電力保護リレーの接続性を変革

長年にわたり、電力保護リレーはModbus、Modbus TCP/IP、およびその他の特殊プロトコルを使用して制御システムに統合されてきました。2003年にIEC 61850通信規格が発表され、電力およびエネルギーアプリケーションの接続性の変革に貢献しました。20年近くにわたり、IEC 61850は、企業がイーサネットベースの通信をフルに活用し、電力保護リレーの性能と柔軟性を向上させるのに役立っています。

本ブログでは、IEC 61850を使用することで企業が得られるその他の利点に注目し、ロックウェル･オートメーションの制御システムへのIEC 61850接続をシームレスに実現する方法について紹介します。
 

なぜIEC 61850なのか?

IEC 61850は、変電所オートメーションシステムの国際規格で、変電所機器間の通信を定義しています。プロトコルレベルを超えて、インテリジェントな電子機器(IED)の相互運用性に対応するための構造を定義しています。

IEC 61850のセットアップによりベンダーニュートラルなプロトコルとなり、さまざまな製造メーカの機器を使用する変電所アプリケーションに最適です。IEC 61850機器は、共通のXMLベースの設定言語を共有し、データモデルのアプローチを利用しています。これには以下が含まれます。

• 標準化されたサービスおよびデバイスの動作モデル
• 標準化されたオブジェクトモデルと命名規則
• データの意味の標準化
• 自己記述的なオブジェクト指向のタグ

では、最新のデータモデルのアプローチについて詳しく見ていきましょう。

IEC 61850は、論理デバイスと論理ノード、データ、属性で構成されるオブジェクト名構造をサポートしています。デバイスは基本的に、どのデータを送信するかを一次設備に伝えるもので、すべて人間が読める名前になっています。この種の説明的な名前は、特殊なプロトコルネットワークで必要とされる当て推量を最小限に抑え、プロトコルマニュアルを調べ、最終的には保護リレー内の特定のプロトコルマッピングの相関アドレスを記載したExcelスプレッドシートを保持する必要があります(それを考えるだけでも疲れてしまいます)。

私は、説明的なタグ名をStudio 5000®のアプリケーションになぞらえることが多いです。SLC™ 500やPLC-5®アプリケーションでは、B3:0、N7:0、F8:0といったタグ名が使用されていたことを覚えている方も多いのではないでしょうか。アプリケーションのトラブルシューティングを行なう際に、その説明が記載されたバージョンのコードがない場合、どのタグがどのパラメータを担当しているかを追跡するのに何時間も費やしたものです。現在、Studio 5000®ソフトウェアでは、BreakerOpenStatusのように、そのポイントが何を表しているかを説明するタグ名を使用できるため、トラブルシューティングの時間を大幅に短縮し、コードを読みやすく、分かりやすくすることができます。

全体として、データモデルアプローチと最新のStudio 5000®プレミア統合機能の使用は、利益をもたらします。セットアップにかかる時間が最大で75%短縮され、セットアップの労力が大幅に軽減されたという話も聞きます。IEC 61850オブジェクトを引き出し、対応するStudio 5000®タグを自動的に作成する機能により、保護リレーの統合がかつてないほど容易になりました。

さらに、このアプローチは、データが変電所層から制御システムの層、そしてアプリケーションのSCADA層に渡されるときに情報が失われないことを確認することで、データの整合性を確保するのにも役立ちます。

その他、IEC 61850の利点は以下の通りです。

• 並列冗長プロトコル(PRP)付き保護リレーを使用したIEC 61850の統合。これは、高可用性イーサネットネットワーク上でシームレスなネットワーク冗長性を提供し、機器の稼働率をさらに向上させることができます。
• GOOSEメッセージ機能の使用により、リレーとオートメーション機器間の高速インターロックが可能になり、多くの場合、ハード配線されたI/Oが不要になります。GOOSEはIEC 61850のサブセットであり、このプロトコルのみの機能です。
• IEEE 1588を介した保護リレーネットワークの高精度な時刻同期を実現します。
   

IEC 61850アプリケーションのためのソリューション

ロックウェル･オートメーションは、IEC 61850アプリケーションのセットアップに役立つリソースを開発しました。電力保護装置のロックウェル･オートメーションのライブラリは、IEC 61850アプリケーションの完全な視覚化標準を提供し、そのプロトコルまたはEtherNet/IP™を使用する電力保護装置をPlantPAx®システムに統合する方法を詳細に説明します。このライブラリは、全体のセットアップと立上げ時間の短縮に役立ちます。一方、ロックウェル･オートメーションのインテリジェントなパッケージ型パワーソリューションは、電力アプリケーションの可視性を高めるために、電力管理および制御環境を統合しています。

ロックウェル･オートメーションの機器をIEC 61850デバイスに接続する必要がある場合、ProSoft Technologyは、ControlLogix®システム用のラック内クライアントソリューションなどの高性能モジュールを提供します。これらは、電力保護デバイスのライブラリ内でもサポートされています。お客様のアプリケーションに適したIEC 61850ソリューションの選択について、詳しくは弊社にお問い合わせください。