tlačidlom Refresh je možné vynútiť znovunačítanie zoznamu objektov zo zariadenia. Štandardne KOM proces načíta zoznam objektov a ich dátové typy iba pri prvej požiadavke a uchová ich v pamäti. Toto načítanie môže trvať v závislosti od počtu objektov a rýchlosti zariadenia dlhší čas. Následne posiela procesu/procesom CNF tieto uchované zoznamy, takže ďalšie naplnenie zoznamu v okne Browse je už rýchle.

Filtrovanie v zozname objektov

Prehľadávací dialóg umožňuje filtrovanie podľa mena objektu a dátového typu. Nie je potrebné zadať ich celé. Postačuje nasledujúci zápis "*FILTROVANÝ VÝRAZ*", kde hviezdičky reprezentujú ľubovoľný text pred začiatkom a koncom výrazu (napr. *momen*).

Poznámka 1

Okrem objektov s podporenými dátovými typmi (Boolean, Integer32...) môžu byť v zozname objektov objekty s typom Structure. Jedná sa o štruktúrované objekty, ktoré nemôžu byť priamo čítané. Implementácia podporuje iba prácu s jednoduchými typmi a poľami, ktorých prvky sú jednoduché typy, preto treba nakomunikovať jednotlivé položky štruktúrovaných objektov.

Poznámka 2

Vo verziách z 20.12.2018 a novších bolo implementované recyklovanie prehliadacieho dialógu. Pokiaľ je dialóg zavretý tlačidlom Cancel alebo po výbere objektu, v skutočnosti je iba skrytý a je k dispozícii pre browsovanie iného meraného bodu v rámci tej istej stanice, takže sa zachováí stromová štruktúra prehliadaných objektov. Kliknutie na krížik vpravo hore spôsobí skutočné zavretie dialógu.

Poznámka 3

Zápis do meraného bodu s dátovým typom pole (Array of *) je podporený pre textové merané body (TxtO).  Pri zápise musia byť jednotlivé hodnoty oddelené čiarkou, napr "1, 2, 3, 7".

Poznámka 4

Vo verziách z 28.3.2023 a novších bola implementovaná podpora ikon pri objektoch s kvalitou a časom. Pokiaľ za objektom nasleduje v definovanej pozícii tag kvality ($q) a času ($t), tak sa vedľa názvu objektu objaví jedna z ikon. Poklikaním na takýto objekt s ikonou sa vyplnia aj položky Array Index, Quality Index a Time Index v adrese meraného bodu. Táto vlastnosť bola testovaná s ABB Feeder protection and control REF615.

Image Added

Nastavením tohto parametra sa pre merané body typu Buffered/unbuffered report nastavuje perióda (v ms) po uplynutí ktorej je vygenerovaný informačný report obsahujúci hodnoty všetkých objektov, ktoré sa nachádzajú v príslušnom datasete. Pokiaľ teda došlo nejakým spôsobom k strate zmenených hodnôt, tento integritný report zabezpečí periodicky obnovenie integrity dát. Hodnota 0 vypína generovanie integritného reportu. Nenulová hodnota spôsobí počas aktivácie reportu zápis do atribútu $IntgPd reportu.
Pozn: nie všetky IEC 61850 servery podporujú tento parameter.

...

Pre merané body je možné zistiť zoznam objektov a ich dátové typy, pokiaľ KOM proces beží a komunikácia je nadviazaná.
Po kliknutí na tlačidlo Browse sa otvorí okno IEC 61850 Item Browser a KOM proces začne zisťovať zoznam objektov správou GetNameList-Request a následne ich dátové typy správami GetVariableAccessAttributes-Request.

Obr. č. 3, okno IEC 61850 Item Browser

Image Removed

Význam jednotlivých volieb a tlačidiel:

Auto

Ak je voľba aktívna, Data Type sa nastavuje ako Autodetect, v opačnom prípade na zistenú hodnotu, napr. Boolean alebo Integer32.

Copy all to clipboard

Skopírovanie zobrazených objektov a ich dátových typov do schránky Windows - Clipboardu.

Refresh

Tlačidlom Refresh je možné vynútiť znovunačítanie zoznamu objektov zo zariadenia. Štandardne KOM proces načíta zoznam objektov a ich dátové typy iba pri prvej požiadavke a uchová ich v pamäti. Toto načítanie môže trvať v závislosti od počtu objektov a rýchlosti zariadenia dlhší čas. Následne posiela procesu/procesom CNF tieto uchované zoznamy, takže ďalšie naplnenie zoznamu v okne Browse je už rýchle.

Filtrovanie v zozname objektov

Prehľadávací dialóg umožňuje filtrovanie podľa mena objektu a dátového typu. Nie je potrebné zadať ich celé. Postačuje nasledujúci zápis "*FILTROVANÝ VÝRAZ*", kde hviezdičky reprezentujú ľubovoľný text pred začiatkom a koncom výrazu (napr. *momen*).

Poznámka 1

Okrem objektov s podporenými dátovými typmi (Boolean, Integer32...) môžu byť v zozname objektov objekty s typom Structure. Jedná sa o štruktúrované objekty, ktoré nemôžu byť priamo čítané. Implementácia podporuje iba prácu s jednoduchými typmi a poľami, ktorých prvky sú jednoduché typy, preto treba nakomunikovať jednotlivé položky štruktúrovaných objektov.

Poznámka 2

Vo verziách z 20.12.2018 a novších bolo implementované recyklovanie prehliadacieho dialógu. Pokiaľ je dialóg zavretý tlačidlom Cancel alebo po výbere objektu, v skutočnosti je iba skrytý a je k dispozícii pre browsovanie iného meraného bodu v rámci tej istej stanice, takže sa zachováí stromová štruktúra prehliadaných objektov. Kliknutie na krížik vpravo hore spôsobí skutočné zavretie dialógu.

Kotva
abb_com600 abb_com600

Poznámky k ABB Substation management unit COM600

...

• RFC 1006 (ISO Transport Service on top of the TCP, Version: 3)
• International Standard ISO/IEC 8073 (Open Systems Interconnection — Protocol for providing the connection-mode transport service)
• International Standard ISO/IEC 8327-1 (Open Systems Interconnection — Connection-oriented Session protocol: Protocol Specification)
• International Standard ISO/IEC 8823-1 (Open Systems Interconnection — Connection-oriented Presentation protocol: Protocol Specification)
• International Standard ISO/IEC 8650-1 (Open Systems Interconnection — Connection-oriented protocol for the Association Control Service Element: Protocol Specification)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-1 (Communication networks and systems in substations – Part 1: Introduction and overview)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-2 (Communication networks and systems in substations – Part 2: Glossary)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-3 (Communication networks and systems in substations – Part 3: General requirements)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-4 (Communication networks and systems in substations – Part 4: System and project management)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-5 (Communication networks and systems in substations – Part 5: Communication requirements for functions and device models)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-6 (Communication networks and systems in substations – Part 6: Configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-7-1 (Communication networks and systems in substations – Part 7-1: Basic communication structure for substation and feeder equipment – Principles and models)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-7-2 (Communication networks and systems in substations – Part 7-2: Basic communication structure for substation and feeder equipment – Abstract communication service interface (ACSI))
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-8-1 (Communication networks and systems in substations – Part 8-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC  8802-3)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-9-1 (Communication networks and systems in substations – Part 9-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link)
• International Standard ISO/IEC IEC 61850-9-2 (Communication networks and systems in substations – Part 9-2: Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3)

Kotva
zmeny_upravy zmeny_upravy

Zmeny a úpravy

...

• Ver. 1.0 - 20. jún 2018 - Vytvorenie dokumentu.
• Ver. 1.1 - 28. marec 2023 - Rozšírenie browsovania o ikony pri objektoch s kvalitou a časom.
• Ver. 1.2 - 19. jún 2023 - Rozšírenie dialógu o podporu rôznych typov zápisov (Select/Operate/Cancel)

...