Sama obecność ramek w sieci nie daje pewności, że wartości są poprawne. Strumień może być ciągły, a mimo to zawierać źle wyskalowane próbki, przesunięcie fazowe albo opóźnienie wynikające z nieprawidłowej synchronizacji.
Dlatego skuteczny test urządzeń Merging Unit powinien obejmować nie tylko analizę komunikacji, lecz także porównanie strumienia badanego urządzenia ze strumieniem referencyjnym utworzonym na podstawie tego samego sygnału analogowego. Sposób przesyłania próbkowanych wartości przez sieć Ethernet określono w normie IEC 61850-9-2¹, natomiast wymagania dotyczące samodzielnych urządzeń Merging Unit opisuje norma IEC 61869-13².
KONCEPCJA STANOWISKA
Podstawą systemu jest równoległe doprowadzenie tego samego sygnału analogowego do dwóch niezależnych torów. Pierwszy tor prowadzi do badanego urządzenia Merging Unit. Drugi wykorzystuje moduł akwizycji i przetwarzania, który rejestruje ten sam przebieg i przygotowuje własny strumień Sampled Values.
Oba tory korzystają ze wspólnego wzorca czasu. Dzięki temu próbki można przypisać do tych samych chwil czasu i porównywać bez dodatkowego, ręcznego synchronizowania wyników. Dane z badanego urządzenia oraz modułu akwizycji i przetwarzania są przesyłane do komputera z oprogramowaniem analitycznym.
Taka architektura pozwala obserwować cały łańcuch pomiarowy – od sygnału analogowego po dane odbierane z sieci Ethernet. Aplikacja porównuje strumień badanego urządzenia ze strumieniem referencyjnym i przedstawia różnice na wykresach. Uzyskane wyniki mogą wspierać dalszą diagnostykę toru wejściowego, przetwarzania danych, synchronizacji czasu i infrastruktury komunikacyjnej. Rozwiązanie nie zastępuje klasycznego analizatora sieciowego, lecz uzupełnia jego możliwości. Analiza ramek pozwala ocenić strukturę i ciągłość transmisji, natomiast porównanie ze strumieniem referencyjnym umożliwia ocenę zgodności danych badanego urządzenia z przebiegiem zarejestrowanym w torze odniesienia.
ARCHITEKTURA STANOWISKA
Stanowisko obejmuje generator sygnału, wzmacniacz, dzielnik lub bocznik, badane urządzenie MU, moduł akwizycji i przetwarzania oraz komputer z oprogramowaniem. Komunikacja może być realizowana za pośrednictwem klasycznego interfejsu Ethernet ze złączem RJ-45 lub interfejsu światłowodowego ze złączem ST albo SC. Taka konfiguracja pozwala przygotować różne scenariusze testowe. Można sprawdzać dokładność konwersji, jakość strumienia, ciągłość transmisji i poprawność synchronizacji. Stanowisko może również wspierać testy współpracy urządzeń różnych producentów.
Rozwiązanie służy nie tylko do prac konstrukcyjnych. Może być używane podczas testów odbiorczych, integracji systemu oraz diagnostyki problemów występujących w cyfrowej stacji. Największą korzyścią jest możliwość jednoczesnego spojrzenia na sygnał analogowy i jego sieciową reprezentację. Pozwala to zauważyć różnice pomiędzy strumieniem badanego urządzenia a strumieniem referencyjnym i ułatwia dalszą diagnostykę systemu. Schemat stanowiska przedstawiono na rys.1.
OPROGRAMOWANIE ANALITYCZNE I PRZEBIEG TESTU
Strumienie z badanego urządzenia oraz modułu akwizycji i przetwarzania są odbierane przez aplikację na komputerze. Program automatycznie porównuje dane pochodzące z obu torów i przedstawia odpowiadające sobie przebiegi na wykresach. Operator może obserwować ich kształt, amplitudę oraz wzajemne położenie w czasie, bez konieczności ręcznego zestawiania próbek.
Badanie rozpoczyna się od ustawienia na generatorze parametrów sygnału prądowego lub napięciowego. Ten sam przebieg jest doprowadzany równolegle do badanego urządzenia Merging Unit oraz do modułu akwizycji i przetwarzania. Po uruchomieniu testu oba strumienie są odbierane przez aplikację, która porównuje je i prezentuje wyniki operatorowi.
Po zakończeniu testu aplikacja automatycznie generuje raport w formacie PDF. Dokument zawiera wyniki porównania oraz informacje zarejestrowane podczas badania, dzięki czemu może służyć do dokumentowania testów i porównywania kolejnych konfiguracji urządzenia.
PODSUMOWANIE
Opracowany system porównuje strumień Sampled Values badanego urządzenia Merging Unit ze strumieniem referencyjnym utworzonym na podstawie tego samego sygnału analogowego. Pozwala to oceniać strukturę i ciągłość transmisji, a także zgodność amplitudy, fazy oraz położenia przebiegów w czasie.
Aplikacja automatycznie porównuje dane i przedstawia wyniki na wykresach. Po zakończeniu testu generowany jest raport w formacie PDF, który ułatwia dokumentowanie badań i porównywanie kolejnych konfiguracji urządzenia. Rozwiązanie może wspierać producentów aparatury, integratorów, operatorów sieci oraz laboratoria podczas prac rozwojowych, testów odbiorczych i diagnostyki urządzeń stosowanych w cyfrowych stacjach elektroenergetycznych.
mgr inż. Łukasz Gołębiowski,
mgr inż. Radosław Przybysz,
mgr inż. Grzegorz Wojtaś
Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Tele- i Radiotechniczny w Warszawie
www.itr.lukasiewicz.gov.pl
LITERATURA
1. IEC 61850-9-2:2011+AMD1:2020 CSV, ed. 2.1, Communication networks and systems for power utility automation – Part 9-2: Specific communication service mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3.
2. IEC 61869-13:2021, Instrument transformers – Part 13: Stand-alone merging unit (SAMU).
