电力系统通信协议PPT课件

1 电力系统通信协议简介 重点分析IEC61850和IEC61970 2 IEC对智能电网标准的认识 IEC认为智能电网包括电力系统从发电 输变电到用户的所有领域 要求在电网的各个建设阶段以及在系统的各个组成单元之间以及子系统间实现高度的信息共享 1 应该对必要的接口和产品标准化 并避免对具体应用和商业案例进行标准化 否则将严重阻碍智能电网的创新和发展 应为智能电网的进一步提升提供先决条件 2 描述通用需求 避免对细节标准化 3 IECSG3确定的5个核心标准 IECSG3就是IEC组织成立的第三战略工作组 智能电网国际战略工作组1 IEC TR62357电力系统控制和相关通信 目标模型 服务设施和协议用参考体系结构 2 IEC61850 变电站自动化 3 IEC61970 电力管理系统 公共信息模型 CIM 和通用接口定义 GID 的定义 4 IEC61968 配电管理系统 公共信息模型 CIM 和用户信息系统 CIS 的定义 5 IEC62351 安全性 4 IEC61850标准 5 概述 IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准 它是国际电工委员会 IEC TC57工作组制定的 变电站通信网络和系统 系列标准 是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准 此标准参考和吸收了已有的许多相关标准 其中主要有 IEC870 5 101远动通信协议标准 IEC870 5 103继电保护信息接口标准 UCA2 0 UtilityCommunicationArchitecture2 0 由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系 ISO IEC9506制造商信息规范MMS ManufacturingMessageSpecification 6 概述 IEC61850不限制装置逻辑功能 它以装置逻辑功能为基础建立装置模型 可根据不同逻辑功能灵活配置装置模型 便于不同设备间互访 IEC61850规范了数据的命名 数据定义 设备行为 设备的自描述特征和通用配置语言 与其他国际标准相比 IEC61850不局限于单纯的通信规约 而是 数字化 变电站自动化系统的标准 它指导了变电站自动化的设计 开发 工程 维护等各个领域 7 概述 IEC61850标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模 采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口 增强了设备之间的互操作性 可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接 智能化一次设备和数字式变电站要求变电站自动化采用IEC61850标准 IEC61850是至今为止最为完善的变电站自动化标准 它规范二次智能装置的通信模型 通信接口 而且还定义了数字式CT PT 智能式开关等一次设备的通信模型 通信接口 采用IEC61850国际标准可以大大提高变电站自动化技术水平 提高变电站自动化安全稳定运行水平 节约开发 验收 维护的人力物力 实现完全互操作 8 IEC61850对UCA2 0作了以下四个方面的改进 1 使用配置描述语言首次在电力系统通信协议中运用XML技术 在IEC61850的第6部分提出了变电站配置描述语言SCL SCL就是以XML为基础的 SCL能描述变电站内各个智能电子设备 并能描述智能电子设备之间的关系 目前各行业都采用XML技术来统一本行业的数据交换格式 IEC61850采用XML来描述变电站的设备和功能 统一变电站数据交换的格式 对变电站自动化工程的设计 规划 实施 信息交换都有极大的好处 2 分层目录服务IEC61850中的目录服务共有5层 分别是服务器目录 逻辑设备目录 逻辑节点目录 数据对象目录 读数据定义 在线情况下客户可以通过这些服务在客户数据库中建立对方全部的镜像 这些服务用于检索设备中整个分层的定义及全部可访问的信息定义 全部类的实例定义 在正常运行阶段 利用这些服务可监视各个服务器的变动和投运情况 实现配置管理 9 3 服务与映射分开在IEC61850中 提出了抽象服务通信接口 AS2CI 和具体通信服务映射 SCSM 这样 就把通信服务要求跟具体的通信协议分离开 有利于适应通信技术的不断发展 在IEC618502821中采用了MMS 以后还可能采用其他协议 对于ASCI就有SCSM1 SCSM2等与它对应 4 增加了过程层在UCA2 0中没有覆盖过程层 IEC61850提出了变电站自动化的3层模型 变电站层 间隔层 过程层 10 与传统变电站的比较 1 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 2 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 3 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 4 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 11 IEC61850标准特点 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语言来描述变电站配置完整性适用对象几乎包括了变电站内所有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 12 应用IEC61850标准的优缺点 应用IEC61850标准的优点实现通信无缝连接 弱化各厂商设备型号加强设备数字化应用 提高自动化性能自定义规范化 可使用变电站特殊要求集成化规模增大 增强无人值守站可靠性减少电缆使用量 节约一 二次设备成本应用IEC61850标准的缺点网络依赖性强站内通信设备抗干扰性对设备运行影响增大 13 IEC61970 EMS API 14 概述 IEC61970是由IECTC57WG13制定的用于控制中心应用程序接口 API 的系列标准 该标准以EPRI的CCAPI为基础 采用计算机领域的新技术 结合其他标准化组织的成果 提出了一套规范化的公共模型和软件接口即CIM和CIS 以达到减少向系统增加新应用时所需要的费用和时间 保护正在有效运行的现有应用的投资 IEC61970是国际电工委员会制定的 能量管理系统应用程序接口 EMS API 系列国际标准 对应国内的电力行业标准DL890 15 IEC61970的目的及组成部分 IEC61970系列标准定义了能量管理系统 EMS 的应用程序接口 API 目的在于便于集成来自不同厂家的EMS内部的各种应用 便于将EMS与调度中心内部其它系统互联 以及便于实现不同调度中心EMS之间的模型交换 IEC61970主要由接口参考模型 公共信息模型 CIM 和组件接口规范 CIS 三部分组成 接口参考模型说明了系统集成的方式 公共信息模型定义了信息交换的语义 组件接口规范明确了信息交换的语法 16 IEC61970三个重要模块的介绍 公共信息模型CIMCIM是CommonInformationModel 公共信息模型 的缩写 它是一个抽象模型 表示包含在企业运行中的电力企业所有主要对象CIM通过提供一种公用对象类和属性及它们之间的关系来表示电力系统资源CIM方便了实现不同供应商独立开发的EMS应用的集成 多个独立开发的完整EMS系统之间的集成 以及EMS系统和其他涉及电力系统运行的不同方面的系统 例如发电或配电管理系统之间的集成 17 组件接口规范 CIS CIS是ComponentInterfaceSpecification组件接口规范的缩写 即组件接口规范 CIS详细描述了组件 应用应实现的能够以标准方式与其它组件 应用进行信息交换和 或访问公共数据的接口 该定义的要点 CI