ﺏﻴﺘﺭﺘ ﻲﻓ ﻡﻬﺴﻴ SEAIEC ... · ﻪﻴﻘﻔﻟﺍ 2012 -لﻭﻷﺍ ﺩﺩﻌﻟﺍ -ﻥﻭﺭﺸﻌﻟﺍﻭ ﻥﻤﺎﺜﻟﺍ

الفقيه 2012 -األول العدد - والعشرونالثامنمجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية المجلد

285

الكهربائية التحويل محطات ترتيب في يسهم SEAIEC برامجي نظام تطوير "IEC-61850" للمعيار وفقا

*الفقيه نبيل .د

الملخص متعددة وظائف بتنفيذ تقوم IEDs ذكية الكترونية أجهزة استخدام نحو الكهربائية التحويل محطات أتمتة عملية اتجهت أن بعد

دولي معيار إيجاد األمر استدعى للتجهيزات، المصنعة بالشركات خاصة اتصال بروتوكوالت تخدمتس ،)وتحكم مراقبة حماية،( .متعددة مصنعة شركات من المتنوعة التجهيزات ودعم المختلفة الوظائف بين االتصال نظم وتقييس لتنظيم المحطة ترتيب توصيف لغة و المعيار لهذا األساسية المفاهيم يتضمنو وأهميته، "IEC 61850" المعيار بتعريف البحث يبدأ ."IEC-61850" المعيار وفق الكهربائية المحطة ترتيب طريقة ثم

الخط مخطط تحرير من يمكن ،XML لغة أساس على هوتنفيذ SEAIEC برامجي نظام بتصميم البحث هذا خالل من قمنا وفقا المطلوبة الملفات وبناء المحطة بنمذجة يقوم يالذ HELINKS-STS برنامج مع المنجز البرامجي النظام ربط الواحد، ."IEC-61850" للمعيار

.IEC-61850 المعيار التحويل، محطات االتصال، نظم الذكية، االلكترونية األجهزة الحماية، أجهزة: المفتاحية الكلمات

.دمشق جامعة - والكهربائية الميكانيكية الهندسة كلية –الكهربائية الطاقة هندسة قسم -مساعد أستاذ *

"IEC-61850" للمعيار الكهربائية وفقا التحويل محطات ترتيب يف يسهم SEAIEC برامجي نظام تطوير

286

المقدمة-1مع تطور تقانات المعالجات الصغرية

)microprocessors(تصاالت ظهرت أجيال ونظم االجديدة من نظم الحماية والتحكم والقياس في محطات

، وغدت )Electrical Power Plants(الطاقة الكهربائيةالحاجة ملحة أكثر لالتصال بين التجهيزات المتشابهة في

.البدء وحتى المختلفة فيما بعدوفي هذا السياق برزت الحاجة إلى تحديد معيار عالمي

االتصال بين تجهيزات المحطات بغض يحكم أنظمة . النظر عن الجهة المصنعة وعن وظائف هذه التجهيزات

ة تقنيلذلك عمدت اللجنة الكهربائية ال IEC)International Electrotechnicalالدولية

Commission( إلى تبني معيار دولي لتنظيم وتقييس .نظم االتصال بين التجهيزات الكهربائية مختلفة المصدر

مؤسسات الطاقة ونتيجة لهذا الجهد وبدعم ممثلين عن الكهربائية الدولية والشركات العالمية المصنعة لتجهيزات

:معيارال، صدر تهاومساعد محطات الطاقة الكهربائيةIEC-61850: “Communication Networks and

Systems in Substations” كلها فكان أول معيار دولي يعنى بمتطلبات االتصاالت

Electrical(محطات التحويل الكهربائية في

Transformer Substations (. تفكير وطريقة إبداعية نظرة "IEC-61850"يعد المعيار "

تأثير لها سيكون محطات التحويل التي أتمتة حول جديدة ئهاوإنشا الكهربائية كيفية تصميم نظم القدرة في جدا مهم

في جدا همة متحسينات إلى ؤديعدة قادمة، ست لسنوات .[1]"ئها وأدا الكهربائية القدرة نظم كلفة

الكهربائية إلى عدد من الطاقةيستند العمل في محطات الهندسة الكهربائية والميكانيكية (الفروع الهندسية

الطاقة استثمار إلى جميعهاتسعى ) وغيرهاوالكومبيوتركي تعمل التخطيط ويتم .بأفضل ما يمكنالكهربائية بحيث تحقق حلوال هاجميعمحطات الكهربائية مكونات ال

من بعض هذه أكثر كفاءة وفعالية في منشآت الطاقة، وتحقيق قابلية التشغيل البيني بين التجهيزات الحلول

الموجودة في المحطة بأقل التكاليف الممكنة وبأعلى شغيل ويعني مفهوم قابلية الت. سرعة استجابة وموثوقية

، قدرة جهازين أو )Interoperability(البيني أو المتبادل IEDs)Intelligentأكثر من األجهزة االلكترونية الذكية

Electronic Devices ( واستخدامها البياناتعلى تبادل في تنفيذ وظائفها من أجل العمل المشترك الصحيح فيما

. )Co-operating(بينها بد من تطوير برامج تطبيقية كان البناء على ما تقدم،

االتصال عملية يسهل التعامل معها بغية بناء نظم األتمتة وفقا لمعيار دولي يعنى بمتطلبات االتصاالت و

. في المحطات الكهربائيةكلها

هدف البحث -2لن نتعامل في هذا البحث مع الجوانب التي تحتويها

عدد كثرتها وتشعبها وتإلى نظرا هاجميعالمحطة -IEC وبعد تسليط الضوء على المعيار تخصصاتها، إنما

تهاوأتمت سنهتم بشكل أساسي بنمذجة االتصال 61850بين تجهيزات المحطة ذات الوظائف األساسية، مثل

أي لن نتعامل مع . المراقبة والقياس والتحكم والحمايةالتجهيزات انطالقا من خصائصها الكهربائية

فها وظائف أو مجموعة من والميكانيكية، بل بوصالوظائف المترابطة التي تتبادل البيانات فيما بينها بغية

) مراقبة وقياس(التوصل إلى تحليل هذه البيانات بناء )التحكم والحماية(والتوصل إلى القرار المناسب

ولهذه الغاية ستكون المحطة عبارة عن مجموعة . عليهاسوف نسعى ) LNs) Logical Nodesمن العقد المنطقية

تبعا لوظائفها ولوظيفة مع بعضبعضها إلى ربطها .Substationالمحطة


287

نظم التحكم والحمايةوظائف لمحة عامة عن تطور -3 الطاقة الكهربائيةكانت نظم التحكم والحماية في محطات

فيزيائي في أجيالها المبكرة مستقلة وكان لكل جهاز دمجوالنظم الرقمية ومع ظهور التقانات . وظيفة واحدة

بين عدة وظائف للتحكم والحماية والقياس والمراقبة في لم يعد باإلمكان الحديث عن ومن ثم واحد، جهاز فيزيائي

عالقة بين تجهيزات فيزيائية مستقلة، بل عن العالقة بين ، ومع تطور شبكات االتصال تطورت وظائف مختلفة

تلفة، سواء بين أشكال االتصال بين التجهيزات المخالتجهيزات ضمن المحطة الواحدة أو بين التجهيزات في

جوهر نظم التحكم ما يعدمحطات مختلفة، وهذا .والحماية الحديثة

التجهيزات الثانوية في المحطات من ت تحول أنمنذميكانيكية إلى أجهزة رقمية، اتجهت عملية وركهأجهزة

بوساطةر ذكاء أتمتة المحطات نحو تنفيذ وظائف أكث التي تقوم بالوظائف المطلوبة من حماية IEDsأجهزة

ومراقبة وتحكم، األمر الذي استدعى استخدام بالشركات المصنعة بروتوكوالت اتصال خاصة

حدوث زيادة كبيرة في تكلفة ، ومن ثمللتجهيزات .)Protocol Convertors( محوالت البروتوكوالت

ار يعالج االتصال بين وهنا برزت الحاجة إلى معيالتجهيزات المختلفة من شركات مصنعة مختلفة، فأصبح موضوع التشغيل البيني هدفا يمكن تلمسه من خالل هذا

إن الغاية من وضع معيار قياسي ألتمتة "النص المقتبس المحطات هي تطوير معيار لالتصال يلبي متطلبات

نفسه األداء والمتطلبات الوظيفية، ويدعم في الوقت وحتى يكون ذا فائدة . التطويرات التقنية المستقبلية

حقيقية، يجب أن يحظى هذا المعيار باتفاق عام بين على الطريقة التي تتبادل فيها IEDs منتجي ومستخدمي

.[2]" دون قيودبياناتهذه األجهزة ال

إلى اعتماد توصيف عالمي "IEC-61850"يسعى المعيارظم أجزاء شبكات ونظم واقعي واحد مشترك يغطي مع

االتصال في محطات الطاقة الكهربائية، ويركز على ) معرفة العالقات المنطقية بين الوظائف(التمييز الوظيفي

بياناتونمذجة ال) االتصال قائمعرفة طر (البياناتوتدفق ويراد لبنية ). تهاودالل تعريف معنى المعلومة المتبادلة( Abstract( التوجه أن تكون مجردة وغرضيةبياناتال

and ObjectOriented(. بعد ظهور مفهوم قابلية التشغيل البيني أو المتبادل

)Interoperability( ونتيجة لتعدد الشركات الصانعة ،ت المستخدمة اناالتقاختالف لتجهيزات التحكم والحماية و

فيها والمستوى العالي لدمج الوظائف فيها والتسارع ذا المجال، بات من الضروري توحيد الكبير للتطور في ه

نظم االتصال بين هذه التجهيزات المختلفة من حيث . المنتج والتقنية المستخدمة والوظيفة على مستوى عالمي

ليست قابلية التشغيل البيني ألجهزة الحماية والتحكم إن بين للبياناتمجرد إجراء يجري فيه تبادل بسيط

علتبادل التجهيزات، بل هي إجراء م بين اثنين البياناتد أو أكثر من التجهيزات ذات مستوى متشابه من الذكاء،

هذه )Syntax(وعلى المستخدم أن يفهم ليس فقط بنية، أي )meaning( بل أيضا دالالتها أو معناها البيانات

.)Tasks( للعملية وأهدافها )Context(داللة السياق

"IEC-61850"التعريف بالمعيار -4يعنى هذا المعيار بأحدث تطورات نظم االتصال في

الكهربائية التي تؤمن درجة عالية من التحويلمحطات الدمج وانخفاض التكاليف والمرونة، وتتميز باستبدال كابالت التوصيل بشبكات االتصاالت والوظائف سريعة

وتقليل زمن )Plug-and-Play( التوصيل والتشغيل، كما [3]فضال عن غيرها من الميزاتاإلنشاء واالختبار

هوضبطة التجهيز البيني ي إلى تأمين قابلالمعيار يهدف


288

:يأتبين تجهيزات المحطة، وذلك عبر تحقيق ما ي )Bay( الحماية بين مستوى الخلية بياناتتبادل -1

.ومستوى المحطة الحماية بين مستوى الخلية والحماية بياناتتبادل -2

.)Teleprotection(البعيدة . الحماية ضمن مستوى الخليةبياناتتبادل -3 )CT( اللحظية لمحوالت التيار البياناتتبادل -4

. ضمن مستوى اإلجراء)VT(ومحوالت التوتر التحكم بين مستوى اإلجراء ومستوى بياناتتبادل -5

.الخلية التحكم بين مستوى الخلية ومستوى بياناتتبادل -6

.المحطة ومكان عمل المهندسين تبادل البيانات بين المحطة -7

.البعيد بين الخاليا وخاصة من أجل بياناتالتبادل المباشر لل -8

)Interlocking( تالوظائف السريعة، كاإلقفاال .على سبيل المثال

. على مستوى المحطةالبياناتتبادل -9) التجهيزات( التحكم بين المحطة بياناتتبادل -10

.ومركز التحكم البعيد

وفق المعيار الكهربائيةويلمحطة التح ترتيب 4-1"IEC-61850 " لغة : لغة قياسية تدعى" IEC-61850" المعيار أوجد

SCL )Substation محطاتال ترتيبتوصيف

Configuration description Language .(تتألف والمحطة في هذه اللغة وفقا لبنية محددة من عدة مكونات

هذه إلى بالنسبة–يتكون نموذج المحطة إذ .وعناصر :من[3] بشكل أساسي- اللغة

.أي المحطة ككل: )Substation( التحويل محطة •وهو الجزء : )Voltage level(مستوى التوتر •

المعرف والمرتبط كهربائيا من المحطة وله المستوى .من التوتر هنفس

هي جزء أو وظيفة فرعية من ساحة : )Bay(الخلية • .من التوتر هنفسضمن المستوى ) المحطة(التجهيزات

وهو أحد تجهيزات المحطة : )Equipment(الجهاز •قاطع آلي، قاطع سكين، محولة توتر، ملف محولة (

تظهر هذه التجهيزات األساسية في ). مثال... قوى للمحطة، )Single line diagram(مخطط الخط الواحد

ومن ثموتتصل مع بعضها بعضا من خالل عقد الربط، فية ربط واحدة أو أكثر ترتبط بعقد لكل جهاز طر

االتصال التي يرتبط بها، ويكفي عادة على مستوى الخط .ن لكل جهازاالواحد طرفية واحدة أو اثنت

وهو جزء من : )Sub-equipment(الجهاز الثانوي • .الجهاز الرئيس الذي قد يكون أحادي أو ثالثي الطور

ط وهي عقدة رب: )Connectivity node(عقدة الربط •، نذكر رئيسةكهربائي تربط بين مختلف التجهيزات ال

قضبان عقد الربط ضمن الخلية الواحدة، : كمثال عليها التي تربط عدة خاليا ضمن مستوى التوتر التوصيل

نفسه، الخطوط التي تربط الخاليا الموجودة في .محطات مختلفة

وهي نقاط الربط الكهربائي : )Terminal(الطرفية • التجهيزات الرئيسة في مستوى الخط الموجودة في

. الواحد الوظائف التي إحدىوهي: )Function(الوظيفة •

أو التوتر أو الخليةتؤديها األجهزة على مستوى ةوقد تكون هناك وظائف إضافية مستقل. المقطع

، مثل إخماد رئيسةوظيفيا عن تجهيزات المحطة الن الحرائق أو اإلشراف على المباني، أو جزء م

.تجهيزات المحطة مثل الحماياتوهي جزء ذو : )Subfunction(الوظيفة الثانوية •

: ، مثال)function(رئيسةتراتبية معينة من الوظيفة الاألرض كجزء من الحماية حماية من العطل مع

. للخطرئيسةالمخطط الخط الواحد لمحطة نموذجية ) 1( الشكل يبين

."IEC 61850"وفقا للمعيار


289

IEC-61850”[3]“نموذج مخطط الخط الواحد لمحطة وفقا للمعيار )1(لشكل ا

-IEC" ومصطلحات أساسية في المعيار مفاهيم4-261850"

عرض أهم المصطلحات والمفاهيم التي بداية، من المفيديستخدمها هذا المعيار كأدوات أساسية في معالجته لترتيب

.لحات بعض المصط)1(ويعرض الجدول .المحطاتالعمل هي ساحة )Substation(ولما كانت المحطة

، كان ال بد من وضع "IEC-61850"الرئيسة للمعيار فالمحطة هي عقدة في نظام .تعريف لهذا المصطلح

إرسال وتوزيع الطاقة الكهربائية يراد منها تحويل الطاقة . الكهربائية إلى الشكل المالئم قبل مغادرتها للمحطة

هأو تخفيض لهذا التحويل هو رفع التوتر والشكل الشائعإلى المستوى المالئم، وتحتوي المحطة على محوالت قوى وتجهيزات أساسية وأجهزة قيادة وتحكم وحماية وأتمتة ومراقبة وإشارة وقياس وجملة قضبان

. وخاليا وأجهزة مساعدة)Bus-bars(توصيل

بعض المصطلحات المستخدمة في المعيار)1(الجدول“IEC-61850”

الجهاز المنطقي

Logical Device

IEDهو الوعاء االفتراضي في جهاز ” IEC-61850“النموذجي في المعيار

ويتوضع منطقيا بين الجهاز الفيزيائي والعقدة .المنطقية

العقدة المنطقية

Logical Node

وهي الوعاء االفتراضي الذي يمثل الوظيفة . ية وظيفة فعليةوالبيانات المترابطة وظيفيا أل

النموذجي في IEDوهي أيضا جزء من جهاز وتتوضع منطقيا بين ” IEC-61850“المعيار

).Data Object(الجهاز المنطقي ونوع البيانات الجهاز الرئيس

Primary Equipment

هو جهاز كهربائي يدير الوظائف الرئيسة مثل .التحويل الكهربائي

الجهاز الثانوي

Secondary Equipment

هو جهاز كهربائي يشترك في التحكم وجمع .البيانات المتعلقة بالتجهيزات الرئيسة

أتمتة المحطة

Substation Automation

هي الحلول التحكمية في المحطات الهادفة إلى . تحسين أداء المحطات وقابلية التحكم بها

ويشتمل هذا المفهوم على مجاالت واسعة البسيط والحماية والمراقبة تراوح بين التحكم

.واالتصال بين اإلنسان واآللةتجهيزات المحطة

Switchgear وهو مصطلح عام يشير عمليا إلى التجهيزاتالمتعلقة بأجهزة القطع هاجميعوالوظائف

.والوصل والتحكم بهايشير هذا المفهوم إلى جملة البرمجيات المراد Tool األداة

التخصيص أو : مثال (منها أداء مهمة معينة )التوصيف


290

الوظائف المنفذة على "IEC-61850" في المعيارقسمتمستوى المحطة إلى وحدات أصغر تقوم باالتصال فيما

) Objects(بينها، هذه الوحدات هي عبارة عن كائنات وتشتمل على البيانات المتعلقة LNsتسمى عقدا منطقية

. مراد االتصال وفقا لهابوظيفة محددة وعلى الخاصيات ال أسماء قياسية مكونة من LNsتأخذ هذه العقد المنطقية

وتسمح بولوج IEDأربعة أحرف تخزن في ذاكرة جهاز هذه العقد وتجمع. البيانات من خالل خدمات محددة

LDالمنطقية للتطبيقات العامة في أجهزة منطقية)Logical Devices (قد يكون أحدها جهاز حماية

.الخ... واآلخر جهاز تحكم

هي ) Services(والخدمات ) Objects(إن هذه الكائنات وما دامت، )Function Model(أساس نموذج الوظيفة

الوظائف تنفذ من خالل تجهيزات، ينبغي استكمال نموذج PD)Physicalالوظيفة بنموذج الجهاز الفيزيائي

Device(ازالمعني ، الذي يحدد المواصفات العامة للجهفي . [2]التي تصنف في عقد منطقية للجهاز الفيزيائي

مثال عن العالقة بين الوظائف والعقد ) 2(الشكل .المنطقية والعقد الفيزيائية

مثال عن العالقة بين الوظائف والعقد المنطقية والعقد ): 2(الشكل

”IEC-61850“الفيزيائية من المعيار

التجهيزات في المحطة 4-3 التجهيزات عددا مندم المحطة في أدائها لوظائفها تستخ

:[3] وسنتناول اآلن أهم هذه التجهيزات.المعروفة )CB) Circuit Breakerالقواطع اآللية •

)DI) Disconnectorقاطع سكين •

)ES) Earthing Switchesقواطع التأريض • )PT) Power Transformerالقوىمحوالت •

)VT) Voltage Transformerمحوالت التوتر •

)CT)Current Transformerمحوالت التيار •

)SA) Surge Arresterمفرغات الصواعق •هذه التجهيزات كما ترد في بعضرموز ) 3(وفي الشكل

البرامج ومخططات وتصاميم المحطات الكهربائية الحاسوبية المستخدمة في نمذجة المحطات الكهربائية

.ومحاكاتها

هيزات األساسية في المحطاتالتجبعض رموز ): 3(الشكل

لكهربائيةا

وظائف المحطة4-4ثمة عدد كبير من الوظائف التشغيلية التي تؤديها المحطة

مثل المراقبة الوظائف الكهربائية البحتة،فضال عن


291

معرفة هذه تعدو. التحكم والحماية/واإلشراف واألتمتةالوظائف ضرورية للتوصيف والتوثيق في المحطات وفقا

."IEC-61850"للمعيار المراقبة واإلشراف) أ

التي من الوظائف الضرورية المراقبة واإلشرافتعد تمكن من اإلشراف على المحطة وتساعد في جمع

تساعد في مراقبة العمليات، سواء ،كما ومعالجتهالبياناتاالغاية األساسية لها هي و. من ضمن المحطة أو عن بعد

واإلبالغ عن األخطار المحتملة إظهار حالة العملية . البياناتوحفظ

التحكم/األتمتة) بتستخدم كأن وظائف التحكم من أجل إدارة المحطة، تنفذ

الطبيعي لها أو لتوجيه جريان القدرة في مجرى العملتجهيزات التحكم، : مثال (رئيسةلصيانة التجهيزات ال

).نخفض أو تجهيزات التوتر المTap Changerمحوالت الحماية) ج

من من الوظائف العديد تحتوي المحطات النموذجية على ويمكن تصنيف وظائف . حماية المحطة وسالمتهاأجل

:الحماية إلى ثالث مجموعاتمستوى السالمة الفعال الذي يشرف : الحماية •

المؤذيةباستمرار على إجراء محدد من الحاالت .الئمةوفصلها عبر تشغيل القواطع اآللية الم

وهي حالة سلبية من الحماية تشرف على : اإلقفاالت •غير األوامر الصادرة إلجراء معين وتوقف األوامر

.المالئمة

تسلسل األفعال التي تنفذ أوتوماتيكيا بعد : األتمتة •حدوث عمل محفز، ويمكن للمشغل أو أي إجراء

.مؤتمت آخر أن يطلق هذه األفعال المؤتمتة

امل مع المحطات النموذجية الموصوفة سنتعولما كنا ندرس حمايةفسوف، )3-4 و1-4الفقرتين (آنفا

العامة، مثل الباسبارات والخطوط رئيسةالتجهيزات ال مخطط مبدأ الحماية كمثال )4( يظهر الشكل .والمحوالت

.[3]على أنماط الحماية المعنية

[3] مبدأ الحماية):4 (الشكل


292

)4( الحماية المستخدمة في الشكلأنواع): 2(الجدول حماية زيادة تيار 1 حماية مسافية 2 حاكمة إعادة إقفال آلي 3 حماية تفاضلية 4 حماية اتجاهية بالعطل األرضي 5 حماية زيادة حمل 6 حاكمة ترددية 7 حاكمة توتر 8 حاكمة إظهار العطل األرضي 9 نظام حماية الباسبار 10 ، مراقبة حراريةحماية بوخلوز 11

تشير المربعات الرمادية إلى حماية أساسية مستحسنة، و. تشير المربعات البيضاء إلى حمايات اختياريةفي حين

.أنواع هذه الحمايات) 2(كما يظهر الجدول

Substation المحطةترتيب لغة توصيف -5Configuration description Language

االتصال يغة توصيف ص”IEC-61850“يحدد المعيار )IEDs(رامترات األجهزة االخاص بتشكيالت وب

تجهيزات ) وظيفة(وتشكيالت نظم االتصال وهيكليات فيما والعالقات)switchyard(" العملساحة "المحطة

من هذه الصيغة هي تبادل رئيسةإن الغاية ال. بينهاتوصيفات إمكانات األجهزة االلكترونية الذكية وتوصيفات

م أتمتة المحطة بين األدوات الهندسية لألجهزة نظاااللكترونية الذكية واألدوات الهندسية للنظام المنتجة من

وتدعى هذه اللغة . قبل مصنعين مختلفين بطريقة متوافقةتقوم لغة . SCL المحطة ترتيبباسم لغة توصيف

XML على لغة الترميز القابلة للتوسيعالترتيب

EXtensible Markup Language) ( (1.0) اإلصدار. الفردية التطبيقأشكال ”IEC-61850“المعيار يفرضال

قيد أو المنتجات التي تستخدم هذه اللغة، كما أنه ال يتشغيل تطبيق الكائنات أو الواجهات في أي نظام

بياناتد هذا المعيار شكل تحميل ال يحدكما . حاسوبي

كان استخدامه أنه باإلممع، IED على أي جهاز ترتيبال .الترتيب بياناتفي جزء من

تبدأ عملية هندسة نظام أتمتة المحطات بتوزيع األجهزة )functionally pre-configured(مسبقة اإلعداد وظيفيا

أو تجهيزات المحطة على أجزاء أو منتجات أو وظائف هذه الوظائف على توزعبتصميم وظائف العملية، حيث

لفيزيائية الحقا، بحسب اإلمكانات مختلف األجهزة ا . [4] هذه األجهزةترتيبالوظيفية لكل جهاز وإمكانيات

”IEC-61850“لمعيارل وفقا (SCL)ينحصر نطاق لغة :اآلتيةباألغراض

التوصيف الوظيفي لنظام أتمتة المحطات )1مواصفات النظام من حيث مخطط الخط الواحد، (

ء والتجهيزات وتوزيع العقد المنطقية على األجزا ).في الخط الواحد لتدل على آلية العمل المطلوبة

ترتيب ذات IEDs (IEDsتوصيف إمكانات أجهزة )2مسبق، بعدد محدد من العقد المنطقية ولكنها غير مقيدة بعملية محددة قد تكون مرتبطة بجزء من

ذات IEDsو أجهزة. الوظيفة العامة لإلجراء فقطسبقا لجزء من العملية مسبق وداللة محددة مترتيب

).ضمن بنية محددة

العملية كاملة ترتيب(توصيف نظام أتمتة المحطة )3المرتبطة بوظائف هاجميع IEDsمع األجهزة

فردية في العملية وبتجهيزات أساسية مدعومة بوصالت دخول نقطية وبمسارات دخول محتملة

.) جميعهمفي الشبكات الفرعية للمستخدمين

النظام وهندسة االتصال وتوصيف هذا وذلك لتصميم االتصال في النظام بين األدوات الهندسية لألجهزة

.بطريقة موحدةخصائص الملفات بهدف توثيق (SCL)ستخدم لغة ت

: كلهانظام القدرة ترتيب ):SSD) System Specification Descriptionملـف •

.تعيين مواصفات النظام


293

): SCD)Substation Configuration Descriptionملف • .توصيف ترتيب المحطة

توصيف ): ICD) IED Capability Descriptionملف • .IEDإمكانيات جهاز

توصـيف :)CID) Configured IEDDescriptionملف • .[4] المشكلة في المحطةIEDsأجهزة

الشبكات– الخدمات – البياناتنماذج 5-1 البياناتنماذج تخلق ،في لغات النمذجةالبيانات نموذج

وفي المعيار. تعريف البنية والسياق الداللي للغةبغية )IEC-61850 (القولنيمك :يمثل البيانات نموذج إن

وبشكل تخطيطي . هذا المعيارإلى قواعد النحو بالنسبة يمثل جزءا من بنية المعيار وسياقه ) 5(فإن الشكل

ة الموحدة التي بالعنون" البنية الشجرية"تسمح هذه . الداللي .تتيح بدورها الوصول إلى البيانات والخدمات

تصنيف جميع ي ه البيانات من نماذجرئيسةإن الفكرة الفرة في أتمتة نظام القدرة حتى أصغر ا المتوبياناتال

في " data attributes "البياناتوهي خاصيات (مكوناته صيل هذا التفينجزDO" dataobjects".( البيانات كائنات

، وهي LDاألجهزة المنطقية (بتفكيك الوظائف العليا عقد ( إلى مكونات وظيفية أصغر )" relay"الحاكمة

).LNمنطقية" الجهاز الفيزيائي"علما أن الوحدة الفيزيائية الوحيدة هي

وقد يحوي الجهاز عدة أجهزة ) IEDنموذجيا هو (. امنطقية التي قد تحوي بدورها عدة عقد منطقية وهكذ

والعقدة المنطقية هي أحد المفاهيم الرئيسة في نمذجة البيانات ألنها تمثل الوظيفة األساسية لنظام بيانات أتمتة

.الطاقةلكي ) البياناتعنوان (البيانات تسمية )5 ( الشكليبينكما

ينتج . في الجهاز المنطقيالبياناتيكون باإلمكان تعريف في جميعها ناتلبياعن ذلك سلسلة عنونة وحيدة ل

:ذلكالمحطة، مثال على Substation/VoltageLevel/Bay/Equipment/LD/L

N.DataObject.DataAttribute في المعيار " IEDنموذج : "يسمى نموذج البيانات هذا

“IEC-61850” .أعاله ويتكون من األجزاء التي ذكرناها)IED,LD,LN,DO (م فضال عنخدالم Server وهو وحدة

إلى تسمح بالوصول IEDال افتراضية متضمنة في اتص .[5]إلى نظام االتصال/لبيانات منا

”IEC-61850“تسمية الكائنات في المعيار )5(الشكل

-IEC“ للمعيار رئيسةوهي إحدى السمات ال الخدمات

الذي يقدم خدمات موحدة مثل الوصول السهل ” 61850االستقصاء، وسجالت الدخول، والتقارير، ولبيانات، إلى ا

.نقل الملفات، والتحكم باألجهزةوالتزامن، و

-IEC“ للمعيار رئيسة الجوانب الأحدوهي الشبكاتيحدد المعيار طريقة لتبادل ). الشبكات الموحدة(” 61850

البيانات الحساسة زمنيا والبيانات غير الحساسة زمنيا من ). LANs(خالل شبكات محلية

SCLالتوصيف بلغة -5-2-IEC“ للمعيار رئيسة أحد المكونات الSCLكل لغة تش

وهي تحدد كيفية ) القياسي الموحدالترتيب (”61850 .بطريقة معيارية هترتيبوتوصيف نظام أتمتة المحطة

بأكملها على معيار التمثيل الرسومي SCLتعتمد لغة ، إذ يمكن استخدام الملفات المبنية بلغة XMLللبياناتXML وفي تبادل هاوتوصيفات المحطترتيب في بين المستخدم والمنتج، كما يمكن استخدامها بين البيانات


294

. ها مع بعضالمحطات المرتبط بعض على خمسة أجزاء SCLتحتوي لغة ، من جهة أخرى

:رئيسة يساعد في تعريف ملفات :)header(ترويسةالجزء •

وتعيين خيارات ربط المسميات SCLترتيب .باإلشارات

يساعد في توصيف : )Substation( المحطةجزء • رئيسةالبنية الوظيفية للمحطة وفي تحديد األجهزة ال

وتحتوي المحطة بدورها . وتوصيالتها الكهربائيةمستوى :على أقسام فرعية هي) كما رأينا سابقا(

، التجهيزات الكهربائية و،مستوى الخليةو، التوترالعقد المنطقية و، مستوى التجهيزات الثانويةو .التجهيزات غير الكهربائيةو، وظائف المحطةل

يصف هذا : )Communication(االتصال جزء • المرتبطة بشبكة IEDsالجزء نقاط الدخل ألجهزة

ويتم هذا الربط بشكل يعكس بنية . فرعية مشتركة، التي تستند إلى IEDاالسم التراتبية في جهاز

األسماء المنسوبة إلى الجهاز المخصصة لنقاط .ول واألجهزة المنطقية والعقد المنطقيةالدخ

الترتيبيصف هذا الجزء : (IED) جهاز جزء •نقاط الدخول فيه، : IEDألي جهاز ) األولي( .األجهزة المنطقية والعقد المنطقية المتمثلة فيهو

:)Data TypeTemplate(البيانات قالب نمط جزء •ف هذا الجزء أنماط العقد المنطقية القابلة يعركل نمط عقدة منطقية هو قالب قابل . رارللتك

المنطقية في كل مرة يتم ذكر نمط العقدة.للتكرار .IEDهذا النمط في الـ إلى نحتاج فيها

يعرف جزء قالب نمط البيانات األجهزة المنطقية البيانات وتفاصيل أخرى والعقد المنطقية، والمختلفة،

كل تستخدم هذه األجزاء بشو. مستقلة في عدة نسخ . [6]بياناتمختلف حسب الغرض من تبادل ال

System Specificationتوصيف النظام -5-3

بتوصيفSCLبشكل مختصر كيف تقوم و نعرض هن، أي تبادل البيانات بين SSD النظام وملف مواصفات

يصف . النظامترتيبأداة توصيف النظام وأداة مخطط الخط الواحد ووظائف المحطة والعقد SSDالملف

ويجب أن يحتوي على قسم توصيف . لمنطقية المطلوبةاالمحطة وقد يحتوي أيضا على قوالب أنماط البيانات

فإذا كان جزء . وتعاريف أنماط العقد المنطقية المطلوبةنظام أتمتة المحطة معروفا، فقد يتم تضمين ذلك بشكل

. االتصالء الجهاز وجزءاختياري في جز "IEC-61850"يار األدوات الهندسية في المع

هندسة المعيار "ثمة حاجة إلى إنشاء أدوات تستخدم "IEC-61850" لكن هذه الهندسة تغدو عامة جدا فيما ،

يتعلق باألدوات، فهي تشمل مجال الهندسة الذييحتوي يمثل الشكل . النظام وتوصيفهترتيب، وIEDترتيبعلى

ات بين األدو) بياناتتدفق ال( نمط تبادل الملفات )6(المختلفة، ويمثل الرمز ثالثي األحرف على كل سهم

.الحقة الملفات المتبادلة

تبادل الملفات بين األدوات الهندسية)6(الشكل

طريقة االستخدام المنظم ) 4(و) 3(نعرض في الجدولين باالستناد إلى شكل استخدام البيانات SCLألجزاء

.وطريق تدفقها


295

التي تبني هذه الملفات ال ومن الجدير ذكره أن األدواتلبرنامج واحد أن تحتاج إلى برمجيات مستقلة، إذ يمكن

التي سنتطرق إليها فيما ها جميعيحتوي على هذه األدوات :يأتي

مضامين الملفات) 3(الجدوليتضمن المحطة، ويمكن أن يتضمن قالب نمط البيانات وأجهزة

IEDsواالتصاالت

SSD

ICD . حقيقيIEDاحد لكل جهاز وIEDيتضمن بالضبط جزء

IID . الحقيقيIED لكنه يتعلق فقط بجهاز CIDمشابه للملف

SCD .ها جميعيتضمن األجزاء

CID . المعنيIED لكن مفصل حسب جهاز SCDيتضمن ملف

SED . إال أنه ذو مضمون أضيقSCDمشابه للملف

لواحق الملفات وخصائصها )4(الجدول الملف طريقة تدفق البيانات/ االسم االستخدام

يصف مخطط الخط الواحد للنظام ووظائف

المحطة

System Specification Description

ملف توصيف مواصفات النظام أداة ترتيب النظام ⇐أداة توصيف

SSD

يصف اإلمكانات الوظيفية والهندسية

ألي نوع من أنواع IEDs

IED Capability Description IEDsإمكانات ملف توصيف

أداة ⇐(IEDs)أداة ترتيب ترتيب النظام

ICD

يصف عملية تبادل IEDsالبيانات عن

ى المشكلة خصيص .للمشروع المعني

Instantiated IED Description

IEDsملف توصيف أداة ترتيب المستنسخة(IEDs)⇐أداة ترتيب النظام

IID

هاجميع IEDsيتضمن بما فيها قوالب أنماط

لبيانات وجزء ترتيب ااالتصاالت وجزء .توصيف المحطة

Substation Configuration Description

ملف توصيف ترتيب المحطة أداة ⇐أداة ترتيب النظام

(IEDs)ترتيب

SCD

يصف الجزء المرتبط باالتصاالت في جهاز

IED المستنسخ في فهو ومن ثمالمشروع

يرتبط ارتباطا وثيقا .IEDsبأجهزة

Configured IED Description

المشكلةIEDsملف توصيف (IED)⇐(IEDs)أداة ترتيب

CID

وهو جزء من ملف SCD ويصف

ارتباطات مشروع معين سيتم استخدامها من قبل

.مشاريع أخرى

System Exchange Description ملف توصيف تبادل البيانات في

⇐أداة ترتيب النظام النظام )المحطة(لمشروع إلى خارج ا

SED

تعد إحدى و":Specification Tool"أداة التوصيف مهمة هذه . SCLأجزاء العملية الهندسية المتعلقة بلغة

األداة تعيين المحطة من حيث التجهيزات الرئيسة والوظائف؛ أي جزء المحطة المشار إليه آنفا وهو الجزء

أيضا ، لكنه قد يتضمن SSDالوحيد الذي يحتاجه ملف قوالب أنماط البيانات وتعاريف أنواع العقد المنطقية عند

.الضرورة

النظامترتيبأداة •

"SystemConfigurationTool:" الكيان المركزي تعد مستقل IED جهاز بمنزلةفي العملية الهندسية، وهي

المحددة في ترتيبيقوم باستيراد وتصدير ملفات الي هذه األداة هندسة ويتم ف. ”IEC-61850“المعيار

ترتيبالمحطة على مستوى النظام وبناء ملفات إلى أداة الترتيب االنظام، وبعد ذلك يمكن تصدير هذ

كما تعمل أداة . لتعمل بناء عليهاIEDs أجهزة ترتيبكموزع للبيانات على المشاريع النظام أيضاترتيب

الخارجية وتساعد في الربط مع أداة التوصيف وفقا .االت معياريةلح

وهي الحلقة األخيرة في : IEDs أجهزة ترتيبأداة • ترتيبسلسلة هندسة النظام، وانطالقا منها تتم عملية

مخطط هندسي لوفقا ) أو تحميل الملفات(األجهزة هذه األداة خاصة بالشركة المنتجة د وتع. مسبقامرسوم

ترتب أو بهذه األجهزة ذاتها، حيث IEDsلألجهزة . برمجيات خاصة بهاساطة بووتشغلهذه األجهزة

من أداة ترتيبوهذه األداة قادرة على استيراد ملفات ال . النظامترتيب

” IEC-61850“ وفقا للمعيار (SCL)إن التوصيف بلغة مع LNsوظائف المحطة إلى عقد منطقية يعني تقسيم

ميات المتوافقة معها؛ أي لغة عامة مشتركة لمسبياناتال . اإلشارات المحددة في هذا المعيار SCL المحطات ترتيبكما أن استخدام لغة توصيف

عبر بياناتهمة تتمثل في ضمان اكتمال الميحقق فائدة


296

فإذا تم توصيف . للبياناتاستخدام مدخل واحد ووحيد -IEC“ وفقا للمعيار SCLمواصفات محطة ما بلغة

تصميم المحطة ، فيمكن للجهة المسؤولة عن ”61850 المتضمنة في هذا بياناتودمجها في الشبكة أخذ ال

التوصيف وإدخالها في أدوات التصميم والهندسة إمكانية التشغيل البيني إلى بالنسبة أما .المستخدمة

)Interoperability( البيانات، فال ينبغي فقط توحيد أو ما بياناتق الوصول إلى هذه الائنية بل أيضا طريالب

Abstract(خدمات االتصال المجردة "يدعى

Communication Services ( الموصوفة في المعيار“IEC-61850” . وتستخدم خدمات االتصال في

االتصاالت األفقية والعمودية كما تفيد في عملية التزامن )time synchronization (ونقل الملفات.

االتصال العمودي األساسية في نظام أتمتة ما المراقبة والتحكم من المهتعد

:المحطات وهي تتألف منوغيرها لمعدات القطع والوصل التشغيل الداخلي •

.من تجهيزات التوتر العالي

معدات القطع والوصل عن بيانات التحصيل • .سة األخرىيرامترات نظام القدرة المقاوب

.التعامل مع األحداث واإلنذارات •

ري للمحطة، وتتوجه ويرتبط هذا التصنيف بالتشغيل البشبشكل عمودي؛ من ) االتصال(ق إيصال البيانات ائطر

األوامر أيا (إلى مستوى الخلية مستوى التحكم في المحطة الرموز الرقمية (أو بالعكس ) ن نوعها من مكان المشغلاك

الثنائية مثل موقع القواطع اآللية وقواطع السكين وقيمها ات األخرى واألحداث سة ومحوالت القياس والحساسيالمق

على ) محطة–خلية (يقوم االتصال العمودي ). واإلنذارات :اآلتيةويستخدم الخدمات " مخدم/زبون"مفهوم

إعداد التقارير • .األوامر • .نقل الملفات •

ستخدم وظيفة إعداد التقارير بشكل أساسي لالتصال بين تالتجهيزات على مستوى الخلية والتجهيزات على مستوى

طتها اإلبالغ عن أحداث وقياسات ا، ويتم بوسالمحطةق إلرسال ائوهناك عدة طر. عن الحالة القائمةبياناتال

التقارير، إال أن الطريقة المفضلة هي التقارير المحمية )buffered reporting ( ألنها تضمن عدم ضياع . خالل انقطاع االتصالبياناتالي النظام، ا األوامر فتستخدم لغرض تحكمي مختلف فأم

ق التحكم المختلفة وهي تشمل ئاحيث يعرف المعيار طر دوتع. الوظائف األخرىفضال عنالتجهيزات الرئيسة

الطريقة المفضلة للتحكم بالتجهيزات الرئيسة استخدام نموذج ) select-before-execute( "االختيار قبل التنفيذ"التحكم

ضمن سالمة الذي يتميز بدرجة أعلى من األمان ألنه ي Disturbance(ملفات مسجل أعطال ولنقل. ه وأمانالتشغيل

Recorder( المحطة يتطلب حاسوب، مثل جهاز حماية، إلى ق األكثر ائ، والطرها أو ترحيلاألمر توفر خدمة نقل الملفات

أو ) FTP)File Transfer Protocolقبوال لنقل الملفات هي )"IEC-61850"/MMS( تجهيزات وذلك حسب نوع ال؛

.[7]المستخدمة االتصال األفقي

بياناتيمكن في االتصال األفقي إنجاز عملية تبادل الالحساسة زمنيا باستخدام أسالك نحاسية متصلة مع

ة يتسلسلالالحاكمات المساعدة أو باستخدام االتصاالت )serialcommunication(بيانات؛ وهذا يعني تبادل ال

) في المحطة مثال"interlocking"اإلقفاالت (بين الخاليا : مثال( بين الوظائف ضمن الخلية الواحدة بياناتوتبادل ال بين حماية الخط ومعيد اإلغالق بياناتتبادل ال

"recloser" .( ويمكن للجهة التي تصمم أو تدمج النظام أن تختار الحل

: إلى لها، لكن من المستحسن أن يشير المستخدمالمناسب عبر االتصال بياناترة إلنجاز تبادل الهناك ضروهل

االتصال عبر أما ويمكن استخدام. أم اليتسلسلال


297

وذلك بحسب الوظيفة ؛يتسلسللاألجهزة أو االتصال افر األجهزة االلكترونية الذكية االمطلوبة وأداء وتو

IEDs .من الممكن اإلعالن عن أن األولوية في وستند القرار في ذلك إلى االختيار لهذه الطريقة أو تلك، وي

.[7]ةالمعايير المذكورة أعاله وتبعا لكل حالة على حد

-IEC"ترتيب محطة تحويل كهربائية وفقا للمعيار -661850"

بناء على األسس واألفكار التي ذكرناها، قمنا بتطوير Substationاختصارا لعبارة هوتنفيذ SEAIECبرنامج

Editing According to IEC-61850 على أساس لغة ،XML يمكن من تحرير مخطط الخط الواحد، كما ،

المنجز مع برنامج SEAIECربطنا البرنامج HELINKS-STS الذي يقوم بنمذجة المحطة وبناء

-IEC"وفقا للمعيار ) SCL( المطلوبة في لغة الملفات

. خطواتال يلخص)7(الشكل،"61850

برنامجمخطط مراحل العمل في ال) 7(الشكل

فنرسم من خالله مخطط الخط SEAIEC نبدأ بتشغيليرتبط . للمحطة) Single line editor(الواحد

SEAIEC مع برنامج HELINKS-STS الذي نضيف كل إلى ه وظائف المحطة والعقد المنطقية من خالل

). 8(عنصر من عناصر الخط الواحد، كما في الشكل الموجودة في مكتباته يقوم البرنامج بتعيين العقد المنطقية

.حسب أنواع التجهيزات المضافة في المخطط


298

[8]محرر الخط الواحد) 8(الشكل

SSD[8]ملف ) 9(الشكل

ج

بعد االنتهاء من رسم المخطط وحفظه ينشئ الموافق لهذا SSDالملف XMLبلغة البرنامج

).9(المخطط كما في الشكل ة عن المحطة في الرسومية والنصيبيانات التحفظ

هو حيث تعملSLDملف خاص ملف الخط الواحد

HELINKS) الخاصة بالبرنامج SSDأداة بناء ملفات

SSD Builder) بإنشاء ملف SCL المتوافق مع ببنية شجرية كما في الشكل " IEC61850"المعيار

)10(.


299

[8] بالبنية الشجريةSLDملف ) 10(الشكل

اص بالمحطة بصيغتيه الخSLDيمكن مشاهدة ملف طة أداة ا أو بوسXMLطة محرر لغة ابوسأما

. المحطة ذات البنية الشجريةترتيب

وتخصيص أجهزة ICD يمكن تحميل ملف كما ؛ للعقد المنطقية المحددة مسبقا)IEDs(الكترونية ذكية

-HELINKSة فرة في مكتباوذلك من األجهزة المتوSTS 11( ، كما في الشكل.(

ICD[8]تحمیل ملف ) 11(الشكل


300

في مخطط الخط الواحد LNsبربط العقد المنطقية نيصفوف تع LNs إلى عناصر المحطةوتسند .

LD) Logical باألجهزة المنطقيةLNsيتم بعد ذلك ربط

Devices( التي تشكل جزءا من األجهزةIEDs الشكل،)12.(

LNs[8]بالعقد المنطقية ) IEDs(ونية الذكية ربط األجهزة االلكتر) 12(الشكل

دراسة حالة- نموذج المحطة 6-1 وفقا Substations عدة محطات ترتيبلقد قمنا ب

و وفق األسس التي ذكرناها، نقدم "IEC-61850"للمعيار من في هذه الورقة واحدا منها فقط تقيدا بشروط النشر

صف بداية، البد من و. البحث صفحات عدد حيث . المحطة من حيث وظيفتها ومكوناتها وطريقة ربطها

:المحطةالمحطة المدروسة عبارة عن محطة تحويل خافضة

، تتألف من محولتين خافضة للتوتر )kV 66-230(للتوتر على جانبي التوتر لربط ) Bus-bars (توصيلوقضبان

فضال عنخاليا المداخل والمخارج بخاليا المحوالت، . م والحماية والمراقبة والقياسأجهزة التحك

ن اخط) kV 230(يغذي المحطة من جانب التوتر العالي ن إلى باسبار مضاعف، ويرتبط بهذا الباسبار امربوط

يخرج من هذا . أيضا محولة توتر تستخدم للقياسن إلى مربطي التوتر العالي الن موصواالباسبار خط

للمحولتين ومن مرابط التوتر الثانوي. القدرةلمحولتي ن إلى باسبار مضاعف آخر على ان مربوطايخرج خط

ترتبط بهذا الباسبار ثالثة ). kV 66(جانب التوتر

مخارج لمحطة التحويل هي عبارة عن خطوط توزيع .إضافة إلى محولة توتر بغرض القياس) kV 66(للتوتر

إن التوصيف السابق للمحطة عام ومبسط وال يتناول إال لذلك، وألغراض النمذجة ، . سة للمحطةاألجزاء الرئي

:اآلتيةتقسم المحطة إلى المكونات

:مقطع المحطة )1في مخطط ) Substation230-66kV(أعطيناه اسم قد و

.الخط الواحد في البرنامج، ويعبر عن المحطة ككل

:مستوى التوتر العالي في المحطة )2العالي للتوتر )Level230(وهو في المخطط المستوى

)230 kV .( ويحتوي هذا المستوى العناصر والمكونات :اآلتية، لذلك نجد فيه المكونات كلهاالعاملة على توتره

وهما في ): kV 230( نهاية خط توتر عالي اخليت) أ وتتألف كل ).Incoming2(و) Incoming1(المخطط

بالترتيب من األبعد اآلتيةخلية منهما من التجهيزات :طةإلى األقرب إلى المح

قاطع سكين مربوط على التفرع معه قاطع • .تأريض


301

.محولة شدة لقياس التيار •

.قاطع آلي •

سكين يوصالن مع الباسبار المضاعفاقاطع • .بغرض المناورة

وهي في المخطط : خلية قياس التوتر) ب)MeasuringVT1(وتتألف من ،:

.محولة توتر لقياس توتر الباسبار •

.بالباسبارقاطع سكين تتصل عبره المحولة •مخطط وهي في ال: خلية ربط الباسبار المضاعف) ج)Coupler230(وتتألف من ،:


.قاطع سكين وقاطع آلي ثم قاطع سكين آخر •

وهما في المخطط : القدرة الربط مع محولتي اخليت) د)Tr230-1 (و)Tr230-2( من وتتألف كل منهما ابتداء ،

:الباسبار من

سكين موصول كل منهما على جزء من اقاطع • .الباسبار


قاطع سكين موصول مع مربط الملف األولي • .للمحولة

):kV 66-230 ( محولتي القدرةاخليت )3ن االعنصر) PTr2(و) PTr1(وهما على المخطط

.ن في المحطةاالمركزي :مستوى التوتر المنخفض في المحطة )4

للتوتر العالي )Level66(وهو في المخطط المستوى )66 kV .( ويحتوي هذا المستوى العناصر والمكونات

:اآلتية، لذلك نجد فيه المكونات كلهاالعاملة على توتره

وهما في المخطط : القدرة الربط مع محولتي اخليت )أ )Tr66-1 (و)Tr66-2( وتتألف كل منهما ابتداء من ،

:الباسبار من

ي قاطع سكين موصول مع مربط الملف الثانو • .للمحولة


سكين موصول كل منهما على جزء من اقاطع • .الباسبار

وهما في ): kV 66(ثالث خاليا بداية خط التوتر )ب ) Outgoing-2( و)Outgoing-1(المخطط

خلية من التجهيزات وتتألف كل. )Outgoing-3(و : بالترتيب ابتداء من األقرب إلى الباسباراآلتية

ع الباسبار المضاعف سكين يوصالن ماقاطع • .بغرض المناورة



قاطع سكين مربوط على التفرع معه قاطع • .تأريض

وهي في المخطط : خلية قياس التوتر )ج )MeasuringVT2(وتتألف من ،:

.محولة توتر لقياس توتر الباسبار •

. قاطع سكين تتصل عبره المحولة بالباسبار •

وهي في المخطط : بار المضاعفخلية ربط الباس )د )Coupler66(وتتألف من ،:


.قاطع سكين وقاطع آلي ثم قاطع سكين آخر •


302

في المحطة (kV 230) مستوى التوتر) 13(الشكل

وبرنامج SEAIECباستخدام برنامج )HELINKS-STS( ،مخطط الخط بتحرير قمنا

.)OurSample(سم ابالواحد للمحطة وحفظ العمل

مخطط الخط الواحد ) 14(و ) 13(ويظهر الشكالن . مع مكوناتهماkV 66 و kV 230لمستويي التوتر

في المحطة (kV 66) مستوى التوتر) 14(الشكل


303

بناء الملفات وتصميم المحطة6-2بعد رسم مخطط الخط الواحد للمحطة، يقوم البرنامج

: بشكلين) sld.( ملف في(SCL)ببناء المحطة بلغة والبنية ،الواجهة الرسومية كما في الشكلين السابقين

).15(الشجرية كما في الشكل في العمود المسمى OurSample.sldوي الملف تيح)Substation Structure ( مع هاجميعخاليا المحطة

أثناء الرسم، وتحت كل إليها في تسمياتها التي أسندناها

التجهيزات والعناصر المكونة لها مع خلية يضع البرنامجإلى جانب كل من هذه العناصر يضع . تسمياتها أيضا

توصيفا مختصرا لكل ) Details(البرنامج في عمود .منها

إلى الخاليا فيهامن أجل إضافة الوظائف المرغوبللمشروع ) sld.(والعناصر المكونة للمحطة، نفتح ملف

)Project (ترتيب الوظائف كما في الشكل طة أداة ابوس)16.(

بالبنية الشجرية) SCL(نموذج المحطة بلغة ) 15(الشكل


304

ترتيب الوظائف وإضافتها إلى الخاليا): 16(الشكل

يتابع البرنامج إضافة كل جديد إلى المشروع وحفظه ). SCL(بلغة

)ssd.(إن النظام الذي تم توصيفه وبناؤه في ملف

. كلهـا اصفات النظام التـي اخترناهـا يحتوي على مو يمكن االطالع على الملف المذكور بفـتح البرنـامج و

SEAIEC 17( الشكل.(

)XML(بلغة ) ssd.(ملف ) 17(الشكل


305

أن في الزاوية نلحظ، )14(و ) 13(الشكلين بالعودة إلى يحتوي على عدد من اليسارية العليا لكل خلية مستطيال

، وتشير هذه األسماء إلى العقد )names(المسميات ولكن هذه العقد . المنطقية المتضمنة في الخليةالمعنية

. ة ليست إال الوظائف التي أسندناها إلى كل خليةيالمنطق

قائمة ببعض هذه الوظائف والرموز ) 5(في الجدول .IEC-61850"[2]"الدالة عليها وفقا للمعيار

.) ssd(حتويات ملفات في النهاية، يقوم البرنامج بدمج مفي ملف واحد هو ملف .. هاجميع .)cid(و.) icd(و)SCD ( الذي يتضمن مواصفات النظام بكامل مكوناته

.هذا الملف) 18( الشكل يبينالمنطقية والفيزيائية، و "IEC-61850"بعض الوظائف ورموزها وفقا للمعيار ) 5(الجدول

الوصف الرمز )الوظيفة(العقدة المنطقية :قياس

لألغراض التشغيليةMMUX الحصول على قراءات وقيم من محوالت الشدةCTs ومحوالت التوتر VTs وحساب قيم

)r.m.s. (سةيللتوتر والتيار وجريان االستطاعة من قيم عينات التوتر والتيار المق .وتستخدم هذه القيم عادة ألغراض تشغيلية كاإلشراف على جريان االستطاعة وإدارته

...عرضه بشكل بياني على شاشات الحاسبوالتتابع وعدم التوازن ألغراض االستقرار

MSQI الحصول على قراءات وقيم من محوالت الشدةCTs ومحوالت التوتر VTs وحساب .التتابع وحاالت عدم التوازن في نظام القدرة ثالثي الطور

)عدادات(قياس ألغراض تجارية

MMTR قيم من محوالت الشدة الحصول على قراءات وCTs ومحوالت التوتر VTs وحساب وتستخدم هذه القيم . سةين قيم عينات التوتر والتيار المقم) القيم المتكاملة(كمية القدرة

.عادة ألغراض الفوترة، لذلك يجب أن تؤمن الدقة المطلوبةحماية زيادة التيار

الزمنية) المتناوب(PTOC وز قيمة تيار الدخل المتناوب قيمة محددة مسبقا، ويتناسب هي حاكمة تعمل عندما تتجا

.عكسا في جزء كبير من مجال عملها) الفصل(فيها قيمة التيار وزمن التشغيل .هي حاكمة زيادة التوتر الزمنية وتعمل عندما تتجاوز قيمة التوتر قيمة محددة مسبقا PTOV )زمنية(حماية زيادة التوتر هي حاكمة مسافية تعمل عندما تزداد سماحية أو ممانعة أو مفاعلة الدارة أو تنقص عن PDIS حماية مسافية

.قيمة محددة مسبقا

للنظامSCDملف ) 18(الشكل


306

IEDs أجھزة ترتیب): 19(الشكل

بعد أن أصبحت المحطة جاهزة كعناصر ومقاطع وخاليا، ال تزال تفتقر إلى الوجود الفيزيائي، إذ إن كل ما

ا زلنا ملدينا هو مسميات وتصنيفات وعقد منطقية؛ أي ولالنتقال إلى المستوى . نعمل على المستوى المنطقي

واألجهزة IEDsالفيزيائي ال بد من إضافة األجهزة الفيزيائية الممثلة لها وترتيب هذه التجهيزات وربطها مع بعضها بعضا وفقا للوظائف المتضمنة فيها وبناء منظومة

صال ونظام األتمتة فيما بينها وفقا لهذه الوظائف االتوارتباطاتها بعضها مع بعض، وهذا ما يقوم به برنامج

HELINKS-STS استنادا إلى المعيار IEC-61850. يقوم البرنامج IEDs(Configure IEDs)بطلب ترتيب

الموجودة في مكتباته وربطها ) icd.(باستيراد ملفات ).19(ي النظام، الشكل بالعناصر الموجودة ف

، فنرى )XML(للمشروع بمحرر لغة ) icd.(نفتح ملف ) أو الوظائف(األجهزة التي عينها البرنامج للعقد المنطقية

؛ وهي في مثالنا أجهزة من شركة سيمنس )20(الشكل)Siemens (على سبيل المثال.

للنظام) icd.(ملف ): 20(الشكل

(IEDs)واختيار قسم (SCL)بلغة ) scd.(وبفتح ملف التي تم IEDsمنه سنرى محتويات الملف من أجهزة

على (اختيارها مع مسمياتها الموافقة من الشركة الصانعة وهو قاطع : UMZ_SJ64/PROT/XCBR: سبيل المثال

" UMZ_SJ64 "من شركة سيمنس رمزه" XCBR"آلي .)21(، الشكل ")PROT"وفئة الوظيفة هي الحماية

IEDاختيار جهاز ): 21(الشكل

المختارة، نطلب IEDsولبناء نظام االتصال بين أجهزة فيقوم ) sld.(من البرنامج إنشاء قسم االتصال في ملف

البرنامج ببناء نظام االتصال بين هذه التجهيزات في بهذا، .)22(ها بعضا، الشكل بعضمع المحطة وربطها

ناصرها المحطة مع مقاطعها وخالياها وعيكتمل تصميم، وفقا للمعيار هاجميع وتجهيزاتها المنطقية والفيزيائية

"IEC-61850" 23(الشكل ، كما في.(


307

وبناء نظام االتصال بينها) IEDs(ربط أجهزة ): 22(الشكل

مخطط الخط الواحد للمحطة): 23(الشكل

7-النتائج والتوصيات عالبمستوى) IEDs(تتمتع األجهزة االلكترونية الذكية •

من دمج الوظائف مما يتيح إمكانيات تصميم ذي كفاءة أعلى في أداء الوظائف وفعالية أكبر من حيث الكلفة

عدد التجهيزات الرئيسة والمساعدة، المساحة المكانية ( .وعدم تكرار الوظائف والتجهيزات) الالزمة لها

بالنسبة "IEC-61850" التوافق مع المعيار يزاتمن م •أنه يتعامل مع وظائف وليس مع لمصمم إلى ا

إلى النظر عن الجهة المصنعة، نظرا تجهيزات بغضفر إمكانية التشغيل البيني أو المتبادل بين مختلف أنواع اتو

التجهيزات مختلفة المصدر دون الحاجة إلى محوالت


308

لمستثمر ا أما ).Protocol Converters(البروتوكوالت قياسية للشبكة ألغراض تحليل فيمكنه استخدام البيانات ال

تحليل -جريان الحمولة-تحليل األعطال(الشبكات ).وضعية القواطع التي تكافئ طبولوجية الشبكة

إن مسألة تصميم نظام األتمتة واالتصال في محطات •وفق المعيار ) أو تحديث القائمة منها(الطاقة الكهربائية "IEC-61850"يقوم ليس بالمهمة الصعبة، إذا كان من

بهذه المهمة ملما بهذا المعيار بوصفه بروتوكول اتصال بوصفها لغة قياسية لبناء SCL ومتقنا للغة البرمجة اقياسي

.منظومات االتصال في المحطات الكهربائية IEDsإن استثمار وظائف الحماية والتحكم في •

يتطلب ) الموجودة في المحطات الكهربائية الحديثة( متطورة تواكب التطور في تجهيزات تطوير برمجيات

ويتطلب متابعة . هاواستثمار المحطات الكهربائية وإضافة عالمياالتطورات في تجهيزات المحطات

.الجديد منها إلى مكتبة المصمم بغية إغنائها وتوسيعها يمكن تحرير SEAIECباستخدام البرنامج المنجز •

مطلوبةال وبناء الملفات مخطط الخط الواحد للمحطةبعد ربطه مع البرنامج "IEC-61850"وفقا للمعيار

HELINKS-STS وذلك ؛ترتيب المحطة ومن ثم بغض النظر عن الجهة المصنعة لمختلف تجهيزات المحطة، وهذا له أهمية كبرى خاصة في الشبكة

. الكهربائية السورية ذات المصادر المتعددة للتجهيزات تعريفات و مصطلحات -8

هي جزء من محطة الطاقة الكهربائية ):Bay(ة الخليم حمايتها كمنطقة واحدة، مثل المحولة أو نهاية الخط، تت

ويتم التحكم بتجهيزاتها ضمن مجموعة من القيود والمحددات مثل اإلغالقات المتبادلة أو تسلسل محدد من

مهما ) الخاليا( تحديد هذه األجزاءدويع. العملياتويذكر أن مستوى الخلية . و التوسعألغراض الصيانة أ

.يأتي تحت مستوى المحطة في مجال التحكم هو أية آلية ضمن التجهيزات :)Device(الجهاز

)equipment( أو جزء منها تؤدي غرضا أو وظيفة

القاطع أو الحاكمة أو جهاز كمبيوتر : معينة، مثال .المحطةها نظام م التي يؤديا المه إحدىهي: )Function(يفةالوظ

فيما بياناتاألتمتة في المحطة، وتتبادل هذه الوظائف الويقوم بتأدية هذه الوظائف األجهزة . بينها بشكل عام

IEDs) ويمكن أن تنقسم هذه الوظائف ). جهزة فيزيائيةأإلى أجزاء موزعة في أجهزة ) الوظائف الموزعة(

(IEDs)فيما بيانات مختلفة لكنها تتواصل أو تتبادل ال وكذلك بينها وبين أجزاء الوظائف األخرى، وتدعى هانبي

باسم العقد بعضاأجزاء الوظائف التي تتصل مع بعضها .المنطقية

IED) Intelligentالجهاز االلكتروني الذكي

Electronic Device( : أي جهاز يتضمن معالجا صغريا أو األوامر بياناتعلى األقل يتمتع بالقدرة على استقبال ال

من مصدر خارجه هاإرسال وألتحكمية أو كليهما معا االمقاييس االلكترونية متعددة الوظائف، : مثال (وإليه

).الخ... المتحكماتوالحواكم الرقمية، و إمكانية تبديل ):Interchangeability(قابلية التبديل

جهاز من إحدى الشركات الصانعة بجهاز آخر من شركة .ير في العناصر األخرى للنظامأخرى دون إجراء أي تغي

قدرة جهازين : )Interoperability(قابلية التشغيل البيني بيانات على تبادل الIEDsأو أكثر من األجهزة

ها بصورة إليواستخدامها في تنفيذ الوظائف المسندة .صحيحة

هي أصغر جزء :)LN) Logical Nodeالعقدة المنطقية العقدة المنطقية دوتع. اتبيانمن الوظيفة يقوم بتبادل ال

.ق الخاصة بهائ والطربياناتكائنا يتحدد بال ويكافئ :)PD)Physical Deviceالجهاز الفيزيائي

."IEC-61850" وفقا للمعيار IEDالجهاز هو مجموعة القواعد التي تحدد ): Protocol(البروتوكول

.سلوك الوحدات الوظيفية في تحقيق االتصال وتنفيذه


309

لمراجعا

1- www.bitswiz.co_kr-images-sub-subkr. 2- International Electrotechnical Commission

(IEC): “IEC TR 61850, Communication networks and systems in substations”; 5th& 6th Parts. First edition-2003-04; Reference Number: (IEC/TR 61850-1:2003(E)).

3- Petri Paananan: “Specifying Configuration of control Equipment According to IEC-61850”, Master Thesis, Stockholm, Sweden, 2008.

4- International Standard IEC61850-6First edition2004-03

5- U.S. Department of Transportation; Regional ITS Architecture Guidance Document,http://ops.fhwa.dot.gov/publications/regitsarchguide/73useprojimp.htm, accessed May 20th, 2008.

6- Wikipedia; Substation Configuration Language,http://en.wikipedia.org/wiki/SCL, accessed May 28th 2008.

7- Ivan De Mesmaeker, Peter Rietmann, Klaus-Peter Brand and Petra Reinhardt: “Substation Automation Based on IEC-61850”. ABB Switzerland Ltd., 6th Regional CIGRÉ conference in Cairo, November 21 – 23, 2005.

8- HELINKS LLC. Tools for substation engineering: “HELINKS System Tool Set – Standard Edition”, HELINKS-STS User Manual (.pdf).

.

.7/8/2011تاريخ ورود البحث إلى مجلة جامعة دمشق

http://www.bitswiz.co_kr-images-sub-subkr

http://ops.fhwa.dot.gov/publicatio

http://en.wikipedia.org/wiki/SCL

Documents

ﺏﻴﺘﺭﺘ ﻲﻓ ﻡﻬﺴﻴ SEAIEC ... · ﻪﻴﻘﻔﻟﺍ 2012 -لﻭﻷﺍ ﺩﺩﻌﻟﺍ -ﻥﻭﺭﺸﻌﻟﺍﻭ ﻥﻤﺎﺜﻟﺍ