变电站综合自动化系统的通信技术(ppt-96页)

变电站综合自动化原理第六章变电站综合自动化系统的通信技术第六章变电站综合自动化系统的通信技术6.1电力系统远动通信概述6.2差错控制原理6.3循环式远动通信规约及其应用DL451-19916.4问答式远动规约简介DL/T634-19976.5远动规约DL/T634.5104-20026.6变电站保护装置与控制系统通信规约DL/T667-19996.7变电站通信网络和系统系列标准DL/T860简介河南理工大学电气学院3一、远动通信的特点：6.1电力系统远动通信概述为了监视和控制电力系统的运行，需要及时把表征各变电站运行状态的重要信息送到调度中心（遥测、遥信、遥视）；调度中心经过处理分析，需要对各变电站进行经济调度和自动控制（遥控、遥调）。涉及到电力系统远动通信。电力系统运行的变化过程十分迅速，所以对电力系统运行信息的实时性要求很高。这种实时性要求，一般用允许传送时间来衡量。我国地区电网数据采集与监视系统中，最大允许时延指标要求是：变位信息、厂站端工作状态变化信息必须在1s内送到调度中心；厂站端遥测信息按重要程度分别在3~20s内在调度中心实现更新；电能等存储信息允许几分钟或几十分钟传送1次。距离远实时性强可靠性高河南理工大学电气学院4二、远动数据通信信道：可简单的分为有线信道和无线信道两大类。电缆信道电力线载波信道光纤信道微波中继信道卫星信道散射信道短波信道有线信道无线信道信道6.1电力系统远动通信概述河南理工大学电气学院5三、远动通信规约6.1电力系统远动通信概述为了保证通信双方能准确、有效的通信，在信息发送端和接收端之间应有一系列的约定和顺序，这种规定和顺序称为通信规约（或通信协议）。我国电力系统远动通信规约有两种类型：一类是循环式数据传送（CyclicDigitalTransmission）规约，简称CDT规约；另一类是问答式（Polling）数据传送规约，简称Polling规约。CDT规约适用于点对点信道结构的两点间远动通信，信息的传送采用循环同步方式，数据采用帧结构方式组织。CDT规约以厂站端为主动方传送数据。在调度或监控中心与厂站的远动通信中，厂站端周而复始地按规约向调度或监控中心传送各种遥测、遥信、SOE等河南理工大学电气学院66.1电力系统远动通信概述Polling规约适用于网络拓扑是点对点、点对多点、多点共线、多点环形或多点星形的远动系统。可用于调度或监控中心与一个或多个厂站端进行通信。其通道可以是双工或半双工，信息传输为异步方式。Polling规约以调度或监控中心为主动方进行数据传输。RTU或厂站综合自动化系统只有在调度或监控中心询问以后，才能向对方回答信息。调度或监控中心按照一定规则向各个RTU或厂站综自系统发出各种询问报文；对方按询问报文的要求向调度或监控中心回答各种报文。调度或监控中心也可以按照需要向RTU或厂站综自系统发出各种控制报文；对方则按照要求输出控制信号，并向调度或监控中心反馈相应的报文。河南理工大学电气学院7CDT规约与Polling规约的特性比较：1、对网络拓扑的要求不同：CDT规约只适应点对点的简单通道；而Polling规约能适应点对点、多个点对点、多点环形、多点星形等几乎所有拓扑结构。2、通道的使用效率不同：使用CDT规约进行信息传输时，调度或监控中心与厂站之间需连续不断的进行数据的发送和接收，始终占用通道；Polling规约只有在需要传送信息时才使用通道，因此允许多个RTU或厂站综自系统分时共享通道资源。3、调度或监控中心与厂站的通信控制权不同：采用CDT规约，以厂站端为主动方，厂站端远动信息连续不断的送往调度或监控中心，调度或监控中心只发送遥控、遥调等命令；若采用Polling规约，则以调度或监控中心为主动方，厂站端只有接收到询问后，才向调度或监控中心报告。6.1电力系统远动通信概述河南理工大学电气学院84、对通道质量的要求不同：采用CDT规约，在信道上连续传送信息，某远动信息一次传送没有成功时，可在下一次传送中得到补偿，信息刷新时间短，因此对通道的质量要求不是很高；而采用Polling规约的信息传输是按需传送的，即使采用了防止报文丢失和重传技术，其对通道质量的要求仍然较高；5、实现的控制水平不同：采集CDT规约的远动信息传输，数据采集以厂站为中心，而采用Polling规约的远动信息中心已延伸到调度或监控中心，数据处理更简单，并可在更大的范围内控制电网的运行；6.1电力系统远动通信概述6、通信控制的复杂性不同：采用CDT规约通信，信息发送方不考虑信息接收方接受是否成功，仅按照确定的顺序组织发送，通信控制简单；采用Polling规约的通信，信息发送方需要考虑接收方的接收是否成功，采用了防止信息丢失以及等待－超时－重发等技术，通信控制比较复杂。河南理工大学电气学院96.1电力系统远动通信概述CDT规约采用较早，1991年已推出最新的部颁规约DL451-1991。我国电力系统早期均采用CDT规约通信。由于CDT规约固有的缺点，到四大电网调度自动化系统工程引进时，我国开始引入了Polling规约，即IEC60870-5系列规约。1997年原电力工业部颁发了国内版本DL/T634-1997《远动设备及系统|第5部分:传输规约|第101篇:基本远动任务配套标准》。目前，新版Polling规约DL/T634.5101-2002已得到广泛应用。20世纪80年代以来，我国从国外引进许多自动化系统，并且存在各种各样版本的协议，使得不同协议的设备不能互连的问题越来越严重。通过多年实践大家逐渐认识到，如果传输协议不统一，要实现信息交换就必须进行劳民伤财的规约转换，并且还会导致工期拖延。目前在国内大家普遍接受的实施方案是：近期采用DL/T634-5101-2002标准，在通过网络传输的情况下采用DL/T634-5104-2002，将来“变电站到控制中心通过IEC61850通信”，以实现数字化变电站的建设目标。电力系统数据通信协议体系河南理工大学电气学院106.1电力系统远动通信概述电力系统数据通信协议体系IEC60870-5系列：•远动通信协议体系IEC61850系列：•变电站通信网络和系统协议体系技术背景随着计算机、网络和通讯技术的不断发展，电力系统调度运行的信息传输要求不断提高，信息传输方式已逐步走向数字化和网络化。同时，为了降低电力通信系统费用，避免多种不兼容标准的出现及其互相竞争；用户和制造商都希望制定统一协调的体系结构。为此国际电工委员会(IEC)电力系统控制及其通信技术委员(TC-57)制定了一系列调度自动化和变电站自动化系统的数据通信标准，以适应和引导电力系统调度自动化的发展，规范调度自动化及远动设备的技术性能。IEC60870-5系列（1）IEC60870-5系列（2）•IECTC57WG03（远动规约）•基本标准（共分5篇）第一篇60870-5-1传输帧格式（1990年）第二篇60870-5-2链路传输规则（1992年）第三篇60870-5-3应用数据的一般结构（1992年）第四篇60870-5-4应用信息元素的定义和编码（1992年）第五篇60870-5-5基本应用功能（1995年）它们规定了传输帧格式、链路传输规则、应用数据的一般结构、应用信息元素定义和编码、基本应用功能。适用于电网数据采集和监控系统（SCADA-SupervisoryControlandDataAcquisition）中主站和子站（远动终端或综合自动化系统）之间的数据通信IECWG03定义的远动通信协议分为两层，一是链路层，由IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述：一是应用层，基础部分由IEC60870-5-3、IEC60870-5-4、IEC60870-5-5描述。IEC60870-5系列（3）IEC60870-5-101：基本远动任务配套标准。（1995年）IEC60870-5-102：电能累积量传输配套标准。（1996年）IEC60870-5-103：继电保护设备信息接口配套标准。（1997年）IEC60870-5-104：适应网络传输的IEC60870-5-101。（2000年）将101规约应用于TCP/IP网络协议上。基本标准是制定和理解配套标准的依据，配套标准都要引用基本标准。配套标准针对具体应用作了具体规定，使基本标准的原则更加明确。等同采用基本标准和配套标准有利于实现远动设备的互操作性。设备的互操作性是指来自同一或不同制造商的两个以上智能电子设备交换信息、使用信息、正确执行规定功能的能力。为了实现互操作性，要制定传输协议国际和国家标准，还必须由第三方对制造厂生产的智能电子设备的协议进行测试。为了在兼容的远动设备之间达到互换的目的，国际电工委员会TC-57技术委员会又在IEC60870-5系列基本标准的基础上，根据各种应用情况下的不同要求制定了一系列的配套标准。IEC60870-5系列（4）IEC60870-5-101IEC60870-5-101:1995→DL/T634-1997IEC60870-5-101:2002→DL/T634.5101-2002《远动设备及系统|第5部分:传输规约|第101篇:基本远动任务配套标准》IEC60870-5-102DL/T719-2000《远动设备及系统第5部分:传输规约第102篇:电力系统电能累计量传输配套标准》IEC60870-5-103DL/T667-1999《远动设备及系统|第5部分:传输规约|第103篇:继电保护设备信息接口配套标准》IEC60870-5-104DL/T634.5104-2002《远动设备及系统|第5部分:传输规约|第104篇:采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101的网络访问》IEC60870-5系列（5）IEC61850系列(1)今天采用网络传输的信息越来越多，网络的带宽宽、CPU处理能力强、网络设备价格降低使利用网络来传输信息成为可能。为此，1995年IECTC57专门成立了三个工作组（WG10/11/12）进行新标准的制定工作，这在历史上是很少见的。第10工作组负责变电站数据通信协议的整体描述和总体功能要求；第11工作组负责站级数据通信总线的定义；第12工作组负责控制柜级（过程级）数据通信协议的定义。这几种模型都是基于ISO9506MMS的，变电站的数据通信总线可以直接访问控制中心，不需要另加网关（Gateway），是一种将变电站内数据通信协议与广域网协议组合在一起的体系结构。河南理工大学电气学院17TC57在1999年9月召开的京都年会的战略会议（SPAG)上决定在将来5－10年内TC57的工作重点是制定“无缝通信系统体系标准”，并定名为“变电站和控制中心通过61850通信”，即IEC61850协议.采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展架构，实现“一个世界，一种技术，一个标准”的目标。IEC61850标准已经成为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。我国与之配套的电力行业标准是DL/T860规约是我国建设数字化变电站的核心技术之一IEC61850系列(2)河南理工大学电气学院18●主要内容：研究电子式互感器等数字化设备在监控系统和继电保护中的应用技术；研究开发符合IEC61850标准，并具备测量、保护、控制、分析、设备在线监测、状态检修、远方监视等功能的数字化分散式变电站自动化系统；研究使用电子式互感器的继电保护原理，开发继电保护装置。●预期目标：提出基于IEC61850标准和电子式互感器的变电站保护、自动化整体技术方案；研制出可直接接入电子式互感器等数字化信号的硬件和软件平台，实现变电站自动化、继电保护、故障录波、安全自动装置数字化和一体化，并在示范工程中应用；研究制定数字变电站技术标准和规程。数字化变电站技术达到国际先进水平。数字化变电站数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信