Тренажер цифровой подстанции 110/35/10 кВ

Объект: "Тренажер цифровой подстанции 110/35/10 кВ"
Заказчик: ПАО "Россети Юг"
Разработчик: АО "ФИЦ" («Россети научно-технический центр») и ООО "Радиус АйТи"

В рамках НИОКР для ПАО «Россети Юг» «Разработка и создание тренажера цифровой подстанции 110/35/10 кВ. Разработка методических материалов для проведения обучения электротехнического персонала на оборудовании, работающем по протоколу МЭК 61850 с использованием тренажера цифровой подстанции 110/35/10 кВ», АО «ФИЦ» («Россети научно-технический центр») совместно с ООО «Радиус АйТи» выполнило разработку и создание тренажера цифровой подстанции 110/35/10 кВ. Назначением указанного тренажера является обучение электротехнического персонала (РЗА, АСУ ТП, служб учета электроэнергии и др.) работе с оборудованием, поддерживающим описанные в стандартах серии МЭК 61850 протоколы.

Схема тренажера цифровой подстанции

Проектными решениями была предусмотрена организация ЛВС для обмена данными по протоколам МЭК 61850-8-1 (MMS, GOOSE) и МЭК 61850-9-2 (Sampled Values). Для апробации новых технических решений выбрана топология сети с совмещенной в единую физическую сеть шиной станции и процесса - мультишина. Указанное техническое решение позволило также снизить затраты на коммуникационное оборудование по сравнению с вариантами раздельного исполнения коммуникационных шин.

Для построения мультишины применено оборудование MOXA, а именно специализированные коммутаторы серии PT-G7728. Коммутаторы являются гигабитными и поддерживают протокол IEEE-1588v2 (PTP), что позволило обеспечить достаточную для SV-потоков пропускную способность и точность синхронизации. В ходе испытаний проверено, что 6 SV-потоков передаются по ЛВС корректно, а погрешность их синхронизации по PTP не превышает 1 мкс.

Для выполнения требований по отказоустойчивости мультишина выполнена резервированной, подключение к ней оборудования тренажера осуществлено с поддержкой протокола параллельного резервирования PRP. Устройства без аппаратной поддержки PRP включены в сеть через устройство типа Redbox - PT-G503-PHR-PTP-HV.

С целью организации бесперебойной передачи данных было выполнено логическое разделение мультишины на шину процесса и шину станции посредством VLAN. К VLAN 1 отнесены интерфейсы, осуществляющие прием и передачу данных с использованием протоколов MMS, GOOSE, т.е. VLAN 1 выступает эквивалентом шины станции. К VLAN 2 отнесены интерфейсы, связанные с передачей информации в протоколе SV, т.е. VLAN 2 выступает эквивалентом шины процесса.

Интерфейс настроек VLAN на коммутаторах Moxa:

В ходе реализации НИОКР специалистами "АО "ФИЦ" («Россети научно-технический центр») и ООО "Радиус АйТи" отмечено удобство использования функции мониторинга GOOSE‑сообщений (оригинальное название – MOXA GOOSE Check) с помощью коммутаторов MOXA.

Страница интерфейса коммутатора с функционалом мониторинга GOOSE

Функция GOOSE Check поддерживает мониторинг до 100 GOOSE-сообщений одновременно и позволяет существенно упростить работу при наладке систем и диагностике неисправностей. Мониторинг позволяет в режиме реального времени отслеживать изменение параметров, таких как APPID, Destination MAC, IED Name, VLAN ID. Также контролируется наличие потока данных в сети – при его исчезновении в интерфейсе формируется соответствующая индикация. Отдельные GOOSE-сообщения при необходимости можно зафиксировать для отслеживания их статуса даже после длительной потери связи. Реализована возможность передачи коммутатором данных о его состоянии и состоянии GOOSE-потоков по протоколам MMS и SNMP в SCADA-системы.

GOOSE Check относится к штатному функционалу коммутаторов серии PT-G7x28 и позволяет решать следующие проблемы:

1. Несовпадение параметров GOOSE-сообщений на устройствах-источниках и устройствах-приемниках;
2. Несовпадение принимаемых данных на устройствах-приемниках с передаваемыми данными устройств-источников;
3. Непрохождение широковещательного трафика GOOSE от источников до получателей;
4. Появление несанкционированных источников GOOSE-сообщений в ЛВС;
5. Возможные действия вредоносного ПО, связанные с захватом и ретрансляцией GOOSE сообщений.

Функция мониторинга GOOSE также имеет активный режим, при включении которого GOOSE-сообщения от несанкционированных источников могут быть заблокированы коммутатором, во избежание вредоносного воздействия на сеть, а оператор сети – предупрежден об инциденте.

Оборудование Moxa, применяемое на тренажере:

PT-G7728 – Модульный управляемый коммутатор 2 уровня, до 28 портов Gigabit Ethernet c 4 предустановленными портами, 6 слотами для установки модулей расширения. Кроме стандартных функций управляемых коммутаторов PT-G7728 поддерживает дополнительный функционал для применения на подстанциях: синхронизация IEEE 1588v2 PTP, опрос и управление по протоколу MMS, приоритезация трафика МЭК 61850 (QoS) и мониторинг GOOSE-сообщений.

PT-G503-PHR-PTP-HV – Модуль резервирования PRP/HSR (Redbox), служащий для подключения устройств к PRP сетям.

Указанные устройства соответствуют стандартам МЭК 61850-3 и IEEE 1613 для применения на подстанциях, имеют рабочий диапазон температур -40 ~ 85°C, резервирование блоков питания 110/220 В. пост./перм. и гарантию 5 лет.