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IEC61850入门 银山网络 主要内容 IEC61850是什么IEC61850与传统对比IEC61850标准如何实现一 二次设备智能化如何实现数字化网络 IEC61850是什么 IEC61850是国际电工委员会 IEC 颁布的新一代的变电站自动化系统标准 最后一部分在2003年颁布 国内颁布的等同的标准为DL T860 XX 2006 它不是一个单纯的通信协议 它定义了一套实现智能化变电站的标准体系 阐述了智能化变电站的总体要求阐述变电站系统的建模方法制定了满足实时信息和其它信息传输要求的服务模型规定了协议栈 阐述了应用到协议映射方法及相关协议 IEC61850的目标 互操作性 不同厂家的IED之间交互数据 使用这些数据实现自己的功能自由组态 自由分配智能设备的功能 支持客户的任意设计理念 集中式或分布式系统长期稳定性 面向未来 符合通信系统主流的发展方向 符合系统发展的要求 数字化变电站的优点 小的占地空间少的建筑工程量少的可见范围 测试时间缩短可同时安装较少的线夹较少的绝缘 快速的维护 按需维护隔离开关免维护不需校验 开关站内较少的工作量CT VT的设备安全满足各种安全标准 传统变电站综合自动化系统 Routerswitch NetworkControlCenter HSI Engineering Monitoring IEC103站总线 Switchgear CTs VTs 站层 间隔层 过程层 电缆 数字化变电站综合自动化系统 ModernSwitchgear ModernCTs VTs ModernSwitchgear ModernCTs VTs EthernetSwitch EthernetSwitch Routerswitch HSI Engineering Monitoring IEC61850 8 1站总线 过程总线 过程总线 NetworkControlCenter 站层 间隔层 过程层 与传统变电站的比较 与传统变电站的比较 智能化变电站把设备划分在3个功能层上 变电站层 间隔层 过程层一次设备实现智能化 电子式互感器代替了原来的电磁式互感器 一次设备采用微处理器设计 通过数字网络跟二次设备交换数据 取消了原来的电缆连接二次设备网络化 继电保护 故障录波和电压无功控制装置等通过数字网络连接 取消原来的电缆连接 不仅能传送I O量 还能传送模拟量 站层与间隔层通信 传统 规约 IEC60870 103等物理连接 串口485 以太网络等IEC61850 规约 工业制造报文 MMS 物理连接 以太网络 间隔之间通信 传统 电缆接开关量IEC61850 规约 GOOSE物理连接 光纤以太网特点 除传输开关外 还可传输模拟量 间隔与过程层通信 传统 电缆连接IEC61850模拟量 规约 规约9 1 9 2 60044 8物理连接 光缆IEC61850智能开关等设备 规约 GOOSE物理连接 光纤以太网 IEC61850标准 概论 Part1 术语 Part2 总体要求 Part3 系统和项目管理 Part4 通信要求 Part5 通信描述配置语言 Part6 基本通信结构 Part7 Part9 采样值 Part8 一致性检测 Part10 映射到以太网 映射到MMS和以太网 IEC61850主要部分 第6部分 变电站配置描述语言 SCL 第7 1部分 原理和模型第7 2部分 抽象通信服务接口 ACSI 第7 3部分 公用数据类第7 4部分 兼容的逻辑节点类和数据类第8 1部分 特定通信服务 SCSM 映射到MMS和ISO IEC8802 3第9 1部分 特定通信服务 SCSM 通过串行单方向多点共线点对点链路传输采样测量值第9 2部分 特定通信服务 SCSM 通过ISO IEC8802 3传输采样测量值 第6部分变电站配置描述语言 本标准根据第5和第7部分描述智能电子设备的配置和通信系统也描述了一次设备和智能设备的关系目的是允许不同厂家的配置工具和系统配置工具间可互操作的交换通信系统配置数据本语言基于XML SCL描述的模型 一次系统结构通信系统应用层通信每个IED实例的逻辑节点类定义实例逻辑节点和IED的关系 IED和一次设备的关系 SCL对象关系图 SCL文件类型 ICD描述IED的能力CID配置后的描述文件SCD包括全部IED 通信配置段和变电站段 是对整个变电站的描述SSD系统规范描述文件 一段SCD文件示例 第7 1部分 原理和模型 本标准为变电站设备 保护设备 断路器 主站等 之间通信和交互的概述阐述了建模方法阐述了通信原理阐述了信息模型 自动化变电站拓扑 信息模型 信息模型 上图断路器建模为图中部的虚拟模型标准的方法是将应用功能分解为与之交换信息的最小实体 合理的分配这些实体到专用设备这些实体称为逻辑节点 这个例子中逻辑节点XCBR代表右侧断路器逻辑节点包含具有专门数据属性的数据表 数据具有定义好的结构和语义 通用逻辑点在第7 4部分说明 通用数据在第7 3部分说明由特定的通信手段 SCSM 例如采用MMS TCP IP经以太网 实现服务 通信原理 通信原理 定义了抽象通信服务接口 ACSI 使智能设备的通信接口统一 实现数据共享和互操作 ACSI在第7 2部分详细介绍定义特定通信服务映射 SCSM 使通信协议与实际应用分离 SCSM在第8 1 9 1 9 2部分说明 第7 2部分 抽象通信服务接口 用于实时的数据访问和检索控制设备控制设备控制设备事件报告和日志发布者 订户设备的自我描述数据选型和新出现的数据类型文件传输 ACSI基本类模型 ACSI基本类模型 SERVER代表设备的外部可视性能LOGICAL DEVICE包含一组特定功能信息LOGICAL NODE一个特定应用功能如过电压保护DATA代表一个信息 如断路器位置 ACSI服务模型 ACSI服务模型 DATA SET是一组信息集合 这组信息可以用于生成报告 日志或直接访问取代服务用于把运行设备中的某个值用其它值代替SETTING GROUP CONTROL BLOCK提供定值切换和定值编辑服务REPORT CONTROL BLOCK和LOG CONTROL BLOCK提供了根据条件生成报告和日志的服务通用变电站事件控制块 GOOSE 提供了一种快速可靠 IED设备之间的平行通信服务采样控制块提供快速和循环的采样值传输服务控制提供控制服务 如控制断路器时间和时间同步为设备和系统提供时间基准文件传输定义了大型数据的交换 ACSI服务一览 第7 3部分 公用数据类 本标准规定公共属性类和公用数据类 包括 状态信息的公用数据类测量信息的公用数据类可控状态信息的公用数据类可控模拟设定值信息的公用数据类状态定值的公用数据类模拟定值的公用数据类这些公用数据类的属性类型 示例 单点数据类 示例 品质属性类 第7 4部分 兼容的逻辑节点类 本部分规定变电应用功能相关的逻辑节点规定了多重实例及逻辑节点类和数据专有扩展的标准命名规则 逻辑节点按功能分组 部分保护功能组逻辑节点 示例 距离保护逻辑节点 第8 1部分 特定通信服务 SCSM 映射到MMS和ISO IEC8802 3 本部分规定了通信协议栈定义了ACSI的对象和服务到MMS和ISO IEC8802 3帧之间的映射定义了使用MMS ISO9506 服务来实现数据交互的标准方法定义了GOOSE协议 实现变电站通用事件传输服务 SCSM由三部分组成 协议栈的详细说明第7部分的抽象规范到该协议栈实际元素的映射方法协议栈中未包含的功能性实施规范 通信协议栈 映射到MMS使用的对象和服务 MMS报告报文示例 GOOSE信息的发送时序 GOOSE报文定义 Wiresharp打开GOOSE报文树结构 第9 1部分 通过串行方式传输采样值 过程层和间隔层之间单向多路点对点连接模拟量传输服务映射用于互感器合并单元与诸如继电保护之间的通信 单向多路点对点串行链路示例 9 1应用层 ASDU格式 ASDU格式接上一页 第9 2部分 传输采样测量值 说明了第7 2部分传输采样值服务映射可以用于间隔之间的采样传输 9 2应用层 有4个ASDU的APDU帧 如何实现一 二次设备智能化 设备基于微处理器设计对变电站系统建模 以功能节点为功能单位将功能节点合理的分配到IED用SCL语言对IED进行描述实现ACSI服务 使访问都有统一的接口应用SCSM映射 使应用和通信协议无关 两者可以独立发展 IED数据模型 分解功能和构建设备过程 IED合成的例子 IED合成的例子 包含的逻辑节点为PTOC 定时过流保护 PDIS 距离保护 PTRC 跳闸调理 XCBR 断路器 2 3 种情况拥有XCBRLN的IED可以集成到实际断路器 也可以和情况 1 一样用硬连线和断路器相连 SCL配置流程 SCL配置 配置信息在间隔层和变电站后台的传递过程 就实现了通信双方信息互操作 如何实现数字化网络 变电站系统分为三层结构 站层 间隔层 过程层个层用数字网络连接 取消原有的电缆模拟采样值映射到9 1 9 2传输通用变电站事件映射到GOOSE传输时间同步映射到简单网络时间协议 SNPT 控制 报告等映射到MMS 变电站通信接口模型 变电站通信接口模型 接口1 间隔层和变电站层之间保护数据交换接口2 间隔层与远方保护 不在本标准范围 之间数据交换接口3 间隔层内数据交换接口4 过程层和间隔层之间电压互感器PT和电流互感器CT瞬时数据交换接口5 过程层和间隔层之间控制数据交换 变电站通信接口模型 接口6 间隔层和变电站层控制数据交换接口7 变电站层与远方工程师办公地数据交换接口8 间隔层之间直接数据交换接口9 变电站层内数据交换接口10 变电站和远方控制中心的数据交换 YS SCA1规约分析仪 规约分析仪的作用 附加知识 交换机的端口镜像知识 分析仪的工作源理分析仪在变电站中的拓扑结构 规约分析仪的作用 为全站数字化设备之间的通讯过程进行存贮 备查 用以分析数字化设备之间的工作协调性问题 以便判断是那个设备出现问题 为全站数字化设备之间的通讯进行实时的在线自动分析异常 出送告警 附加知识 交换机的端口镜像知识 交换机把某一个端口接收或发送的数据帧完全相同的复制给另一个端口 其中被复制的端口称为镜像源端口 复制的端口称为镜像目的端口 其镜像目的端口只接收不发送任何数据帧 分析仪的工作原理 分析仪在变电站中的拓扑结构