60 № 1 – 2015

ТЕСТ-ДРАЙВ

Наличием комплекса АСУ ТП сегодня никого не удивишь, особенно если речь идет о цифровых подстанциях. Как известно, в состав ПТК АСУ ТП входят контроллеры, обладающие различными вариантами исполнения и функциональными возможностями. В рамках данной статьи оценим новый прибор «Прософт-Системы» – контроллер ячейки 6–35 кВ ARIS C304. В то время как электросетевые компании все больше внимания уделяют реализации быстровозводимых модульных цифровых подстанций 6–35 кВ, обращение к подобному классу устройств очень своевременно. А в условиях, когда ставки делаются на отечественные решения, это вдвойне актуально.

В отличие от других контроллеров, доступных на рынке, ARIS C304 сочетает в себе несколь-ко функций: обеспечивает возможность ввода

сигналов с измерительных ТТ и ТН, реализацию функ-ций измерительного преобразователя, коммерческого учета и контроля качества электроэнергии. Поддержи-ваются также протоколы стандарта МЭК 61850.

ВНЕШНИЙ ВИДОбщий вид контроллера представлен на рис. 1.

В первую очередь отметим его возможности по монтажу. Устройство имеет крепление под DIN-рейку, которое можно снять, если в нем нет необ-

ходимости, и 4 «крючка» для крепления на ровную вертикальную панель.

ARIS C304 представляет собой черный парал-лелепипед без каких-либо органов управления и индикации (за исключением нескольких светодио-дов). Контроллер имеет интерфейс для подключе-ния опциональной выносной панели управления и индикации, сочетающей в себе 5.7” LCD дисплей и 12-кнопочную клавиатуру.

Это компактный и легкий контроллер. На лицевой стороне расположены дискретные входы/выходы, пор-ты Ethernet и RS485, аналоговые входы по току и на-пряжению, светодиодная индикация питания, состоя-ния устройства и сигнализации ошибок, а также порт для подключения панели управления и индикации.

Панель управления и индикации не интегриро-вана в корпус и может быть расположена в любых плоскостях на большом удалении от самого устрой-ства. Контроллер позволяет максимально эффек-тивно использовать данное вам пространство бла-годаря нескольким вариантам креплений.

ПРЕТЕНДУЕШЬ – СООТВЕТСТВУЙВ комплектацию ARIS C304 входят различные мо-

дули, позволяющие осуществлять полный мониторинг и управление ячейкой.

Авторы:Головин А.В.Чайкин В.C.

Поможет ли контроллер ARIS C304 в реализации цифровых подстанций 6–35 кВ высокой заводской готовности?

Рис. 1. Общий вид ARIS C304

№ 1 – 2015 61

ТЕСТ-ДРАЙВ

Попробуем реализовать цифровое КРУ на базе ARIS C304. Идея заключается в удаленном управлении всеми устрой-ствами, расположенными в ячейке. От контроллера потребуется: управление и контроль состояния выключателя, зазем-лителя, привода тележки, получение ин-формации с датчика напряжения на ка-бельном вводе, дополнительно – данные с ключа местного управления.

Для решения поставленной задачи по-требуется 11 дискретных входов и 6 дис-кретных выходов. Обращаемся к перечню модулей и видим, что модули DI24-15 и DI220-15 поддерживают до 15 дискретных входов на 24В и 220В. Модули DOL и DOH имеют 8 каналов для телеуправления.

Модуль DOH имеет в составе электро-механические реле и может использо-ваться для телеуправления или для бло-кировки (одновременное использование в двух режимах запрещено). Это важно знать заказчику и проектировщику.

Исходя из возможностей перечислен-ных модулей, задачу по управлению ячей-кой можно решить, применив одно устрой-ство ARIS C304. Еще осталось минимум 4 дискретных входа и 2 дискретных выхода, так как мы используем только 2 модуля по назначению, а есть место и для третьего.

СМЕЛОЕ РЕШЕНИЕМногие скажут: объединять функции

нескольких независимых устройств в од-ном недопустимо. Компания «Прософт-Системы» представила свое мнение на этот счет и, дополнив устройство модулем ввода сигналов измерения от ТТ и ТН, до-бавила в ARIS C304 функции коммерче-ского контроля и учета электроэнергии.

Первое, что приходит на ум – уменьше-ние объема монтажа. Контроллер уста-навливается непосредственно в ячейку (6–35кВ). Нет необходимости выносного монтажа (из ячейки) вторичных цепей из-мерения сигнализации и управления. Вто-рое – экономия на установке устройств. Контроллер выполняет функционал изме-рительного прибора, счетчика ЭЭ, модуля ввода-вывода ТМ, прибора ПКЭ, шлюза для интеграции устройств РЗА.

ВРЕМЯ ПРАКТИКИОценим удобство устройства с позиции

наладчика. Мы уже посчитали, что одно-го контроллера для реализации цифрово-

го КРУ достаточно. Теперь настроим кон-троллер на управление этой ячейкой.

Начнем с настройки управления комму-тационным аппаратом – выключателем. Чтобы контроллер ARIS C304 смог чем-нибудь управлять, необходимо создать ко-манду (рис. 2).

Затем настраиваем ее: определяем и задаем дискретные входы и выходы для управления и контроля коммутационного аппарата (рис. 3).

При создании и настройке команды управления выключателя нам потребуется:

1. Выбрать модуль, выдающий сигналы ТУ (строка «Модуль», рис. 3). Определим канал 1 для команды включения, канал 2 для команды отключения выключателя. У нас используется модуль DOH, который программно перенастроен и отображается как модуль DOTC02. Необходимость про-граммной перенастройки модуля нам не

ясна, но однозначно связана с программ-ным обеспечением линейки оборудования ARIS-C30х. По словам производителя, при поставке устройств вся настройка моду-лей будет произведена заблаговремен-но. Сейчас ведется работа по улучшению ПО, чтобы убрать эту операцию по перена-стройке из списка необходимых.

2. Настроить каналы для получения ин-формации о состоянии объекта управ-ления. Для этого в строке «Состояние объекта управления» назначим двухпозици-онный дискретный сигнал. На данном эта-пе настройки мы были приятно удивлены. ПО ARIS C304 настолько гибкое, что позво-ляет создавать двухпозиционные каналы, комбинируя дискретные входы не попарно (DI 1 + DI 2), а произвольно (DI 1 + DI 5).

Для настройки канала переходим в кон-фигуратор параметра модуля дискретных ходов (рис. 4). Выбор дискретных входов

Головин А.В., технический директор ООО «ТЕКВЕЛ»

Чайкин В.C., менеджер проекта ООО «ТЕКВЕЛ»

Рис. 2. Список команд управления

Рис. 3. Настройка команды управления

Рис. 4. Информационное окно с информацией о модуле, выбранном для конфигурации

62 № 1 – 2015

ТЕСТ-ДРАЙВ

для создания двухпозиционного канала приведен на рис. 5.

Обратим внимание на «Фильтр неопре-деленного состояния». Выдержка време-ни, установленная наладчиком, предназна-чена для ожидания изменения положения коммутационного аппарата. Если бы ее не было, то при отключении выключателя со-стояние двухпозиционного канала изменя-

лось как 10 (выключатель включен), далее 00 (неопределенное состояние коммутаци-онного аппарата), 01 (выключатель отклю-чен). Промежуточное состояние 00 могло бы привести к ошибке работы других ко-манд и срабатыванию ТС.

Для контроля состояния выключате-ля «Включено» определим DI 1, для со-стояния «Отключено» – DI 5. Атрибут данных stVal объекта данных Pos логи-ческого узла XCBR требует применения двухпозиционного канала в соответствии со стандартом МЭК 61850. Использова-ние комбинаций 10, 01, 00 («вкл», «выкл», «промежуточное состояние»), 11 («запре-щенное состояние») позволяет точно кон-тролировать положение выключателя.

После создания канала требуется об-новление конфигурации контроллера. Те-перь данный канал доступен для исполь-зования в командах.

3. В рамках алгоритмов блокиро-вок настроить запрещающий сигнал. На рис. 3 этот параметр настройки определя-ется в строке «Условие» как для раздела «ТУ Вкл», так и для «ТУ Выкл».

Данный сигнал может быть результа-том работы алгоритма, заложенного в контроллер, или каким-либо другим ин-формационным сигналом. Важное требо-вание производителя: этот сигнал блоки-ровки всегда должен быть назначен, без него команда выполняться не будет.

Так как этот сигнал нам не требуется, соз-даем «виртуальный канал». Он не имеет физического воплощения и создается про-

Рис. 5. Конфигурирование двухпозиционного канала

Рис. 6. Калькулятор дорасчета значения виртуального канала

Рис. 7. Активация команды в режиме «Наладка»

Рис. 9. Конфигурирование логического устройства

Рис. 10 Доступные для создания типы логи-ческих узлов

Рис. 8. Базовая конфигурация логического устройства

граммно. Но обладает рядом перспектив по использованию. Во-первых, его можно ис-пользовать в алгоритмах блокировки, при-своив результат работы алгоритма (0 или 1).

Во-вторых, ему можно присвоить значение, вычисленное с помощью «калькулятора» (рис. 6), который поддерживает логические и алгебраические операции. В результате по-лучим на «логическом выходе» этого канала значение, составленное из состояний реаль-ных дискретных входов. Для примера назна-чим на переменные «y» и «z» значения дис-кретных входов DI01 и DI05. При дорасчете значение виртуального канала «y+z».

В-третьих, ПО ARIS C304 позволяет подставлять значение, установленное пользователем, в канал в режиме налад-ки. Используя эту возможность, подста-вим в виртуальном канале значение 0, тем самым разрешим работу контролле-ра на отключение и включение.

В нашем эксперименте управления вы-ключателем алгоритмы и дополнитель-ные условия не требуются. Настройка ко-манды управления будет выглядеть, как изображено на рис. 3.

Переведем выключатель в состояние «Включено». Для проверки запустим ко-манду управления в режиме наладки и нажмем кнопку «ОТКЛ» (рис. 7). В опы-те использовался имитатор выключателя. Контроллер отработал успешно.

МЭК 61850В МЭК 61850 для управления выклю-

чателем предусмотрен логический узел CSWI, для контроля состояния выключа-теля – XCBR.

В логическом устройстве ARIS C304 Controller изначально определены 2 логиче-ских узла. Для добавления логических уз-лов используется кнопка «Создать» (рис. 8)

На рис. 9 представлено меню создания логического узла. На рис. 10 приведены допустимые типы логических узлов.

В соответствии с нашей задачей созда-ем XCBR и CSWI. Благодаря пояснениям к логическим узлам понятно, какие из них отвечают за модули, входящие в устрой-ство. После создания логических узлов, древо будет расширено автоматически.

Созданная ранее команда управления не только продемонстрировала возможности конфигурирования и юзабилити контроллера посредством web-конфигуратора, но и потре-буется нам теперь для управления по МЭК 61850. Чтобы телеуправление по МЭК 61850 заработало, необходимо присвоить соз-данную ранее команду логической модели

№ 1 – 2015 63

ТЕСТ-ДРАЙВ

устройства. Используем два логических узла XCBR и CSWI. Объекту данных Pos логиче-ского узла CSWI присвоим команду управле-ния, атрибуту данных stVal объекта данных Pos логического узла XCBR – двухпозицион-ный сигнал состояния выключателя.

Привязка атрибутов логических узлов осуществляется в отдельной вкладке и заключается в выборе требуемых пара-метров из списков «Объекты 61850» и «Тэг АРИС» (рис. 11).

В качестве клиентской системы мы ис-пользовали OPC-сервер компании ReLab. Важно отметить, что в целях безопасно-сти в настройках ARIS C304 необходимо указать IP-адрес клиента, с которого бу-дет осуществляться управление (рис. 12).

Наладчики будут рады, ощутив, что ничто не ограничивает их фантазию при работе с дискретными каналами. Это несомненный плюс. Однако поскольку ARIS С304 – один из первых представителей новой линейки, то в процессе работы с ним были обнару-жены некоторые ошибки ПО. Например, об-новление списка дискретных сигналов после создания двухпозиционного канала было до-ступно в сервисном режиме разработчика.

Чему мы действительно удивились, так это тому, что ARIS C304 автоматически «распределил» команду управления по атрибутам объекта данных логического узла CSWI. Это здорово!

О БЛОКИРОВКАХПопробуем реализовать один из ал-

горитмов блокировок, используемый в ячейках КРУ одной из компаний КРУ-строителей: разрешается перемещение КВЭ ввода, если разомкнут заземлитель сборных шин своей секции (в ячейке ТН) и отключен свой выключатель.

Положение заземлителя передается по GOOSE-сообщению, в нем же будет пере-даваться атрибут данных «stVal» объекта данных «Pos» логического узла «XSWI». Положение выключателя определится по состоянию канала двухпозиционного сиг-нала, к которому подключен выключатель.

Пример алгоритма приведен на рис. 13.Разомкнутое состояние заземлителя и

положение выключателя «отключено» в обоих случаях определяется комбинаци-ей двух битов 01, которая не может быть передана ни GOOSE-сообщением, ни вну-тренней логикой устройств. Для передачи состояния используется кодирование. Ком-бинация 01 в двоичной системе счисления соответствует 1 в десятеричной. Таким об-разом, состояние коммутационного аппа-

рата передается как целочисленный тип данных (integer). Тогда состояние «отклю-чено» передается как «1», «включено» – «2», «промежуточное состояние» – «0».

По этой причине в алгоритме входные сигналы определяются как «INT», далее значения сравниваются с 1. Если оба сиг-нала о состоянии соответствуют положе-нию «отключено» (1), на выходе логиче-ского «И» будет единица. Но так как для работы любой команды требуется значе-ние блокирующего сигнала «0», после «И» установлен блок инверсии. Далее логиче-ски сигнал идет на выход из алгоритма.

Web-конфигуратор ARIS C304 не по-зволяет создавать алгоритмы, поэто-му используется отдельная программа «SoftConstructor».

Добавить новый алгоритм можно в раз-деле «Алгоритмы» (рис. 14).

Галочкой отмечены работающие из них. При создании собственного алгоритма за-даем его название, комментарии (по жела-нию) и, самое главное, прикрепляем файл, содержащий в себе алгоритм.

После загрузки файла делаем привяз-ку входных и выходных сигналов (рис. 15).

Результат, как мы и ожидали, оказался по-ложительным. Алгоритм отработал верно.

РЕЗЮМЕЧтобы сориентироваться в разделах

web-конфигуратора и по-настоящему оце-нить все возможности устройства, придет-ся потратить немного времени. В целом же свобода в конфигурации и управлении дискретными сигналами, наличие каль-кулятора для дорасчета сигналов заслу-живает оценки «отлично». Реализация функций контроллера и счетчика электро-энергии в одном устройстве впечатляет, посмотрим, как это решение зарекомен-дует себя в будущем. Кроме того, наличие функций контролера и системы учета в одном устройстве дополнено поддержкой нескольких профилей пользователей ARIS C304, что позволит специалистам разных служб использовать одно устройство для нескольких целей.

Мелкие недоработки, обнаруженные нами, не портят общего впечатления, тем более что при поставке данных устройств они уже будут отвечать всем требованиям заказчика.

Рис. 11. Настройка логических узлов Рис. 12. Добавление клиентов в конфигура-торе ARIS C304

Рис. 13. Алгоритм блокировки

Рис. 14. Диалоговое окно раздела «Алгоритмы»

Рис. 15. Создание нового алгоритма в Web-конфигураторе