IEC61850介绍解读

IEC61850标准IEC61850概述IEC61850功能演示IEC61850简介IEC61850在RCS9700中的应用概述IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准国际电工委员会(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概述1995年(IEC)TC57成立了3个工作组来制定IEC61850的标准。参考IEC101,IEC103,UCA2.0,ISO/IEC9506等标准。2003年出版了IEC正式颁布。国内各大厂家在2001开始关注IEC61850，2004年进入IEC61850实质性研发，2005年开始有IEC61850的变电站突入运行规范还在进一步完善中，以TISSUE形式在网站上发布1999年3月IEC61850草案出台。2000年6月(IEC)TC57工作组决定以IEC61850作为电力系统无缝通讯体系的基础。概述IEC61850不限制装置逻辑功能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概述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不仅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。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。概述IEC61850是至今为止最为完善的变电站自动化标准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。概述应用IEC61850标准的好处实现通信无缝连接，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概述应用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概述与传统规约比较•传统规约信息体系是扁平的，不同类型信息并列存在，不能体现装置功能的主从关系•传统装置需要通信的内容不能任意配置•传统规约扩展太随意，对于有特殊通信要求的变电站局限较大•传统规约是底层传输，IEC61850是上层用支持电子式互感器和GOOSE的数字化变电站数字化变电站：站内结构IEC61850功能演示面向对象、物理与逻辑的映射逻辑设备、功能、逻辑节点•所有的功能都可分解为逻辑节点组成•任何一个逻辑节点都是属于某个逻辑设备逻辑节点的相互关系示例物理设备服务器数据数据物理设备抽象通信服务接口客户端应用数据物理设备服务器数据数据应用数据报告请求/响应请求/响应客户/服务器通信模式物理设备应用GOOSEMessageSampledValues多波对等网络通信方式•对等网络通信方式的应用•断路器跳闸:•传送采样值IEC61850演示IEC61850演示间隔层GOOSE联锁GooseMessage: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模拟输入1.仿真故障2.跳闸4.重合GooseMessage:重合3.新位置GooseMessage:位置GooseMessage:跳闸5.新位置GOOSE应用演示IEC61850标准简介IEC61850标准简介1.第一部分：介绍和概述2.第二部分：术语3.第三部分：总体要求4.第四部分：系统和项目管理5.第五部分：功能通信需求和装置模型6.第六部分：变电站自动化系统配置7.第七部分：基本通信结构8.第八部分：映射到MMS和以太网9.第九部分：模拟采样数据10.第十部分：一致性测试章节5装置模型和功能的通信要求章节1～3介绍和概述/术语/总体要求系统概述和要求通信网络通信映射章节8-1SCSM映射到MMS和ISO/IEC8802-3章节9-1SCSM映射-通过单向多路点对点串行通信链路的采样值章节9-2SCSM映射-通过ISO/IEC8802-3的采样值Scada通信服务章节7-2变电站/装置基本通信结构(ACSI)数据模型章节7-3公用数据类定义(CDC)章节7-4逻辑节点和数据类定义实时通信GOOSE、采样值章节7-2变电站/装置基本通信结构(ACSI)装置章节5IED通信配置描述语言章节4系统和项目管理系统施工和工程管理一致性测试(章节10)IEC61850标准各章节层次关系功能、装置、逻辑节点定义•功能：变电站自动化系统执行的任务。如：母线保护，联锁，报警管理等。•装置：是一种设备，实现部分功能。如：断路器、继电器、变电站计算机等。•逻辑节点：功能的基本单元。应用、逻辑节点、逻辑设备关系•1)站控计算机.•2)同期装置.•3)距离保护+过流保护•4)开关单元控制器•5)电流互感器•6)电压互感器•7)母线电压互感器.物理映射到逻辑实际装置CPU1差动功能远跳功能CPU3开关控制开关位置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刀闸位置XSWI树形层次实际装置CPU1差动功能远跳功能CPU3开关控制开关位置虚拟装置保护LDPDIF1OpstValtqHiSetsetMagfPDIF2OpHiSetCPU2测量功能测量LDMMXU1TotWMagtqPhVsetMagfMMXU2phsAcValq控制LDXCBR1PosstValtqBlkClsstValqCSWI1PosctlValqIEC61850层次模型标准化的逻辑节点组名称描述Axxx自动控制（4）Cxxx监视控制（5）Gxxx通用功能（3）Ixxx接口/归档（4）Lxxx系统逻辑节点（2）Mxxx计量/测量（8）Pxxx保护（28）Rxxx保护相关（10）Sxxx传感器、监视（4）Txxx互感器（2）Xxxx开关设备（2）Yxxx电力变压器（4）Zxxx其他设备（15）LN应用示例逻辑节点的命名规则公共数据类CDC1.定义描述数据对象的标准结构2.CDC是由预先定义的简单对象组成的复杂对象，通过功能限制FC组织起来例如：SPS：单点状态信息on/offDPS：双点状态信息on/off/transIEC61850基本数据类型IEC61850定义的CDC名称定义SPS单点状态DPS双点状态INS整数状态ACT保护动作ACD方向保护动作信息SEC安全违例计数BCR二进制计数器MV测量值CMV复杂测量值SAV采样值WYE3相系统的相地测量值DEL3相系统的相相测量值SEQ序分量HMV谐波值HWYE3相系统的相地谐波测量值IEC61850定义的CDC名称定义HDEL3相系统的相相谐波测量值SPC单点控制DPC双点控制INC整数状态控制BSC可控制的二进制步位置ISC可控制的整数步位置APC可控制的模拟量设定点SPG单点定值ING整型定值ASG模拟量定值CURVE曲线定值DPL装置铭牌LPL逻辑节点铭牌CSD曲线形状描述公用数据类CDC相互关系功能限制FC1.CDC中包含多个数据属性，它们与某一功能相关，如控制、配置、测量等2.FC是用来表示数据的用途3.用功能分类来组织数据有很多优点功能限制分类功能名（FC）定义ST状态信息MX测量值、CO控制SP设点SV替代CF配置DC描述SG定值组SE可编辑定值组EX扩展定义BR缓冲报告RP非缓冲报告LG日志GOGOOSE控制GSGSSE控制MS多波采样值US单波采样值数据命名规则数据集（DatSet）1.数据集定义2.数据集创建3.数据集与报告、GOOSE、日志的关系4.信息定制数据集示例数据集示例是有序的DATA或DataAttribute的集合每一个DATA或DataAttribute的引用(reference)称为数据集成员是报告/日子/GOOSE传输的基础抽象通信服务数据模型有缓冲报告控制块无缓冲报告控制块记录控制块定值组控制块GOOSE控制块GSSE控制块多点传送采样值控制块单点传送采样值控制块服务器LLNO逻辑节点逻辑设备记录数据控制块数据集数据属性文件对时控制替代抽象通信服务1.关联服务2.信息模型服务3.定值组服务4.主动上送的报告服务5.日志服务6.快速报文服务7.采样值服务8.对时9.文件服务10.取代服务报告示例•Event：事件•数据发生变化•总查询•一致性检查等•两类报告•Unbuffered报告•Buffered报告取代可以简单理解为人工置数定值报告/日志GOOSE(通用面向对象变电站事件)提供了快速和可靠的系统范围内传输输入、输出数据值。基于分布的概念，通用变电站事件模型提供了一个高效的方法，利用多路组播/组播服务向多个物理设备同时传输同一个通用变电站事件信息GOOSE(通用面向对象变电站事件)GOOSE传送的机制不是基于TCP/IP协议，而是对等传送方式（peertopeer）。使用物理网卡地址（MAC地址）工程中I/O的网络接口被设计成一个网络地址（组播地址），GOOSE直接发送到该网络地址通过支持优先级控制的以太网交换机，抢先到达目的地址，数据传输速度迅速，从根本上改变了变电站监控系统的实时性GOOSE示例控制(遥控)常规安全的直接控制常规安全的操作前选择控制增强安全的直接控制增强安全的操作前选择控制信号灯复归主要采用:常规安全的直接控制开关遥控/定值修改采用:常规安全的操作前选择控制控制过程示例采样测量值1.互感器的数字化接口标准2.提供了IED间共享信息的方法3.支持两种传送方法：在以太网上多播在串行链路上点对点传送。SMV应用SMV示例对时使用SNTP对时方式:点对点或广播MMS文件传输方式文件传输FTP文件传输方式目前国内主要采用MMS文件传输方式数字化变电站通信系统协议栈接口Client/Server通讯模拟量采样值(SAV)模型(对象,服务)抽象通讯服务接口(ACSI)实实时时性性要要求求以太链路层带优先级的以太物理层IPTCPMMS特定通讯服务映射(SCSM)通用变电站对象事件(GOOSE)通讯技术应用领域：变电站自动化变电站配置语言1.基于XML2.描述变电站自动化系统、开关场及它们的相互关系3.IED的配置4.支持私有扩充SCL文件类型1.SSD：系统规范定义文件2.SCD：变电站配置文件3.ICD：IED能力描述文件4.CID：配置IED描述文件SCL体系结构MMS映射MMS:报文制造规范一种底层传输的规约IEC61850将各种模型数据以此为载体在各装置、后台间传输IEC61850在RCS9700变电站自动化系统中的应用数字化变电站系统图支持电子式互感器和GOOSE的数字化变电站数字化变电站：站内结构程序化操作变电站内智能设备依据变电站操作票的执行顺序由站内智能设备代替操作人员，自动完成操作票的执行过程。实际操作时只需要变电站内运行人员或调度运行人员根据操作要求选择一条程序化操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由变电站内智能电子设备自动完成变电站程序化操作意义–提高自动化水平，减员增效。–防止误操作的发生,缩短操作时间，提高变电站的安全运行水平。程序化操作前提条件•对一次设备的要求–所有参与程序化操作的一次设备需要实现电动化操作。–一次设备具有较高的可靠性。程序化操作的成功与否在绝大多数情况下取决于一次设备操作的可靠性，也就是说一次设备能否正常操作到位，特别是地刀的分合操作，如果一次设备的可靠性较低，则程序化操作的成功率难以提高。另一方面，程序化操作过程中每一步执行前的条件以及每一步执行后成功与否的判断，均需要根据相关一次设备的辅助接点位置进行判断，因此一次设备辅助接点位置与一次设