IEC系列標(biāo)準(zhǔn)簡介上.ppt

目錄 什么是IEC61850內(nèi)容簡介及理解工程應(yīng)用 什么是IEC61850 IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)的全稱是變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng) CommunicationNetworksandSystemsinSubstations 它規(guī)范了變電站內(nèi)智能電子設(shè)備 IED 之間的通信行為和相關(guān)的系統(tǒng)要求IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)是由國際電工委員會第57技術(shù)委員會 IECTC57 從1995年開始制訂的 目前 IEC61850共14個部份已經(jīng)全部通過為國際標(biāo)準(zhǔn) 我國的標(biāo)準(zhǔn)化委員會對61850系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了同步的跟蹤和翻譯工作 IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)吸收了多種國際最先進(jìn)的新技術(shù) 并且大量引用了目前正在使用的多個領(lǐng)域內(nèi)的其它國際標(biāo)準(zhǔn)作為61850系列標(biāo)準(zhǔn)的一部分 所以它是一個十分龐大的標(biāo)準(zhǔn)體系 而不僅僅是一個通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEC61850看起來很像又一新的協(xié)議 其實(shí)它不是 確切地說 它是一種新的變電站自動化的方法 一種影響工程 維護(hù) 運(yùn)行和電力行業(yè)組織的新方法它采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù) 面向未來通訊的可擴(kuò)展架構(gòu) 來實(shí)現(xiàn) 一個世界 一種技術(shù) 一個標(biāo)準(zhǔn) 的目標(biāo) 什么是IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn) 開放性 全部通信協(xié)議集將基于已有的IEC IEEE ISO OSI可用的通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上 不考慮具體實(shí)現(xiàn)先進(jìn)性 采用ACSI SCSM OO的技術(shù)采用抽象的MMS作為應(yīng)用層協(xié)議自我描述 在線讀取 修改參數(shù)和配置采用XML語言來描述變電站的配置完整性 適用對象幾乎包容了變電站內(nèi)所有IED 例如 常規(guī)的測控裝置 保護(hù)裝置 RTU 站級計(jì)算機(jī) 可選的同期 VQC裝置未來可能廣泛使用的數(shù)字式一次設(shè)備如PT CT 開關(guān) 以往的設(shè)計(jì)對象是優(yōu)化 帶寬 硬件資源 CPU性能 存儲需求 今天的趨勢 61850產(chǎn)生于技術(shù)的變遷 帶寬成本 硬件成本 集成成本 1從規(guī)約角度分析 通信接口 串行口 現(xiàn)場總線 以太網(wǎng)通信傳輸規(guī)約 多 為規(guī)范遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的通信系統(tǒng) IEC于1990年至2002年制訂IEC60870系列標(biāo)準(zhǔn) 遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng) 變電站與控制中心通信的101 104規(guī)約和保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)通信的103規(guī)約由于沒有標(biāo)準(zhǔn) 不可能進(jìn)行一致性測試 廠家間就算提供了規(guī)約 也無法保證其實(shí)現(xiàn)與規(guī)約的一致性 一切只能現(xiàn)場見或事先在實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)廠家在技術(shù)水平 經(jīng)驗(yàn) 理解等各方面有差異 個性擴(kuò)展產(chǎn)品互操作性問題日益突出工程費(fèi)用增加成為變電站自動化行業(yè)發(fā)展的巨大障礙 1從規(guī)約角度分析 DNP 四方103 MODBUS PROFIBUS CDT 60870 5 103 南自103 網(wǎng)絡(luò)103 1從規(guī)約角度分析 1從規(guī)約角度分析 2從信息模型角度分析 按點(diǎn)號數(shù)據(jù)含義不明 2從信息模型角度分析 按點(diǎn)號數(shù)據(jù)之間無關(guān)聯(lián) 對象模型 點(diǎn)模型 組態(tài)的內(nèi)容各不相同 組態(tài)的結(jié)果互不通用 組態(tài)信息的交流通過書面方式 易出錯IEC61850的優(yōu)點(diǎn)不是體現(xiàn)在設(shè)備的價格上 而是在設(shè)備的長期使用上 3從組態(tài)及工程角度分析 1 對制造廠非常有利 IEC61850帶來什么好處 可以避免勞民傷財(cái)?shù)膮f(xié)議轉(zhuǎn)換工作 采用對象建模技術(shù) 面向設(shè)備建模和自我描述 采用配置語言 在信息源定義數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性 傳輸采樣測量值等技術(shù) 在組態(tài) 配置和維護(hù)工作上 節(jié)省了大量開支 將來會有越來越多的智能設(shè)備 電能質(zhì)量 同步相量 設(shè)備診斷等 集成到系統(tǒng)中 無縫數(shù)據(jù)集成和共享信息節(jié)省了大量開支 用戶可選擇最好的產(chǎn)品 不必?fù)?dān)憂互聯(lián) 互換 能大幅度改善設(shè)備集成 減少工程量 現(xiàn)場驗(yàn)收 運(yùn)行 監(jiān)視 診斷和維護(hù)等費(fèi)用 節(jié)約大量時間 增加了自動化系統(tǒng)使用期間的靈活性 提供了變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)總體要求 系統(tǒng)和工程管理 一致性測試等 2 對用戶非常有利 IEC61850帶來什么好處 標(biāo)準(zhǔn)制定的主要目的 互操作性為不同廠家的設(shè)備互聯(lián)提供互操作性 即不同制造廠家提供的智能設(shè)備可交換信息和使用這些信息執(zhí)行特定功能自由配置滿足變電站自動化系統(tǒng) SAS 功能和性能的要求 可靈活配置 將功能自由分配到裝置中 支持用戶集中式 如RTU 和分散式系統(tǒng)的各種要求長期穩(wěn)定性支持未來的技術(shù)發(fā)展 因?yàn)樗杉嫒葜髁魍ㄓ嵓夹g(shù)而發(fā)展 并可伴隨系統(tǒng)需求而進(jìn)化 互操作性 IEC61850 5 IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是為來自不同廠商的智能電子設(shè)備提供互操作性 更嚴(yán)格地說 是為在變電站中執(zhí)行且常包含在不同制造商提供的設(shè)備 物理裝置 中的功能提供互操作性 互換性 IEC61850 5互換性interchangeability互換性是指可用同一廠家或不同廠家的裝置相互替換 互換裝置具有相同的通信接口且至少提供相同功能 并且互換對系統(tǒng)的其它部分沒有影響 若功能差異可接受 互換也可能要求系統(tǒng)某處作出改變 互換性更嚴(yán)格的意義是指功能和裝置的標(biāo)準(zhǔn)化 然而 功能和裝置標(biāo)準(zhǔn)化均不在本標(biāo)準(zhǔn)的討論范圍內(nèi)相比目前自動化系統(tǒng) 為互換性提供有利的條件相同的通信接口SCL配置文件 二內(nèi)容簡介及理解61850 1 5 61850 661850 761850 861850 961850 10 61850 1介紹和概述 該標(biāo)準(zhǔn)介紹了整個61850系列標(biāo)準(zhǔn)的制定目的 歷史沿革 對61850的其它標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容作了一個提煉并加以介紹 對以后的標(biāo)準(zhǔn)中涉及的核心概念作了初步的闡述 三層架構(gòu)及邏輯接口 技術(shù)服務(wù) 遠(yuǎn)方控制 NCC 功能 A 功能 B 保護(hù) 控制 傳感器 執(zhí)行元件 遠(yuǎn)方保護(hù) 間隔 單元層 變電站層 過程層 遠(yuǎn)方保護(hù) 1 6 3 3 7 9 8 1 6 2 2 4 5 4 5 10 IEC61850變電站架構(gòu) IEC61850變電站架構(gòu) IEC61850變電站架構(gòu) 過程總線的基本組網(wǎng)方案 1每個間隔擁有自己的通信網(wǎng)絡(luò)2通信網(wǎng)絡(luò)可以跨越多個間隔3所有設(shè)備共用一個通信網(wǎng)絡(luò)4面向繼保功能區(qū)劃分網(wǎng)絡(luò) 按電氣間隔劃分網(wǎng)段 按繼電保護(hù)區(qū)域劃分網(wǎng)段 61850 2術(shù)語 該標(biāo)準(zhǔn)搜集了整個61850系列標(biāo)準(zhǔn)所涉及的術(shù)語解釋 縮寫名詞定義 規(guī)范性引用文件 術(shù)語定義有157條 抽象通信服務(wù)接口abstractcommunicationserviceinterface間隔bay一致性測試conformancetest通用面向變電站事件對象genericobjectorientedsubstationevent互操作性interoperability互換性interchangeability邏輯節(jié)點(diǎn)logicalnode合并單元mergingunit報(bào)告report自我描述self description服務(wù)器server特定通信服務(wù)映射specificcommunicationservicemapping 6180 3總體要求 該標(biāo)準(zhǔn)從質(zhì)量要求 環(huán)境條件 供電條件三個方面對SAS系統(tǒng)的性能進(jìn)行了規(guī)范 質(zhì)量要求 可靠性可用性可維護(hù)性安全性數(shù)據(jù)完整性其他性能要求 質(zhì)量要求 可靠性按照 故障弱化 的原則 當(dāng)SAS的任一通信元件發(fā)生故障時 變電站仍應(yīng)是持續(xù)可操作的如果SAS的通信元件是冗余的 則不應(yīng)存在一種故障形式使得冗余元件同時失效故障安全設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是必不可少的 不應(yīng)該存在任何可能導(dǎo)致SAS產(chǎn)生非預(yù)期控制行為的故障形式 例如 導(dǎo)致跳開或合上一個線路開關(guān) 另外 SAS的故障應(yīng)當(dāng)不會使變電站任何可用的就地計(jì)量和就地控制功能失效關(guān)鍵性功能 保護(hù) 主要的控制功能 計(jì)量等等 不應(yīng)因某個單一故障而失效 質(zhì)量要求 數(shù)據(jù)完整性SAS通信系統(tǒng)在出現(xiàn)傳輸和過程錯誤 傳輸延遲變化和通信環(huán)節(jié)設(shè)備故障時應(yīng)能可靠地傳輸數(shù)據(jù) 它必須提供 在存在干擾的變電站環(huán)境下檢測出傳輸錯誤鏈路擁塞的恢復(fù)可選的鏈路 媒介和設(shè)備的冗余支持 可用性應(yīng)為SAS正常運(yùn)行時間與總的運(yùn)行時間的比值 正常運(yùn)行時間是SAS能夠執(zhí)行其重要功能的時間 例如 當(dāng)存在后備保護(hù)時 主保護(hù)故障應(yīng)不能歸到故障時間 再比如 如果存在另外的控制點(diǎn) HMI的故障也不能歸到故障時間 質(zhì)量要求 網(wǎng)絡(luò)的總體要求地理要求變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有覆蓋到2公里的能力裝置數(shù)量變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有能力應(yīng)用到所有高壓開關(guān)的典型配置中 質(zhì)量要求 環(huán)境要求 對溫度 濕度 大氣壓 振動 污染 腐蝕 電磁干擾的耐受能力 環(huán)境要求 變電站中的智能電子設(shè)備屬于C級別 C級別又被細(xì)分為4個小級別 1 ClassC1 5to45 C2 ClassC2 25to55 C3 ClassC3 40to70 C4 ClassCx Special變電站中的智能電子設(shè)備需滿足C2 C3或Cx 40to85 C 級別 電磁干擾抗擾性 環(huán)境要求 傳導(dǎo)電磁騷擾感應(yīng)騷擾浪涌振蕩波快速瞬變輻射電磁騷擾工頻騷擾 電磁兼容要求 環(huán)境要求 供電要求 對供電電源的電壓 頻率范圍以及瞬時失電的耐受能力 該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范了SAS的參數(shù)化 文檔化等工程管理要求SAS及其IED始于研發(fā)階段直至停產(chǎn)和退出運(yùn)行的生命周期內(nèi)的質(zhì)量管理SAS的質(zhì)量保證 重點(diǎn)是試驗(yàn)設(shè)備 試驗(yàn)內(nèi)容 如系統(tǒng)測試 型式試驗(yàn) 例行試驗(yàn) 一致性測試 FAT SAT等 61850 4系統(tǒng)和項(xiàng)目管理 詳細(xì)闡述了功能 邏輯節(jié)點(diǎn)和通信信息片三個概念以及三者的相互關(guān)系對不同等級的變電站內(nèi)的不同種類的通信報(bào)文的通信時間提出了要求 以及如何驗(yàn)證整個系統(tǒng)的通信性能要求 61850 5 功能通信要求和裝置模型 重要術(shù)語 功能已有裝置功能各不相同標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)讓各種裝置能實(shí)現(xiàn)對功能的描述不是為了標(biāo)準(zhǔn)化功能 是為了確定通信需求同一功能可以分布在不同廠家提供的物理設(shè)備之間功能與物理設(shè)備無關(guān) 可以在物理設(shè)備上自由分布 功能分類 系統(tǒng)支持功能網(wǎng)絡(luò)管理時間同步物理裝置自檢系統(tǒng)配置或維護(hù)功能節(jié)點(diǎn)標(biāo)識軟件管理了配置管理邏輯節(jié)點(diǎn)運(yùn)行模式控制設(shè)定測試模式系統(tǒng)安全管理 運(yùn)行或控制功能訪問安全管理控制指示瞬時變化的運(yùn)行使用同期分合 定點(diǎn)分合 參數(shù)集切換告警管理事件 管理和 記錄數(shù)據(jù)檢索擾動 故障記錄檢索 功能分類 就地過程自動化功能保護(hù)功能 通用 距離保護(hù) 保護(hù)功能示例 間隔聯(lián)鎖測量 計(jì)量和電能質(zhì)量監(jiān)視分布自動化支持功能 全站范圍聯(lián)鎖 分散同期檢查 分布過程自動化功能斷路器失靈自適應(yīng)保護(hù) 通用 反向閉鎖 自適應(yīng)保護(hù)功能示例 負(fù)荷減載負(fù)荷恢復(fù)電壓無功控制饋線切換和變壓器轉(zhuǎn)供自動順控 重要術(shù)語 邏輯節(jié)點(diǎn) LN 物理設(shè)備 PD 邏輯連接 LC 物理連接 PC 邏輯節(jié)點(diǎn)可以理解為功能分解的最小單位邏輯節(jié)點(diǎn)之間的連接稱為邏輯連接一個物理連接可以包含多個邏輯連接 重要術(shù)語 功能F 邏輯節(jié)點(diǎn)LN 物理設(shè)備PD 邏輯連接LC 物理連接PC的關(guān)系 功能自由分配 重要術(shù)語 功能 邏輯節(jié)點(diǎn)和物理設(shè)備的之間的關(guān)系實(shí)例 邏輯節(jié)點(diǎn)組類型 功能分解 通用自動化功能 斷路器控制功能和電壓控制功能 功能分解 具有遠(yuǎn)動接口的通用功能 保護(hù)功能和測量 計(jì)量功能 功能分解 開關(guān)控制 聯(lián)鎖 同步檢查 自動重合閘 繼電保護(hù)的邏輯節(jié)點(diǎn)交互 功能分解 斷路器分相控制 每相一個XCBR實(shí)例 和帶有分相測量單元的互感器 每相一個TCTR或TVTR實(shí)例 功能分解 自動調(diào)節(jié)分接頭控制調(diào)節(jié)電壓 傳輸時間的定義 通信要求 通信要求 報(bào)文性能要求 報(bào)文分級 報(bào)文性能要求 報(bào)文類型 通信要求 報(bào)文性能要求 報(bào)文類型 通信要求 三內(nèi)容簡介及理解61850 1 5 61850 661850 761850 861850 961850 10 61850 6 變電站自動化系統(tǒng)配置描述語言該標(biāo)準(zhǔn)描述了基于XML1 0的變電站自動化系統(tǒng)配置 SCL 語言的語法 并在附錄中提供了模式文檔定義 SCHEMA 文件的文本 并給出了一個不完整的變電站的SCL文件的實(shí)例 內(nèi)容概述 變電站配置描述語言SCL XML語言 變電站配置文件 IEC61850模型 XML 從HTML發(fā)展而來 1998年W3C標(biāo)準(zhǔn)化可擴(kuò)展標(biāo)記式語言廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)XMLSCHEMA技術(shù) 張三公司 國電南瑞電話 025 83092913地址 南瑞路8號城市 南京市省份 江蘇ZIP 210003 張三國電南瑞 025 83092913南瑞路8號南京市江蘇210003 聯(lián)系人信息 XML表示 XML實(shí)例 SCHEMA簡介 W3C2001 5 2發(fā)布定義XML文檔的規(guī)則用一個或多個XSD文件定義 數(shù)據(jù)類型簡單類型復(fù)雜類型派生復(fù)雜類型命名空間元素屬性一致性約束正則表達(dá)式 SCHEMA簡介 SCHEMA簡介 如果在xsd文件中有如下定義則在XML文件中 可以有該類型的元素南京龍?zhí)蹲?簡單數(shù)據(jù)類型示例 SCHEMA簡介 如果在xsd文件中有如下定義 復(fù)雜數(shù)據(jù)類型示例 復(fù)雜數(shù)據(jù)類型示例 在XML文件中 可以有這樣的元素南京龍?zhí)蹲冮_關(guān)站 SCHEMA簡介 SCL 定義一個國際通用的對象模型定義一套適用于該模型的XML標(biāo)簽定義了配置文件的結(jié)構(gòu)用8個SCHEMA文件實(shí)現(xiàn)定義和校驗(yàn) SCL 對象模型 SCL 命名空間 Xmlns 缺省命名空間Xmlns xsi 定義xsi模式命名空間Xsi schemaLocation 指定xsi模式文檔的實(shí)例 SCLSCHEMA文件 SCL BaseSimpleType xsdSCL Enums xsdSCL BaseType xsdSCL Substation xsdSCL DataTypeTempled xsdSCL IED xsdSCL Communication xsdSCL xsd SCL文件結(jié)構(gòu) SSD SystemSpecificationDescription XMLdescriptionoftheentiresystem SCD SubstationConfigurationDescription XMLdescriptionofasinglesubstation ICD IEDCapabilityDescription XMLdescriptionofitemssupportedbyanIED CID ConfiguredIEDDescription XMLconfigurationforaspecificIED SCL文件類型 SSD 系統(tǒng)圖組態(tài)工具 裝置模板組態(tài)工具 ICD 系統(tǒng)組態(tài)工具 SCD 裝置實(shí)例組態(tài)工具 IEC61850裝置 CID 全站系統(tǒng)配置文件 一次系統(tǒng)配置文件 裝置模板配置文件 裝置實(shí)例配置文件 工程配置圖 ICD配置文件 IEDCapabilityDescription和裝置類型關(guān)聯(lián)的預(yù)定義裝置模板配置配置內(nèi)容1 LD LN DO DA定義及LN類型模板的定義2 數(shù)據(jù)集dataset定義3 控制塊的配置如brcb urcb sgcb lcb等定義文件結(jié)構(gòu)1 有且只有一個IED元素 且名稱必須為TEMPLATE2 可以有Substation 名稱必須為TEMPLATE3 可以有Communication元素4 包括DataTypeTemplates定義 SSD配置文件 SystemSpecificationDescription變電站一次系統(tǒng)模型的配置配置內(nèi)容1 系統(tǒng)一次主接線圖定義 變壓器 電壓等級 間隔 設(shè)備 拓?fù)溥B接等等 2 模型對象對應(yīng)的功能LN類型的定義文件結(jié)構(gòu)1 包括Substation 數(shù)據(jù)類型模板 邏輯節(jié)點(diǎn)類型定義2 邏輯節(jié)點(diǎn)未分配到IED iedName必須為None SCD配置文件 Substationconfigurationdescription描述全站所有配置的文件配置內(nèi)容1 一次系統(tǒng)模型2 通信網(wǎng)絡(luò)配置3 所有裝置的實(shí)例配置4 一次系統(tǒng)對象的LN綁定5 GOOSE配置文件結(jié)構(gòu)包含SCL文件的完整結(jié)構(gòu) 包括HEAD 一個Communication元素 一個Substation元素 N個IED元素 一個DataTypeTemplates元素 CID配置文件 ConfiguredIEDDescription裝置實(shí)例化的配置定義配置內(nèi)容1 IED實(shí)際通信地址2 和ICD類似但數(shù)據(jù)全部是實(shí)例名定義3 GOOSE的相關(guān)配置文件結(jié)構(gòu)與ICD文件一致文件可壓縮處理 推薦格式RFC1952定義的GZIP格式 主接線模型實(shí)例 線路模型 SCL表示 間隔Q1 QA1 QB1 QB2 裝置模型實(shí)例 測控裝置DEMO500兩條線路單線路容量為1個開關(guān)3個刀閘一條測量 裝置模型 SCL表示 控制LN模型定義實(shí)例 61850 7基本信息模型服務(wù)模型 61850 7 變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)61850 7 1原理和模型分別從應(yīng)用 設(shè)備 通信的觀點(diǎn)為對象建模 模型分別是邏輯節(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù) 邏輯設(shè)備 物理設(shè)備 客戶 服務(wù)器 另外簡要介紹了61850 7 2 3 4的內(nèi)容及相互關(guān)系61850 7 2抽象通信服務(wù)接口 ACSI 61850 7 3公共數(shù)據(jù)類61850 7 4兼容的邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類61850 7 2 3 4 它詳盡的描述了各種對象模型的數(shù)據(jù)類和服務(wù) 是61850 8和 9的前提和基礎(chǔ) 內(nèi)容概述 數(shù)據(jù)模型和信息交換 IED 智能電子設(shè)備 具有可訪問的數(shù)據(jù)模型 WHAT 交換什么 IEC61850 7 3IEC61850 7 4 HOW