智能变电站IEC61850模型及通讯.ppt

IEC61850模型及通讯,2,主要内容,3,2000,1990,1980,1970,无通讯点对点硬接线光子牌、喇叭等声光,私有和工业规约Modbus,CDT,U4f等私有的规约,公开规约DNPIEC60870-5-10X,标准规约IEC61850国际标准,昨天,今天,明天,变电站规约发展历程,4,IEC61850目标,互操作性来自一个或多个厂家的IED之间交换信息和正确使用信息完成各自功能的能力自由配置标准需要支持各种策略以允许功能自由分布，例如：集中式或分布式系统长期稳定性标准应向后兼容，以适应通讯技术和系统要求的发展,5,IEC61850特点,开放性：全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上；不考虑具体实现先进性：采用ACSI、SCSM、OO的技术采用抽象的MMS作为应用层协议自我描述,在线读取/修改参数和配置采用XML语言来描述变电站的配置完整性：适用对象几乎包容了变电站内所有IED，例如：常规的测控装置、保护装置、RTU、站级计算机、可选的同期、VQC装置未来可能广泛使用的数字式一次设备如PT、CT、开关,6,IEC61850标准体系的内容,7,模型的概念,模型概念,应用,建模,8,广义模型的概念,9,IEC61850模型实际上是从通信角度对IED信息的组织和描述，主要解决通信内容问题。IEC61850所定义的通信服务主要解决数据访问方式问题。数据模型和通信服务是IEC61850最核心的部分,IEC61850模型和服务,10,智能变电站系统中，存在着功能各异、数量不一的智能设备，为了能较好的了解各智能设备的行为、能力、互操作性，工程实施采用了面向对象的方法，通过可扩展标记XML语言，创建一个包含基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通信参数的文件，这个文件称为IED能力描述文件（IEDCapabilityDescription），文件通常以.icd作为扩展名，因此该类文件统称为ICD文件。ICD文件仅经过IED配置工具的配置，未经过变电站系统配置工具的配置，只是对现实IED功能及能力的一个全面描述。它伴随着装置程序同步提供，是制作SCD的必要前提元素。,智能变电站中的模型,11,模型的概念,103站中的模型,61850站中的模型,12,模型的建模,模型概念,应用,建模,13,随装置程序，由研发人员同步提供，文件按固定格式填写GIN号或FUN、INF号，形成devinf.txt点表文件，描述装置内信息；类似密码本的作用，解析信息的对应关系优点：编码简单、直观缺点：无自描述，需结合装置方能读懂,IEC103模型创建,14,IEC61850建模,15,IEC61850建模,16,创建模型的目的：寻求一种简明易懂的语言，该语言能够清晰、准确、完整地表达对问题的认识，在此基础上，以该语言为媒介，彼此沟通，构造出未来系统的模型，通过该模型能看到未来系统的静态和动态的样子，使人们在建造出实际系统之前就能够全面了解未来系统，减少返工、出差错的可能性。用这种方法处理问题，可以大大减少实验工作量，还有助于了解过程的实质。,建模的目的,17,IEC61850建模方法概述-分,分解应用功能和信息IEC61850将应用功能分解为用于通信的最小功能实体。分解的粒度取决于具体设备功能的分配与分布。最小功能实体被称作逻辑节点。基于功能，逻辑节点由一定的数据组成，每个数据具有专有的数据属性。数据和数据属性所表示的信息通过通信服务进行交换。,18,IEC61850建模方法概述-合,逐级组合形成信息模型功能分解得到的数据属性、数据和逻辑节点，根据公用数据类、兼容逻辑节点的层次逐层组合。形成的功能最小实体LN，根据其物理联系以及逻辑联系组合形成IED数据模型。,19,IEC61850建模方法概述,应用功能和信息的分解过程，即逻辑节点的产生过程（分解为公用逻辑节点）数据的合成过程（用逻辑节点建立起装置的数据模型），即IED模型的组成过程,20,IEC61850-7-X定义的模型着眼于变电站数据通信特征和功能来建模。所建模型为变电站自动化系统提供了类似的环境镜像（电力系统过程、开关场）。IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据对象模型，建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足互操作性要求,建模的方法：数据对象统一建模,21,和IEC60870-5系列标准采用面向点的数据描述方法不同，IEC61850标准对于信息均采用面向对象的数据自描述。1)定义完整的各类数据对象和逻辑节点、逻辑设备的代码；2)定义用这些代码组成的完整的描述数据对象的方法；3)定义一套面向对象的服务。,建模的方法：数据自描述,22,独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口。客户通过ACSI，由特定通信服务映射（SCSM）映射到所采用的通信栈或协议子集。IEC61850标准使用ACSI和SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络应用层协议和通信栈改变时，只要改动SCSM。,建模的方法：抽象通信服务接口(ACSI),23,抽象通信服务接口,工业自动化系统制造报文（MMS）,IEC-61850,24,模型的概念,模型概念,应用,建模,25,ICD模型的整体结构,26,ICD模型的LN类型模板,396号文件6.1.5章节,27,ICD模型的DO类型模板,396号文件6.1.6章节,28,ICD模型的DA类型模板,396号文件6.1.7章节,29,ICD模型的DA枚举类型模板,396号文件6.1.7章节,30,IED实例ICD模型,31,广义服务器就是一个管理资源并为用户提供服务的计算机Server描述了一个设备外部可见（可访问）的行为IED中的服务器提供通讯及保护功能服务,服务器（Server）,32,通讯的入口参数，与服务器一一对应是服务器提供服务的一个通道入口，是客户/服务器通讯模式中，两者进行通信的接口采用不同访问点分别与变电站层和过程层进行通信,访问点（AP）,33,服务器所支持的各种基本服务,服务（Service）,34,服务器所支持的各种常用服务,服务（Service）,35,逻辑设备：若干逻辑功能的集合，逻辑上虚拟的装置。某些具有公用特性的逻辑节点组合成一个逻辑设备。LD不宜划分过多，保护功能宜使用一个LD来表示,逻辑设备,36,逻辑节点：以若干数据对象为元素，实现某一功能的一个模块。每个最小功能单元建模为一个LN对象，属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个LN对象中,逻辑节点,37,广义数据对象：指具有一系列不同性质或属性的事物，仅有单个值的事物(例如，宽度)不是数据对象。智能变电站中的数据对象：具有多种属性的某一设备的一个功能子集。POS（位置）：断路器位置OP（动作）：保护动作对象,数据对象（DataObject）,38,数据对象（DataObject）,39,广义属性事物本身所固有的性质，是物质必然的、基本的、不可分离的特性，又是事物某个方面质的表现。智能变电站中的数据属性即某一类数据所固有的性质，可以是通用数据属性，也可以是自定义的属性。值属性（数据类型可以是Float、Bool、INT）控制属性（自定义的Check、Test等）品质属性（自定义的q）时标属性（UTC时标t）,数据属性,40,数据属性,41,模型的检测,模型概念,应用,建模,42,调试流程中的模型检测,43,ICD模型作为智能变电站的信息来源，其规范性和正确性会影响到后续调试工作。模型一致性检测ICD应是经KEMA测试过的认证模型；国内外工程应用环境的不同，国内工程多遵循在IEC61850基础上修改扩充的国网标准，允许厂商在KEMA认证的基础上进行扩充修改ICD；作为集成商，工程配置开始前，推荐使用ICDCheck工具校验ICD是否满足国网标准,模型检测的必要性,44,模型的应用,模型概念,应用,建模,45,工程配置流程,监控、远动,系统规格文件,IED能力描述文件,装置实例配置文件,装置组态工具,系统组态工具,系统组态工具,南瑞继保,变电站系统配置文件,其它厂商,46,智能变电站的全景信息体现在SCD文件中，ICD作为各IED的配置描述文件，包含装置信息，因此在智能变电站中，ICD文件是IED的能力及信息描述文件，也是SCD文件的信息源,应用场合,47,IEC61850及MMS通讯,48,采用C/S服务模式，即客户端/服务器模式基于TCP/IP通讯IED作为服务器端，提供服务监控、远动、保护子站作为客户端,IEC61850通讯环境,以太网线,Server,Client,MMS,49,MMS（manufactoringmessagespecification）即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。MMS是由ISOTC184开发和维护的网络环境下，计算机或IED之间交换实时数据和监控信息的一套独立的国际标准