数字化变电站中的IEC61850通信.ppt

深圳市国电南思系统控制有限公司 张结,数字化变电站,IEC61850通信,数字化变电站通信是IEC61850通信，更是以太网通信。以太网具有自己特有的技术特征，这种特征能否满足类似于硬接线回路的可靠性，是数字化变电站能否进一步发挥价值的关键。,引言,以IEC61850规定的通信模式，以及数字化变电站所需要的通信条件为出发点，探索建立数字式二次回路所需要的通信技术是本研究的长期目的。,根据以太网的技术特征，合理的设计数字化变电站的通信过程是本研究的现实目的。,通信协议栈回顾 以太网通信简介 技术特征 网络结构 GOOSE通信 通信模式 常见问题 SAV通信 通信模式 常见问题 MMS通信 通信模式 常见问题,目录（1）,数据/信号共享 数字化变电站价值的发挥 信息化价值 智能化、网络化价值 阶段划分 数字式二次回路可靠性 失去可靠性的原因 与硬接线二次回路的比较 需要解决的问题,目录（2）,通信协议栈回顾(1),通信协议栈回顾(2),Layer,Application,IEC 61850-7-1/2/3/4 61850-8-1/2 ISO 9506 MMS ISO 8650 ACSE,Presentaion,Session,Transport,Network,Data Link,Physical,ISO 8802.2 LLC1 / ISO8802.3 CSMA/CD,media,CL 3 LAYER,CL 7 LAYER,CO 7 LAYER,ISO 8823/8825 ITU-T Fast Byte,ISO 8327,ISO 8072/8073 CLASS 4,ISO9576/8825,ISO 9548,ISO 8602,ISO 8348 A.1 / 8347 CLNP,映射,TCP,IP,以太网特征 CSMA/CD碰撞检测的载波监听对点接入 二进制指数退避 交换式以太网 存储、复制、转发 VLAN、优先级 MAC广播、组播、单播 三层交换 IP路由、IP广播（ARP）,以太网通信简介 技术特性,时延的产生 MAC查表 “跳” 端口拥塞、排队 网络负荷 树型 “跳” 可靠性双重 环型 “跳” 环恢复、生成树（复杂环）、STP协商 可靠性环路恢复、端口单 网络风暴、,以太网通信简介 网络结构,信号种类 联闭锁信号（状态信号） 跳闸信号 配合信号 传输单位 GOOSECB（数据集） APPID、DATASET名称、MAC地址 屏端子的概念 传输模式 链路组播： 01-0C-CD-XX-XX-XX 自保持信号：可变周期（无限）传送 自复归信号：可变周期（有限）传送 接收模式 注册：是交换机行为 单位：端口 方法：VLAN,GOOSE通信 通信模式（1）,GOOSE通信 通信模式（2）,信号设计 GOOSECB（数据集）的划分 信号的粒度 跳闸信号：跳母联、跳分段、跳间隔（跳I母、II母/跳间隔1、跳间隔2）、跳高压侧、跳中压侧、跳低压侧、过负荷联切（第一轮、第二轮） 配合信号：重合、闭锁重合、勾三跳、远跳、远传、失灵启动（2/3独立、双母带失灵） 传输模式设计 自保持信号 自复归信号 展宽 StNum和SqNum 心跳报文时，StNum值不变，SqNum值加1，如果SqNum值达到最大值，则SqNum值变为1 有新事件时，StNum值加1，SqNum值为0，如果StNum值达到最大值，则StNum值变为1 装置重新启动时，StNum值为1，SqNum值为1 通信中断、心跳丢失 出口异常 长期未复归 由于STNum和SqNum引起的问题 由于品质位引起的问题,GOOSE通信 常见问题,信号种类 A/D采集 也可包括状态信号 传输单位 12路测量9-1 数据集9-2 APPID、DATASET名称、MAC地址 屏端子的概念 传输模式 组播地址,SAV通信 通信模式（1）,传输模式 接收模式 注册：是交换机行为 单位：端口 方法：VLAN,SAV通信 通信模式（2）,采样频率 传输频率,数据内容 60044/9-1/9-2 数据属性 同步问题 同步方法 不同MU的同步 二级MU的问题 同步 数据格式 采样频率/传输频率,SAV通信 常见问题,信息种类 测量、位置 动作、时间报告 定值 . 传输单位 各种控制块（DATASET） 控制块名称、数据集名称 软报文 传输模式 CLIENT/SERVER 上行多为REPORT 下行有SGCB、CONTROL、SUBSTITION等 接收模式 建立连接（ACSI、MMS、TCP） 单位：逻辑连接 方法：建立,MMS通信 通信模式,REOPRT 支持连接的数量 REPORT参数 enrtyID的使用 名称变化/动态 连接中断 探测方法 恢复策略 双网 IP TRUCK SISCO 信息一致性 信息标识 信息理解 Desc du,MMS通信 常见问题,GOOSE网络信号共享 目前能够实现共享 组播地址的接收 广播域的划分 流量基本恒定 SAV 目前很少实现共享 点对点通信 流量的考虑 同步的考虑 MMS 早已实现共享 而为另一种性质 有无必要共享？,数据/信号共享,信息化的价值发挥 数字化变电站对信息化的促进 IEC61850对信息形式化表示的价值 对电网调度的进一步支持 对电力运行的进一步支持 对设备维护的进一步支持 对专业管理的进一步支持 价值发挥的途径 IEC61850对信息形式化表示的价值 （另述）,数字化变电站价值的发挥 信息化价值,智能化、网络化的价值 电流、电压测量摆脱硬接线 控制出口摆脱硬接线 数据及信号的共享所创造的技术条件 数字化变电站整体形态的变化 例如失灵保护的配合 例如旁路保护的配置 例如涉及到装置识别运行方式的问题 PT切换、并列 母线保护,数字化变电站价值的发挥 智能化网络化价值（1）,价值发挥的途径 暂时没有实现数据及信号共享 数字式信号传输的及时和同步特征要求 网络通信的不确定性 阶段的划分 一、在形态不变的前提下引入新技术（以通信代替二次回路） 二、在自动化装置功能摆脱硬接线限制的基础上进行功能形态的重构 实现跨越的关键 数字通信的可信赖程度 通信技术的保证 数字式二次回路的可靠性,数字化变电站价值的发挥 智能化网络化价值（2）,以太网技术分析 过程层及间隔层网络所采用的技术 802.3和802.1PQ的原理 不满足二次回路的关键 不确定性 延时产生的原因 失去同步特征的原因 不能完全屏蔽无用信号（VLAN的能力局限 造成的后果 同时产生的信号不同时到达 先产生的信号后到达 或成为功能逻辑的前提（如纵联t） 或确定,数字式二次回路的可靠性 失去可靠性的原因,与硬接线二次回路的比较 硬接线及时和同步转换为数字通信后的性质变化 反映信号变化的及时性（传输速度和传输频率） 同步特征（确定的时延，速度不代表确定） 物理连接不代表逻辑通信的可靠性 影响逻辑通信的因素很多 例如网络风暴 例如网络负载 例如交换机故障 例如通信地址变化（MAC老化）,数字式二次回路的可靠性 与硬接线的回路对比,需要解决的问题 网络交换中时延的确定性（作为设计依据） 传输频率满足应