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IEC TR 61850-90-17: Power Quality, PQDIF e WebPQ®
L'integrazione dei dati Power Quality negli ambienti di sottostazione e nei sistemi di controllo basati su IEC 61850 sta acquisendo un'importanza crescente per i gestori di rete, gli impianti industriali e le infrastrutture critiche. Il rapporto tecnico IEC TR 61850-90-17 descrive un approccio basato su IEC 61850 per l'integrazione e la trasmissione di dati di misura Power Quality, eventi e registrazioni.
L'attenzione è rivolta alla comunicazione tra strumenti di misura Power Quality, Substation Automation Systems (SAS), sistemi SCADA e strumenti di analisi o importazione a valle. Nella pratica, tuttavia, la sola integrazione nel sistema di controllo non copre tutti i requisiti di un funzionamento continuo del sistema Power Quality.
Per garantire visibilità in tempo reale, storicizzazione strutturata, allarmi, gestione dei dispositivi e sicurezza IT sono necessarie ulteriori funzioni di piattaforma. Una piattaforma Power Quality dedicata come WebPQ® completa quindi l'integrazione standardizzata negli ambienti IEC 61850 con funzioni destinate al funzionamento continuo.
Punti chiave
- IEC TR 61850-90-17 fornisce un quadro tecnico per l'integrazione di dati Power Quality, eventi e registrazioni negli ambienti di automazione basati su IEC 61850.
- PQDIF viene utilizzato come formato di scambio per dati Power Quality quali eventi, valori caratteristici e registrazioni.
- COMTRADE viene utilizzato tipicamente per registrazioni di disturbi e transitori, nonché per registrazioni di guasto.
- I sistemi SCADA sono adatti alla gestione operativa, alla visualizzazione e all'integrazione dei processi, ma non sono specializzati nei workflow Power Quality approfonditi.
- WebPQ® supporta l'elaborazione continua dei dati Power Quality, la visualizzazione in tempo reale, il reporting, gli allarmi, la gestione dei dispositivi e la sicurezza IT.
Comunicazione dei dati Power Quality secondo IEC TR 61850-90-17
IEC TR 61850-90-17 descrive come i dati relativi alla Power Quality possano essere trasferiti tra strumenti di misura e client utilizzando i concetti IEC 61850. L'obiettivo è consentire una comunicazione interoperabile negli ambienti di automazione delle reti elettriche.
In generale vengono distinte tre applicazioni principali: dati in tempo reale tramite MMS, messaggi orientati agli eventi e registrazioni trasferite come file tramite MMS File Services.
Dati in tempo reale tramite MMS
I valori di misura e di stato attuali possono essere messi a disposizione tramite MMS secondo il principio client/server. Ciò comprende funzioni di lettura e reporting per attività di monitoraggio e applicazioni quasi in tempo reale, a seconda della parametrizzazione utilizzata.
Eventi
Gli eventi Power Quality possono essere segnalati in modo orientato agli eventi. Tali messaggi o trigger possono essere integrati nei workflow SCADA, ad esempio come allarme o come punto di partenza di un processo di analisi.
Negli ambienti SAS e SCADA reali, questo approccio viene spesso implementato in modo che i dati di misura Power Quality e le registrazioni dei disturbi siano messi a disposizione in modo standardizzato del sistema di controllo o di strumenti di analisi e importazione a valle.
L'obiettivo non è riprodurre una piattaforma completa di analisi Power Quality all'interno del sistema di controllo. L'aspetto determinante è piuttosto l'integrazione standardizzata delle informazioni PQ e delle registrazioni nelle infrastrutture IEC 61850 esistenti.
Formati di dati per Power Quality e registrazioni dei disturbi: PQDIF e COMTRADE
Per la trasmissione dei dati Power Quality e dei dati relativi ai disturbi vengono utilizzati formati di scambio consolidati. Particolarmente rilevanti sono PQDIF e COMTRADE. IEC TR 61850-90-17 fa riferimento a questi formati nel contesto della trasmissione di informazioni Power Quality e registrazioni di guasto verso sistemi di sottostazione e SCADA.
| Formato | Campo di applicazione | Classificazione tecnica |
|---|---|---|
| PQDIF IEEE 1159.3 | Dati Power Quality, eventi, valori caratteristici e registrazioni | PQDIF è un formato di scambio standardizzato per dati PQ e supporta toolchain di diversi produttori. Nella pratica, tuttavia, la struttura e l'implementazione possono variare in funzione del produttore, del dispositivo, del firmware e della versione. |
| COMTRADE | Registrazioni di disturbi e transitori, registrazioni di guasto e forme d'onda | COMTRADE è un formato ampiamente utilizzato per l'analisi dei guasti e l'analisi degli eventi. Viene normalmente utilizzato quando devono essere valutate registrazioni dei disturbi o forme d'onda ad alta risoluzione. |
Perché i formati standardizzati sono importanti?
I formati standardizzati facilitano l'integrazione dei dati Power Quality e delle registrazioni dei disturbi nelle architetture di sistema esistenti. Creano una base comune per lo scambio dei dati, le catene di importazione e i processi di analisi a valle.
La sfida pratica consiste nel fatto che l'implementazione concreta può variare in funzione del produttore e della versione del dispositivo. Per un funzionamento affidabile sono quindi fondamentali strutture dati coerenti, processi di importazione monitorati e processi di interfaccia chiaramente definiti.
Valutazione dell'approccio basato su IEC 61850 negli ambienti SAS e SCADA
L'approccio basato su IEC 61850 offre diversi vantaggi per l'integrazione dei dati Power Quality negli ambienti di sottostazione e nei sistemi di controllo. Allo stesso tempo emergono limitazioni tipiche quando i requisiti vanno oltre il semplice trasferimento dei dati.
Vantaggi
- Integrazione standardizzata: è possibile utilizzare le strutture di engineering e comunicazione esistenti nelle sottostazioni IEC 61850.
- Integrazione di sistema: le informazioni e le registrazioni Power Quality possono essere rese disponibili all'interno di una logica di sistema SAS o SCADA nota.
- Obiettivo di interoperabilità: l'approccio è adatto quando i dati PQ sono necessari nel contesto del sistema di controllo per processi operativi, panoramiche o catene di importazione definite.
Limitazioni tipiche
- Meccanismi basati su file: PQDIF e COMTRADE vengono spesso esportati, trasferiti e importati come file. Ciò può limitare l'attualità dei dati nelle applicazioni quasi in tempo reale.
- Ruolo dei sistemi SCADA: i sistemi SCADA sono progettati principalmente per la gestione operativa, la visualizzazione e l'integrazione dei processi, non per workflow Power Quality approfonditi.
- Funzionamento e sicurezza: la gestione dei dispositivi, i processi di aggiornamento, l'auditabilità e la gestione della qualità dei dati specifica per PQ devono generalmente essere gestiti tramite funzioni aggiuntive.
Cosa significa in pratica?
Quando devono essere raggiunti tutti gli obiettivi applicativi, spesso è necessario gestire un gran numero di interfacce. Ciò può comportare trasferimenti di dati ridondanti e una maggiore complessità nella gestione delle versioni dei dispositivi e delle interfacce.
Importazione di file PQDIF rispetto al trasferimento continuo dei dati
PQDIF è un formato di scambio. La sua efficacia operativa dipende tuttavia fortemente dal relativo processo di integrazione. Nelle catene di importazione PQDIF classiche, i dati vengono esportati dal dispositivo, trasferiti e successivamente importati in uno strumento o in un sistema SCADA.
Nella pratica ciò comporta spesso ritardi, ulteriori oneri di integrazione e funzionamento e un maggiore rischio di lacune nei dati. In particolare, con numerosi punti di misura e grandi volumi di dati, i processi batch o basati su file possono ridurre l'efficienza operativa.
Questi aspetti sono particolarmente rilevanti quando la Power Quality non deve essere soltanto documentata, ma utilizzata continuamente per una panoramica in tempo reale, gli allarmi e una rapida analisi degli incidenti. La sola importazione di file spesso non è sufficiente. È necessaria un'elaborazione scalabile dei dati con visibilità in tempo reale, storicizzazione e allarmi.
| Aspetto | Importazione classica di file | Elaborazione continua dei dati |
|---|---|---|
| Attualità | I dati vengono raggruppati e successivamente elaborati a valle. | I valori di misura e gli eventi possono essere valutati continuamente. |
| Impegno operativo | Sono necessari esportazione, trasferimento, job di importazione e monitoraggio delle catene di processo. | I flussi di dati possono essere gestiti centralmente e in modo continuo. |
| Qualità dei dati | Possono verificarsi lacune nei dati se le catene di processo non vengono monitorate continuamente. | La storicizzazione continua supporta una base dati coerente. |
| Scalabilità | Un elevato numero di punti di misura aumenta l'onere dei processi basati su file e batch. | Una pipeline dati centrale supporta in modo più efficiente sistemi di misura di maggiori dimensioni. |
Requisiti per il funzionamento, la sicurezza IT e la gestione dei dispositivi
Un funzionamento Power Quality scalabile richiede normalmente più del semplice trasferimento di punti dati o registrazioni al sistema di controllo. Sono decisive le funzioni che supportano il funzionamento continuo di numerosi punti di misura.
Tra queste rientrano una pipeline dati scalabile, la visibilità in tempo reale, gli allarmi, report di conformità riproducibili e processi definiti per il funzionamento, la sicurezza IT e la gestione dei dispositivi. In particolare, con numerosi sistemi di misura Power Quality installati in modo permanente, i flussi di dati, lo stato dei dispositivi, i diritti degli utenti e gli aggiornamenti devono rimanere controllabili centralmente.
Nell'ambiente di sistema A. Eberle, componenti PQSys installati in modo permanente come PQI-LV, PQI-DA smart e PQI-DE costituiscono la base metrologica per un monitoraggio Power Quality scalabile.
| Requisito | Importanza per il funzionamento Power Quality |
|---|---|
| Pipeline dati scalabile | Numerosi punti di misura e grandi volumi di dati devono essere elaborati con una base temporale coerente e una storicizzazione strutturata. |
| Visibilità in tempo reale e allarmi | Stati attuali, trend, superamenti dei valori limite ed eventi devono essere rilevati tempestivamente. |
| Report di conformità riproducibili | Una valutazione e un reporting standardizzati forniscono una base tracciabile per le misure tecniche. |
| Sicurezza IT durante il funzionamento | Modelli di ruoli e autorizzazioni, auditabilità e processi definiti di aggiornamento e funzionamento supportano un esercizio sicuro. |
| Gestione dei dispositivi e della flotta | Parametrizzazione centrale, manutenzione e rollout controllati semplificano il funzionamento durante l'intero ciclo di vita. |
WebPQ® come piattaforma per l'elaborazione continua dei dati Power Quality
Dall'integrazione IEC 61850 a una piattaforma PQ dedicata
WebPQ® completa l'integrazione SAS e SCADA con una piattaforma Power Quality dedicata al funzionamento continuo. La piattaforma supporta la visualizzazione in tempo reale, la storicizzazione strutturata, il reporting, gli allarmi, la gestione dei dispositivi e la sicurezza IT.
Durante il normale funzionamento, i dati possono essere preparati e trasmessi in modo da consentire un flusso di dati continuo ridotto. In caso di guasto possono essere utilizzate in modo mirato registrazioni ad alta risoluzione, come registrazioni di guasto o DFR. WebPQ® combina così un'elaborazione efficiente dei dati con un'analisi dettagliata degli eventi.
In combinazione con PQI-DE, PQI-DA smart e PQI-LV, si crea un sistema completo per la misura Power Quality, la registrazione dei disturbi, l'analisi, il reporting e il Fleet Management.
Acquisizione continua e valori in tempo reale
La visualizzazione e la valutazione in tempo reale consentono una rapida analisi durante il funzionamento. La storicizzazione strutturata crea una base dati coerente per numerosi punti di misura.
Allarmi e reporting
Notifiche, allarmi e generazione automatizzata di report supportano il passaggio dai dati di misura a misure Power Quality concrete.
Gestione dei dispositivi e sicurezza IT
Gestione e parametrizzazione centralizzate, User Rights Management, Audit Logging e Fleet Management, inclusi gli aggiornamenti del firmware, supportano un funzionamento sicuro durante l'intero ciclo di vita.
Interfaccia utente intuitiva
Analisi efficiente, generazione dei report e definizione delle misure per stabilizzare la rete supportano un utilizzo orientato alla pratica.
WebPQ®
Piattaforma centrale per dati Power Quality, reporting e gestione dei dispositivi
WebPQ® supporta l'elaborazione continua dei dati Power Quality provenienti da dispositivi di misura e registratori di disturbi installati in modo permanente. La piattaforma consente visualizzazione in tempo reale, storicizzazione strutturata, reporting, allarmi, accessi sicuri e Fleet Management centralizzato.
Interazione tra IEC 61850, PQDIF e WebPQ®
IEC TR 61850-90-17 fornisce un quadro standardizzato per l'integrazione di dati Power Quality e registrazioni negli ambienti di sistema basati su IEC 61850. WebPQ® amplia questo approccio con funzioni di piattaforma essenziali per il funzionamento continuo di sistemi di misura di grandi dimensioni.
Mentre l'approccio basato su IEC 61850 supporta principalmente l'integrazione strutturata negli ambienti SAS e SCADA, WebPQ® risponde a requisiti aggiuntivi del funzionamento quotidiano della Power Quality. Tra questi rientrano visibilità in tempo reale, storicizzazione, reporting, allarmi, gestione dei dispositivi e sicurezza IT.
| Funzione | Approccio basato su IEC 61850 | WebPQ® |
|---|---|---|
| Trasferimento dati | MMS, eventi e File Services | Comunicazione diretta continua ottimizzata per la larghezza di banda |
| Registrazioni | PQDIF e COMTRADE come formati di scambio rilevanti | Utilizzo di flussi di dati continui e registrazioni ad alta risoluzione in caso di guasto |
| Analisi | Integrazione nel contesto SAS/SCADA e nelle catene di analisi a valle | Analisi Power Quality dedicata, valutazione dei trend, reporting e allarmi |
| Funzionamento | Integrazione standardizzata nelle infrastrutture IEC 61850 esistenti | Gestione dei dispositivi, Fleet Management, User Rights Management e Audit Logging |
Sintesi e conclusioni
IEC TR 61850-90-17 fornisce un quadro standardizzato per integrare dati Power Quality e registrazioni, ad esempio PQDIF e COMTRADE, negli ambienti SAS e SCADA basati su IEC 61850. Ciò supporta l'interoperabilità tra dispositivi di misura, automazione delle sottostazioni e sistemi di controllo.
Per un funzionamento Power Quality efficiente e scalabile con elevati volumi di dati sono tuttavia essenziali ulteriori funzioni di piattaforma. Tra queste rientrano l'acquisizione continua dei dati, la visibilità in tempo reale, la storicizzazione strutturata, gli allarmi, la valutazione riproducibile e processi sicuri di funzionamento e aggiornamento durante l'intero ciclo di vita del dispositivo.
La gestione dei dispositivi e della flotta, il patch e device management e l'auditabilità sono componenti essenziali di una soluzione complessiva alla luce dei crescenti requisiti di cybersecurity. Questi requisiti vanno oltre la semplice integrazione nel sistema di controllo e vengono affrontati da una piattaforma Power Quality dedicata come WebPQ®.
- Integrazione standardizzata: IEC TR 61850-90-17 supporta l'integrazione strutturata di dati PQ, eventi e registrazioni negli ambienti di sistema IEC 61850.
- Funzionamento continuo: per visibilità in tempo reale, allarmi, storicizzazione e rapida analisi degli incidenti sono necessarie ulteriori funzioni di piattaforma.
- Scalabilità sicura: gestione dei dispositivi, sicurezza IT, Audit Logging e Fleet Management supportano un funzionamento sicuro su numerosi punti di misura.
Autore
Lukas Rappel
Business Development Manager - PQSys
FAQ - Domande frequenti
Cosa descrive IEC TR 61850-90-17 in relazione alla Power Quality?
IEC TR 61850-90-17 descrive come i dati relativi alla Power Quality possano essere trasferiti tra dispositivi di misura e registrazione e client utilizzando i concetti IEC 61850. L'obiettivo è consentire una comunicazione interoperabile negli ambienti di automazione delle reti elettriche.
Quali applicazioni distingue IEC TR 61850-90-17?
L'approccio distingue dati in tempo reale tramite MMS, messaggi orientati agli eventi e registrazioni trasferite come file tramite MMS File Services. Per le registrazioni viene generalmente utilizzato PQDIF per le registrazioni Power Quality e COMTRADE per le registrazioni di guasto o le forme d'onda.
Che cos'è PQDIF?
PQDIF è un formato di scambio standardizzato per dati Power Quality quali eventi, valori caratteristici e registrazioni. Supporta toolchain di diversi produttori, ma l'implementazione pratica può variare in funzione del produttore, del dispositivo, del firmware e della versione.
Che cos'è COMTRADE?
COMTRADE è un formato ampiamente utilizzato per le registrazioni di disturbi e transitori. Viene normalmente utilizzato per l'analisi dei guasti e degli eventi, in particolare quando devono essere valutate forme d'onda o registrazioni di guasto ad alta risoluzione.
Perché la sola integrazione SCADA spesso non è sufficiente per la Power Quality?
I sistemi SCADA sono progettati principalmente per la gestione operativa, la visualizzazione e l'integrazione dei processi. Analisi Power Quality approfondite, report PQ coerenti, valutazioni di trend ed eventi su numerosi punti di misura, nonché gestione dei dispositivi e funzioni di sicurezza IT vengono spesso implementati in sistemi Power Quality specializzati.
Quali vantaggi offre WebPQ® per il funzionamento continuo della Power Quality?
WebPQ® supporta acquisizione continua, valori in tempo reale, storicizzazione strutturata, allarmi, reporting, gestione dei dispositivi e sicurezza IT. WebPQ® completa quindi l'integrazione SAS o SCADA con funzioni essenziali per la gestione di numerosi punti di misura e grandi volumi di dati.
Quando è utile una piattaforma Power Quality dedicata?
Una piattaforma Power Quality dedicata come WebPQ® è utile quando i dati PQ non devono essere soltanto documentati, ma utilizzati continuamente per panoramiche in tempo reale, allarmi, valutazione dei trend, report di conformità e rapida analisi degli incidenti. Ciò è particolarmente rilevante con numerosi punti di misura, grandi volumi di dati e requisiti più elevati in materia di sicurezza IT e gestione dei dispositivi.
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