Автоматизация энергообъектов

Аsuelectro.ru: системы автоматизации, технологии автоматизации, автоматизация производственных процессов в электроэнергетике, комплексная автоматизация электроэнергетических объектов, АСДУ, системы АСУ ТП подстанции, автоматизация учета электроэнергии, АСКУЭ, оперативные переключения в электроэнергетике, компьютерные тренажеры, автоматика и телемеханика, системы телемеханики в энергетике
Главное меню
Основы
Полезное

 

   

Автоматизация энергообъектов » Информационное обеспечение АСДУ и АСУ ТП

Отраслевой протокол - нормативный документ и тестирование

ОАО «ВНИИЭ» завершило разработку Общих технических требований (ОТТ), содержащих описание унифицированных протоколов обмена в системе сбора и передачи оперативной информации (ССПИ) и отраслевых функциональных профилей блоков данных на основе стандартов МЭК серии 870. ОТТ являются обязательными для разработчиков и изготовителей комплексов и устройств телемеханики, а также для организаций, применяющих устройства телемеханики зарубежного производства в энергосистемах Российской Федерации.

В настоящее время для межуровневого обмена между диспетчерскими пунктами (ДП) применяется преимущественно протокол АИСТ-РПТ. Для обмена между ДП и контролируемыми пунктами (КП) на энергообъектах применяются многочисленные (более десяти) протоколы, разработанные при внедрении разных систем и комплексов телемеханики. Структура используемых каналов - в основном радиальная «точка-точка». В ряде случаев (на нижних уровнях иерархии - ПЭС, РЭС) применяется магистральная «многоточечная» структура, - в частности, при использовании радиоканалов.

ОТТ разработаны с целью:

  • обеспечения совместимости при обмене информацией между телемеханическими комплексами и устройствами различных изготовителей, как отечественных, так и зарубежных;
  • обеспечения передачи оперативной информации с метками времени и атрибутами качества;
  • обеспечения передачи как традиционных, так и новых видов оперативной информации с повышенной точностью и увеличенным объемом;
  • унификации протоколов обмена для различных уровней иерархии:

- межуровневый обмен информацией между диспетчерскими пунктами (пунктами управления - ПУ),

- обмен между ПУ и контролируемыми пунктами (КП) на энергообъектах - электростанциями и подстанциями.

Данные ОТТ должны приниматься за основу при разработке частных технических требований на все вновь разрабатываемые различными организациями Российской Федерации типы телемеханических комплексов и устройств.

Данные ОТТ должны приниматься за основу при аттестации всех типов телемеханических комплексов и устройств.

Данные ОТТ содержат основные требования к отраслевым унифицированным протоколам. Более подробная информация содержится в документе «Спецификации отраслевых протоколов для прикладного, канального и физического уровней для обмена между энергообъектами и верхним уровнем управления».

Данные ОТТ базируются на серии стандартов ГОСТ Р МЭК 870-5 и, в частности, ГОСТ Р МЭК 870-5-101 с учетом подготавливаемой к изданию второй редакции стандарта.

1. Модель EPA

Вместо классической семиуровневой модели ВОС, в целях уменьшения времени реакции при ограниченной скорости передачи, стандартами МЭК (часть 5-я) рекомендуется трехуровневая архитектура EPA с повышенной производительностью (enhanced performance architecture). Архитектура EPA предусматривает следующие три уровня: прикладной, канальный и физический.

Унифицированный отраслевой протокол предназначен для обмена информацией в телемеханической сети со структурами «точка-точка» и «многоточечная радиальная» (магистральная).

Для сопряжения с локальными и удаленными каналами должна обеспечиваться реализация следующих последовательных интерфейсов:

  • RS 232C EIA = V.28 ITU-T = ГОСТ 18145-81;
  • RS 423A EIA = V.10 ITU-T = ГОСТ 23675-79;
  • RS 422A EIA = V.11 ITU-T = ГОСТ 23675-79;
  • RS 485 EIA.

Для управления модемом (радиомодемом) при работе в магистральной многоточечной сети должна использоваться цепь 105 (RTS) либо цепь 108. При этом в ряде случаев должна использоваться также цепь 115 (T*C) - синхронизация передаваемых данных от устройства телемеханики (ООД - оконечного оборудования данных).

Скорости передачи должны быть определены отдельно для направления передачи и направления приема. Установлены следующие скорости передачи: - 100 бит/с - 200 бит/с - 300 бит/с - 600 бит/с - 1,2 кбит/с - 2,4 кбит/с - 4,8 кбит/с - 9,6 кбит/с.

Дополнительные требования к интерфейсу между телемеханикой (оконечным оборудованием данных - ООД) и модемом (аппаратурой канала данных - АКД) определяются резервированием каналов и центральных приемо-передающих станций (ЦППС).

При резервировании каналов связи необходимо обеспечить нагрузочную способность выходных цепей телемеханики для управления двумя модемами. С другой стороны, выходные цепи модема практически всегда нагружены на два входа взаимно резервирующих ЦППС.

Выходные цепи передатчиков ЦППС должны быть устроены таким образом, чтобы та ЦППС, которая в данный момент является основной, управляла входами модемов, а выходы резервной ЦППС должны быть отключены. Это может обеспечиваться либо специальным коммутатором, либо применением интерфейсных микросхем, переходящих в высокоимпедансное состояние выхода при соответствующем управляющем сигнале и при отключении питания. Для интерфейсов RS 422 и RS 485 это требование практически всегда выполнено. Для интерфейса RS 232 указанное требование должно быть реализовано с помощью специальных схемных решений.

3. Канальный уровень

В теории связи одним из важнейших понятий является балансная и небалансная передача. При небалансной передаче одна станция является первичной и только она может инициировать процедуру обмена информацией, а другая станция (все остальные станции при многоточечном канале) - вторичная - передает данные или квитанции только после запроса первичной станции. Балансная передача реализуется только в канале структуры «точка-точка» и при этом обе станции могут выступать в качестве первичной и вторичной, то есть являются комбинированными.

Стандартами МЭК предусмотрены три класса диалоговых процедур:

  • S1 - SEND/NO REPLAY: посылка без ответа;
  • S2 - SEND/CONFIRM: посылка с подтверждением;
  • S3 - REQUEST/RESPOND: посылка по запросу.

Для классов S1 и S2 станция, передающая информацию, является первичной, а принимающая - вторичной. Для класса S3 первичной является запрашивающая станция.

Класс S1 соответствует работе по симплексному каналу и реализуется лишь в результате частичной деградации системы при повреждении канала.

Класс S2 применяется при балансной передаче для межуровневого обмена и для обмена между одноуровневыми ПУ, а также для обмена между КП и ПУ при структуре канала «точка-точка». Передача информации от ПУ к КП (телеуправление, уставки и т.п.) всегда осуществляется в режиме S2 - SEND/CONFIRM.

Класс S3 характерен для небалансной передачи, в особенности при магистральной структуре канала между ПУ и несколькими КП.

Фактически в одном дуплексном канале для разных видов информации обычно комбинируются акты диалоговых процедур, относящиеся к классам S2 и S3.

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 870-5-101 данный отраслевой протокол использует на канальном уровне только асинхронный протокол FT1.2.

4. Протокол  FТ1.2

Применение данного формата целесообразно для обмена оперативной информацией между КП и ПУ, в особенности при магистральной (цепочечной) структуре канала связи, а также между ПУ низших уровней. Кроме того, формат FT1.2 целесообразно применять для локальных связей, в частности для связи ЦППС и ОИК, а также для связи устройства КП телемеханики с различными устройствами АСУ ТП энергообъекта.

Формат FT1.2 является асинхронным с пословной старт-стопной передачей. Формат слова - 8E1, т.е. 8 информационных бит с контрольным битом проверки на четность и одним стоп-битом, причем пустые интервалы между байтами одного информационного кадра должны отсутствовать (допущены интервалы 1 бит). Предусмотрено использование следующих видов информационных кадров:

  • кадр фиксированной длины, начинающийся байтом START1 = 10h;
  • кадр переменной длины, начинающийся байтом START2 = 68h;
  • однобайтовые посылки CONTROL1 = E5h и CONTROL2 = A2h.

Кадр фиксированной длины может содержать любое число информационных байтов, но обязательно заранее известное приемнику. Содержательная часть кадра передается после START1. Кадр переменной длины может содержать от 1 до 255 байтов в содержательной части. Их количество L передается дважды сразу после START2 и затем снова передается START2, после чего передается содержательная часть кадра. Кроме того, максимальная длина кадра (в данном случае 255) ограничивается по соглашению параметром, характерным для канала (сети) в зависимости от скорости передачи и ожидаемой вероятности искажений с целью обеспечения приемлемого времени реакции и эффективности передачи.

Кадры переменной и фиксированной длины заканчиваются байтом контрольной суммы (КС) и стоп-байтом END = 16h. Однобайтные посылки CONTROL предусмотрены для служебных целей, например, для квитирования передачи для FT1.2.

Должны применяться следующие правила передачи:

  • спокойное состояние линии - двоичная единица;
  • каждый символ содержит стартовый бит (двоичный 0), 8 информационных бит (передаются в канал, начиная с младшего бита), один бит четности, один стоп-бит (двоичная 1);
  • между символами кадра не разрешается иметь интервалы (вторая редакция стандарта МЭК 870-5-101 смягчает это требование, допуская интервал не более длительности одного бита); период передачи символов (байтов) TIO=11-12 бит;
  • в случае обнаружения ошибки требуется интервал между кадрами, равный минимум 33 битам спокойного состояния линии;
  • после пользовательских данных в кадре следует байт контрольной суммы (КС) - арифметическая сумма по модулю 256 всех байтов пользовательских данных, начиная с байта управления С.

Кадр бракуется, если хотя бы одна из проверок дает отрицательный результат.

Приведенный набор правил передачи обеспечивает кодовое расстояние d = 4, что гарантирует обнаружение любых искажений кратности 3 и менее. При этом ошибки, не вызывающие нарушения синхронизации, обнаруживаются за счет проверки байтов на четность и проверки контрольной суммы пользовательских данных.

5. Прикладной уровень

Отраслевые унифицированные протоколы предназначаются для передачи следующих видов информационных сообщений между телемеханическими станциями:

  • телеизмерения текущих значений ТИТ;
  • телесигнализация ТС;
  • телеизмерения интегральных значений ТИИ;
  • суточная ведомость (ЦБИ);
  • параметры ТИТ;
  • файлы;
  • телеуправление ТУ;
  • астрономическое время для синхронизации КП - ПУ;
  • регистратор аварийных событий с фиксацией времени РС (ЦБИ);
  • единовременные срезы ТИТ;
  • информация диагностического контроля на КП, особенно на необслуживаемом объекте;
  • служебная управляющая информация.

Основными видами информации остаются телесигнализация (ТС) и телеизмерение (ТИТ), в межуровневом обмене используется передача цифробуквенной информации (ЦБИ), в распределительных сетях широко распространено телеуправление (ТУ).

Атрибуты достоверности данных отражаются в описателе качества, который присутствует в стандартных блоках. Для этого проводится контроль нарушения пределов, контроль наличия блокировки, актуальность и действительность величины, контроль поступления от автоматической передачи или от оператора.

Телеизмерения могут представляться в относительных или физических единицах (масштабированные), целыми числами со знаком или без знака, числами с фиксированной или плавающей запятой. Таким образом, ТИТ передаются 1, 2 или 4 байтами.

Телесигнализация передается битами, при этом можно передавать один бит, 2 бита (двухбитное представление одного ТС) или 8 бит (8 ТС) в байте.

Остальные виды информации передаются блоками, которые представляют собой массивы однородных величин. Используются следующие форматы:

  • однобайтные измеряемые величины в квантах;
  • двухбайтные измеряемые величины (ТИТ) в квантах;
  • двухбайтные масштабированные измеряемые величины с фиксированной запятой;
  • четырехбайтные масштабированные величины с плавающей запятой (см. ГОСТ Р МЭК 870-5-4 п. 6.5.);
  • группа ТИТ - например, по 8-16 ТИТ в группе (без сжатия) в едином принятом для группы формате (количество элементов информации в группе определяется в соглашении между пользователями телемеханических станций);
  • группа изменившихся ТИТ (сжатие);
  • 1 бит, 2 бита, 8 бит ТС в байте;
  • группа ТС по 4 байта;
  • ЦБИ - передача блоками;
  • регистратор аварийных событий (РС) - передача блоками;
  • единовременные срезы ТИТ - передача блоками;
  • телеуправление (ТУ) - использует специальный диалог для запроса-ответа;
  • служебная информация, передаваемая с помощью команд и квитанций;
  • передача астрономического времени.

Для реализации функции единовременных срезов ТИТ на всех объектах должна быть организована система единого времени. Требования к ее точности невысоки и составляют примерно 200 мс допустимого расхождения для разных энергообъектов. Система единого времени очень полезна также для регистрации аварийных событий, поскольку позволяет провести совместный анализ событий на разных объектах. В этом случае требования к точности повышаются на порядок, расхождение базы времени на разных объектах не должно быть более 20 мс.

6. Структуры блоков данных

Блоки данных прикладного уровня (ASDU - application service data units) формируются на прикладном уровне в соответствии с описанными ниже структурами, передаются на канальный уровень для кодирования в соответствующем протоколе и поступают на физический уровень.

ASDU состоит из ИДЕНТИФИКАТОРА БЛОКА ДАННЫХ и одного или более ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАЦИИ, каждый из которых включает в себя один или более однородных ЭЛЕМЕНТОВ ИНФОРМАЦИИ (либо комбинаций элементов информации).

Структура ИДЕНТИФИКАТОРА БЛОКА ДАННЫХ следующая:

  • один байт - Идентификатор типа (Тип объектов информации) - все объекты информации блока принадлежат к одному типу;
  • один байт - Классификатор переменной структуры (Классификатор структуры блока);
  • один байт - Причина передачи;
  • один байт - Общий адрес станции (общий адрес).

Тип блока данных: Поле в начале блока данных прикладного уровня, которое состоит из Идентификатора типа и Классификатора переменной структуры и определяет тип, длину блока данных и его структуру (в явной или косвенной форме), а также структуру, тип и количество объектов информации.

Классификатор переменной структуры определяет структуру блока, то есть тип информационных компонентов (объекты или элементы) и их количество.

Причина передачи прилагается к ASDU для пояснения источника, инициирующего передачу данных в канал.

Общий адрес станции аналогичен адресу КП и является уникальным адресом в сети. Размер общего адреса является фиксированным параметром сети (в данном отраслевом протоколе - один байт).

Адрес объекта информации является идентификатором объекта информации. Адреса любых объектов информации не должны совпадать на данной станции, в том числе объектов разных типов. Это относится к адресам ТИТ, ТС, ТУ, параметрам ТИТ и т.д.

7. Нормативный документ и тестирование

Нормативный документ содержит ОТТ, включающие термины и определения, структуру модели ЕРА, функции физического, канального и прикладного уровней, режимы передачи и классы диалоговых процедур, описание формата FT1.2, правила передачи и структуру кадра, процедуры обмена,  виды технологических информационных сообщений, структуры блоков данных, виды и форматы прикладных данных в направлении контроля и управления, сводные таблицы типов данных для передачи ТС и ТИТ, процедуры и приоритеты передачи данных, формуляр соглашений о совместимости.

ОАО «ВНИИЭ» завершило разработку математического обеспечения для тестирования КП и ПУ в протоколе FT1.2 для проверки правильности обмена по каналу связи.

Программа Тестирования контролирует полный набор процедур, используемых в протоколе  FT1.2, куда входят:

  • процедура инициализации канала;
  • процедура инициализации процесса;
  • процедура синхронизации времени;
  • процедура телеуправления;
  • процедура чтения данных;
  • процедура передачи цифробуквенной информации;
  • процедура передачи ТС;
  • процедура передачи ТИТ;
  • процедура передачи срезов;
  • процедура передачи полного объема данных;
  • процедура тестирования;
  • процедура передачи параметров;
  • процедура передачи уставок;
  • процедура передачи состояния отпаек трансформаторов.

Для тестирования необходимо указать процедуры, которые реализованы в тестируемом устройстве. В выдаваемом сертификате будут указаны выбранные процедуры и результат тестирования.

При анализе работы устройства фиксируются операции канального и прикладного уровней, анализируется правильность ответов, состояние служебных байтов и битов, полнота выбранных процедур для реализации протокола.



Популярные статьи


Архив статей
Октябрь 2009 (3)
Август 2009 (1)
Май 2009 (15)
Апрель 2009 (10)
Март 2009 (5)
Февраль 2009 (6)


Календарь
«    Июнь 2010    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 

Copyright © 2008-2009. Аsuelectro.ru
При копировании информации с сайта ссылка на http://asuelectro.ru обязательна!!!

 
Карта
rss
Карта