Uppdateringar Utgåva Ändringsnot Datum 1 Ny riktlinje 2/18
Innehåll 1 Allmänt... 5 1.1 Standarder... 5 1.2 Processbuss IEC 61850-9-2... 5 2 Funktionskrav... 5 2.1 Nätverk... 5 2.1.1 Anslutning av IED:er till LAN... 5 2.1.2 LAN kommunikationsövervakning... 6 2.2 IED:er... 6 2.2.1 IED testmode... 6 3 Tekniska krav... 6 3.1 Miljö och störsäkerhet... 6 3.2 Nätverk... 6 3.2.1 Krav som ska uppfyllas för switch i kontrollanläggning:... 6 3.2.2 Prestanda på kommunikationsbussen... 7 3.2.3 Prioritering på stationsbussen... 7 3.2.4 Användning av dataklasser enligt IEC 61850-5... 7 3.2.5 Krav för uppdatering av funktioner via stationsbuss... 9 3.3 IED... 9 3.3.1 Nätverksanslutning... 9 3.3.2 Tidsynkronisering... 9 3/18
4 Utformning... 10 4.1 IT-säkerhet... 10 4.2 Nätverk... 10 4.2.1 Utförande av stationsbuss enligt IEC 61850-8-1... 10 4.2.2 Utformning av switchar... 12 4.3 IED:er... 13 4.3.1 Certifiering av IED:er enligt IEC 61850... 13 4.3.2 Konfigurering... 13 4.3.3 Rapportering av data... 14 4.4 Namnsättning av signaler... 14 4.4.1 Uppbyggnad av namnsemantik enligt IEC 61850-6... 15 4.4.2 Provning... 18 4.5 Dokumentation... 18 4/18
1 Allmänt Syftet med riktlinjen är att tydligt ange hur IEC 61850 ska tillämpas för kontrollanläggningar inom Svenska Kraftnät. För alla nya anläggningar ska stationsbuss enligt IEC 61850 användas och målsättningen är att all utrustning för reläskydd, kontroll, störningsregistrering och telesamverkan ska vara anslutna till bussen. Undantag medges endast efter godkännande från SvK. 1.1 Standarder IEC 61850 (senaste utgåva) IEC 81346-1 IEC 81346-2 Communication networks and systems in substations Struktureringsprinciper och referensbeteckningar, Generella regler Struktureringsprinciper och referensbeteckningar, Klassificering och koder för objekt 1.2 Processbuss IEC 61850-9-2 Denna är tills vidare inte aktuell i SvK:s stationer. 2 Funktionskrav 2.1 Nätverk 2.1.1 Anslutning av IED:er till LAN Samtliga utrustningar för skydd, kontroll och övervakning ska kommunicera på stationsbussen, IEC 61850-8-1. Om utrustningar inte kan anslutas till stationsbussen ska leverantören redovisa detta för att SvK ska kunna avgöra om utrustningen kan accepteras. 5/18
2.1.2 LAN kommunikationsövervakning Kommunikationen till samtliga IED:er och LAN-switchar i systemet ska vara övervakade och ge larm via ordinarie larmsystem samt vid kommunikationsfel, via reservlarm. Larm från switchar ska anslutas till IED i annat fack i samma sub. Övervakning av GOOSE ska finnas så att om mottagning av GOOSE upphör, ska larm erhållas. Övervakningstiden sätts efter funktionen som använder signalen medan larm ges efter max 20 sekunder. 2.2 IED:er 2.2.1 IED testmode IED:er som innehåller skydd eller automatiker som periodiskt underhållsprovas ska automatiskt gå in i testmode när provhandtag anbringas. I testmode ska signaler sändas ut på bussen med testflagga så att mottagande IED kan ignorera förändringar i signalen. 3 Tekniska krav 3.1 Miljö och störsäkerhet För miljö och störsäkerhet gäller följande krav: EMC enligt IEC 61850-3 EMI tester för kontrollutrustning enligt IEC 61850-3 Omgivningskrav enligt IEC 60870-2-2 Krav för felfri kommunikation under EMI-stress enligt IEEE 1613. Klass 2 erfordras för kontrollanläggning. 3.2 Nätverk 3.2.1 Krav som ska uppfyllas för switch i kontrollanläggning: Switchar med fläktkylning får inte användas. 6/18
Snabb återhämtning vid fel, (20-100 ms beroende på applikation). Tiden för omkonfigurering av nätverk får inte vara så lång att den påverkar funktion i IED:er eller ger obefogade larm. Hjälpspänning 48 V ls Switcharna ska vara utrustade med inbyggd självövervakning som larmhanteras i ordinarie larmsystem samt genom en normalt öppen utgångskontakt för larm till reservlarmsändare. Kollisionsfri nätverkstrafik. LAN-switchar ska vara av typen managed switch med stöd för SNMP V3 eller högre. 3.2.2 Prestanda på kommunikationsbussen Vid worst case traffic scenario får lasten inte överskrida 80% av nätverkskapaciteten någonstans i nätverket. 3.2.3 Prioritering på stationsbussen Switcharna ska ha stöd för uppdelning av trafiken i VLAN och prioritering enligt nedan: VLAN 1: Switch management. VLAN 10: StationsLAN IEC 61850-8-1 VLAN 20: Programmering, laddning och dumpning via servicedator ska om möjligt separeras i ett eget VLAN i var switch. Även filhämtning via FTP går via detta VLAN GOOSE ska ha prioritering 5 eller 6 och övrig 61850-trafik får prioritet 1 4. Switcharna ska stödja VLAN Priority tagging enligt IEEE 802.1Q och måste kunna ställas in så att de inte ta bort eller ändra 802.1 Q information från inkommande meddelanden. 3.2.4 Användning av dataklasser enligt IEC 61850-5 Tiderna inom parantes anger maximal kommunikationstid mellan två stycken IED:er Signaler som kan gå som GOOSE, 3 ms. 7/18
För närvarande har vi inget i denna Class. Signaler som kan gå som GOOSE, 10 ms. Reläskyddssamarbete, sändning och mottagning. Signaler som ska gå som GOOSE, 20 ms. TM-puls från FPS-utrustning Start, blockering eller nedbrytning av FÅI Nedbrytning till FPS-utrustning. Start av störningsskrivare Brytarindikeringar Signaler som kan gå som GOOSE, 100 ms. Utval och start av FPS-utrustning Förregling av jordningskopplare Förregling av frånskiljare TM-blockering och deblockering Övriga signalers tidskrav sätts efter krav för de funktioner som använder signalen. Signaler till/från HMI och RTU som kan gå via stationsbuss är: Indikeringar från skydd och automatiker Order och indikeringar för apparater Larmhantering Signaler som inte får gå via stationsbuss är: Utlösning av brytare Aktivering av brytarfelsskydd FUT till/från TPE (även TM-block/deblock, Last line) Blockering av skyddsfunktioner och SÅI 8/18
Dessa signaler ska hårdtrådas mellan IED:er. 3.2.5 Krav för uppdatering av funktioner via stationsbuss Nedan följer några prestandakrav gällande uppdatering av olika typer av signaler Följande krav gäller för uppdatering Funktion Tidkrav Analoga mätvärden Integrerande dödband, 0,3 % Indikeringar från tidsmärkning i IED till databas i RTU/Gateway Manöver från utsignal i RTU/Gateway och till aktiverad manöverutgång i kontrollterminal Indikeringar och mätvärden i lokalt HMI Manöver från aktivering i HMI till aktiverad utgång i kontrollterminal 0,5 sekunder 0,5 sekunder 0,5 sekunder 0,5 sekunder Signaler från Server till Server Se kap 3.2.4 3.3 IED 3.3.1 Nätverksanslutning Utrustning för störningsregistrering ska även ha ett ethernet kommunikationskort för överföring till SWAN. 3.3.2 Tidsynkronisering IED:er anslutna till stationsbuss 61850-8-1 ska tidsynkroniseras med UTC tid via SNTP och tidklass T1 (±1 ms). 9/18
4 Utformning 4.1 IT-säkerhet Alla enheter som ansluts till stationsbussen och till SWAN ska ha autentisering med unika användarnamn och lösenord. Inga defaultlösenord för användare och tjänster får finnas. Efter det att stationen är klar för SAT får endast datorer som ingår i stationsutrustningen anslutas mot stationsbussen. LAN-switchar som ingår i stationsbuss ska säkras med MAC-adresslåsning samt att oanvända fysiska portar ska stängas. I utrustningar med mer än en nätverksadress får det inte förekomma någon form av bryggning, nätadressöversättning eller routing mellan adresserna. Samtliga program, tjänster och användare som ej används ska tas bort eller stängas av. Inbyggda brandväggar i IED:er och övrig nätverksansluten utrustning ska konfigureras och användas. SvK utför en sårbarhetsanalys på samtliga ingående IED:er och övrig nätverksansluten utrustning i samband med FAT eller SAT. Svagheter som upptäcks i samband med detta ska åtgärdas av leverantören i samråd med SvK. Om enstaka utrustningar inte till fullo kan uppfylla ovanstående krav ska leverantören redovisa detta för att SvK ska kunna avgöra om utrustningen kan accepteras. 4.2 Nätverk 4.2.1 Utförande av stationsbuss enligt IEC 61850-8-1 Till stationsbussen får endast utrustning som SvK äger anslutas. Det innebär att i stationer där det finns flera ägare kommer respektive ägares stationsbussar att vara separerade och kommunikation mellan de olika ägarna att ske via ett hårdtrådat gränssnitt. Stationsbussen ska vara en enkel ring som konfigureras med RSTP (rapid spanning tree protocol) eller bättre/snabbare och trafiken ska prioriteras enligt kapitel 3.2.3. Endast de portar som ingår i ringen ska konfigureras för RSTP. 10/18
Fördelningen av facken på switcharna ska vara utförd enligt följande: En switch per fack för ledning/transformator/reaktor/ek-batteri. Här ansluts sub 1 skydd, sub 1 kontroll samt sub 2 skydd från annat fack. En switch för skena A400 inklusive sektioneringsfack. Här ansluts sub 1 skydd för samlingsskena A400, sub 1 skydd för sektioneringsfack, kontroll för sektioneringsbrytare och sub 2 skydd för samlingsskena B400. En switch för skena B400 inklusive sektioneringsfack. Här ansluts sub 1 skydd för samlingsskena B400, sub 2 skydd för sektioneringsfack, kontroll för sektioneringsbrytare och sub 2 skydd för A400. Lokalt HMI och ansluts på någon av ovan nämnda switchar. RTU/gateway ansluts till någon av ovan nämnda switchar men inte till samma som lokalt HMI. Stationsdator/allmän kontroll ansluts på switch med samlingsskeneskydd sub 1 RTU/gateway ska ha reservkabel dragen som ger möjlighet till anslutning mot annan sekundär switch om den primära anslutningen fallerar. 11/18
Bild 1. Principskiss för nätverkskonfiguration enligt IEC 61850 i en SvK-station För vissa mindre anläggningar kan reducerad utrustningsnivå vara aktuell. Detta framgår då i tekniska beskrivningen för det aktuella projektet. 4.2.2 Utformning av switchar All anslutning mellan switchar ska ske med optisk fiber. Anslutning mellan IED och switch ska ske med optisk fiber om enheterna sitter i olika skåp. Utrustning i samma skåp som switchen kan anslutas med skärmad datakabel, typ Cat5 eller bättre, eller optisk fiber. IP-adress för stationsbuss ska vara 192.168.x.y där x lika med tredje dekaden i IP-adress för SWAN som är bundet till stationen och y är 1 254. Dessa (y) disponeras enligt följande: o LAN-switchar: 1-39 o IED sub 1: 40 99 o IED sub 2: 100-159 o IED ej subuppdelad : 160 254 12/18
Använda portar ska namnges så att det går att utläsa vilken utrustning som är ansluten. 4.3 IED:er 4.3.1 Certifiering av IED:er enligt IEC 61850 För varje IED ska följande dokument finnas. För den föreslagna utrustningen, ska det i varje projekt ingå certifikat för resp. produkt/ied vilka styrker att utrustningen är certifierad av KEMA eller liknande oberoende testinstitut. Certifikatet ska lista alla konformitetsblock som har testats och blivit godkända enligt IEC 61850. Varje ingående produkt ska ha en utgåvebeskrivning som förutom angivande av programutgåva som ingår, även listar vilka TISSUES som har implementerats i aktuell utgåva. Ref. till UCA International Users Group TISSUE procedure. 4.3.2 Konfigurering IEC 61850 SCL filer Svenska Kraftnät ska ha möjlighet att granska SCD-filer inför FAT och SAT. Leverantören av kontrollanläggningen ska senast tre veckor före FAT leverera SCD-fil som beskriver kontrollanläggningen i enlighet med IEC 61850. Följande ska vara uppfyllt i SCD-filen: SSD-delen (System specification description) ska vara ifylld Substation section ska vara ifylld för hela anläggningen Samtliga servrar och klienter anslutna till stationsbussen GOOSE kommunikation mellan servrar Rapporter till klienter Konfigureringsverktyg I en anläggning förekommer IED:er från olika tillverkare som var för sig har egna verktyg för konfigurering enligt IEC 61850. Leverantören kan använda ett eget verktyg för systemkonfigureringen och då ska all IEC 61850 relaterad information från samtliga IED:er importeras till detta verktyg. Vid överlämnandet av anläggningen ska 13/18
utöver verktyg för konfigurering även SCD-fil beskrivande hela 61850-systemet vara lagrat i servicedatorn. Logiska noder IEC 61850-7-4 De i standarden definierade logiska noderna ska användas för aktuella funktioner. Användning av GGIO logiska noder får endast användas för funktioner där standardiserade logisk noder saknas eller inte uppfyller funktionskrav i TR02. GGIO får endast användas efter godkännande av SvK. Dataset Dataset till GOOSE CONTROL BLOCK ska endast inkludera den information som behövs för den givna applikationen. Dataset ska innehålla det dataattribut som motsvarar själva signalen plus quality attribute. Dataset till REPORT CONTROL BLOCK ska endast inkludera den information som krävs av Stations HMI och RTU. 4.3.3 Rapportering av data All rapportering från en IED ska ske via buffrade rapporter. 4.4 Namnsättning av signaler I standarden IEC 61850-6 finns två olika sätt att namnge signaler, funktionsrelaterad eller produktrelaterad namnsättning. För SvK:s anläggningar gäller att funktionsrelaterad namnsättning för dokumentationen ska användas. I de fall leverantören använder produktrelaterade signalnamn ska alltid den funktionsrelaterade benämningen enligt Tabell 1. Exempel på objektsnamn, skrivas in i fältet för signalbeskrivning. I signalnamnets del för LDName ska det alltid börja med information om apparatlittera. Detta gäller både för funktionsrelaterad namngivning och produktrelaterad namngivning Nedan ges exempel på beteckningar och funktioner som ska användas vid namngivning och beskrivning av signaler. 14/18
4.4.1 Uppbyggnad av namnsemantik enligt IEC 61850-6 Funktionsrelaterad namngivning LDName ska här innehålla information om IED:n hör till fackutrustningen eller stationsövergripande utrustning samt funktion. Efter detta följer de standardiserade beteckningarna enligt IEC 61850. Exempel på LDName i ett signalnamn för reläskydd för ledningen KL42 S1: KL42S1_R1 är signal från ett skydd i sub 1 KL41S1_R2 är signal från ett skydd i sub 2 Om det finns flera skydd i en sub så benämns de R11, R12 osv för sub 1 och R21, R22 osv för sub 2. Exempel på LDName i ett signalnamn för kontrollterminal i Sub 1 för fack KL42 S1: KL42S1_K1_ är signal från kontroll i Sub 1 Beteckningarna hämtas ur nedanstående tabeller och kolumner IED-namn och Funktionsbeteckning 15/18
Tabell 1. Exempel på objektsnamn Objekt IED-namn Förklaring Ledningsfack (exempel för ledning KL42 S1) KL42S1_R1 KL42S1_K1 KL42S1_R2 KL42S1_K2 Reläskydd Sub 1 Fackkontroll Sub 1 Reläskydd Sub 2 Fackkontroll Sub 2 Transformatorfack (exempel för transformator T1) T1-400_R1 T1-400_K1 T1-400_R2 T1-400_K2 Reläskydd Sub 1 Fackkontroll Sub 1 Reläskydd Sub 2 Fackkontroll Sub 2 Reaktorfack (exempel för reaktor X1) X1_R1 X1_K1 X1_R2 X1_K2 Reläskydd Sub 1 Fackkontroll Sub 1 Reläskydd Sub 2 Fackkontroll Sub 2 Shuntkondensator (exempel för kondensator EK1) EK1_R1 EK1_K1 EK1_R2 EK1_K2 Reläskydd Sub 1 Fackkontroll Sub 1 Reläskydd Sub 2 Fackkontroll Sub 2 Stationsgemensamma datorer (ej subuppdelade) SD_HMI SD_RTU SD_GW SD_SSK SD_FL SD_FPS Stationsdator lokal operatörsplats Stationsdator Fjärrkontrollterminal mot DDN Stationsdator gateway mot DDN Stationsdator störnigsskrivare Stationsdator Fellokalisator Stationsdator 16/18
Objekt IED-namn Förklaring fasning/parallellning/spänningssättning SD_PFK SD_SV Stationsdator produktionsfrånkoppling Stationsdator systemvärn Produktrelaterad namngivning Namngivning av signaler i SvKs anläggningar för IED tillhörande ställverksfack. LDName enligt ovan består av två delar. Den första delen, IED, ska innehålla fackbeteckning eller för stationsgemensan utrustning funktionsbeteckning enligt tabell 1. Andra delen, LDevice, är tillverkarens beteckning av IED. Övriga delar av signalnamnet blir enligt standarden IEC 61850 och respektive tillverkares prefix och instansnummer DataSet namn ska innehålla littera för IED enligt Tabell 1. Exempel på objektsnamn Control Block namn för GOOSE och reporting ska innehålla funktionsbeteckning som anger (huvudsaklig) funktion, t.ex. FÅI. 17/18
4.4.2 Provning Om IED:n innehåller funktioner som får aktiveringar via stationsbussen ska det finnas en ingång som är konfigurerad för att starta de funktionerna. Detta för att möjliggöra sekundärprovning av ingående funktioner i IED. 4.5 Dokumentation Det är viktigt att anläggningar enligt IEC 61850 dokumenteras på ett likformigt sätt. Dokumentationen ska kunna användas såväl vid om- eller tillbyggnad av stationen som vid felsökning. Utöver det att samtliga konfigureringsfiler som genereras från de verktyg som används ska levereras, fordras även en verbal beskrivning av anläggningen med avseende på IEC 61850. Dokumentationen ska minst innehålla följande: En översikt av hur de olika IED:erna kommunicerar. IP-adresser ska framgå på översikten för att underlätta felsökning. En signallista med samtliga signaler i systemet, inklusive GOOSE. Databasnamnet ska framgå i signallistan. Beskrivning av verktyg för parameterinställningar och konfigurering som används i anläggningen. Beskrivning av hur felsökning går till i det levererade systemet. 18/18