变电事业部智能变电站SMV通讯培训

变电事业部智能变电站培训变电事业工程服务部主讲人：吕光明2012.7•SMV介绍•规约介绍•9-2报文•采样同步•模型中的SMV•SMV软压板•SMV品质对装置的影响主要内容2•什么是SMV?SampledMeasuredValue采样测量值，也称为SV(SampledValue),一种用于实时传输数字采样信息的通信服务从发展历史来说，SMV的发展先后经历：IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8SMV介绍3典型采样过程4典型采样过程5•IEC60044-7:电子式电压互感器•IEC60044-8:电子式电流互感器•IEC61850-9-1：特定通信服务映射——通过单向多路点对点串行通信链路的采样值•IEC61850-9-2：特定通信服务映射——通过ISO/IEC8802-3的采样值•UCA9-2LE:IEC61850-9-2应用指南,简化版9-2•《Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范》：定义了点对点9-2，扩展FT3相关标准发展6•IEC60044-8是国际电工委员会为电子式互感器专门制定的一个标准，点对点光纤串行数据接口•采用IEC69870-5-1的FT3格式，故常称之为FT3格式•传输延时确定•可以采用再采样技术实现同步采样•硬件和软件实现简单•通道传送瞬时标幺值•固定12通道IEC60044-87IEC60044-8数字输出额定值8Range-flag=0表示保护ECT的50倍额定；Range-flag=1表示保护ECT的100倍额定；IEC60044-8应用层帧格式9IEC60044-8默认通道布局10IEC60044-8状态字11•为了满足变电站更加灵活的需求，国网公司在《Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范》对60044-8所定义的通用帧格式从12通道扩展到22通道，一般称之为扩展FT3格式支持通道可配置的扩展IEC60044-8协议（扩展FT3）12扩展FT3应用帧格式13•数据集长度本标准定义的点对点链接的长度是62（十进制）。•数据集名（DataSetName）由于扩展协议中通道映射为可配置，不是标准通道映射，所以DataSetName=FEH（十进制254）。•样本计数器帧格式位置发生变化•数据通道扩展至22路•状态字有效无效位扩展至22路扩展FT3应用帧格式的不同点14•IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准《IEC61850-9-2：特定通信服务映射(SCSM)》中所定义的一种采样值传输方式，网络数据接口•传输延时不确定•无法准确采用再采样技术•硬件软件比较通用，但对交换机要求极高•硬件和软件实现都将困难•不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等保护的数据处理•通道传送一次瞬时值IEC61850-9-215IEC61850-9-2的简化版（lightedition）IEC61850-9-2/LE版规约是UCA推出，由ABB、SIMENS、AREVA、OMICRON、美国GE、日本TMT&D、东芝（欧洲）、加拿大等公司和实验室的国际知名专家联合起草的，IEC61850-9-2的工程实现指南，事实上是IEC61850-9-2的更为明确定义的配套规范/标准。与标准9-2的不同点：•只支持采样值发送，去掉9-2有关的其它通信服务；•定义了MU的标准模型；•采样率统一为支持80点和256点2种；•统一定义了SAV的格式；•约定了Mod支持的属性及含义对应的MU的行为；•对时间同步作了补充规范；•因此，细化明确了报文格式和SCL配置格式。IEC61850-9-2/LE16ISO/IEC8802-3以太网帧结构对比（9-2与9-2LE）1761850-9-2附录A9-2LE附录AAPDU帧结构对比（9-2与9-2LE）1861850-9-2附录A9-2LE附录A数据通道编码（9-2LE）19•9-2LE的APPID固定4000•9-2LE的通道固定8路，且通道排序为（IA,IB,IC,IN,UA,UB,UC,UN）•去掉数据集（0x81）,刷新时间（0x84）,采样率（0x86）等数据帧•9-2LE的一个周波80点的通过一个ASDU表示，一个周波265的通过8个ASDU表示。9-2与9-2LE帧结构上的几个区别20•基于9-2LE，但是APPID，通道顺序及个数灵活可配。•具体说明如下，此说明来自于公司的9-2数据帧格式。国内现行组网9-2与9-2LE,61850-9-2区别21•前导字节（Preamble）前导字段，7字节。Preamble字段中1和0交互使用，接收站通过该字段知道导入帧，并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的方法。•帧起始分隔符字段（Start-of-FrameDelimiter）帧起始分隔符字段，1字节。字段中1和0交互使用。•以太网mac地址报头以太网mac地址报头包括目的地址（6个字节）和源地址（6个字节）。目的地址可以是广播或者多播以太网地址。源地址应使用唯一的以太网地址。IEC61850-9-2多点传送采样值，建议目的地址为01-0C-CD-04-00-00到01-0C-CD-04-01-FF。•优先级标记（Prioritytagged）为了区分与保护应用相关的强实时高优先级的总线负载和低优先级的总线负载，采用了符合IEEE802.1Q的优先级标记。优先级标记头的结构：9-2以太网帧结构说明（1）22TPID值：0x8100Userpriority：用户优先级，用来区分采样值，实时的保护相关的GOOSE报文和低优先级的总线负载。高优先级帧应设置其优先级为4～7，低优先级帧则为1～3，优先级1为未标记的帧，应避免采用优先级0，因为这会引起正常通信下不可预见的传输时延，优先级默认为4。采样值传输优先级设置为优先级4CFI：若值为1，则表明在ISO/IEC8802-3标记帧中，Length/Type域后接着内嵌的路由信息域(RIF)，否则应置0。VID：虚拟局域网标识，VLANID。•以太网类型Ethertype由IEEE著作权注册机构进行注册，可以区分不同应用。9-2以太网帧结构说明（1）23•应用协议数据单元APDUAPPID：应用标识，建议在同一系统中采用唯一标识，面向数据源的标识。为采样值保留的APPID值范围是0x4000-0x7fff。可以根据报文中的APPID来确定唯一的采样值控制块。在9-2LE版本中APPID值默认为0x4000。如果使用固定APPID=0x4000，根据报文中的svID来确定唯一的采样值控制块。\长度Length：从APPID开始的字节数。保留4个字节APDU格式说明请参考下一部分。•帧校验序列4个字节。该序列包括32位的循环冗余校验（CRC）值，由发送MAC方生成，通过接收MAC方进行计算得出，以校验被破坏的帧。9-2以太网帧结构说明（1）24IEC61850-9-2采样值报文APDU结构（2）25IEC61850-9-2采样值报文ASDU结构（3）26IEC61850-9-2采样值报文采样值序列按间隔配置，典型12通道的结构示意如下（4）27模拟采样值需要乘上比例因子，保护电流和测量电流采样精度（最小单位）为1mA，测量电压采样精度（最小单位）为10mV。IEC61850-9-2数据帧报文通道数根据一个间隔最多采样量来定。采样值通道数量可以灵活配置。使用Validity、Test属性，其他属性暂不考虑。数据品质（5）28为了满足变电站更加可靠的需求，合并单元不再依赖时钟源进行同步，国网公司在《Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范》定义了点对点9-2的方式，具体技术要求如下：•合并单元应输出电子式互感器整体的采样响应延时，额定延时时间不大于2ms。•采样值发送间隔离散值应小于10μS.•通道延时需要在采样数据集中作为一路通道发送。IEC61850-9-2（点对点）29各个规约比较30标准来源网络类型带宽组网数据模型数据通道个数支持服务配置国外应用FT3IEC60044-8串行口2.5M点对点固定12N/A无配置有扩展FT3国网441规范串行口5M点对点个数固定，顺序不固定22N/A简单配置无9-2IEC61850-9-2以太网10M/100M组网灵活配置灵活配置采样值发送及数据模型访问复杂配置没有实现9-2LEUCA-9-2LE以太网10M/100M组网固定8据模型访问简单配置有9-2国内组网UCA-9-2LE以太网10M/100M组网灵活配置灵活配置采样值发送简单配置无9-2国内点对点国网441规范以太网10M/100M点对点灵活配置灵活配置采样值发送简单配置无44-8报文（借助仪器）319-2报文标注32源MAC目的MACAPPID长度SVID计数器0-3999同步标记瞬时值品质数据同步是指二次设备需要的采样数据是在同一时间点上采的，即采样数据的时间同步，以避免相位和幅值产生误差。在电力系统中精确时间同步是十分重要的，它广泛应用于继电保护、故障测距、故障分析、自动控制以及电度采集等方面，例如一般的传输线路保护，时间同步精度应在4μS以内。对于电磁式互感器输出的模拟信号不存在这个问题，而电子式互感器输出的数字信号就必须含有时间信息。解决时间同步问题有插值计算和使用公共时钟脉冲同步两种方法。合并单元的采样同步33插值法34对于插值法，要求合并单元提供采样的传输延时，保护测控设备通过减去延时还原站内实际采样时刻，然后通过插值算法通过非同步样本点来计算同步样本点（适用于点对点方式9-2和44-8）时钟同步法35对于利用公共时钟脉冲的同步方法，各合并单元必须有时钟输入，并具备依照时钟输入信号给定的时间状态取得同步样本（适用于组网方式9-2）ICD中的SMV信息（合并单元部分）36①合并单元的访问点定义为M1，合并单元LD的inst名为“MU”（来自《智能变电站继电保护规范》）②SV发送信息配置在dsSV中，一般位于M1中的LN0中③IEC61850-9-2推荐配置到DO，IEC60044-8应配置到DA（主要原因是两者的品质放在不同的地方，9-2通道排列采用幅值+品质，44-8采用品质统一放在状态字，通道排列只有幅值）④9-2通道延时一般放在dsSV中的第一通道中，44-8帧格式中有通道延时因而不需要。ICD中的SMV信息（保护测控部分）37①保护装置的访问点定义为M1，LD的inst名为“SVLD”（来自《智能变电站继电保护规范》）②保护装置的每个采样值接收，对应一个SVIN前缀的TCTR或TVTR；双A/D采样数据在同一逻辑节点中实现CID中的SMV信息（合并单元增加SMVCB）38①保留ICD中所有的SMV信息②通过SCD工具新建控制块产生，一般位于MU的LN0中CID中的SMV信息（合并单元增加通讯信息）39①通过SCD工具在commuication分配组播地址产生②SMV建议取值范围要求:01-0c-cd-04-00-00到01-0c-cd-04-01-FF（一般国内现场对此不作要求）③APPID建议范围0x4000-0x7FFF④44-8为串口协议，以上信息虽然在SCD可以配置，但是实际不需要CID中的SMV信息（保护测控增加Inputs）40①通过SCD工具连线后产生，连线信息即为Inputs，一般位于LN0最后一个DO之后②Inputs由外部ExtRef和intAddr构成，相当于将内部信号与外部信号一一关联③通过Inputs可以知道其连线信息的级别是DO还是DA，一般要求DO对DO,DA对DA,9-2连线推荐DO对DO,44-8都是DA对DA.通过解读bin1来完成的9-2的发送和接收，解读bin2来实现功能应用。9-2的注意点：①采用独立板卡完成SMV接收与发送，默认光卡0。②SV和GOOSE不要共卡。③下载配置后，无自检出错信息。装置如何实现9-241通过解读bin1来完成的44-8的发送和接收，解读bin2来实现功能应用。44-8的注意点：①4