IEC 61850 MMS準拠のPVインバータ

導入

IEC 61850規格の主な目的は、異なるメーカーのデバイス間の通信を標準化することで、変電所の自動化を可能にすることです。従来は、各ベンダーが独自のプロトコルを使用しており、同じベンダーのデバイス間でしか通信できなかったため、異なるデバイスを組み合わせることが困難でした。この通信を可能にするため、IEC 61850は変電所の命名と構造を標準化し、すべてのデバイスが同じ言語で通信できるようにしました。この規格はオブジェクト指向であり、変電所構成言語（SCL）と呼ばれる特別な言語を使用して変電所の構造を定義します。また、この規格では、異なるタイプの通信（Goose、MMS、サンプル値など）を可能にするために、複数のプロトコルが定義されています。

すべてのTyphoon HILデバイスは、製造メッセージ仕様（MMS）をサポートしています。Linuxオペレーティングシステムを使用します。2つのEthernetコネクタを備えたHILデバイスでは、常に下側のコネクタを使用する必要があります（Linuxオペレーティングシステムを使用するすべてのプロトコルに当てはまります）。MMSはTCP/IPを使用するため、GooseプロトコルやSampled Valuesプロトコルよりも速度が遅くなります。MMSプロトコルは、主にレポート作成や制御、SCADAシステムで使用される高レベルプロトコルです。MMSプロトコルは、Typhoon HILツールチェーン内のMMSサーバーを通じて実装されます。この例では、系統接続型PVプラントのリモート監視および制御ソリューションを実装するために、IEC 61850 MMSプロトコルを適用する方法を示します。

モデルの説明

太陽光発電プラントのモデルは、太陽光パネル、PVインバータの平均モデル、および三相電圧源で構成されています。PVインバータ（平均）コンポーネントは、マイクログリッドライブラリから直接使用されます。MMSサーバーをサブシステム内に追加できるように、リンクは解除されています。

モデルを準備するには、まず MMS サーバー コンポーネントをダブルクリックして、図 3に示すように、回路図エディターのプロパティ オプションを開き、IP アドレスを設定します。

回路図にはMMSサーバーのみが実装されているため、通信検証にはMMSクライアントのみが必要です。その後、SCLファイルをMMSサーバーにロードすることで、PVインバータに論理構造を追加できます。これにより、リモートSCADAからPVインバータへの読み取り/書き込みが可能になります。MMSクライアント/サーバー通信の検証には、 IED Explorerを使用します。これはテスト目的で作成されたフリーソフトウェアです。IED Explorerは、MMS（ISO/IEC9506-1およびISO/IEC 9506-2）を介してIEC61850デバイス（IEDとも呼ばれます）に接続できます。

シミュレーション

このアプリケーションには、図4に示すような、あらかじめ構築されたSCADAパネルが付属しています。シミュレーション実行時の監視や操作に必要な最も重要なユーザーインターフェース要素（ウィジェット）が提供されており、ニーズに合わせてさらにカスタマイズできます。

このインバータの機能は非常にシンプルです。インバータを有効にすると、最大電力点に到達します。また、インバータ制御オプションで無効電力を設定することもできます。この例では、2つの制御モードから選択できます。

• ヒル・スカダ
• IEC 61850 MMS

IEC 68150制御モードを選択した場合、IED Explorerで、Typhoon HIL Schematic EditorのMMSサーバーコンポーネントで事前に定義したIPアドレスを指定する必要があります。クライアントが正常に起動すると、MMSサーバーからSCLファイルを読み込んで、 SCADAパネルに表示されるPVインバータのデバイス構造が作成されます。PVインバータを操作するには、IEC View (61850)を使用してください。

デバイス機能は、次の論理ノード (LN) 内にグループ化されます。

• 必須ノード（LLN0、LPHD1）
• 測定機能（MMXU1）
• インバータ機能（DRCC1）

インバータの読み書きには、MMXU1とDRCC1のみを使用します。これらのノードは、インバータの有効/無効の切り替え、および無効電力の設定に使用します。インバータをオンにするには、DRCC1>Beh>stVaLを「1」に設定する必要があります。無効電力の参照値を変更するには、DRCC1>OutVarSet>f[MX]のパスに従ってVArの値を入力します。

測定機能では、データの読み取りが可能です。自動更新オプションを使用すると、指定した間隔（ms）でデータを読み取ることができます。例えば、インバータからの有効電力を読み取るには、MMXU1 > mag [MX] > f[MX] と操作し、緑色の「再生」ボタンをクリックして自動更新を開始します。

図8は、インバータの遠隔制御を示しています。クライアントはインバータをオンにし、無効電力を1000VArに設定します。SCADAではIEC 68150制御モードが選択されているため、クライアントとインバータは通信可能です。その結果、SCADAパネルはクライアントから送信された値と同じ値を読み取ります。

テスト自動化

この例のテスト自動化はまだありません。ご協力いただける場合はお知らせください。アプリケーションノートへの署名を喜んで承ります。

要件の例

表1は、モデルをリアルタイムで実行するためのファイルの場所とハードウェア要件に関する詳細情報と、この最小限のハードウェア構成でモデルを実行した場合のHILデバイスのリソース使用率を示しています。この情報は、モデルの実行とカスタマイズを必要に応じて行う際に役立ちます。

著者

[1] ヨヴァナ・マルコビッチ