البحث المتقدم

نظرة عامة على المشكلات والتحديات الفنية لنظام أتمتة المحطات الفرعية المستند إلى IEC 61850

Title An overview of the issues and technical challenges for IEC 61850 based Substation Automation System

الباحث الرئيس محمد عزير
التخصص: الهندسة الكهربائية
التخصص الدقيق: Substation automation system
المستخلص: اكتسب معيار IEC 61850 شعبية هائلة في أتمتة المحطات الفرعية بعد ظهوره. تم نشر العديد من الأوراق البحثية التي تسلط الضوء على الميزات والفوائد المختلفة لـ IEC 61850. يوفر المعيار إمكانية التشغيل البيني والتكوين السهل والتكلفة الأقل والبنية البسيطة. ومع ذلك ، من أجل الاستفادة من هذه الميزات والمزايا ، هناك العديد من التحديات أثناء التنفيذ العملي والتي تمت مناقشتها في هذه الورقة. تناقش الأوراق السابقة بشكل عام مشكلة واحدة أو اثنتين ، على سبيل المثال ، قضايا التنفيذ والأمن بشكل خاص ، ولكن هذه الورقة تناقش بشكل شامل جميع الإخفاقات والتحديات التقنية التي يواجهها نظام أتمتة المحطات الفرعية (SAS) المستند إلى IEC 61850. تقدم الورقة نظرة عامة مفصلة على أنواع مختلفة من القضايا ، مثل قضايا التنفيذ العملي ، والقضايا الهيكلية في الطبقات الهرمية ، والمسائل الأمنية ، وقابلية التشغيل البيني وقابلية التبادل ، وتحديات الاتصال ، والتخطيط ، والموثوقية ، والمزامنة ، والتوافر ، والتدريب ، والقضايا الوظيفية ، ومهارات القوى العاملة ، وغيرها من القضايا ، وما إلى ذلك. تناقش الورقة القضايا والتحديات التي يجب أخذها في الاعتبار ويجب حلها قبل تنفيذ المعيار ، أي أهمية الاتصالات القائمة على IEC61850 من حيث نقل البيانات والموثوقية والتوافر والكفاءة . من أجل الحصول على تنفيذ ناجح وميزة كاملة للمعيار ، من الضروري جدًا مراعاة المشكلات الحالية ومعالجتها قبل تنفيذ المعيار في إحدى المرافق. تناقش الورقة أيضًا مستقبل معيار IEC 61850 ، وتوضح أن بروتوكول DNP 3 لا يزال يحظى بشعبية كبيرة بين المرافق ، خاصة في أمريكا الشمالية. تناقش الورقة أيضًا إمكانية تكاملها مع إنترنت الأشياء (IoT). أخيرًا ، تقدم الورقة دراسة حالة للمحطة الفرعية فيما يتعلق بالتأخير من طرف إلى طرف لرسائل قيم العينات الحرجة للوقت (SV) في إيثرنت وبيئة لاسلكية. ستساعد هذه الدراسة المستخدم في فهم المحطات الأولية للمحطات الفرعية ، أي محولات التيار / الجهد (CT's / VT’s) ، وقواطع الدائرة ، وما إلى ذلك ، لأتمتة المحطات الفرعية والتحكم والحماية.
Abstract: IEC 61850 standard has gained a tremendous popularity in substation automation after its emergence. Many research papers have been published highlighting the different features and benefits of the IEC 61850. The standard offers interoperability, easy configuration, less cost, and simple architecture. However, in order to avail these features and advantages, there are many challenges during practical implementation which has been discussed in this paper. Previous papers generally discuss about one or two issues, i.e., particularly implementation and security issues, but this paper comprehensively discuss all failures and technical challenges faced by IEC 61850 based substation automation system (SAS). The paper presents a detailed overview of different kinds of issues, i.e., practical implementation issues, structural issues in hierarchical layers, security issues, interoperability and interchangeability issues, communication challenges, planning, reliability, synchronization, availability, training and functional issues, manpower skills, and other issues, etc. The paper discusses issues and challenges which need to be taken into account and should be resolved before the implementation of the standard, i.e., the criticality of IEC61850 based communications in terms of data transfer, reliability, availability and efficiency. In order to get successful implementation, and complete advantage of the standard, it is very necessary to take into account the existing issues and address them before implementing the standard in a utility. The paper also discusses about the future of IEC 61850 standard, and shows that DNP 3 protocol is still very popular among utilities, especially in the North America. The paper also discusses its possible integration with Internet of Things (IoT). Finally, the paper presents a case study of substation with respect to end-to-end delay of time critical Sampled Values (SV) messages in an Ethernet and wireless environment. This study will help the user in understanding the substation primary plants, i.e., current/ voltage transformers (CT’s/VT’s), circuit breakers, etc., for substation automation, control and protection.
الحالة: محكم ومنشور
جهة التحكيم: Islamic University of Medina Journal
دار النشر: Islamic University of Medina
سنة النشر: 2020
تحويل التاريخ