《IEC61850标准》PPT课件

IEC61850标准介绍,南京南瑞继保电气有限公司,2,IEC61850标准的目的,IEC61850标准的简介,IEC61850标准的应用,3,IEC61850的目的,统一通信标准,目前电站自动化系统通信存在的问题：通信介质不统一：RS422/485/232各厂商均有Worldfip南瑞继保CAN网国外厂商使用较多lon网部分厂家用以太网各厂商均有,4,IEC61850的目的,统一通信标准,目前电站自动化系统通信存在的问题：通信协议不统一：103规约各厂商均有，但各不相同Modbus国外厂商采用较多DNP3.0美洲厂商采用较多，如:SELOpen2000南瑞科技网络103南瑞继保,5,IEC61850的目的,统一通信标准,自动化系统存在的问题：,通信差异影响自动化集成度，导致实际自动化性能没有预想的高。,6,IEC61850的目的,统一通信标准,统一通信标准的特征基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上采用协议是开放的并支持设备自我描述，以达到增加新功能的可能性基于电力工业的相关需求的数据对象通信的语法和语义将基于采用电力系统相关的共同数据对象,7,IEC61850的目的,统一工程实施标准,规范设备逻辑模型规范设备通信接口规范变电站层次结构规范设备配置文本及描述配置文本的语言,8,IEC61850的目的,互操作性,为不同厂家设备可平等地交换信息和使用这些信息执行特定的功能,自由配置性,根据实际需要配置通信内容，做到通信量的可剪裁性。同时也满足用户集中式和分散式的要求,长期应用性,模型相对固定，适应不断发展通信技术，使得自身具有进化性。,9,IEC61850的简介,三层架构及逻辑接口,10,IEC61850的简介,各章节介绍,11,IEC61850的简介,设备建模,为什么要建立设备模型？以前通信标准（协议）没有模型概念，所有信息都是与规约报文组织方式一一对应，通用性及自定义性不强。设备模型可以映射到不同地通信协议，适应通信技术的发展通过模型配置，可以任意根据实际情况配置变电站通信内容，可优化站内通信量,12,IEC61850的简介,设备建模,如何为设备建立模型？以功能为基本单位建立逻辑节点（LN）多个不同功能（LN）的集合组成逻辑装置（LD）一个或多个逻辑装置（LD）组成实际设备的逻辑模型,13,IEC61850的简介,设备建模,如何为设备建立模型？采用模型中服务（services）的方式完成电力系统通信的多种通信内容设备的整体逻辑模型采用树形方式，层次清晰，便于查询为了规范模型结构，IEC61850标准预先定义了部分逻辑节点模型,14,IEC61850的简介,XCBR断路器XSWI隔离开关TCTR电流互感器TVTR电压互感器SIMG绝缘介质监视CSWI开关控制器PTOC带时限过电流PTRC保护跳闸条件,15,服务器Server逻辑装置LogicDevice（LD）逻辑节点LogicNode（LN）数据（对象）DataObject（DO）数据属性DataAttribute（DA）数据集DataSet取代(人工置数)Substitute定值Setting-Group-Control-Block（SGCB）报告/日志Report/Log-Control-Block（RCB）通用变电站事件GSE控制(遥控)Control采样传输控制SMV对时Time文件传输FileTransfer,装置模型基本构成,装置信息模型,装置通信服务模型,16,IEC61850的简介,IEC618507-4规定的LN组,A自动控制(2),C监控(5),G通用功能(3),I接口和存档(4),L系统逻辑(2),M计量和测量(8),P保护功能(28),R保护相关功能(10),S传感器和监视(4),T仪用互感器(2),X开关设备(2),Y变压器及相关(4),Z其他设备(15),17,装置模型结构图,服务器,逻辑装置1,逻辑节点(x),数据(i),数据1属性1,数据集,逻辑节点0,物理装置节点,数据1属性n,报告/日志,数据(i),数据集,报告/日志,定值,GOOSE/GSSE,采样传输,取代,控制,对时,文件,逻辑装置(x),逻辑节点(x),数据(i),数据1属性1,数据集,逻辑节点0,物理装置节点,数据1属性n,报告/日志,数据(i),数据集,报告/日志,定值,GOOSE/GSSE,采样传输,取代,控制,对时,文件,图例说明,IED,18,建模时将物理功能映射成逻辑功能,实际装置,CPU1开关控制同期控制,CPU3差动保护距离保护,虚拟装置,保护功能,测量功能,控制功能,CPU2测量功能,差动保护PDIF,距离保护PDIS,过流保护PTOC,计量类测量MMTR,相序测量MSQI,开关/刀闸遥控CSWI,开关位置XCBR,同期控制RSYN,19,树形层次,实际装置,CPU1开关控制同期控制,CPU3差动保护距离保护,虚拟装置,保护LDPDIF1OpstValtqHiSetsetMagfPDIF2OpHiSet,CPU2测量功能,测量LDMMXU1TotWMagtqPhVsetMagfMMXU2phsAcValq,控制LDRSYN1DifVDifHzCSWI1PosctlValq,20,表示逻辑节点某一特定信息。例如：表示浮点型定值表示遥测量通常来说，数据对象代表电力系统某一特定属性IEC618507-3给出了标准数据对象的定义。这些定义统称为通用数据类（CommonDataClass，简称CDC）CDC几乎涵盖了电力系统能用到的所有属性,数据对象（DO）,21,7-4章中定义的差动保护(PDIF)逻辑节点包含的数据对象,数据对象举例,7-3章中定义的标准CDC,数据对象名称,22,每一个数据对象都有多个数据属性（DA），表示逻辑节点特定信息的不同属性。例如:PDIF节点中LinCapac（线路电容定值）LinCapac类型为ASG（模拟量定值）ASG规定LinCapac有以下属性：表示“定值”属性的setMag(即该定值的实际值)表示“单位”属性的units表示“步长”属性的stepSize表示“范围”属性的minVal、maxVal表示“描述”属性的DU.,数据属性（DA）功能约束（FC）,23,每一个数据对象（DO）有多个数据属性：“定值”、“单位”、“步长”、“范围”、“描述”每一个数据属性按照不同用途、不同功能再做进一步分类，就是功能约束（FunctionConstrait）“定值”属性可以用于表示当前区定值，SE“定值”属性可以用于表示编辑区定值，SG“单位”、“步长”、“步长”、“范围”属性用于表示定值的一种配置，CF“描述”属性用于说明定值的名称或详细解释，DC,数据属性（DA）功能约束（FC）,24,表示对用户感兴趣的数据、数据属性等的集合用途：集合经常需要与客服端（后台/主站）经常交流的数据，例如：需要发送报告的内容保护的动作SOE保护的遥信变位保护的告警信息保护的动作相关信息（故障电流/测距）测控的开入变为测控的遥测量值联锁或跳闸的GOOSE信息,数据集（DataSet）,25,数据集实例,26,表示客服端（后台/主站）与设备、设备与设备间通信规范。“读”服务，客服端读取设备模型、数据结构、数据值“写”服务，客服端远程修改设备数据值“读/写定值”服务“报告”服务，设备向客服端主动上送信息或客服端对设备进行总查询等“文件传输”服务，主要用于COMTRADE文件传输,通信服务（Service）,27,“读”服务能够完成所有设备信息的传送，但是“读”服务是双向的，不能满足电力系统实时信息上送的要求。采用“报告”能实时完成信息上送（后台）。“报告”上送的内容是经过挑选在数据集中的内容例如：保护动作的SOE“报告”可以采用多种方式：主动上送-数据变化（DCHG）-品质变化（QCHG）周期上送-根据客户端定义的时间总查询上送,报告服务（Report）,28,日志服务（Log），历史时间查询定值服务，定值读取/修改，定值区切换替代服务（Sbustitute），人工置数文件服务，传输文件对时服务，采用SNTP网络对时采样传输服务，数字化采样时测量量传输GOOSE/GSE服务,其他服务,29,设备的模型建立后，需要用文本将其描述文本类型：CID文本，配置IED的描述文件ICD文本，IED能力描述文件SCD文本，变电站配置文件文本采用的描述语言：XML语言，一种通用的网络描述语言文本的应用：CID文本，IED的私有文件，各厂商根据自身情况自己定义ICD文本，需要提供给系统集成方，必须采用通用的XML语言，与IED模型一致SCD文本，系统集成方根据各IED的ICD文本集成后，描述变电站实际配置,IEC61850文本配置,30,采用MMS通信协议，一种比较成熟的工业通信规范将设备的模型映射到MMS的各种通信模型/方式报告information数据集namedvariablelist读/写read/write通信协议升级或发生变化，只需要将相应的映射关系重新调整即可，做到IEC61850标准自适应,IEC61850通信协议,31,数字化变电站通信系统,32,GCB的通过客户端访问发送为Peer-to-Peer对等通信订阅/发布方式，双方的关系体现利用IEEE802.1p/q标准高优先级，传输速度快，理论传输时间4ms,GOOSE应用,33,重发机制T0没有事件发生时的重发时间(最小间隔)T1发生事件后的最短的重发时间(最大间隔)T2、T3逐渐接近T0T1T2T3T0,GOOSE应用,34,GOOSE通信过程,传输时间,事件,35,IED之间逻辑闭锁信息传输,GOOSE应用,交换机利用虚拟局域网(VLAN)技术控制GOOSE发送方向,36,一台IED向多台IED发送GOOSE跳闸信息快速性（4ms）,GOOSE应用,37,GOOSE应用,GOOSE发送信息为数据集中内容数据集可以动态修改,38,GOOSE应用,GOOSE发送过程,开关/刀闸位置数据集,发布方,订阅方,39,GOOSE应用,GOOSE发送内容数据集内容丰富、灵活以模型为基础，可以任意配置,40,GOOSE应用,GOOSE配置最小间隔时间15000ms最大间隔时间100030000ms，可以人工配置MAC-Adress发送GOOSE报文的组播地址的最低的两个字节(共6字节，前四个字节固定为010ccd01),范围为0000至0 x01ffAppId发送GOOSE报文的AppId，可人工修改VlanId发送GOOSE报文的VlanId，范围0到0 xFFFVlan-Priority发送GOOSE报文的优先级，默认值为4，范围0到7,41,GOOSE应用,GOOSE配置Datasetname发送GOOSE数据集名称，字符串GSEControlname发送GOOSE控制块名称，字符串ConvRef发送GOOSE配置的版本号,42,IEC618509-1规定了用于间隔层和过程层之间通信的特定通信服务映射，它规定了建立在与IEC60044-8相一致的单向多路点对点连接之上的映射。它可用于变电站内电子式电流互感器(ECT)或电压互感器(EVT)的合并单元与诸如继电保护这样的间隔层设备之间的通信。,IEC61850的简介,43,61850-9-1特定通信服务映射(SCSM)单向多路点对点串行通信链路的采样值该标准将61850-7中有关采样测量值传输的部分映射过来，形成了基于802.3,采用无应答无连接，不使用网络层、传输层、会话层及表示层的应用层协议,该协议适用于间隔级设备和过程级设备间的通信。,IEC61850的简介,44,IEC61850-9-2特定通信服务映射-过程总线与61850-9-1类似，区别有:非点到点双向，可配置MU中参数,IEC61850的简介,45,IEC61850的应用,变电站网络结构,单星形网双星形网（主备方式/热备用方式）单环形网双环形网（主备方式/热备用方式）,46,IEC61850变电站