پروتکل مخابراتی IEC61850
در شبکه های الکتریکی، با توجه به تعدد و تنوع تجهیزات و سازندگان مختلف، همواره نیاز به یک زبان مشترک برای برقراری ارتباط بین تجهیزات مختلف ضروری بوده است.بر این مبنا پروتکل های مخابراتی برای ایجاد این زبان مشترک بین تجهیزات مختلف معرفی شده اند.پروتکل مودباس یکی از قدیمی ترین این پروتکل ها میباشد که هنوز نیز در بسیاری از صنایع رایج و مورد استفاده است.در حال حاضر با توجه به گسترش اینترنت و شبکه های مخابراتی، نیاز به دسترسی و کنترل پذیری از راه دور بسیار ضروری به نظر می رسد. در این میان موضوع امنیت سایبری نیز هر روز بیش از پیش مورد توجه قرار می گیرد. لذا پروتکل های مخابراتی جدید باید طیف وسیعی از نیازمندی ها از جمله سرعت، در دسترس بودن، قابلیت اطمینان و …. در ساختار خود داشته باشند. به جرات میتوان پروتکل مخابراتی IEC61850 را نمونه کاملی از تمام موارد مورد نیاز آینده ارتباطات در صنایع دانست.
فانکشن GOOSE
پروتکل مخابراتی IEC61850 مجموعه‌ای از سرویس‌ها از جمله MMS ، GOOSE و Time sync را معرفی و ملاحظات مربوط به آنها را بررسی میکند.
فانکشن GOOSE بطور خلاصه امکان ارسال و دریافت سیگنال‌های آنالوگ و باینری را بین چند تجهیز یا IED فراهم می‌سازد. از این رو دیگر نیازی به انجام وایرینگ بین ادوات مختلف نخواهد بود و این مقادیر بر بستر شبکه LAN منتقل خواهند شد. ازین ویژگی میتوان برای هماهنگی حفاطتی، اینترلاک ثبت وقایع و… استفاده کرد. یعنی به عنوان مثال برای ارسال فرامین مختلف از یک رله به رله دیگر، نیازی به کشیدن سیم های مجزا برای هرکدام از ورودی ها و خروجی های دیجیتال نمی باشد و همه این سیگنال ها از طریق یک کابل شبکه با قابلیت اطمینان بالا و با سرعت بالا منتقل می‌شوند. با پشتیبانی تجهیزات مختلف از پروتکل مخابراتی IEC61850 حجم بالایی از سیم کشی ها و به تبع آن مشکلات و هزینه های ناشی از آن نظیر خرابی، قطعی، عیب یابی، فضای مورد نیاز برای عبور کابل ها و … کاهش می یابد.
Redundancy
با توجه به توضیح بالا میتوان دریافت که بحث Redundancy و قابلیت اطمینان در این پروتکل از اهمیت بالایی برخوردار است(زیرا در صورت بروز مشکل تمام ارتباط ها از دست خواهد رفت) لذا تمامی این موارد در استاندارد IEC61850 در نظر گرفته شده است. رله پیشتاز با پشتیبانی از پروتکل‌های PRP/HSR امکان پیاده‌سازی ساختار redundant را فراهم می‌سازد.
افزایش سرعت
یکی دیگر از مزایا این فانکشن کاهش زمان ارسال و دریافت می باشد. بدینصورت که در روش قدیمی تاخیر ناشی از مدار الکترونیکی ورودی دیجیتال رله ها (مدار ورودی دیجیتال بسته به سازنده های مختلف میتواند از 2 تا 15 میلی ثانیه از زمان اعمال ولتاژ تا عملکرد ورودی دیجیتال تاخیر ایجاد کند) و تاخیر فیزیکی ناشی از عملکرد کنتاکت داخل رله و کنتاکت هایی که در مسیر قرار دارد (بر اساس مشخصات کنتاکت بین 8 تا 20 میلی ثانیه) برداشته میشود. این موضوع میتواند در کاهش زمان عملکرد و هماهنگی حفاظتی نقش به سزایی داشته باشد. بدینصورت که در حالت قدیمی رله باید برای ارسال فرمان و وضعیت به رله دیگر یک کنتاکت را ببندند. این کنتاکت داخلی بصورت مستقیم و در بسیاری مواقع به کمک حداقل یک کنتاکت کمکی و بیرونی ارسال میشود به ورودی دیجیتال رله دیگر(بسیاری مواقع اینجا نیز یک کنتاکت کمکی یا واسطه مورد استفاده قرار میگیرد) و بعد از تحریک ورودی دیجیتال رله دوم عملکرد خواهد داشت. در این میان حداقل تاخیر اعمال شده 20 میلی ثانیه خواهد بود (10 میلی ثانیه عملکرد کنتاکت رله اول و 10 میلی ثانیه تحریک ورودی دیجیتال رله دوم) و تمامی این تاخیر ها در هماهنگی های حفاظتی باید در نظر گرفته شود. همچنین این محاسبات با شرط عدم وجود ایراد در سیم کشی و … می باشد. ولی با استفاده از پروتکل مخابراتی 61850 و فانکشن GOOSE همه سیم کشی های ذکر شده با یک کابل شبکه جایگزین می شود و تاخیر ناشی از ورودی و خروجی های دیجیتال بین مسیر برداشته خواهد شد.
طبق استاندارد IEC 61850 حداکثر تاخیر مجاز لینک مخابراتی در GOOSE (برای کاربردهای حساس حفاظتی) ۴ میلی ثانیه می باشد که این تاخیر با پیاده‌سازی صحیح شبکه مخابراتی بین رله‌ها قابل دستیابی است. همچنین با درنظر گرفتن تاخیر محاسباتی دو رله ارسال کننده پیام GOOSE و رله دریافت کننده، تاخیر کلی کم تر از ۱۰ میلی ثانیه خواهد بود (در مقایسه با تاخیرهای ناشی سیستم سیم کشی قدیمی).
کاربردها
از جمله موارد کاربرد فانکشن GOOSE میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- Implementing flexible protection schemes through software
- Logic coordination in the MV feeders
- Auto bus transfer and under voltage tripping scheme
- Circuit breaker failure function
برقراری ارتباط GOOSE بین دو رله‌ی پیشتاز 211 و زیمنس 7UT63
در ادامه با استفاده از فانکشن GOOSE مربوط به پروتکل مخابراتی IEC61850، پیاده سازی شده در رله مولتی فانکشن پیشتاز میخواهیم یک سیگنال بین دورله پیشتاز و زیمنس تبادل کنیم. بدینصورت که با تحریک ورودی دیجیتال رله اول، رله پیامی را با استفاده از فانکشن GOOSE به رله دوم ارسال نماید و با دریافت سیگنال توسط رله دوم یک خروجی دیجیتال(کنتاکت) فعال شود. . با استفاده از دستگاه تست رله CMC زمان بین اعمال ورودی و فعال شدن خروجی بررسی شده است که این زمان متاثر از تاخیر ورودی دیجیتال (بین 10 تا 15 میلی‌ثانیه)، تاخیر کنتاکت خروجی (حدود 10 میلی‌ثانیه)، تاخیر لینک مخابراتی و تاخیر پردازشی دو رله‌ی پیشتاز و زیمنس میباشد.
