Was ist IEC 61850?
IEC 61850 ist die internationale Normreihe für die Kommunikation in der Automatisierung von Schaltanlagen und Energiesystemen. Sie legt ein einheitliches Datenmodell für Schutz- und Leitgeräte fest, die Kommunikationsdienste zwischen ihnen und mit der Konfigurationssprache SCL (IEC 61850-6) ein Dateiformat, in dem die gesamte Konfiguration einer Station steht. Ursprünglich für Umspannwerke entwickelt, deckt sie heute auch Wasserkraft und dezentrale Erzeugung ab.
Auch bekannt als: IEC-61850 · Substation Configuration Language (SCL) · SCD-Datei · GOOSE · Stationsleittechnik
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Kern der Norm ist ein objektorientiertes Datenmodell. Ein Gerät, in der Norm IED (Intelligent Electronic Device), ist in logische Knoten gegliedert, etwa XCBR für einen Leistungsschalter oder PTOC für einen Überstromschutz, und jeder logische Knoten hat standardisierte Datenobjekte. Die Schalterstellung heißt damit bei jedem Hersteller gleich. Für die Übertragung definiert die Norm mehrere Dienste: MMS für die Client-Server-Kommunikation mit der Stationsleittechnik, GOOSE für schnelle Meldungen zwischen Schutzgeräten und Sampled Values für digitalisierte Messwerte aus der Primärtechnik.
Konfiguriert wird eine Station über die Konfigurationssprache SCL aus Teil 6 der Norm, aktuell in Edition 2.2 vom November 2024. SCL-Dateien sind XML, und die Norm unterscheidet sie nach Zweck. Die ICD-Datei beschreibt, was ein Gerät kann, die SSD-Datei die Spezifikation der Anlage, die SCD-Datei die vollständige Konfiguration der Station mit allen Geräten und Verbindungen und die CID-Datei die Konfiguration, die in ein einzelnes Gerät geladen wird. Die Schemadateien stellt das zuständige IEC-Komitee TC 57 frei bereit.
Sicherheitsmechanismen bringt IEC 61850 selbst nur begrenzt mit. Die Absicherung von MMS, GOOSE und Sampled Values beschreibt die Normreihe IEC 62351, die Netzarchitektur der Station folgt meist dem Zonenmodell der IEC 62443. Weil GOOSE Auslösebefehle zwischen Schutzgeräten in wenigen Millisekunden überträgt, wird eine fehlerhafte Konfiguration hier schnell zu einer Fehlschaltung in der Primärtechnik.
Für Industrial DevOps ist IEC 61850 ein Glücksfall. Weil die gesamte Stationskonfiguration als XML-Text vorliegt, zeigt Git bei jeder Änderung Zeile für Zeile, welcher Datensatz, welche GOOSE-Verbindung oder welcher Parameter sich geändert hat, und eine Pipeline kann jede Datei vor der Freigabe gegen das Schema prüfen. Das Open-Source-Projekt CoMPAS der LF Energy baut dafür Werkzeuge zur Verwaltung und Versionierung von SCL-Dateien. Schwierig wird es im Ablauf: Wer ändert die SCD-Datei, wer gibt sie frei, und landet der freigegebene Stand wirklich im Gerät?
Zwei Engineering-Werkzeuge, eine SCD-Datei
Bei der Erweiterung eines Umspannwerks bearbeiten der Lieferant der Schutzgeräte und das Systemhaus der Stationsleittechnik dieselbe SCD-Datei mit verschiedenen Werkzeugen. Liegt die Datei im Repository, zeigt jeder Merge Request, welche Geräte und Datensätze die andere Seite geändert hat. Konflikte fallen dann vor der Inbetriebnahme auf und nicht erst beim Test vor Ort.
Welche Konfiguration hatte das Schutzgerät?
Nach einer Störung will der Netzbetreiber wissen, mit welcher Konfiguration ein Schutzgerät ausgelöst hat. Wird jede CID-Datei aus der versionierten SCD-Datei erzeugt und mit Datum abgelegt, lässt sich der Stand im Gerät direkt gegen den freigegebenen Stand im Repository vergleichen.
- Was ist eine SCD-Datei?
- Die SCD-Datei (Substation Configuration Description) ist die vollständige Konfiguration einer Station nach IEC 61850-6, mit allen Geräten, ihren Datenmodellen, der Kommunikation und dem Bezug zur Primärtechnik. Sie ist eine XML-Datei und entsteht im Systemkonfigurator. Aus ihr werden die CID-Dateien für die einzelnen Geräte abgeleitet.
- Was ist der Unterschied zwischen IEC 61850 und IEC 60870-5-104?
- IEC 61850 regelt die Kommunikation innerhalb einer Station, zwischen Schutz- und Leitgeräten, mit einem vollständigen Datenmodell und einer eigenen Konfigurationssprache. IEC 60870-5-104 ist ein Fernwirkprotokoll, das Datenpunkte zwischen Station und Leitstelle überträgt. In vielen Umspannwerken arbeiten beide zusammen: Innen läuft IEC 61850, ein Gateway gibt ausgewählte Werte per IEC 60870-5-104 an die Netzleitstelle weiter.
- Was ist GOOSE bei IEC 61850?
- GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) ist ein Dienst der IEC 61850 für schnelle Meldungen zwischen Geräten direkt auf Ethernet-Ebene, etwa Auslösebefehle oder Verriegelungen zwischen Schutzgeräten. GOOSE-Nachrichten werden wiederholt gesendet, damit ein verlorenes Paket nicht zu einer verpassten Auslösung führt. Welche Geräte welche GOOSE-Nachricht abonnieren, steht in der SCD-Datei.
- Wie versioniert man IEC-61850-Konfigurationen?
- Die SCD-Datei gehört als Quelle ins Repository, die daraus erzeugten CID-Dateien als abgeleitete Artefakte mit Bezug auf den Commit. Eine Pipeline prüft jede Änderung gegen das SCL-Schema und macht sie über einen Merge Request mit Freigabe nachvollziehbar. Der erste Diff einer echten Stationsänderung ist meist der Moment, in dem das Team merkt, wie viel davon bisher niemand gesehen hat.
Wo steht Ihr Team bei IEC 61850?
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Weiterführende Primärquellen zu IEC 61850: Normtexte, Hersteller- und Projektdokumentation. Alle Ziele öffnen in einem neuen Tab.
- /01IECIEC 61850-6:2009+AMD1:2018+AMD2:2024, Configuration description language(externe Seite, öffnet in neuem Tab)
Konsolidierte Edition 2.2 des Normteils, der die Konfigurationssprache SCL und ihre Dateitypen festlegt.
- /02IECSCL description language(externe Seite, öffnet in neuem Tab)
Einführung der IEC in die Konfigurationssprache, mit der Geräte und Stationen nach IEC 61850 beschrieben werden.
- /03LF EnergyCoMPAS(externe Seite, öffnet in neuem Tab)
Open-Source-Projekt für die Verwaltung, Bearbeitung und Versionierung von SCL-Dateien.
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