DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE
IEC/TR 61850-1
Kommunikationsnetze und -systeme in Stationen - Teil 1: Einführung und Übersicht
Communication networks and systems in substations - Part 1: Introduction and overview
Einführungsbeitrag
Der Technische Fachbericht IEC/TR 61850-1 ist der erste Teil der Normenreihe IEC 61850, in dem die Normung der Kommunikation in Stationsautomatisierungssystemen behandelt wird. Er wurde nicht nur für Entwickler erarbeitet, sondern für alle, die sich mit der Philosophie und dem Inhalt der neuen Normenreihe vertraut machen wollen.
Der Fachbericht enthält neben einer Einführung in die Normenreihe IEC 61850 und einer Inhaltsübersicht einen kurzen Abriss der Geschichte der Normung in der Stationsautomatisierung und eine Übersicht über den Inhalt aller Teile der Normenreihe.
Des Weiteren werden in dem Fachbericht folgende Fragen beantwortet:
- Wie kommt man zu einem "tauglichen" Kommunikationsstandard?
- Wie begegnet man den hohen Innovationsraten der Kommunikationstechnik?
- Reicht es aus, nur die Kommunikation zu normen?
Es wird zunächst auf die funktionalen Anforderungen eingegangen. Da weder eine Funktionsverteilung und die Zuordnung von Funktionen zu Geräten (IEDs; Intelligent Electronic Devices) noch die physikalische Struktur eines Stationsautomatisierungssystems (SAS; Substation Automation System) festgelegt werden sollen, wird ein "logischer" Ansatz beschrieben, sowohl für Funktionen und Teilfunktionen als auch für deren Kommunikation. Funktionen werden in "Logische Knoten" zerlegt, die miteinander über logische Schnittstellen Nachrichten austauschen (die ausführliche Darstellung enthält IEC 61850-5).
Funktionale Anforderungen müssen unabhängig von der Größe eines Stationsautomatisierungssystems sein. Um Mengengerüste und daraus resultierende Anforderungen an reale (physikalische) Kommunikationssysteme herleiten zu können, werden - international betrachtet - eine Fülle unterschiedlicher Stationstypen beschrieben und typisiert und mögliche Kommunikationsstrukturen dargestellt.
In einem weiteren Abschnitt wird der beschrittene Weg beschrieben, um die Langlebigkeit des Standards sicherzustellen. Die Normung von Kommunikationsprotokollen, insbesondere in der modernen Automatisierungstechnik, ist häufig umstritten, weil sie unter Umständen zum Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht auf dem letzten Stand der Technik aufbaut. Bei der IEC war man sich dieser Herausforderung bewusst.
Herstellern und Anwendern ist daran gelegen, Verarbeitungsfunktionen zu erhalten, die auf die Anforderungen des Prozesses optimiert sind und einen hohen "Reifegrad" und Qualitätsstandard erreicht haben. Es war deshalb das Ziel, Applikationen mit ihrer Semantik und die Kommunikation zu entkoppeln.
Während die meisten bestehenden genormten Übermittlungsprotokolle nicht nur die Semantik von Daten beschreiben, sondern auch die durch das - festgelegte - Protokoll bestimmte Syntax, ist es nach IEC 61850 möglich, sich ohne Änderung der Applikation bei der Auswahl eines Kommunikationsstacks dem Stand der Kommunikationstechnik anzupassen. Das geschieht durch die Normung von Diensten und die Modellierung von Logischen Knoten und ihrer Daten. An einer neutralen (vom Übermittlungsprotokoll unabhängigen) Schnittstelle ACSI (Abstract Communication Service Interface) wird das Modell auf die Anwendungsschicht des gewählten Übermittlungsprotokolls abgebildet (die ausführliche Darstellung enthalten die Normen IEC 61850-7-1 bis IEC 61850-7-4, während in IEC 61850-8-1, IEC 61850-9-1 und IEC 61850-9-2 aktuelle Abbildungen bzw. Auswahlen von Übermittlungsprotokollen auf Basis Ethernet definiert sind).
Schließlich werden allgemeine Systemaspekte erläutert. Wenn ein Elektrizitätsversorgungsunternehmen plant, ein Stationsautomatisierungssystem (SAS) zu installieren und dabei beabsichtigt, intelligente elektronische Geräte (IED) verschiedener Hersteller zu kombinieren, erwartet es nicht nur Interoperabilität von Funktionen und Geräten, sondern auch eine homogene Qualität und Handhabung des Systems.
Aus diesem Grund werden in den Normen der Reihe IEC 61850 nicht nur die Kommunikation, sondern auch Anforderungen an Umgebungsbedingungen, qualitative Eigenschaften technischer Arbeitsmittel und Maßnahmen für das Qualitätsmanagement behandelt (IEC 61850-3 und IEC 61850-4).
Besondere Bedeutung wird dem Engineering zugemessen (IEC 61850-4 und IEC 61850-6). Gerätekonfigurationen und -parameter, die Konfiguration des Kommunikationssystems und die Struktur des Primärsystems werden in einer formalen Sprache (XML) auf einheitliche Weise beschrieben, sodass sie zwischen den Engineering-Tools der beteiligten Hersteller kompatibel ausgetauscht werden können.
In einem weiteren Abschnitt sind alle veröffentlichten und in Arbeit befindlichen Teile der Normenreihe IEC 61850 aufgelistet und in knapper Form deren Inhalte erläutert.
Die Deutsche Übersetzung des Komitee-Entwurfs erschien im Dezember 2000 als DIN IEC 57/401/CD "Entwurf IEC 61850-1: Kommunikationsnetze und -systeme in Stationen - Teil 1: Grundlegende Prinzipien (IEC 57/401/CD:1999)".
