协议体系PPT课件.pptx

数字化变电站技术 电力学院授课人 梁远升 TelQ 2195239ysliang 二 IEC61850协议体系 2020 3 18 1 IEC61850标准 一个世界 一种技术 一种标准 设备间的互操作DL T860 标准的中国化 核心技术SCL SubstationConfigurationLanguage MMS ManufacturingMessageSpecification ACSI AbstractCommunicationServiceInterface SCSM SpecificCommunicationServiceMapping GOOSE GenericObjectOrientedSubstationEvent SV SampledValue 1 引言 2020 3 18 2 传统变电站综自系统的局限各厂商协议私有 电网内存在多种协议系统集成成本高跨厂商设备间通信需要协议转换IEC61850的核心思想面向对象建模SCLACSI MMS发展与扩充与远动通信协议不兼容 与IEC61970CIM模型不一致风能 水电 配电等领域扩展 引言 2020 3 18 3 IEC61850的内容 2020 3 18 4 IED自描述的关键技术之一IED四层模型服务器 SERVER IED每个AP都有1个SERVER逻辑设备 LD 一台IED可能包含有保护 测量 控制 录波等功能 这些功能可视为LDPROT MEAS CTRL RCD等逻辑节点 LN 构成一个LD的功能细分过流保护 零序保护等7 4提供了LN类的建模向导数据 DATA 7 3提供了DATA类的建模向导 2 IEC61850的IED分层信息模型 2020 3 18 5 工程实例 信息模型 IED 2020 3 18 6 IED PARALLEL AP 2020 3 18 7 IED AP S1 SERVER LD 2020 3 18 8 IED AP S1 SERVER LD PROT LN lnType SCUTEP PTOC LINE 2020 3 18 9 IED AP S1 SERVER LD PROT LN PTOC1 lnType SCUTEP PTOC LINE 2020 3 18 10 IED AP S1 SERVER LD PROT LN PTOC1 lnType SCUTEP PTOC LINE DataTypeTemplates LNodeType SCUTEP PTOC LINE DO DOType CN ASG SG 2020 3 18 11 IED AP S1 SERVER LD PROT LN PTOC1 DO StrVal lnType SCUTEP PTOC LINE DOType CN ASG SG 2020 3 18 12 IED AP S1 SERVER LD PROT LN PTOC1 DO StrVal lnType SCUTEP PTOC LINE DOType CN ASG SG DataTypeTemplates DOType CN ASG SG DA DAType CN AnalogueValue 2020 3 18 13 IED AP S1 SERVER LD PROT LN PTOC1 DO StrVal DA setMag lnType SCUTEP PTOC LINE DOType CN ASG SG DAType CN AnalogueValue 如果要指向该IED的过流I段的动作电流定值 引用为 PROT PTOC1 StrVal setMag SG f或PROT PTOC1 StrVal setMag fMMS PARALLELPROT PTOC1 SG StrVal setMag f GOLD PTRC1 Tr ST CTRL CSWI2 Pos CO 2020 3 18 14 一种XML eXtensibleMarkupLanguage 自描述XMLSchema 用于定义XML文档存在哪些元素 属性和其关系SCL结构HeaderSubstationCommunicationIEDDataTypeTemplates 3 变电站配置语言SCL 2020 3 18 15 XML语言基础 2020 3 18 16 XML语言基础 2020 3 18 17 XML语言基础 2020 3 18 18 XMLSchema语言基础 2020 3 18 19 XMLSchema语言基础 2020 3 18 20 2020 3 18 21 2020 3 18 22 ICD描述IED的数据模型和服务不含IED实例名称和通道参数同一型号IED的模板文件可不含Communication元素SSD变电站一次系统结构全站唯一SCD变电站一次系统结构IED实例配置和通道参数IED之间的通信配置CIDIED实例配置和通道参数每个IED一个 SCL配置文件 2020 3 18 23 在IEC61850 7 2 3 4定义了抽象的信息模型和服务 设计了ACSI 抽象通信服务接口 使信息模型和服务独立于底层通信协议和网络类型 信息模型可保持稳定性通过SCSM 特殊通信服务映射 将ACSI信息模型和服务映射到底层通信协议 如MMS 9 2 GOOSE等协议 信息模型和底层通信协议分离 可适应通信技术的发展早期SV服务的ACSI映射到9 1协议 过渡协议 后9 1被废除 映射到9 2目前经过简化 映射到9 2LE协议 4 ACSI与SCSM 2020 3 18 24 ISO IEC9506异构网络环境下IED之间实现实时数据交换与信息监控的国际报文规范VMD 虚拟制造设备 实际装置的镜像 被MMS定义的规范 5 MMS 2020 3 18 25 61850对象与MMS对象 2020 3 18 26 61850服务与MMS服务 2020 3 18 27 在61850ACSI映射到MMS服务上 Report是其中一项关键的通信服务可实现遥测 遥信上送分为非缓存型 urcb 遥测缓存型 brcb 遥信触发方式dchg datachange dupd dataupdate qchg qualitychange Report服务 2020 3 18 28 信息交互方式ASN 1的BER编码不经TCP IP协议 直接映射到以太网链路层跳过了会话层 传输层 网络层应用层 表示层 数据链路层 物理层发布 订阅者模式逻辑链路控制协议的单向无确认机制特点信息按内容标识点对多点传输事件驱动优点适用于数据流量达且实时性要求高的数据通信多个设备能同时收到同一个GOOSE信息 6 GOOSE 2020 3 18 29 GOOSE信息交互方式 2020 3 18 30 心跳报文与变位报文快速重发结合心跳报文发送间隔T0 5s stnum不变 sqnum递增变位报文发送间隔T1 T1 T2 T3 stnum加1 sqnum归零 随后stnum不变 sqnum递增 GOOSE心跳报文 国外 T1 2ms T2 2T1 T3 2T2 直到等于T0国内的间隔 2 2 4 8 5000ms 2020 3 18 31 两种交换方式组播 多个设备共享采样 MSVCB单播 单独 USVCB协议IEC61850 9 1属中间过渡标准 已被IEC废除IEC61850 9 2 IEC61850 9 2LE发布 订阅者模式ACSI服务SendMSVMessage 映射到9 2GetMSVCBValues 映射到MMS的read服务SetMSVCBValues 映射到MMS的write服务 7 SV SampledValue 2020 3 18 32 SV传输模型 2020 3 18 33 9 2优点完全支持SV传输模型及其ACSI服务可通过XML静态配置也可通过通信服务动态配置SV数据集内容可根据工程需要灵活定义采样率和帧结构灵活定义适用性强缺点配置复杂采样率规格太多 不利于互联SV数据建模不一致帧结构灵活定义降低了帧的解析效率 9 2LE与9 2 2020 3 18 34 9 2LE LiteEdition 9 2的简化只支持SendMSVMessage 不支持GetMSVCBValues和SetMSVCBValues MU不需要支持MMS 提供MU的实例化建模实例 ICD配置文件示例 采样率统一为80点 周或256点 周帧格式细化SV数据模型统一规范 公共数据类SAV 约定了各种工况下MU的行为优点实际工程配置简化互操作的协调工作量减少 9 2LE与9 2 2020 3 18 35 61850 10静态测试ICD文件模型动态测试肯定测试用例 合理数据 否定测试用例 不合理数据 8 一致性测试 2020 3 18 36 端子 传统变电站二次直 交流电缆两端的设备连接头虚端子 信号的逻辑连接点GOOSE相当于二次直流电缆SV相当于二次交流电缆 9 虚端子 2020 3 18 37 虚端子联接关系 2020 3 18 38 随着光纤以太网通信取代了传统电缆硬连线 过往查点对信号的工作变成了配置文件参数与配置的核对遥信 遥测 遥控 遥调 定值 GOOSE SV的配置数据集 控制块 报告 10 工程实例详解 2020 3 18 39 61850模型不再采用点表配置 所有数据都采用面向对象方式表达 自描述 1 Data 模型 以MEAS的MeaMMXU1为例 数据对象频率PL2202BMEAS MeaMMXU1 MX Hz Hz mag f 2020 3 18 40 1 Data 故障遥信 在公共逻辑设备下 定义了一系列告警信息量 以Alm1为例PL2202BLD0 DevAlmGGIO1 ST Alm1 stVal 2020 3 18 41 P26 IED61850工程继电保护应用模型 测控装置预定义Dataset遥测 dsAin 遥信 dsDin 故障信号 dsAlarm 告警信号 dsWarning 通信工况 dsCommState 装置参数 dsParameter GOOSE信号 dsGOOSE 2 Dataset 数据集 2020 3 18 42 保护装置预定义Dataset保护事件 dsTripInfo 保护遥信 dsRelayDin 保护压板 dsRelayEna 保护录波 dsRelayRec 保护遥测 dsRelayAin 保护信号 dsAlarm 告警信号 dsWarning 通信工况 dsCommState 装置参数 dsParameter 保护定值 dsSetting GOOSE信号 dsGOOSE 采样值 dsSV 日志记录 dsLog 2 Dataset 数据集 2020 3 18 43 2020 3 18 44 数据集的名字前缀是ds 控制块名字的前缀是urcb 非缓存型 或者brcb 缓存型 测控预配置urcbAinbrcbDinbrcbAlarmbrcbWarningbrcbCommState 3 Report 2020 3 18 45 保护预配置brcbTripInfobrcbRelayEnabrcbRelayRecurcbRelayAinbrcbRelayDinbrcbAlarmbrcbWarningbrcbCommState 3 RP 非缓存报告控制块 总召使能 报告订阅 2020 3 18 46 BR 缓存报告控制块 总召使能 报告订阅 版本 选项域 OptFlds各个比特位的含义0 保留1 序列号2 报告时标3 触发条件4 数据集名称5 数据引用6 缓存区溢出标识7 条目号8 配置版本9 分段号相应的选项为1 相应的内容会出现在报文中TrgOps各比特位的含义0 保留1 数据值改变2 品质值改变3 数据值刷新4 周期5 总召 触发条件 2020 3 18 47 GOOSE虚端子传统变电站 保护屏柜内有开入 开出 出口等端子排 微机保护的开关量 跳合闸出口与之一一对应 设计二次回路时 保护与一次设备的跳合闸出口通过端子之间的电缆实现 数字化变电站 装置之间的信息交互 跳合闸出口都基于网络传输的数字信号通过光纤传输多路数字信号 取消传统端子GOOSE通信组态和配置文件下载 4 GOOSE通信 2020 3 18 48 GOOSE虚端子与传统端子GOOSE数据集 屏柜的端子排GOOSE输出信号 装置的开关量输出端子GOOSE输入信号 开关量输入端子虚端子 输入输出信号的逻辑连接点 4 GOOSE通信 2020 3 18 49 定义GOOSE输入虚端子ICD文件预定义以GOIN为前缀的逻辑节点 GOINGGIO在逻辑节点实例中定义DOI信号在desc或dU中描述其含义国内规范要求 GOOSE发送和接收的数据都应该采用DA引用地址应级联到DA级 格式为LD LN DO DA GOOSE输入虚端子 2020 3 18 50 GOOSE输入虚端子 2020 3 18 51 GOOSE输入虚端子 2020 3 18 52 GOOSE输入虚端子 2020 3 18 53 GOOSE控制块 2020 3 18 54 GOOSE通信参数配置 2020 3 18 55 GOOSE输入 2020 3 18 56 5 SV 2020 3 18 57 9 2LE明确公用数据类SAV的使用instMag isVC scaleFactor 电流为0 001 电压为0 01offset 0SV参数smpCnt 采样计数器0 3999不应跳变 不越限MU采用秒脉冲同步 每次同步秒冲到达后smpCnt置0smpSync 同步标识 反映MU的同步状态 5 SV 2020 3 18 58 国内规范要求 SV数据集采用DO方式数据类CN SAV经过MX过滤 只保留instMag和q定义SV输入虚端子ICD文件预定义以SVIN为前缀的逻辑节点 SVINGGIO SV数据集 输入虚端子 2020 3 18 59 控制模式 ctlModel 0 不可控1 常规安全的直接控制2 常规安全的操作前选择控制3 增强安全的直接控制4 增强安全的操作前选择控制区别直接控制 要求快速执行如 保护测控的远方复归 变压器有载调