1

SCADA системи вп активни дистрибутивни мрежи

Александра Ппппска

2

1.Впвед .............................................................................................................................................................. 3

2. Ппстпешки ОДМ SCADA системи ................................................................................................................. 3

3. Кпнтрпла на ОДМ SCADA системи .............................................................................................................. 4

3.1. Централизирани SCADA системи ......................................................................................................... 4

3.2. Дистрибуирани SCADA системи .......................................................................................................... 4

4. SCADA вп микрпмрежи ................................................................................................................................ 5

5. Чпвек-мащина интерфејс (врска) ............................................................................................................... 6

6. Хардверски кпмппненти ............................................................................................................................. 6

6.1 Далешинска кпнтрплна единица (Remote terminal unit) RTU ............................................................ 7

6.2. Прпграмибилни лпгишки кпнтрплери PLC .......................................................................................... 7

6.3. Мастер станици и HMI кпмпјутери ...................................................................................................... 9

6.4 SCADA кпмуникациска инфраструктура ............................................................................................... 9

7. Кпмуникациски трендпви вп SCADA ........................................................................................................ 10

8. Дистрибуиран кпнтрплен систем ДКС ..................................................................................................... 10

9. Стандардизација на кпмуникација вп трафпстаница ............................................................................. 11

9.1. IEC 61850 .............................................................................................................................................. 13

10. Архитектура на кпмуникација и кпнтрпла вп SCADA системи ............................................................. 14

11. Kпмуникациски уреди ............................................................................................................................. 14

12. Спгледуваое вп врска сп SCADA системи и кпмуникација .................................................................. 15

13. Заклушпк .................................................................................................................................................... 18

3

1.Вовед Оператприте на дистрибутивни мрежи (ОДМ), вппбишаенп применуваат SCADA

(supervisory control and data acquisition – надзпр, управуваое и прибираое на ппдатпци) системи за управуваое сп мрежите. Успещнпста на микрпмрежите и активните дистрибутивни мрежи (АДМ) зависи пд примената на SCADA системи за кпмуникација и кпнтрпла на функципнираоетп вп мрежнптп управуваое. Овие SCADA системи неппхпднп е да бидат ефикасни и сп мала цена. Сп се ппгплемптп ушествп на дисперзираните генератпри, мрежните ппврзуваоа за индивидуалните дистрибуирани извпри на енергија стануваат се ппкпмплексни щтп се дплжи на две пришини:

- Ппвеќе кратни мрежни пгранишуваоа (наппнски пгранишуваоа, термишки претпвар...);

- Кпмплекснпста на жишаните врски. Огранишуваоата и кпмплекснпста претставуваат бариера за ппврзуваое на наредните

генератпри, щтп ја наметнува пптребата за микрпмрежи и активни дистрибутивни мрежи какп рещенија сп прифатлива цена на шинеое. Ова рещение е преппрашанп пд OFGEM (Office of Gas and Electricity Markets). Примената на SCADA системи вп мрежи сп наппни пд 11 дп 132 кВ сп сппдветен мпдел за активна кпнтрпла би претставувалп најдпбрп рещение вп микрпмрежите и АДМ.

Следува ппис на ОДМ SCADA системи, микрпмрежни SCADA системи и кпмуникациска инфраструктура за управуваое на активни мрежи.

2. Постоечки ОДМ SCADA системи Вп пснпва ОДМ базираните SCADA системи ги кппрдинираат кпмуникациите и

кпнтрплата ппмеду пддалешените трафпстаници и кпнтрплната спба. SCADA системпт пвпзмпжува далешински пперации на прекинувашите и раставувашите. Првата генерација на SCADA е функципнална вп 60-тите гпдини сп сега веќе застарена телефпнска технплпгија, аларми за прпмена на спстпјба и трафпстаници сп шпвешки перспнал. Втпрата генерација на SCADA ја кпристи технплпгијата пд 70 гпдини сп далешински терминални единици (RTU) кпи рабптат вп режим на ппвикуваое (pooling mode) за да дадат инфпрмации вп кпнтрплната спба. Третата генерација на SCADA ппшнува вп 80-тите гпдини сп втпра генерација на системи сп напредна технплпгија кпи имаат ппдпбра ефикаснпст на кпмуникацискипт ппсег.

SCADA системите се главнп на распплагаое за кпнтрплни мрежи на наппнски нивпа ппгплеми пд 6,6кВ сп лпкални мрежи (LAN) сп виспк прппусен ппсег генералнп лпцирани вп далешинските станици. SCADA функциите се спстпјат пд спбираое на ппдатпци, нивнп прпцесираое, далешинска кпнтрпла, пбрабптка на алармите, истприски ппдатпци, графишки шпвек-мащина интерфејс (HMI), кпнтрплни превклушуваоа вп итни слушаеви, алатки за планираое на тпварпт за управуваое сп ппбарувашката и.т.н. SCADA системите се дпста сигурни и рпбусни сп избпр на разнпвидни пренпсни рути на ппвиспките наппнски нивп (132кВ и ппвеќе). Бидејќи ОДМ пперираат вп густи урбани мрежи и вп дисперзирани рурални мрежи нивните SCADA системи треба да ги кпристат распплпжливите ценпвнп ефективни кпмуникациски канали сп разлишни карактеристики какп на пример:

- Аналпгни кпла - Сппри брзини на пренпс дп 2400 bps - Дуплицирани канали за 132кВ клушни лпкации (да ппстпи редундантнпст вп системпт)

и мултидрпп врска (multi-dropped) кпга има ппвеќе пд 10 RTU-а на една линија. Вп SCADA-та се кпристи кпмбинација на ппвеќе кпмуникациски кпла какп на пример, сппствени кабли, изнајмени пптишки и бакарни пренпсни линии, мпбилна линија и радип

4

врски. Ппстпешката кпмуникациска структура главнп се базира на бакарни кабли кпи щтп не се тплку дпверливи какп пптишките влакна. Цената на пптишките кабли е сеущте дпста виспка и тие сеущте не се дпстапни вп руралните средини каде щтп се базирани најгплемипт дел пд извприте на пбнпвлива енергија. Сппред тпа кпмуникациската инфраструктура претставува главен предизвик за ОДМ сп цел да се ппврзат какп сп ппединешните извпри на ел. енергија така и сп микрпмрежите.

ОДМ кпристат некплку RTU сп разнпвиднпст на функции какп на пример временскп пбележуваое на прпмена на приклушуваоата, аларми сп максимална тпшнпст пд 1 ms, дигитални излези сп прпграмабилнп траеое на импулспт, интелегентни кпнтактпрски ппврзуваоа и прпграмабилни лпгишки секвенци.

3. Контрола на ОДМ SCADA системи Бидејќи управуваоетп сп активните мрежи се базира на SCADA системите,

кплишествптп на ппдатпци кпе се пренесува на дплги растпјанија мпра дпбрп да се разгледа пред да се имплементира кпнтрплната щема на SCADA-та. Згплемената дплжина на кпмуникацискипт канал мпже да гп дпведе вп ризик пренпспт на кпректни ппдатпци. Заради тпа рещениетп за управуваое сп активна мрежа мпже да се ппстави вп стратещки трафпстаници наместп кај пддалешените ОДМ кпнтрплни спби. Нпрмалнп се кпристат две кпнтрплни щеми: централизирана кпнтрпла и дистрибуирана кпнтрпла.

Следува дискусија за преднпстите и недпстатпците на пвие две кпнтрплни щеми.

3.1. Централизирани SCADA системи

Ппстпјат некпи SCADA функции кпи мпра да бидат кпнтрплирани централнп, какп на пример, распределбата на дпзвпленптп пптпваруваоетп (load shed sequence) и управуваое на пптрпщувашката. Нп главнипт предизвик лежи кај сппдветната кпмуникациска инфраструктура за сигурен пренпс на ппдатпците. 33/11 кВ трафпстаниците би мпжеле да имаат RTU кај себе, а 11/6,6 кВ трафпстаниците мпже да немаат RTU-а а истп така и билп каква кпмуникациска инфраструктура. Тпа дпведува дп сппра детекција на прпмената на превклушуваоата и сппдветнп лпщ пдгпвпр пд SCADA-та. Централизираните SCADA системи распплагаат сп мпжнпст за секвенцираое, мрежен дијаграм, база на ппдатпци за ппстпешките уреди, пдржуваое на хардверпт и спфтверпт, централнп управувана кпнтрпла на кпнфигурацијата и.т.н. щтп е пд гплема ппмпщ за имплементација на идни интелегентни следпвателни пперации. Медутпа, централизираната SCADA има пптещкптии, какп: недпстатпк на ценпвнп ефективна кпмуникациска инфраструктура, лпщ пдгпвпр кпј щтп впди дп несппдветни секвенцијални пперации, тесни грла за тестираое на физишки дистанци и ризик за пткажуваое на главната кпнтрпла (имаат една критишна тпшка на птказ).

3.2. Дистрибуирани SCADA системи

Дистрибуираните SCADA системи се спстпјат пд ппмали SCADA системи лпцирани вп разлишни лпкации на трафпстаници. Тпа мпже да претставува преднпст вп слушај кпга има единствен пбјект за управуваое и генерираое на щемите на секвенци. Овие мпже да бидат дистрибуирани преку наменски рабптни станици за ппддрщка и мпнитприраое. Дистрибуираните SCADA системи имаат преднпст на ценпвнп ефикасна мпдуларнп ппвтпрлива лпгика, кпмуникациска инфраструктура сп мала цена сп радип систем за дпјава на испади, ппдпбрп време на дпгпвпр на превклушувашките пперации и.т.н. Од друга страна ппстпјат пптещкптии и предизвици какп недпстатпци на пвие системи: некпмпатибилнпст сп централнипт SCADA систем, пптреба за дппплнителни ресурси за

5

пдржуваое, распплагаое сп сппдветнп ценпвнп ефикаснп управуваое за ппвеќекратни дистрибуирани пперации и пптребата за ппсета на лпкациите кпга е пптребна прпмена на лпгиката и дппплнителни теренски екипи. Вп секпј слушај, реализацијата на ваквите системи зависи пд развпјпт на технплпгијата, па следпвателнп нивната прифатливпст и ценпвна ефикаснпст главнп зависи пд ппвтпрливпста и кпмплекснпста на SCADA рещениетп.

4. SCADA во микромрежи SCADA вп микрпмрежа претставува дистрибуиран систем пд средна гплемина за

мпнитприраое и кпнтрпла на генерираое на ел.енергија, генерираое на тпплина, уреди за складираое, дистрибуција и други ппмпщни услуги. Се спстпи пд хардвер сп влезнп-излезни сигнали, кпнтрплери, мрежа, кпмуникација, база на ппдатпци и спфтвер пд ппдрашјетп на инструментацискп инженерствп (мереое, правеое дијаграми).

SCADA вп пснпва пзнашува централен кпнтрплен систем кпј щтп мпнитприра и кпнтрплира кпмплетна лпкација или систем распределен на гплема дистанца. Главните кпнтрплни пперации автпматски се изведуваат пд RTU-а и/или прпграмабилни лпгишки кптрплери - PLC. Медутпа, нивните (RTU и PLC) кпнтрплни функции се вппбишаенп ппдредени на пснпвните надзпрни нивпа. SCADA системпт секпгащ гп автпризира експер-пператпрпт пп пптреба да изврщи билп кпја рашна кпнтрпла акп треба, за да се надминат автпматските кпнтрплни функции.

За да ги реализира функциите за мпнитприраое и кпнтрпла, SCADA системпт ги прифаќа неппхпдните ппвратни сигнали пд RTU или PLC преку затвпрени кпнтрплни јамки. Спбираоетп на ппдатпците заппшнува на нивп на RTU и PLC сп пренесени сигнали за птшитуваое на мерашите и спстпјбите на ппремата сппред пптребите на ситуацијата. Овие ппдатпци пптпа се средуваат, се пбрабптуваат и му се прикажуваат на пператпрпт вп кпнтрплната спба преку пператпрскипт интерфејс. Кпнешнп пператпрпт ги кпристи ппдатпците за да дпнесе неппхпдни надзпрнишки пдлуки за прилагпдуваое или прескпкнуваое (запбикплуваое) на нпрмалните RTU и/или PLC кпнтрпли. Ппдатпците се спбираат вп сппдветен систем за меначираое, база на ппдатпци (SQL, Oracle) за натампщнп следеое на трендпви (дијаграми) или друга анализа.

SCADA системите нпрмалнп имплементираат дистрибуирана база на ппдатпци на така нарешени tag-пви (тпа се ппдатпшни елеметни ппзнати какп тпшки). Тпшка претставува единешна влезнп-излезна вреднпст кпја щтп се следи или кпнтрплира пд системпт. Има два типа на тпшки, т.н. „тврди“ и „меки“. Тврда тпшка претставува актуелен влез или излез врзан на системпт. Мека тпшка е резултат на лпгишки и математишки пперации применети на други тпшки. Најшестп сите пвие еднпставнп се викаат тпшки. Вреднпстите на тпшките вппбишаенп се мемприраат какп кпмбинација пд вреднпст и временска знашка (кпја вреднпст вп кпј мпмент), пткакп вреднпста е запищана или пресметана. Истприја на некпја тпшка е низата пд вакви кпмбинации на вреднпсти и временски знашки. Ппнекпгащ сп тпшките се мемприраат и дппплнителни мета ппдатпци, какп на пример, патеката дп некпј уред, PLC регистар, кпментар и инфпрмација за алармираое.

SCADA вп микрпмрежа вп пснпва е дистрибуиран кпнтрплен систем – ДКС (Distributed control system) кпј щтп мпже да е инсталиран пд еден дпбавуваш (Siemens) нп вппбишаена практика е да се купуваат разлишни кпмппненти пд сппдветни кпмпании а пптпа да се интегрираат вп целина преку етернет (Ethernet) кпмуникацијата.

6

Вп следните секции се накраткп прикажани нивните пснпвни функции на SCADA системите за ппдпбрп разбираое на нивната применливпст вп микрпмрежа и управуваое сп активни дистрибутивни мрежи заеднп сп нивните преднпсти и предизвици.

5. Човек-машина интерфејс (врска) Врската меду пператпрпт и мащината (Human machine interface) - HMI е уред кпјщтп

му ги прикажува прпцесираните ппдатпци на шпвешкипт пператпр за да мпже да превземе акции за надзпр и кпнтрпла.

HMI пд секпгащ бил сущтественп (есенцијалнп) бараое за да се надгледуваат и кпнтрплираат ппвеќе пддлешени кпнтрплеи (RTU, PLC и други кпнтрплни уреди) на стандардизиран нашин. Нпрмалнп прпграмибилните лпгишки кпнтрплери се дистрибуирани низ прпзвпднипт ппгпн (фабриката) за да изврщуваат пднапред прпграмирана автпматска кпнтрпла на некпј прпцес. Овие PLC спздаваат пптещкиптии за HMI при спбираоетп на непппдните ппдатпци директнп пд нив за приказ на пператпрпт. За HMI директнптп спбираое на ппдатпци тпа е тещкп, затпа SCADA системпт дава прпцесирани ппдатпци на HMI, пткакп ќе ја спбере инфпрмацијата пд PLC и другите кпнтрплери преку стандардна мрежа. HMI е ппврзан сп база на ппдатпци преку DBMS (database management system) за да дпбива дијагнпстишки ппдатпци, прпцедури за редпвнп пдржуваое, лпгистишки инфпрмации, детални щеми за пдредени сензпри или мащини, какп и за упатства пд експертски системи за дијагнпстицираое на грещки. Веќе ппдплг перипд, главните прпиизвпдители на PLC нудат интегрирани HMI/SCADA системи кпи впглавнп кпристат ппщтп прифатени стандардни кпмуникациски прптпкпли. Истп така на распплагаое се кпмпатибилни пакети HMI/SCADA (Wonderware) пд трети фирми кпи се ппврзуваат сп најгплемипт дел пд главните видпви на PLC щтп им пвпзмпжува на инженерите и технишарите да ги кпнфигурираат HMI самите без пптреба пд специјални спфтверски пакети.

Главната преднпст на SCADA системите е применливпста вп щирпк ппсег на апликации ппшнувајќи пд кпнтрпла на спбна температура дп кпнтрпла на нуклеарна централа, щтп е резулататна нивната виспка кпмпатибилнпст и дпверливпст.

6. Хардверски компоненти SCADA системите се спстпјат пд разлишни ДКС именп, интелегентни RTU и PLC кпи се

спсема сппспбни да изврщуваат еднпставни автпнпмни лпгишки прпцеси без интервенција пд мастер (надреден главен) кпмпјутер. Прпграмскипт јазик сп функципнални блпкпви стандардизиран сп IEC 61131-3 на щирпкп се применува за развпј на прпграми кпи рабптат на пвие RTU и PLC. IEC 61131-3 брзп се уши заради свпјата блискпст дп физишките кпнтрплни релеа, за разлика пд прпцедуралните прпграмски јазици какп C или Fortran. Тпј им пвпзмпжува на инженерите на SCADA системите да гп реализираат дизајнпт на прпгрампт какп и негпвата имплементација за изврщуваое на RTU или PLC. Четири главни кпмппненти на SCADA системпт се:

- RTU - PLC - Мастер станица и HMI кпмпјутер - SCADA кпмуникациска инфраструктура.

7

6.1 Далечинска контролна единица (Remote terminal unit) RTU

Една пд најважните функции на SCADA системпт е генерираое на аларми вп фпрма на дигитални тпшки за спстпјба кпи щтп ја ппкажуваат вреднпста какп normal или alarm. Алармпт се генерира кпга ќе се испплнат пдредени пднапред ппставени услпви. Алармпт се генерира за да гп привлеше вниманиетп на SCADA пператпрпт кпн делпт пд системпт кпј щтп бара пдредена кпнтрплна акција. Сп активираое на аларм се испраќаат и дппплнителни текстуални ппраки кпи ги известуваат меначерите заеднп сп SCADA пператприте. (мпже вп истп време и на мпбилен да се испраќаат ппраки за спстпјбата) RTU е уред кпј се кпристи за ппврзуваое на кпнтрплираните пбјекти пд физишкипт свет сп ДКС или SCADA систем преку пренесуваое на телеметриски ппдатпци дп системпт и/или алармираое/кпнтрплираое на пбјектите преку кпнтрплни ппраки дпбиени пд SCADA системпт или ДКС. Типишен RTU се спстпи пд

- кпмуникациски интерфејс кпј мпже да е сериски, етернет, специфишен или некаква кпмбинација пд пвие,

- еднпставен прпцеспр, - некпи сензпри - некпи надредени прекинуваши - магистрала (device bus, или field bus) за кпмуникација сп уредите и/или ппврзувашките

склпппви. Ппнекпгащ магистралата се кпристи за ппврзуваое на RTU сп надредени системи какп и сп уреди вклушени вп прпцеспт. Ппврзувашките склпппви мпжат да прифаќаат аналпгни, дигитални или кпмбинација на влезнп-излезни сигнали сп разлишен ппсег на влезпви, мпжнпст за защтита пд краткптрајни пренаппни а вп ппследнп време и сп интелегентни електрпнски медуврски и.т.н. Некпи RTU и PLC веќе имаат вградени интегрирани медусклпппви за ппврзуваое вп систем без дппплнителни магистрални интеркпнекции за мпнитприраоетп и кпнтрплата на некплку уреди. Ппврзувашките медусклпппви вппбишаенп се ппврзуваат за физишките пбјекти кпи се кпнтрплираат преку жици. Вп најгплем брпј на SCADA апликации за превклушуваое на уредите вклушени вп прпцеспт се кпристи картишка сп дигитални излези и виспкп струјни капацитивни релеи. Аналпгните влезпви пбишнп се 24В сп струен ппсег пд 4-20мА. RTU ги кпнвертира пвие влезни ппдатпци вп сппдветни калибрирани сигнали кпи щтп се испраќаат дп HMI. RTU кпристи дигитални влезпви за изврщуваое на билп кпја кпнтрплна пперација за превклушуваое пп наредба пд SCADA или ДКС систем. Мпдерните RTU мпжат автпнпмнп да изведуваат еднпставни прпграми без интервенција пд надреден кпмпјутер вп ДКС или SCADA систем, а сп тпа се пвпзмпжува за безбеднпсни пришини. Мпдерните RTU мпжат да гп менуваат свпетп пднесуваое сп приклушуваое на склппки пд пператприте за пдржуваое, сп щтп се пбезбедува безбеднпст вп пперација на прпцеспт и кпнтрпла. RTU и PLC ппстепенп се преклппуваат вп нивните пперации вградувајќи слишни кпнтрплни функции и нудејќи алтернативни и сппдветни придружени развпјни пкплини.

6.2. Програмибилни логички контролери PLC

Лпгишки прпграмабилен кпнтрплер (PLC) е дигитален кпмпјутер кпј се кпристи за автпматизација на индустриски прпцеси. PLC е дизајниран за мнпгукратна упптреба на негпвите влезпви и излези. Има прпщирени ппсези на температура, имунитет на електришен щум и птппрнпст кпн вибрации и надвпрещни влијанија. Прпграмите за кпнтрпла на пперациите на мащините типишнп се зашувуваат вп негпвата ппстпјана мемприја. PLC е пример на реален систем при кпј излезните резултати мпра да бидат прпдуцирани какп

8

пдгпвпр пд влезните спстпјби за пдреденп време. Главната разлика ппмеду PLC и другите кпмпјутери е вп некплку спстпјби: пращина, влага, тпплина, студ итн. На PLC леснп мпже да се изврщи екстензија на влезпви/излези(I/O) зависнп пд пптребите. PLC мпже да се ппврзе сп сензпри и придвижуваши. PLC-ата шитаат пгранишувашки прекинуваши, аналпгни прпцесни прпменливи (какп температура и притиспк) и ппзиција на кпмплексни ппзиципни системи. Од страна на придвижувашите PLC пперира електришни мптпри, пневматски или хидраулишни цилиндри, магнетни релеи или спленпиди, или аналпгни излези. Влезнп/излезните пптреби мпжат да се вградат вп еднпставнп PLC, или PLC мпже да има надвпрещни влезнп/излезни мпдули ппврзани на кпмпјутерска мрежа кпја се приклушува на PLC.

Важни карактеристики на PLC: -Мпжнпст за прпграмираое пд страна на кприсникпт. Оваа карактеристика му дпзвплува на кприсникпт да ја запище или да ја прпмени прпграмата вп пплетп без ппвтпрнп запищуваое и праќаое на апаратурата назад кај прпизведувашпт.

-Спдржи прпграмабилни функции. PLC спдржат најмалку лпгика; тајмираое, брпеое и мемприски функции каде щтп кприсникпт мпже да влезе преку пдреден тип на кпнтрплнп приентиран прпграмски јазик.

-Му дпзвплува на кпнтрплнипт инжиоер прецизнп да детерминира какп мащината или прпцеспт ќе пдгпвпри на прпграмата. -Обезбедува прпверка и дијагнпстика на грещка.

-Мпже да се врщи мпнитпринг пд надвпрещна направа кпја ќе ја прикажува ппстпешката спстпјба на прпгрампт.

-PLC е дизајниран да издржува температура, влага, вибрации и щум вп ппвеќетп фабришки амбиенти. -Генералнп PLC не е дизајниран за специфишни апликации, нп мпже да се справи сп щирпка разнпвиднпст на кпнтрплни задаши.

Прпграмабилните кпнтрплери се развиле преку индустриските кпнтрплни апликации, заради еднпставнпста щтп ја ппседуваат за креираое на кпнтрплер: еднпставнп прпграмираое, еднпставнп ппврзуваое, еднпставнп инсталираое и еднпставнп прпменуваое. PLC има щирпк ппсег на гплемини, нп сите спдржат щест пснпвни кпмппненти: • прпцеспр или централна прпцеспрска единица (CPU); • закашалка за ппставуваое; • влезен склпп; • излезен склпп; • наппјуваое; • прпграмска единица, направа, или PC/software Наппјуваое – мпже да се вгради вп PLC или мпже да биде надвпрещна единица. Вппбишаени наппнски нивпа на PLC (сп и без наппјуваое) се 24V DC, 120V AC, 220V AC. ЦПУ (централна прпцеспрска единица) – вп неа кпмпјутерпт ја зашувува и ја прпцесира скалестата (ladder) лпгика. В/И (Влез/Излез) - треба да се пбезбеди дпвплен брпј на влезни/излезни терминали за да се врщи мпнитпринг на прпцеспт и на мпменталната спстпјба на PLC-тп. Индикатпрски светилки - индицираат статус на PLC, вклушенп наппјуваое, тешеое на прпграмата и грещка. Тие се пптребни кпга има дијагнпстишки прпблеми. Рамка -рамката шестп е гплема (дп 18" by 30" by 10") и мпже да држи мнпгукратни картици. Кпга има пптреба има мпжнпст и за медусебнп ппврзуваое на мнпгукратни рамки.

9

Спфвтвер - PLC пснпван на спфтвер има пптреба пд кпмпјутер сп interface card, нп дпзвплува PLC да биде ппврзанп на сензпри и сп други PLC низ мрежата.

6.3. Мастер станици и HMI компјутери

Мастер станицата на микрпгрид СКАДА се спстпи пд сервери задплжени за кпмуникација сп ппремата вп ппгпн (RTU, PLC и.т.н.) какп и сп HMI рабптни станици. За ппмал SCADA систем мпже да е дпвплен еден кпмпјутер, нп кај ппгплемите, мастер станицата мпже да вклуши ппвеќе сервери, дистрибуирани спфтверски апликации какп и лпкации за враќаое вп пперација вп слушај на катастрпфален испад (резервен центар).

Сите ппдатпци щтп се спбираат вп SCADA системпт се прикажуваат преку графишки дисплеи вп мастер станицата сп пптребен HMI кпмпјутерски интерфејс за пптребните инфпрмации и кпнтрпла пд пператприте. Графишкипт приказ се спстпи пд линиска графика и щематски симбпли кпи ги претставуваат прпцесните елементи или дигитални фптпграфии пд прпцесната ппрема сп анимирани симбпли. HMI спфтверскипт пакет за SCADA систем нпрмалнп спдржи прпграм за цртаое кпј гп кпристат пператприте или системските пдржуваши за пптимална мпдификација на дијаграмската репрезентација на системпт вп интерфејспт. Овие репрезентации мпжат да бидат еднпставни или кпмплицирани вп зависнпст пд нивптп на пперативната слпженпст на системпт ппд кпнтрпла. Сите главни пперативни системи (Unix, Windows) се кпристат денес вп мастер станиците и вп HMI рабптните станици.

За изврщуваое и кпнтрпла на безбеднпсни задаши без интервенција пд мастер станицата или пператпр, спвремените RTU пптребнп е да рабптат сампстпјнп. Нпрмалнп мастер станицата изврщува анализа на ппдатпците пред да испрати билп каква кпманда на пператприте. Стрпги бараоа за безбеднпсни стандардни се задплжителни за мастер станицата и HMI спфтверпт. SCADA хардверпт треба да биде цврст, да издржи температурни, вибраципни и наппнски екстреми. SCADA инсталациите пбезбедуваат згплемена дпверливпст сп редундантнпст вп хардверпт и вп кпмуникациските канали (пбишнп имаат пп два независни кпмуникациски канали). Секпј функципнален птказ на билп кпј дел пд хардверпт автпматски се пресппјува сп резервен хардвер, а расипанипт дел се заменува или ппправа без да има предвид вп прпцеспт.

6.4 SCADA комуникациска инфраструктура

Генералнп SCADA системите кпристат кпмбинација на радип врски и директна сериска или мпдемска врска за свпите кпмуникациски пптреби. Дпминантна е упптребата на етернет и интернет прпвајдери вп сппредба сп синхрпна пптишка мрежа (спнет). Оспбенп кај гплемите системи (железница и електрпстппанствп). Главнипт прпблем на SCADA апликациите прпизлегува пд распрпстранетпста на старите прптпкпли сп мала брзина на пренпс какп резултат на недпстатпк пд стандардизирани прптпкпли. Дппплнителнп, SCADA прптпкплите секпјдневнп стануваат се ппкпмпактни и мнпгу пд нив се прпектирани да испраќаат инфпрмации вп мастер станиците самп преку ппвикуваое на RTU (RTU pooling ). Типишните SCADA прптпкпли се впглавнп специфишни сппред исппрашателпт (Modbus, RP-570, Conitel). Овие кпмуникациски прптпкпли се сите зависни пд прпизвпдителпт за разлика пд стандардните прптпкпли какп IEC 60870-5-101 или 104, profibus и DNP3. Овие главни кпмуникациски прптпкпли се стандардизирани и вп најгплем дел прифатени пд сите ппгплеми исппрашатели на SCADA системи. Екстензијата на пвие прптпкпли за да рабптат преку интернет TCP/IP (иакп се избегнува интернетпт вп SCADA апликации) е дпбра инженерска практика.

Бидејќи RTU, PLC и другите уреди за автпматска кпнтрпла беа развиени пред напредпкпт на индустриски стандарски за интерпперабилнпст дпјде дп ппјавата на

10

мнпгубрпјни кпнтрплни прптпкпли за кпмуникација на SCADA сп распплпживите кпнтрплни уреди. За да ја задржат кприснишката база гплемите прпзвпдители на ппрема секпгащ се пбидуваат да креираат нивни сппствени прптпкпли.

7. Комуникациски трендови во SCADA Оснпвнипт тренд за PLC, HMI и SCADA спфтвер е пд типпт избери и сппи. Вп средина

на 90-тите типишните системи за аквизиција на ппдатпци кпи беа дпстапни пд прпизвпдителите на влезнп-излезна ппрема беа сп нивни сппствени защтитени кпмуникациски прптпкпли преку сериски врски сп RS232C и RS485. Вп касните 90-тите I/O прпизвпдителите ппнудија птвпрени кпмуникации преку ппддрщка на птвпрени прптпкпли сп ппраки какп Modicon – modbus преку RS485. Дп 2000 гпдина најгплемипт дел пд I/O прпизвпдителите ппнудија кпмплетнп птвпренп ппврзуваое какп Modicon – modbus преку TCP/IP. Впведуваоетп на етернет TCP/IP вп индустриска автпматизација (детерминизам (пдреденп), синхрпнизација, избпр на прптпкпли и сппдветнпст на пкплината) е сеущте ппд дискусија заради сигурнпсни пришини, пспбенп за некплку екстремнп специјализирани апликации. Сепак, ппгплемипт дел на HMI SCADA системите денес на пазарпт гп кпристат етернет TCP/IP без пглед на сигурнпсните ризици. SCADA системите базирани на етернет TCP/IP се мнпгу ранливи заради гплемата верпјатнпст на напади пд сајбер терпристи. Бидејќи ппгплемипт дел пд SCADA системите се критишни пп прирпда, таквите напади мпжат да дпведат дп знашителни финансиски загуби преку губитпк на ппдатпци или актуелна физишка деструкција, злпупптреба или кражба. Тпа мпже да резултира дури и вп загуба на живпт директнп или индиректнп. Сеущте треба да се пткрие иднипт тренд на SCADA системите вп пднпс на прпдплжуваое на упптреба на евтинп и виспкп ефективнп етернет TCP/IP кпмуницираое без пглед на виспките щанси за безбеднпсни напади или пак да се избере ппсигурна архитетура и кпнфигурации кпи ќе бидат сп знашителнп ппгплема цена.

Ппвеќе исппрашатели на безбеднпсни системи заппшнаа да бараат рещение за пвие ризици сп развпј на специјализирани уреди за индустриски firewall и рещенија сп виртуални приватни мрежи за пвие SCADA мрежи (VPN). ВПН е приватна кпмуникациска мрежа кпристена пд кпмпании и прганизации за дпверливп кпмуницираое преку јавна мрежа. ВПН сппбраќајпт мпже да кпристи јавна мрежа (интернет) врз стандардни прптпкпли или приватна мрежа на сервир прпвајдерпт сп дпбрп дефиниран дпгпвпр за нивп на услуга (service level agreement SLA). ВПН мрежите мпжат да праќаат ппдатпци, глас, видеп или кпмбинација пд пвие преку безбдени и криптирани (кпдирани) привани канали ппмеду две дефинирани тпшки.

8. Дистрибуиран контролен систем ДКС ДКС е вп пснпва кпнтрплен систем за прпизвпдствп, или за прпцес или за билп каква

врста на динамишки систем каде кпнтрплните елементи се дистрибуирани низ системпт при щтп секпј ппдсистем е ппд кпнтрпла пд еден или ппвеќе кпнтрплери, щтп е разлишнп пд централизиран кпнтрплен систем (ЦКС). Најнпвите трендпви на SCADA кпристат ДКС за кпмуникација и кпнтрпла. Целпснипт ДКС мпже да биде мрежнп ппврзан сп кпмуникација и мпнитпринг за упптреба вп индустрија, градежнищтвп, електрпстппанствп и инфпрматика. Целта е да се надгледува и кпнтрплира дистрибуирана ппрема сп или без далешинска мануелна кпнтрпла (пплуавтпматска или автпматска кпнтрпла).

ДКС типишнп кпристи кпмпјутери сп специјалнп дизајнирани прпцеспри какп кпнтрплери. Овие пвпзмпжуваат кпмуникација преку защтитени ппврзуваоа нп и преку птвпрени прптпкпли. Влезнп-излезните мпдули се кпмппненти на ДКС кпмпјутерпт и на

11

прпцеспрпт и какп дел пд кпнтрплерпт примаат инфпрмации пд влезпвите и испраќаат кпмандни сигнали на излезите. Влезните мпдули примаат инфпрмација пд влезните инструменти на кпнтрплиранипт прпцес, а излезните мпдули пренесуваат кпнтрплни кпманди на излезните инструменти вп пплетп (прпцеспт). Кпмпјутерските или електришните магистрали гп ппврзуваат прпцеспрпт и мпдулите преку мултиплексери/демултиплексери а истп така пвпзмпжуваат ппврзуваое сп HMI, централните кпнтрплни кпнзпли и SCADA системпт.

ДКС на щирпкп се применува за кпнтрпла вп најразлишни индустрии какп на пример: електришни мрежи за наппјуваое, електришни прпизвпдни централи, кпнтрплни системи за пкплина, сппбраќајна сигнализација, системи за управуваое сп впда, рафинерии и хемиски фабрики, фармацискп прпизвпдствп и сензпрски мрежи.

ДКС има гплем ппсег на рещенија какп за ппврзуваое сп физишки елементи (прекинуваши, пумпи, вентили) и кпнекции преку секундарен систем (SCADA). Нпрмалнп ДКС рещениетп не бара никаква мануелна интервенција, нп при ппврзуваое сп SCADA неппхпдна е мпжнпст за интервенција пд искусни пператпри за ппуспещнп рабптеое. Типишен ДКС има дистрибуирани дигитални кпнтрплери сппспбни за изврщуваое на пгрпмен брпј кпнтрплни јамки вп една кпнтрплна кутија. Влезнп-излените уреди се интегрирани вп кпнтрплерпт или се лпцирани на далешина и се ппврзуваат преку мрежа сп гплеми пресметкпвни капацитети какп и гплем брпј на кпнтрпли за ПИД регулација и лпгишки и секвенцијални кпнтрпли.

ДКС мпже да спдржи некплку кпнфигурабилни рабптни станици при щтп лпкалните кпмуникации се пдвиваат преку кпнтрплна мрежа сп пренпс преку бакарна парица, кпаксиајлен или пптишки кабел.

За згплемуваое на пресметкпвните аквизициски и извещтајни капацитети системпт мпже да вклушува дппплнителен сервер сп апликациски прпцеспри.

9. Стандардизација на комуникација во трафостаница IEC TC 57 (international electrotechnical committee technical committee) е фпрмиран вп

1960-ти гпдини за развпј на медунарпдни стандарди на пплетп на кпмуникации ппмеду ппремата и системите за електрпенергетски прпцеси и за вклушуваое на далешинска кпнтрпла и далешинска защтита вп кпнтрплата на електрпенергетските ситеми. За време на развпјпт беще неппхпднп да се вклушат не самп аспектите на ппремата, нп истп така и кпнтрплните системски параметри за SCADA системи, системите за управуваое сп енергија - ЕМС (energy management systems), системите за управуваое сп дистрибуција – ДМС (distribution management systems), автпматизација на дистрибуцијата – ДА (distribution automation), далешинска защтита и сппдветни кпмуникации итн.

Експертите ја идентификувале растешката кпнкуренција ппмеду електрпдистрибуциите какп резулат на дерегулацијата на енергетските пазари и ја спгледале пптребата за ппдрщка на пснпвните прпцеси на електрпстппанствптп преку интеграција на ппрема и системи. Стандардите ги ппфаќаат прпцесите вп електрпенергетиката за да се фпрмираат интегрирани системски рещенија сп интерпперабилнпст и кпмпатибилнпст ппмеду системските кпмппненти, интерфејсите, прптпкплите и ппдатпшните мпдели. Слишни иницијативи се превземани и пд страна на американската UCA, да се креираат преппраки за имплементација на интерфејси, прптпкпли и ппдатпшни мпдели. IEC TC 57, најверпјатнп ќе ги прифати пвие преппраки какп ппдмнпжествп на IEC 61850 стандардпт.

12

Клушната цел на кпмуникациската стандардизација е интерпперабилнпст и интер-размена ппмеду дпбавувашите и системите вп пднпс на функциите, хардверските и спфтверските интерфејси, прптпкплите, ппдатпшните мпдели итн.

Еден пд главните предизвици за развпјпт на защтитните релеа и мерни системи за трафпстаници се кпмуникациските сппспбнпсти на кпмппнентите и држеое на шекпр сп кпнтинуиранптп напредуваое и прпмени вп кпмуникациските технплпгии. Главнптп ппдрашје на тесни грла и фрустрација кај крајните кприсници е избираоетп на најевтина, најмалку ризишна и ефикасна ппција пд некплку некпмпатибилни защтитени кпмуникациски пристапи и системи кпи щтп се присутни на пазарпт.

Кпмуникациските интерфејси главнп се кпристат за прибираое на ппдатпци пд AC мерашите за наппн и струја, за известуваое за спстпјбата на енергетскипт систем и расклппната ппрема, записи за настани, и спбираое на псцилпграфски ппдатпци за анализа на спстпјбата, прпверка или измена на гплем брпј на параметри вп флексибилните интелегентни уреди (IED) итн. Некпи пд IED се сппспбни да изведуваат пснпвни далешински кпнтрплни функции.

За да ја задржат сппствената кприснишка база, ппвеќетп пд кпнкурентните прпизвпдители на IED преферираат нивни сппствен пристап вп прпектираоетп на кпмуникациски интерфејс, вклушувајќи разнпвидни типпви на сериски ппрти за кпмуникација за кпмпјутери. Некпи пд IED прпизвпдителите прпектираат мрежи за ппврзуваое на пдреден брпј на уреди вп една трафпстаница сп единствен лпкален или далешински мастер, щтп ппвтпрнп претставува уникатен пристап кпј ги спрешува кприсниците да ппврзуваат директнп кпнкурентски прпдукти. Ова сценарип ги кпши крајните кприсници да изберат најдпбар сервис дури и вп слушај кпга на пазарпт ппстпјат некплку ефикасни кпмуникациски техники. Ппстпи кпнтинуиранп бараое пд кприсниците за сппјуваое на кпмуникациските мпжнпсти на сите IED вп трафпстаница какп и вп рамки на целата енергетска мрежа щтп би дпвелп дп мрежа на ппврзуваое на щирпкп ппдрашје кпја пвпзмпжува спбираое на ппдатпци и ппставуваое на параметри какп и далешинска кпнтрпла. Освен тпа, гплем брпј на IED мпже да ушествуваат вп делеое на ппдатпци и кпнтрплни кпманди преку кпмуникација сп гплема брзина за изврщуваое на функции за дистрибуирана защтита и кпнтрпла.

13

Оваа кппперативна кпнтрплна пперација мпже да ги надмине и елиминира ппвеќетп пд наменските кпнтрплни ппврзуваое а истп така и скапите кпмуникациски канали сп специјална намена резултирајќи вп централизиран систем за надзпр и кпнтрпла. Систем интегратприте треба да кпристат ефикасни и скапи ппврзувашки и преведувашки уреди за да ги дпбијат сите ппдатпци вп заеднишки фпрмат пд мнпщтвптп на кпмуникациски дијалекти.

9.1. IEC 61850

Стандардпт IEC 61850 (Communication networks and systems in sybstations) е глпбален стандард за инфпрмациски мпдели и размена на инфпрмации вп пбласта на автпматизација на трафпстаници. Се пднесува на кпмуникацијата вп рамките на системите за кпнтрпла вп трафпстаници, сп цел прецизнп да се дефинираат кпмуникациските бараоа за разлишни групи на функции и ппдатпшни мпдели, и впведува пбјектнп-приентиран кпнцепт вп мпделираоетп на функциите на ппстрпјката.

За да се ппстигне интерпперабилнпст на ппрема пд разлишнп пптеклп, ппкрај заеднишкипт кпмуникациски прптпкпл, неппхпднп е да се дефинираат мпделите на сите ппзнати функции и типпви на ппдатпци вп рамките на трите хиерархиски нивпа на кпнтрпла: на нивп на станица, на нивп на ппле и нивп на прпцеспт.

Ущте една нпвпст, кпј се впведува сп IEC 61850 е дека кпнфигурацијата на системите за автпматизација се изведува и дпкументира сп ппмпщ на стандардизиран пписен јазик SCL (Substation Configuration description Language), кпј е наведен вп XML щема (Extensible Markup 3 Language Schema Definition). Оснпвната цел на SCL-пт е да пбезбеди стандарден фпрмат на кпнфигураципни датптеки кпи мпжат да бидат разменети и кпи мпжат да разберат разлишни спфтверски алатки за инженеринг. SCL пбезбедува детален, фпрмален ппис на системската кпнфигурација кпја се спстпи пд назив и структура на кпнкретна трафпстаница, пписпт на уредите и нивните придружените функции и ппдатпци, тппплпгија на мрежата, имплементираните сервиси и сите други параметри на кпмуникацискипт систем.

Ппстпјат шетири видпви на SCL фајлпви. Опис на мпжнпстите на IED уредпт (.icd) и ппис на структурата на трафпстаницата (.ssd) се влезни ппдатпци вп прпцеспт на инженеринг вп една трафпстаница, кпј се реализира сп ппмпщ на спфтверски алатки за кпнфигурираое и кпј даваат кпмплетен ппис за една трафпстаница, уредите и параметрите за кпмуникација (.scd). Опис на кпнфигурацијата на еден IED уред (. cid) е ппдмнпжествп на пвпј целпсен ппис

14

и тпј се пренесува на самипт уред преку сппствени спфтверски алатки (IED кпнфигуратпр), бидејќи еднп пд бараоата на стандардпт е и тпа да секпј интелигентен уред вп мемпријата спдржи фајл вп SCL фпрмат сп инфпрмации за сппствената кпнфигурација (самп-ппис - self-description) и дп тпј фајл да мпже да се пристапи кпмуникациски.Од аспект на инженеринг, ваквата прганизација гп плеснува прпцеспт на интеграција на системпт, бидејќи мпжат да се имппртираат гплем брпј на ппдатпци.

Гплемата преднпст на фпрмалнипт SCL ппис е дека се избегнуваат недпразбираоата вп врска сп назнашуваоетп на уредите и ппдатпците и пвпзмпжува дпследна размена на ппдатпците за кпнфигурацијата ппмеду разлишните инженерски алатки, сп щтп се ппеднпставнува и евентуалнптп прпщируваое или ппдпбруваое на системпт, какп и пдржуваое на дпкументацијата.

10. Архитектура на комуникација и контрола во SCADA системи Кпмуникациската архитектура на SCADA системите треба да пбезбеди пренесуваое на

ппдатпци за аквизиција (кпн себе) и кпнтрпла (кпн крајните уреди) преку интелегентните електрпнски уреди вп трафпстаницата и да пвпзмпжи ппставуваое на лпкални мрежи вп рамките на крајните трафпстаници (microsource substation). На пвпј пгрпмен ИТ маркет ппстпи гплем брпј на ценпвнп ефикасни прпдукти кпи щтп се вп спстпјба да ги ппслужуваат лпкалните мрежи вп трафпстаницата. Етернетпт дефиниран сп стандардпт ИЕЕЕ 802.3 е знашителнп снажен и пппуларен вп ппдрашјетп на кпмуникациите. Сепак бараоата за инфпрмациска технплпгија, вп гплем дел се разликуваат кпга се рабпти за бизнис пкплина или за трафпстаници. Бизнис ИТ треба да пбезбеди мал брпј на ппдатпшни сервери и некплку ппдатпшни клиенти сп незнашителна pear-to-pear (еден на еден) кпмуникација. За разлика пд пва ИТ вп микрптрафпстаниците треба да пбезбеди лпкална мрежа самп за некплку сигурни pear-to-pear кпмуникации за ппддрщка на мнпгубрпјните ппдатпшни сервери сп мнпгу малку ппдатпшни клиенти. Сем пва, пперативната пкплина на малите трафпстаници бара кпмппнентите и уредите да бидат мнпгу рпбустни за да се псигура дпверлива кпмуникација вп секакви временски услпви (снежни бури, директнп спнце и други прирпдни неппгпди).

Сппред тпа, ппщтп земенп, ИТ вп трафпстаницата треба да пбезбеди сигурнпст, детерминизам, дпверливпст и лесна пдржливпст вп свпјата кпмуникациска и кпнтрплна архитектура.

11. Kомуникациски уреди Следува ппис на некплку шестп кпристени кпмуникациски уреди, какп:

Hub – претставува уред сп ппвеќе ппрти за препраќаое на сите ппдатпци кпи щтп ги прима на секпја ппрта кпн сите други ппрти. Тпј функципнира на физишкп нивп, без кпристеое на билп какви ппдатпци за рутирашки акции. Switch – свитшпт е интелегентен мултплексирашки уред кпј рабпти на дата линк слпјпт пд ОСИ мрежнипт мпдел сп 7 слпја. Тпј се кпристи за мпнитприраое на примените ппдатпци на секпја ппрта сп цел да се ппредели нивната дестинација и исправнпст. Секпј нецелпсен или неразбирлив ппдатпк се игнприра пд свитшпт, а исправните ппдатпшни пакети се препраќаат какви щтп се кпн другите дестинациски ппрти. Некпи свитшпви пперираат на мрежнп нивп или пак на трансппртнп нивп. Ruter – претставува интелегентен мултиплексирашки кпмплексен уред кпј щтп се кпристи за взаемнп ппврзуваое на две мрежи. Тпј рабпти на мрежнп нивп пд ОСИ мпделпт, и се

15

прпграмира да ги игнприра внатре-сегментните сппбраќајни патеки, а да ги рутира пакетите ппмеду сегментите кпн сппдветнипт дестинациски сегмент. Server – ги спбира ппдатпците пд сите лпкални уреди за да фпрмира база на ппдатпци за трафпстаницата и функципнира на апликацискптп нивп пд ОСИ мпделпт. Ппдатпците пд базата на трафпстаницата се кпристат пд графишките пакети на лпкалните HMI интерфејси. Пренпсни медиуми – етернет мрежите нпрмалнп какп пренпсен медиум кпристат:

- специјализирани каблпвски врски пд вкрстени бакарни парици (BaseT) - кабли сп пптишки влакна (10BaseFL дп 100BaseFX)

вп втприпт слушај брзината на ппдатпците 10 и 100 се пднесува на 10 mbps или 100 mbps (вп секунда) сппдветнп. Преднпстите на BaseT медиумите се следни:

1. бакарпт е ппевтин пд пптиката 2. ппремата ппврзана сп бакар е мнпгу ппевтина пткплку акп е ппврзана сп пптика 3. за фпрмираое на бакарните ппврзуваоа не се пптребни специјализирани алатки и

специјална пбука. Насппрти пва преднпстите на BaseF медиумите кпи щтп ги прават ппсппдветни за кпмуникациски апликации вп трафпстаници се следните:

1. ја изплира ппремата пд ризишните и нарущувашките виспки заземјувашки пптенцијали. 2. Тие се имуни на интерфернција (мещаое-прешки) пд радип фреквенции и други

електрпмагнетни прешки. 3. Тие ги елиминираат ппдатпшните грешки кпи щтп се предизвикани пд прпблеми вп

кпмуникацијата заради јамки вп заземјуваоетп. 4. Тие дпзвплуваат ппгплеми сигнални патеки сппреденп сп бакарните кпнекции.

12. Согледување во врска со SCADA системи и комуникација Примената на SCADA вп микрпмрежи и управуваое сп активни дистрибутивни мрежи

вп целпст зависи пд успещната имплементација на ефикасна и ценпвнп-ефективна кпмуникациска инфраструктура. Главен предизвик за примена на SCADA вп микрпмрежа е управуваоетп сп ппремата и сппред тпа кпмпатибилнпста сп ппстпешките SCADA системи на ОДМ (пператпри на дистр. мрежи).

SCADA системите на микрпмрежите треба да се развиваат шекпр пп шекпр вп рамките на управуваоетп сп активна мрежа за да се надминат:

1. ппстпешките пгранишуваоа и рестрикции вп ппстпешките SCADA системи 2. мрежните пгранишуваоа

Преку: 1. мпдуларен и ппвтпрлив дизајн 2. рпбуснпст 3. сигурни и ефтини кпнфигурации.

Следните спгледуваоа прпизлегуваат вп врска сп развпјпт и успещнптп имплементираое

на IEC 61850 базирани кпмуникации вп SCADA системи:

1. Кпмуникација на нивп на заштита. Лпгишки јазел (LN-Logical node) се дефинира какп кплекција на ппдатпшни пбјекти, пбјекти сп ппдатпшни мнпжества, пписни атрибути, пбјекти за кпнтрплни извещтаи, пбјекти за кпнтрпла на записи, записни пбјекти, и листи на снимени вреднпсти кпи ги дефинираат границите на секпј ентитет какп и негпвата спстпјба и пднесуваое.

16

Секпј ппдатпшен пбјект е експлицитнп и уникатнп дефиниран сп свпе име и функција вп рамките на IED на стандарден нашин. Ппраките еден-на-еден се пстваруваат сп две скпрп идентишни пдгпварашки ппраки, ГООСЕ(Generic Object-Oriented substation event) и ГССЕ(Generic Sub-station status Event-спстпјба) кпи щтп заеднп се референцираат какп ГСЕ (generic sub-station event). Стандардизација на ГСЕ ппраките пвпзмпжува интерпперабилнпст директнп ппмеду IED (интелегентни ел. уреди) кпи щтп се кпристат за функциите на защтита, медусебна услпвенпст и автпматизација. Иакп двата типа на ппраки (ппгпренаведените ГООСЕ и ГССЕ) се разлишни вп пдредена мерка, тие кпегзистираат вп мрежата пбезбедувајќи интер-пперабилнпст ппмеду мнпгубрпјни уреди кпи ппддржуваат ГССЕ и/или ГООСЕ. Мрежните сегменти вп ќелиите на трафпстаницата се кпристата за да се задржи на минимум прпцесираоетп на мрежните ппраки а сп тпа да се минимизира ефектпт на пткази (испади) и/или нападнати мрежи.

2. Интер-пперабилнпст ппмеѓу клиенти и сервери. IEC 61850 стандардпт наметнува стрпги прпектни бараоа на нивп на IED. Тпа не мпра да знаши дека се пгранишува избпрпт на IED и/или функципналнпста на лпкалните мрежи вп ќелиите. Сериски интегрираните лпкални мрежи се брзи и дпверливи. Тие ппмагаат да се редуцира на минимум прпцесираоетп на ппраките ппмеду IED сп физишкп изплираое на секпј IED пд непптребнипт сппбраќај. Серискптп ппврзуваое на IED вп рамките на етернет мрежата вп ќелијата креира хибридна лпкална мрежа кпја му пвпзмпжува на мрежнипт дизајнер да избере ппмеду најнпвите и веќе упптребени IED вклушувајќи кпнтрплни единици на нивп на ќелија (BCU bay control units), единици за мпнитприраое на ќелии (BMU bay monitoring) единици за защтита (BPU), други мпнитпри на ппрема, временски станици, кпнтрплери, мераши и мпнитприрашки системи за батерии. Сппред тпа, пва ппмага да се изеднашат инсталираните инвестиции а истп така да се кпристи ппщирпк избпр на IED за развпј на автпматски системи вп трафпстаница. IED кпмуникациите вп рамките на хибридните мрежи вп ќелиите мпжат да кпристат IEC 61850, други етернет прптпкпли и/или други метпди за директна кпмуникација за да се пвпзмпжи пристап дп бараните неизлпжени ппдатпци. Интерпперабилнпста ппмеду ќелиите се реализира преку мрежни сегменти кпи се ќелиски приентирани сп нивни сппствени етернет свитшпви. Дпзвпленп е ппдатпшнп мпделираое вп рамки на стандардпт за да се задпвплат апликациски бараоа за управуаое сп апаратури вп енергетскипт систем. Нивптп на интерпперабилнпст ппмеду ќелии му дава избпр на крајнипт кприсник за сппдветни мрежи вп рамки на ќелиите пд прпизвпдители сппред некплку перфпрмансни критериуми: функципналнп, перфпрманснп, дпверливпст, дпстапнпст, кпмуникација. Мрежите на нивп на ќелии мпжат да спдржат разлишен брпј на IED, лпгишки јазли и ГСЕ ппраки без пглед на функципналната еквивалентнпст. Ппшетнипт прпект се фпкусира на защтитните функции и ппставуваоетп на SCADA, нп, идните успврщуваоа најверпјатнп ќе вклушат BCU кпмуникација и сп други IED вп ќелијата, пбезбедувајќи на тпј нашин централизирана пкплина за прпцесираое на ппдатпците. Заради безбеднпст на ппдатпците и нивна дпверливпст, пптребнп е BCU уредите да ппддржуваат редундантни издвпени физишки етернет врски.

3. Интер-пперабилнпст ппмеѓу ппстпечки кпнтрплни системи и ќелиски кпнтрплни

мрежи. Централизираната автпризација за кпнтрпла на ќелиските лпкални мрежи бара пд BCU да кпмуницира сп BMU, BPU и другите IED, наместп или какп

17

дппплнуваое на кпмуницираоетп на IED директнп преку етернет свитшпвите вп ќелијата и вп трафпстаницата дп СSU (station control unit-кпнтрплна единица вп трафпстаница). Иакп IEC 61850 иницијалнп беще дизајниран специфишнп за IED ппврзани сп кпнтрпла вп трафпстаница, текпвните бараоа наметнуваат кпнверзија на IEC 61850 вп специјализирани телекпнтрплни прптпкпли кпи се ппгпдни за кпмуницираое сп далешински кпнтрплни центри - RCC (remote control center). Денес, сппбраќајпт вп лпкалните мрежи на трафпстаниците е тплку гплем, щтп е неппхпднп сегментираое на лпкалната мрежа. Заради тпа, дури и да бидат впсппставени мнпгу брзи етернет врски ппмеду RCC и трафпстаниците, ппстпи ппаснпст RCC да не мпже да гп прпцесира мнпщтвптп на кпмуникациски ппдатпци диреткнп дп секпе IED. вп такпв слушај, СSU или BCU мпра да дејствуваат какп единствени тпшки за кпнтакт, за кпмуницираое на ппдатпците и кпнтрплата.

4. Интерпперабилнпст и заменливпст ппмеѓу клиент и сервер. IEC 61850 стандардпт е вп знашителна упптреба за дизајнираое на лпкални мрежи вп ќелии (bay-lan) вп кпмбинација сп IED. Неппхпднипт интерфејс за IED дефиниран вп 61850 мпже да се развие пд прпизвпдителите на бараое и задпвплствп пд крајните кприсниците вп слушај кпга крајните кприсници мпжат да ги дефинираат кпмуникациските бараоа за 61850. Оваа имплементација немпра да биде дпвплна за да задпвпли други крајни кприсници сп ппинакви бараоа щтп наметнува мпдификации за секпја нпва ситуација. Недпстапните ппстпешки ппдатпци вп рамките на серверските IED пптребнп е да бидат прикажани вп IEC 61850 LAN при прпщируваоетп или згплемуваоетп на лпгишките јазли ЛН. Интеграциските наппри пптребни за нпви пператпски интерфејси лпгика и кпнтрпла, знашителнп се смалени сп дефинициите на стандардизирани имиоа и атрибути. Сепак, за време на замената на ппстпешки ќелиски LAN сп друг кпј щтп спдржи разлишни лпгишки јазли и ГСЕ карактеристики неппхпднп е да се направи рекпнфигурација на базата на ппдатпци, лпгиката и на пператпрските интерфејси. Некпи крајни кприсници избираат заменливпст, пднпснп замена на билп кпј IED вп рамките на една ќелија сп друг IED пд билп кпј прпизвпдител. Тпа мпже да резултира сп директнп влијание на функцијата на кппрдинираое на системпт заради упптребата на разлишни пперативни принципи пд страна на разлишните прпизвпдители. Хибридните мрежи се сппспбни да ппддржат заменливпст сп мнпгу разлишни IED на нивп на IEC 61850 кпмуникација, креирајќи сппдветни интерфејси за ЛН и ГСЕ кај нпвите IED или вп рамките на серверските IED приклушени на мрежата.

5. Системска имплементација. Кпмуникацискипт сппбраќај на ппстпешките етернет лпкални мрежи вп трафпстаниците нема да биде пгранишен на прптпкплите кпи щтп се вклушени вп IEC 61850 стандардпт. Вп иднина мрежите вп трафпстаниците ќе мпжат да ппддржуваат сппбраќај за WEB сервер апликации вп IED и HMI, не стандардни IED прптпкпли специфишни на разни прпизвпдители, Modbus IP, и DNP IP, е-маил, специфишни SCADA прптпкпли (IEC 60870), апликации за IED кпнфигурација и дијагнпстика специфишни пп прпизвпдител, кпнфигурираое на мрежни анализатпри, какп и други дијагнпстишки апликации и телфпнски и камера апликации. За време на имплементацијата мпра да се пбезбеди IED да ги ппддржуваат неппхпдните ппдатпшни бараоа и нивните перфпрмансни карактеристики да бидат вп спгласнпст сп другите кпмппненти за да се креира успещна мрежа. Вп иднина е мнпгу верпјатнп дека технплпгијата на пресликуваое на нивп на IED и на нивп на ќелија ќе пвпзмпжи мнпгу ппеднпставна примена на IEC 61850 мрежите.

18

13. Заклучок Севкупната кпнтрпла и управуваое на микрпмрежите треба да биде имплементирана

преку мрежа на најспвремени IED уреди медусебнп ппврзани преку SCADA и кпмуникациски канали сп гплема брзина.

Централнипт кпнтрплер за микрпмрежите ќе спдржи два главни мпдули: мпдул за управуваое сп енергија – ЕММ (Energy ManagementModule) и мпдул за кппрдинација на защтита – ПЦМ (Protection Co-ordination Module). Преку ЕММ и ПЦМ централнипт кпнтрплер на микрпмрежите ќе ги изврщува функции какп управуваое сп енергијата, управуваое сп ппмпщните сервиси, мереое и кппрдинација на защтита, кппрдинација на заземјуваое, медуппврзанпст на защтитните исклушуваоа и брзи исклушуваое на раставувашите.

Севкупнптп функципнираое на пвие мпдули е зависна пд мнпгу брза кпмуникација и интерпперабилнпст ппмеду уредите. Заради тпа развпјпт на кпмуникациски стандарди за автпматизација на микрпизвпрни трафпстаници сп SCADA ќе има директнп знашеое вп прпектираоетп, развпјпт и имплементацијата на ЕММ и ПЦМ за микрпмрежи и активни дистрибутивни мрежи.

Стандардизираните кпмуникациски прпткпли истп така ќе ппмпгнат вп интеграцијата на некплку микрпмрежи кпи ќе фпрмираат квалитетен енергетски парк.