IEC在数字化变电站的应用

1、1会计学IEC在数字化变电站的应用在数字化变电站的应用l 采集资源重复、设计复杂采集资源重复、设计复杂l 系统、设备之间互操作性差系统、设备之间互操作性差l 信息不标准不规范，难以充分应用信息不标准不规范，难以充分应用现行变电站自动化存在的问题现行变电站自动化存在的问题l 采集资源重复、设计复杂采集资源重复、设计复杂变电站内存在多套系统变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元大量设备都有数据采集单元 现行变电站自动化存在的问题之一现行变电站自动化存在的问题之一l 系统、设备之间互操作性差系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂通信规约繁杂 缺乏一致性测

2、试、权威认证缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系线性点表传输割裂了数据之间的联系现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二DNP四方103MODBUSPROFIBUSCDT60870-5-103南自103网络103现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二对象模型对象模型点模型点模型现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二l 信息不标准不规范，难以充分应用信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、

3、模型不一致导致信息输出不一致原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输出不平衡装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低通讯规约的信息承载率低 现行变电站自动化存在的问题之三现行变电站自动化存在的问题之三政策推动政策推动国网公司国网公司“十一五十一五”科技发展规划科技发展规划 提高电网运行管理控制水平的六个重点技术领域提高电网运行管理控制水平的六个重点技术领域 电网自动化技术电网自动化技术 数字化变电站技术数字化变电站技术数字化变电站两大支柱数字化变电站两大支柱 电子式互感器电子式互感器 IEC61850 数字化变电站是以变电站一、二次设备为数数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字

4、化对象，以高速网络通信平台为基础，将物理字化对象，以高速网络通信平台为基础，将物理设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经济运行要求的变电站。济运行要求的变电站。 数字化变电站特征数字化变电站特征l 数字化技术在电力系统已经广泛应用数字化技术在电力系统已经广泛应用l 数字化变电站处于不断完善和发展过程中的一个阶段数字化变电站处于不断完善和发展过程中的一个阶段 就目前而言，符合就目前而言，符合IEC61850标准的变电站通信网络和系统、智能化的一次设备（如标准的变电站通

5、信网络和系统、智能化的一次设备（如电子式互感器、智能化开关等）、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，为其最电子式互感器、智能化开关等）、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，为其最主要的技术特征。主要的技术特征。 从长远发展来看，面向数字化电网的需求，数字化变电站技术还将涉及的内容有：从长远发展来看，面向数字化电网的需求，数字化变电站技术还将涉及的内容有：变电站之间、变电站与控制中心之间的信息交互技术，信息安全技术，广域同步采样技变电站之间、变电站与控制中心之间的信息交互技术，信息安全技术，广域同步采样技术、实时动态监测技术，电能质量在线监测技术、实时分析技术，以及一、二次系统的术、实时

6、动态监测技术，电能质量在线监测技术、实时分析技术，以及一、二次系统的技术融合。技术融合。 数字化变电站概念澄清数字化变电站概念澄清 变电站所有装置和后台系统实现变电站所有装置和后台系统实现IEC61850IEC61850，所有改动限于通，所有改动限于通信层面，对变电站现有格局影响最小。该方案比较稳妥，实现了信层面，对变电站现有格局影响最小。该方案比较稳妥，实现了数字化变电站中的数字化变电站中的IEC61850IEC61850变电站所有装置的交流采样通过与变电站所有装置的交流采样通过与MUMU合并单元通信获得，合并单元通信获得，各种测量与保护装置的交流采样部分全部取消，变电站二次各种测量与保护装

7、置的交流采样部分全部取消，变电站二次电缆大为减少，总体设计趋于简单。但该方案在安全性、可电缆大为减少，总体设计趋于简单。但该方案在安全性、可靠性方面将遭遇风险。因为保护装置运算的数据依附于其它靠性方面将遭遇风险。因为保护装置运算的数据依附于其它装置和通信网络，一旦故障数据无法送达保护装置或者延时装置和通信网络，一旦故障数据无法送达保护装置或者延时较长，其后果将十分严重。较长，其后果将十分严重。方案二可以存在一些变化，但对总体架构没有太大影响。方案二可以存在一些变化，但对总体架构没有太大影响。一是不采用电子式互感器，而是采用传统的一是不采用电子式互感器，而是采用传统的PT/CTPT/CT，但其不

8、接，但其不接入装置，而是接入入装置，而是接入MUMU合并单元。二是采用一次智能设备，该合并单元。二是采用一次智能设备，该设备直接提供光纤接口进行分合操作。三是各种设备直接提供光纤接口进行分合操作。三是各种IEDIED设备通信设备通信处理能力非常强大，过程层的交换机可以直接挂接在间隔层处理能力非常强大，过程层的交换机可以直接挂接在间隔层与站控层的光纤环网，可以做到彻底的原始数据共享。与站控层的光纤环网，可以做到彻底的原始数据共享。l IEC 61850系列标准的全称是变电站通信网络和系统(Communication Networks and Systems in Substations)，它规范

9、了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和相关的系统要求l IEC 61850系列标准是由国际电工委员会第57技术委员会(IEC TC57)从1995年开始制订的,目前，IEC61850共14个部份已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对61850系列标准进行了同步的跟踪和翻译工作l IEC 61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。所以它是一个十分庞大的标准体系，而不仅仅是一个通信协议标准l IEC 61850看起来很像又一新的协议。其实它不是。确切地说，它是一种新的变电站自动化的方法，一种影

10、响工程、维护、运行和电力行业组织的新方法l 它采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展架构，来实现“一个世界，一种技术，一个标准”的目标1.对制造厂非常有利对制造厂非常有利IEC61850IEC61850带来什么好处带来什么好处可以避免劳民伤财的协议转换工作可以避免劳民伤财的协议转换工作;采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述，采用配置语言，采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述，采用配置语言，在信息源定义数据和数据属性，传输采样测量值等技术在信息源定义数据和数据属性，传输采样测量值等技术,在组态、配在组态、配置和维护工作上置和维护工作上,节省了大量开支节省了大量开支;将来会有越来越多

11、的智能设备将来会有越来越多的智能设备(电能质量、同步相量、设备诊断等电能质量、同步相量、设备诊断等)集成到系统中，无缝数据集成和共享信息节省了大量开支集成到系统中，无缝数据集成和共享信息节省了大量开支用户可选择最好的产品用户可选择最好的产品,不必担忧互联不必担忧互联,互换互换能大幅度改善设备集成，减少工程量、现场验收、运行、监视能大幅度改善设备集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了自动化系统使用期、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。间的灵活性。 提供了变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一提供了变电站通信网络和系

12、统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等致性测试等2.对用户非常有利对用户非常有利IEC61850IEC61850带来什么好处带来什么好处标准制定的主要目的标准制定的主要目的n互操作性 为不同厂家的设备互联提供互操作性,即不同制造 厂家提供的智能设备可交换信息和使用这些信息 执行特定功能 n自由配置 满足变电站自动化系统（SAS）功能和性能的要 求；可灵活配置，将功能自由分配到装置中，支 持用户集中式（如RTU）和分散式系统的各种要求 n长期稳定性 支持未来的技术发展，因为它可兼容主流通讯技 术而发展，并可伴随系统需求而进化 系统概貌系统概貌1 介绍和概述2 术语3 总体要求4 系统和项目管理

13、5 功能的通信要求和设备模型数据模型数据模型 变电站和馈线设备的基本通信结构7-4 兼容逻辑节点类和数据类7-3 公用数据类抽象通信服务抽象通信服务 变电站和馈线设备的基本通信结构7-2 抽象通信服务接口(ACSI)7-1 原理和模型配置配置6 变电站自动化系统配置描述 语言映射到实际通信网络映射到实际通信网络8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值测试测试10 一致性测试 技术服务 远方控制远方控制 (NCC) 控制. 保护 功能. A 功能. B 保护. 控制 传感器 执行元件 远方保护远方保护 间

14、隔间隔/单元层单元层 变电站层变电站层过程层过程层 高压设备高压设备 远方保护远方保护 过程接口 1,6337981,6224,54,5IF1：间隔层和站层之间交换保护数据IF2：间隔层和远方保护之间交换保护数据IF3：间隔层之间交换数据如保护和控制设备间IF4：间隔层和过程层之间交换采样数据IF5：间隔层和过程层之间交换控制数据IF6：间隔层和站层之间交换控制数据IF7：站层和远方工程师之间交换数据IF8：间隔层之间直接快速交换数据，如联锁IF9：站层之间交换数据IF10：站层和远方控制中心之间交换数据10功能F、逻辑节点LN 、物理设备PD 、逻辑连接LC 、物理连接PC的关系LN2LN3

15、LN1LN6LN4LN5PD1PD3PD2F1F2PC13PC23PC12LC36LC56LC14LC35LC12IED智能电子设备智能电子设备具有可访问具有可访问的数据模型的数据模型WHAT交换什么交换什么IEC 61850-7-3IEC 61850-7-4HOW （怎么交换）（怎么交换）IEC 61850-7-2请求请求响应响应事件事件Self descNot like modbus registerXCBR 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 逻辑节点组类型逻辑节点组类型个数个

16、数保护功能逻辑节点组（保护功能逻辑节点组（P P）2828保护相关功能逻辑节点组保护相关功能逻辑节点组(R)(R)1010控制逻辑节点组控制逻辑节点组(C)(C)5 5通用引用逻辑节点组通用引用逻辑节点组(G)(G)3 3接口和存档逻辑节点组接口和存档逻辑节点组(I)(I)4 4自动控制逻辑节点组自动控制逻辑节点组(A)(A)4 4计量和测量逻辑节点组计量和测量逻辑节点组(M)(M)8 8传感器监视逻辑节点组传感器监视逻辑节点组(S)(S)4 4开关设备相关逻辑节点组开关设备相关逻辑节点组(X)(X)2 2仪用互感器逻辑节点组仪用互感器逻辑节点组(T)(T)2 2电力变压器逻辑节点组电力变压器

17、逻辑节点组(Y)(Y)3 3其它电力设备逻辑节点组其它电力设备逻辑节点组(Z)(Z)1515系统逻辑节点组系统逻辑节点组(L)(L)3 3逻辑节点组类型逻辑节点组类型通讯处理器f1f2物理装置物理装置 PD1物理装置物理装置 PD2传输时间传输时间 t = ta + tb + tctatbtc通讯处理器传输时间的定义用于保护的报文分级用于保护的报文分级分级分级适用对象适用对象P1配电间隔配电间隔P2一般输电间隔或用户无明确要求一般输电间隔或用户无明确要求P3 有同步或断路器开断时差要求的输电间隔有同步或断路器开断时差要求的输电间隔用于计量或电能质量的报文分级用于计量或电能质量的报文分级分级分级

18、适用对象适用对象M10.5级级(IEC 62053)或或0.2级级(IEC 60044)，5次谐波次谐波M20.2级级(IEC 62053)或或0.1级级(IEC 60044)，13次谐波次谐波M3 40次谐波次谐波报文性能要求报文性能要求: :报文类型报文类型类型类型名称名称报文传输时间要求报文传输时间要求示例示例1a快速报文快速报文跳闸跳闸P1:10ms，P2/P3:3ms跳闸信号跳闸信号1b快速报文快速报文其他其他P1:100ms，P2/P3:20ms命令命令2中速报文中速报文100ms测量测量3低速报文低速报文500ms参数参数4原始数据原始数据*电子式互感器输出电子式互感器输出5文件

19、传输文件传输1000ms文件文件6a时间同步报文时间同步报文aT1:1ms，事件的时间标签事件的时间标签T2:0.1ms，过零点时间标签过零点时间标签站级总线的时钟同步站级总线的时钟同步6b时间同步报文时间同步报文bT3:25s，P1，27T4:4s，P2/M1，4T5:1s，P3/M2/M3，1过程总线的时钟同步过程总线的时钟同步7命令报文命令报文IF7=类型类型3，下传时下传时=类型类型1站级站级HMI的命令的命令变电站配置描变电站配置描述语言述语言SCLSCLXMLXML语言语言变电站配置文件变电站配置文件IEC61850IEC61850模型模型l 较全面描述了变电站数据模型，并具有良好

20、较全面描述了变电站数据模型，并具有良好的扩展性的扩展性l 定义了一套国际通用的适用于该变电站模型定义了一套国际通用的适用于该变电站模型的的XMLXML标签标签l 定义了配置文件的结构，规范了配置文件定义了配置文件的结构，规范了配置文件l 配置文件用配置文件用8 8个个SCHEMASCHEMA文件定义了文件定义了SCLSCL文档的文档的标签及语法标签及语法l IEC61850-7.3IEC61850-7.3及及7.47.4定义了模型的语义定义了模型的语义SSDSSD系统图组态工具系统图组态工具装置模板组态工具装置模板组态工具ICDICD系统组态工具系统组态工具SCDSCD装置实例组态工具装置实例

21、组态工具IEC61850IEC61850装置装置CIDCID全站系统配置全站系统配置文件文件一次系统配置一次系统配置文件文件装置模板配置装置模板配置文件文件装置实例配置装置实例配置文件文件工程配置图工程配置图lIED Capability DescriptionIED Capability Descriptionl和装置类型关联的预定义装置模板配置和装置类型关联的预定义装置模板配置l配置内容配置内容1. LD1. LD、LNLN、DODO、DADA定义及定义及LNLN类型模板的定义类型模板的定义2. 2. 数据集数据集datasetdataset定义定义3. 3. 控制块的配置如控制块的配置如

22、brcbbrcb、urcburcb、sgcbsgcb、lcblcb等定义等定义l文件结构文件结构1. 1. 有且只有一个有且只有一个IEDIED元素，且名称必须为元素，且名称必须为TEMPLATETEMPLATE2. 2. 可以有可以有SubstationSubstation，名称必须为，名称必须为TEMPLATETEMPLATE3. 3. 可以有可以有CommunicationCommunication元素元素4. 4. 包括包括DataTypeTemplatesDataTypeTemplates定义定义System Specification DescriptionSystem Speci

23、fication Description变电站一次系统模型的配置变电站一次系统模型的配置配置内容配置内容1. 1. 系统一次主接线图定义（变压器、电压等级、间隔、设备、拓扑连系统一次主接线图定义（变压器、电压等级、间隔、设备、拓扑连接等等）接等等）2. 2. 模型对象对应的功能模型对象对应的功能LNLN类型的定义类型的定义文件结构文件结构1. 1. 包括包括SubstationSubstation，数据类型模板，逻辑节点类型定义，数据类型模板，逻辑节点类型定义2. 2. 逻辑节点未分配到逻辑节点未分配到IEDIED，iedNameiedName必须为必须为NoneNoneSubstation

24、configuration descriptionSubstation configuration description描述全站所有配置的文件描述全站所有配置的文件配置内容配置内容1. 1. 一次系统模型一次系统模型2. 2. 通信网络配置通信网络配置3. 3. 所有装置的实例配置所有装置的实例配置4. 4. 一次系统对象的一次系统对象的LNLN绑定绑定5. GOOSE5. GOOSE配置配置文件结构文件结构包含包含SCLSCL文件的完整结构，包括文件的完整结构，包括HEADHEAD、一个、一个 CommunicationCommunication元素，一元素，一个个SubstationSu

25、bstation元素，元素，N N个个IEDIED元素，一个元素，一个DataTypeTemplatesDataTypeTemplates元素元素Configured IED DescriptionConfigured IED Description装置实例化的配置定义装置实例化的配置定义配置内容配置内容1. IED1. IED实际通信地址实际通信地址2. 2. 和和ICDICD类似但数据全部是实例名定义类似但数据全部是实例名定义3. GOOSE3. GOOSE的相关配置的相关配置文件结构与文件结构与ICDICD文件一致文件一致文件可压缩处理，推荐格式文件可压缩处理，推荐格式RFC 1952R

26、FC 1952定义的定义的GZIPGZIP格式格式主模型主模型一次模型一次模型装置模型装置模型数据模版数据模版通信模型通信模型数据基本类型数据基本类型枚举类型枚举类型简单数据类型简单数据类型线路模型线路模型SCLSCL表示表示间隔间隔Q1Q1QA1QA1QB1QB1QB2QB2 1 . . *D a t a A t t r i b u t eL O G I C A L - D E V I C ES E R V E RB U F F E R E D -R E P O R T -C T R L - B L O C K0 . . *L O G0 . . 1L O G -C O N T R O L -

27、B L O C K0 . . *10 . . *0 . . *S E T T I N G -G R O U P -C O N T R O L - B l o c k0 . . 1G O O S E -C O N T R O L - B L O C K0 . . 1G S S E -C O N T R O L - B L O C K0 . . 1M U L T I C A S T -S A M P L E D -V A L U E - C T R L - B .0 . . 10 . . 1D a t a S e t10 . . *10 . . *10 . . *10 . . *10 . . *1

28、0 . . *10 . . *1111111 11 1110 . . *1 . . *1111 . . *D A T A11 . . *1 11 31 41 41 41 41 51 51 61 6S u b s t i t u t i o n1 2C o n t r o l1 7T i m e1 8F i l e2 06891 01 0L O G I C A L - N O D E0 . . *10 . . *L L N 0U n I C A S T -S A M P L E DV A L U E - C T R L - B .U N B U F F E R E D -R E P O R T

29、-C T R L - B L O C KC o n t r o l B l o c k sLogical NodeControlReporting& LoggingDataDataSetReportSubstitutionGet/SetDir/Definition模型模型功能约束(FC) 语义语义允许的服务允许的服务初始值初始值/存储存储/解释解释ST状态信息DataAttribute代表状态信息，它的值可读、取代、报告或记入日志但不能写。 从过程得到 DataAttribute的初始值.MX测量值(模拟值)DataAttribute 代表测量值信息，它的值可读、取代、报告或记入日志但

30、不能写。从过程得到 DataAttribute的初始值.CO控制DataAttribute 代表控制信息，它的值可操作(控制模型)和读.n.a.SP设点DataAttribute代表设点信息，它的值可控制(控制模型)和读。其值立即生效。DataAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.SV取代DataAttribute代表取代信息，它的值可写以取代值属性并可读.DataAttributr的值为易失的, 初始值为FALSE, 否则值为设置或配置.CF配置DataAttribute代表配置信息，它的值可写、可读. 值写入后立即生效，或者延缓，延缓的原因超出本标准的范围。DataAttrib

31、ute的初始值为配置的；值为非易失的.DC描述DataAttribute代表描述信息，它的值可写、可读。 DataAttrib的的初始值是配置的，值为非易失的。 SG定值组SGCB类的逻辑设备具有几组DataAttribute的全部实例值,其功能约束为SG. 在每一组内每个DataAttribute有一个带功能约束SG的值. 其中一组值为当前激活值(详见笫13章) 。功能约束SG 的DataAttribute值不可写DataAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.SE定值组可编辑的DataAttribute可由 SGCB 服务进行编辑.SelectEditSG服务处理后， DataA

32、ttribute值可用.EX扩充定义DataAttribute代表扩充信息, 提供引用命名空间(name space)，扩充用于DL/T860.73、 DL/T860.74的LN、 DATA、 DataAttribute的扩充定义。功能约束EX的DataAttribute值不可写 DataAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.BR缓存报告c)Attribute代表BRCB的报告控制信息，它的值可写、可读. Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.RP非缓存报告c)Attribute代表URCB的报告控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失

33、的.LG日志c)Attribute代表LCB的日志控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.GOGoose控制 c)Attribute代表GoCB的goose控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.GSgsse 控制c)Attribute代表GsCB的gsse控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.MS多路广播采样值控制c)Attribute代表MSVCB 的采样值控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.US单路传播采样值控制c)Attribut

34、e代表UNICAST-SVC实例的采样值控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.模型模型基本数据类型名名值域值域注释注释用于用于BOOLEAN DL/T860.73,本标准 INT8-128 127 DL/T860.73,本标准 INT16-32,768 32,767 DL/T860.73,本标准 INT24- 8388608 8388607时标类型本标准INT32-2,147,483,648 2,147,483,647 DL/T860.73,本标准 INT128-2*127 (2*127)-1计数器所需要DL/T860.73INT8U无符号整数 0 25

35、5 DL/T860.73,本标准 INT16U无符号整数0 65,535 DL/T860.73,本标准 INT24U无符号整数0 16,777,215 DL/T860.73,本标准 INT32U无符号整数0 4,294,967,295 DL/T860.73,本标准FLOAT32值域和精度为 IEEE754单精度浮点数 DL/T860.73FLOAT64值域和精度为 IEEE754双精度浮点数 DL/T860.73ENUMERATED值的有序集，采用类型的定义允许用户扩展。DL/T860.73,本标准 CODED ENUM值的有序集，采用类型的定义不允许用户扩展。类型映射到 SCSM 的高效编码

36、 DL/T860.73,本标准 OCTET STRING采用类型时定义最大长度1 DL/T860.73,本标准 VISIBLE STRING采用类型时定义最大长度1 DL/T860.73,本标准UNICODE STRING采用类型时定义最大长度1 DL/T860.73注 1 长度后缀的格式为“STRINGnn”，nn为字符的个数。模型模型品质类型定义属性名属性类型值/值域M/O/C PACKED LIST validity(有效性) CODED ENUMgood|invalid (无效) |reserved|questionable(可疑) MdetailQual(细化品质) PACKED L

37、IST Moverflow（溢出） BOOLEAN MoutOfRange（超值域） BOOLEAN MbadReference（坏基准值） BOOLEAN Moscillatory（抖动） BOOLEAN Mfailure (故障) BOOLEAN MoldData（老数据） BOOLEAN MinconsiSTent（不一致） BOOLEAN Minaccurate（不精确） BOOLEAN Msource(源) CODED ENUMprocess | substituted 缺省processPICS_SUBSTtest(测试) BOOLEAN缺省 FALSEPICS_TESTopera

38、torBlocked(操作员闭锁) BOOLEAN缺省 FALSEO模型模型XCBR类类属性名属性类型说明TM/O逻辑节点名 应从逻辑节点类继承（参见IEC61850-7-2） 数据数据公用逻辑节点信息 逻辑节点应继承公用逻辑节点类全部指定数据 MLocSPS本地操作 MEEHealthINS外部设备健康 OEENameDPL外部设备铭牌 OOpCntINS操作计数 M控制PosDPC开关位置 MBlkOpnSPC跳闸闭锁 MBlkClsSPC合闸闭锁 MChaMotEnaSPC充电电机允许 O计量值SumSwARsBCR开断电流和，可复位 O状态信息CBOpCapINS断路器操作能力 MPO

39、WCapINS定相分合能力 OMaxOpCapINS满负荷条件下，断路器操作能力 O模型模型1 1、逻辑设备主要由逻辑节点和附加服务组成、逻辑设备主要由逻辑节点和附加服务组成( (例如例如GOOSEGOOSE、采样值交换、定值组、采样值交换、定值组) ) 2 2、逻辑设备也提供了关于物理设备的信息或者由逻辑设、逻辑设备也提供了关于物理设备的信息或者由逻辑设备控制的外部设备信息。备控制的外部设备信息。 3 3、逻辑设备以透明的方式构建网关逻辑设备以透明的方式构建网关SampledValuesGOOSELogical NodeControlSubstitutionReporting& Lo

40、ggingDataDataSetGet/SetDir/DefinitionReportGOOSESMVSetting GroupActicateLogical DeviceTime SynchronizationFile TransferAssociationServernameplate, healthClient/Server Client/Server 服务服务 数据集数据集(DATASET)(DATASET)模型模型1 1、报告提供将组合的、报告提供将组合的DATADATA实例值上传的机制，包括立刻实例值上传的机制，包括立刻传送和延时传送两种方式。传送和延时传送两种方式。2 2、日志模

41、型将事件顺序地存储到日志中，客户可以在任、日志模型将事件顺序地存储到日志中，客户可以在任何时候查询。何时候查询。 3 3、报告与日志是事件驱动的，减少了对网络带宽的影响、报告与日志是事件驱动的，减少了对网络带宽的影响，减少了扫描与召唤的频率。，减少了扫描与召唤的频率。报告日志报告日志模型模型 报告 BRCName BufTim DataSetRef 6 内部事件 RptEna IntgPd DiscBuf TrgOps(dchg,qch,g 测量量的 缓存 dupd,integrity,gi) 瞬时值 缓存报告 报告格式 死区值 非缓存报告 编制 数据改变 URCName TrgOps(dch

42、g,qch,g dchg) RptEna IntgPd dupd,integrity,gi) 由数据集 DataSetRef 编成组 值域改变 记录 DataSetRef 数据改变 LCName (dchg) LogEna TrgOps(dchg,qch,g 值的品质 查询 日志 dupd) 对象 品质改变 (dchg) 日志 日志格 条目 式编制 时标 DL/ T860.72深入理解深入理解 - GOOSE- GOOSE深入理解深入理解 - GOOSE- GOOSET0(T0)T1 T1T2T3T0传输时间传输时间事件事件T0:稳定条件(长时间无事件)下重传(T0):稳定条件下的重传可能被事

43、件缩短T1:事件发生后,最短的传输时间T2, T3:直到获得稳定条件的重传时间 重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数，用于通知接收重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数，用于通知接收方等待下一次重传的最长时间。如果在该时间间隔内部没有收到方等待下一次重传的最长时间。如果在该时间间隔内部没有收到新报文，接收方将认为关联丢失。新报文，接收方将认为关联丢失。 重发间隔的最大时间应该重发间隔的最大时间应该 60s。 网络延迟网络延迟 4ms 深入理解深入理解 - GOOSE- GOOSE额外链路额外链路普通报文缓冲普通报文缓冲交换机交换机GOOSE普通报文普通报文GOOSE报文优先发送报文优

44、先发送深入理解深入理解 - GOOSE- GOOSEGoose Message: 位置位置A公司保护B公司保护智能一次设备保护测试仪以太网以太网模拟输入模拟输入1. 仿真故障仿真故障2. 跳闸跳闸4. 重合重合Goose Message: 重合重合3. 新位置新位置Goose Message: 位置位置Goose Message: 跳闸跳闸5. 新位置新位置GOOSE应用演示应用演示 MMS（Manufacturing Message Specification）即制造报文规范，在80年代初期,为了美国通用汽车公司的MAP（制造自动化协议）项目而开发,它主要是规范工业自动化领域内智能设备间的通

45、信行为，广泛地应用于工业过程控制、工业机器人等领域。PROFIBUS-FMS，TASE.2,UCA等标准均符合MMS。MMS的特点在于它是一个与设备、与功能、与应用均无关的极为抽象的通用标准。最初基于OSI通信栈和令牌总线（IEEE 802.4）,后MMS开始基于以太网（IEEE 802.3）.MMS标准由两部分所组成 : 1ISO/IEC 9506-1: 工业自动化系统 制造报文规范Part 1: 服务定义中国国家标准GB/T 16720.1-19962 ISO/IEC 9506-2:工业自动化系统 制造报文规范Part 2: 协议规范中国国家标准 GB/T 16720.2-1996美国波音

46、公司决定采用基于ISO OSI基本参考模型（包括MMS）的局域网协议（ TCP/IP）, 被称为TOP（技术和办公协议 ）程序调用有名变量有名变量列表文件类型信号事件登录事务处理域操作界面日志事件条件事件活动设备本身也是一个设备本身也是一个VMDVMD对象对象表示在VMD内的一个抽象对象（如一个程序）由一组包含在域内的过程和数据元素及执行控制信息组成存取共享资源的概念锁用于交互操作表示事件状态的对象当事件条件对象状态改变时表示MMS服务的执行动作 加时标的事件、变量数据和注释集合处理MMS服务将事件条件和事件活动相连接并将事件变迁结果和客户相连接 由于生产设备的种类很多，不失其共性，MMS中引

47、入了抽象客体模型，并在此基础上提出了虚拟制造设备（VMD）的概念。 VMD是一种客体模型，它抽象地表示了某个实际制造设备的资源和外部可见行为，从而在功能上，某个VMD可以与某个真实的制造设备相对应。 域管理 VMD支持 环境和通用管理文件管理 操作员通信 日志管理 事件管理 信号量管理 变量存取 MMS 服务 为了支持设备之间的通信及适应各种应用环境的要求，为了支持设备之间的通信及适应各种应用环境的要求，MMSMMS提供了丰提供了丰富的服务（约富的服务（约8080多种），按照操作功能的不同，这些服务又被分为多种），按照操作功能的不同，这些服务又被分为1010类类 程序调用管理 Protecti

48、onControlMerging UnitSignal ProcessingPoint-to-Point Ethernet通信协议栈通信协议栈LAN EthernetProtectionControlMerging UnitSignal Processing协议应用概述协议应用概述 ISO应用协议子集(A子集)和传输协议子集(T子集)被用来描述各种各样的协议栈(参见图1)。ISO A子集是与ISO的OSI参考模型上面三层(也就是应用层、表示层和会话层)有关的一组规范和协定，ISO的T子集是与ISO的OSI参考模型下面四层(也就是传输层、网络层、链路层和物理层)有关的一组规范和协定。协议应用概述

49、协议应用概述 为了传输采样值和访问相关的采样值控制块，9-2标准定义了两种A子集和T子集两个协议的使用组合。两个不同的协议组合被用于：1、按照本标准第8-1部分所述基于MMS的Client/Server 服务2、基于数据链路层的采样值服务PICS - Protocol Implementation Conformance PICS - Protocol Implementation Conformance Statement Statement 协议实现一致性陈述协议实现一致性陈述 MICS - Model lmplementation conformance MICS - Model lmp

50、lementation conformance Statement Statement 模型实现一致性陈述模型实现一致性陈述PIXIT - Protocol Implementation extra PIXIT - Protocol Implementation extra information for Testing information for Testing 测试协议实现之外的信息测试协议实现之外的信息 草案定稿草案定稿国际标准国际标准 ABB, ALSTOM, SIEMENS在市场上推出互联产品在市场上推出互联产品标准和互操作性的一般性工作已经展开一个世界一种技术一个标准草案表决草

51、案表决2001200320042002国外互操作试验国外互操作试验国外互操作试验国外互操作试验国外前期进行的几次实验（1998年2002年），主要是研究和探索性的。一方面验证了IEC61850草案的正确性，另一方面各个厂家也进行了样机（变电站层主站软件和间隔层IED）的研发、技术的积累，以及对标准理解、实现技术的相互磨合。这为以后各个厂家的设备达到IEC61850基础上的互操作奠定了基础。国外后期进行的几次实验（2002年今），是在前期所积累的基础上进行的，是面向实际工程应用的。进行了比较详细的实验，至此各个厂家基于IEC61850的产品和系统达到了可商业应用的水平。国外互操作试验国外互操作试

52、验德国从1998年1月到2000年11月进行了旨在测试IEC 61850标准的实验性项目。在这项称之为变电站开放式通信（Open Communication in Substation，OCIS）的项目中，H. Schubert等人研究了以Ethernet/MMS作为站级总线（station bus）的中压变电站自动化通信系统的性能。试验表明，由于以太网具有足够宽的带宽，以及更宽带宽的快速以太网和G比特以太网的出现，因而在试验中未出现预先设想的可能会遇到的时间和性能上的问题国外互操作试验国外互操作试验CIGRE2004_PARIS 2004年11月2006年至12月 6次互操作试验中国电力科学

53、研究院质检中心中国电力科学研究院质检中心国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司中国电力科学研究院变电站自动化公司中国电力科学研究院变电站自动化公司北京四方继保自动化股份有限公司北京四方继保自动化股份有限公司国电南京自动化股份有限公司国电南京自动化股份有限公司南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司北京融科联创电力科技公司北京融科联创电力科技公司山东积成电子股份有限公司山东积成电子股份有限公司东方电子股份公司东方电子股份公司ABB、SIEMENS、AREVA、SEL、深圳南瑞。深圳南瑞。国调中心互操作试验国调中心互操作试验n 不同厂家的IEC61850产品互连，还是需要双方的技

54、术人员充分沟通和调试，但调试的时间和难度较IEC60870系列规约大大减少。n IEC61850产品互连的主要难点不在通讯服务，而在数据模型的理解。但通讯服务作为入门的门槛，比传统规约要高的多。互操作试验感受模型数据的必选项限制功能的实现61850的模型中有很多的数据为可选项实现，不同厂家的装置混合使用，功能实现依赖于共同实现的部分模型数据定义不足，需要扩充n使用GGIO逻辑节点n不标准的扩充定义存在的影响双IP网 ?国内产品大多采用两个IP地址的方式进行网络通讯,信息可以在两个网络上作负载平衡和冗余处理61850的协议只考虑单IP地址通讯产品互换 ?功能的自由分配给模型的划分带来了自由不同厂

55、家的保护功能实现模型的差异给装置互换后的维护带来不便本地化 ?模型数据为全英文简写国家没有标准的中文简写各厂家产品的界面在中文的表示上必然上存在差异调度接口 ?61850与61970的模型不一致IEC 62445-3 Mapping of IEC 61850 based Common Data Classes (CDCs), information addressing, services onto IEC 60870-5-104/101IEC 62445-2 substation to control center(GW19) 包括包括61850/CIM 数据的一致性工作数据的一致性工作n

56、2005年年3月开发出第一套试验系统，参加了第一次互操作试验。月开发出第一套试验系统，参加了第一次互操作试验。n 2005年年8月开发出第一套嵌入式试验系统，参加了第二次互操作月开发出第一套嵌入式试验系统，参加了第二次互操作试验。试验。n 2005年年12月开发出支持月开发出支持IEC61850的后台监控系统和调度转发机的后台监控系统和调度转发机，参加了第三次互操作试验。，参加了第三次互操作试验。n 2005年年12月与广东试验研究所签订了合作进行月与广东试验研究所签订了合作进行“基于基于61850的的合并单元研究项目合并单元研究项目”合同，合同，2006年年7月交货。月交货。n 2005年年

57、12月和月和SIEMENS 7SJ63装置成功进行了互连，测试了数装置成功进行了互连，测试了数据读写、遥测、遥信、遥控和报告。据读写、遥测、遥信、遥控和报告。n 2006年年1月和月和AREVA C264C装置成功进行了互连，测试了数据装置成功进行了互连，测试了数据读写、遥测、遥信、遥控、报告、取代、对时。读写、遥测、遥信、遥控、报告、取代、对时。n2006年年8月推出基于月推出基于61850的的NSD500测控装置和测控装置和NSR600系列保系列保 护装置产品护装置产品全面支持全面支持IEC61850IEC61850通讯标准通讯标准完备的完备的IEC61850IEC61850对象及服务对象

58、及服务支持多达支持多达1616个客户端的同时连接个客户端的同时连接面向对象的数据建模面向对象的数据建模动态创建动态创建MMXUMMXU、XCBRXCBR、XSWIXSWI、CSWICSWI等各种测控元件模型等各种测控元件模型动态创建动态创建PDISPDIS、PIOCPIOC、PTOCPTOC、RDRERDRE、 RADRRADR等各种保护模型等各种保护模型MMXUMMXU测量一个设备的全部电气信息，提供测量死区设定、越限检测功能测量一个设备的全部电气信息，提供测量死区设定、越限检测功能XCBRXCBR、XSWIXSWI反映开关反映开关/ /刀闸的位置状态，并提供其动作次数的统计信息刀闸的位置状

59、态，并提供其动作次数的统计信息CSWICSWI提供增强型的提供增强型的SBOwSBOw控制，支持同期和互锁判断控制，支持同期和互锁判断支持支持GOOSEGOOSE发送发送/ /接收闭锁信息，同时能够详细记录接收闭锁信息，同时能够详细记录GOOSEGOOSE信息信息报告（报告（URCBURCB、BRCBBRCB）和日志功能）和日志功能支持支持SNTPSNTP对时对时广泛的互操作性广泛的互操作性 与中国航天时代电子公司合作成立南瑞航天子公司与中国航天时代电子公司合作成立南瑞航天子公司光纤式电子互感器光纤式电子互感器在武高所完成形式试验在武高所完成形式试验在淮北挂网运行在淮北挂网运行在上海蒙自变运用

60、在上海蒙自变运用 利用磁光法拉第效应利用磁光法拉第效应A）不通电）不通电 B）通电）通电 光波在通电导体的磁场作用下光波在通电导体的磁场作用下，光的传播发生相位变化，光的传播发生相位变化 检测光强的相位变化，检测光强的相位变化，测出对应电流大小测出对应电流大小主要项目介绍 三级调度主机/人机工作站1主机/人机工作站2工程师工作站 远动装置1/2 100MB星形以太网星形以太网工业级以太网交换机浙江省电力公司浙江省电力公司220kV外陈变电站计算机监控系统网络结构示意图外陈变电站计算机监控系统网络结构示意图激光打印机针式打印机220kV继电器小室继电器小室测控IED保护IED智能操作箱公用信息管理机保护子站主变