IEC61850-based protection system with redundant optical fiber communication for critical power installation

We describe the design of a IEC61850-based directional selective protection system for the power distribution network of an airport. The IEC61850 protocol is used in communicating between protective devices (IEDs, Intelligent Electronic Devices) on different voltage levels, i.e. Low Voltage and Medium Voltage. A redundant optical fiber communication system is used for station-to-station communication: this provides redundancy and fault tolerance in the communication channel used to transfer GOOSE messages between devices. A concept system based on this architecture was built and tested using a Hardware in the loop testbed. Both electrical faults and communication malfunctionings, possibly occurring at the same time, have been considered and simulated. Performance of the system was then tested by multiple measurements of delay time between fault and trip signalling. All tests were completed successfully.

Descriviamo un sistema di protezione selettiva basato sul protocollo IEC61850, per la rete di distribuzione elettrica di un Aeroporto. Il protocollo IEC61850 è utilizzato per la comunicazione tra dispositivi digitali posti a protezione di apparecchiature a diversi livelli di tensione (Media e Bassa Tensione). Una rete di comunicazione con ridondanza, realizzata in fibra ottica, è utilizzata per la comunicazione tra I diversi gruppi di dispositivi: il sistema così ottenuto è tollerante ai guasti del sistema di comunicazione utilizzato per trasmettere i messaggi GOOSE tra dispositivi. Un sistema pilota basato su questa architettura è stato realizzato e provato con la tecnologia Hardware-In-the-Loop. Sono stati considerati nelle prove sia condizioni di guasto elettrico, sia malfunzionamenti del sistema di comunicazione. Sono poi state valutate le prestazioni del sistema, mediante misure degli intervalli di tempo tra il guasto e la segnalazione di intervento. Tutti I test sono stati superati con successo.