IEC入門(mén)學(xué)習(xí)課程

1、主要內(nèi)容 IEC 61850是什么 IEC 61850與傳統(tǒng)對(duì)比 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn) 如何實(shí)現(xiàn)一/二次設(shè)備智能化 如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)第1頁(yè)/共71頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。IEC61850IEC61850是什么 IEC61850是國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布的新一代的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 。最后一部分在2003年頒布，國(guó)內(nèi)頒布的等同的標(biāo)準(zhǔn)為DL/T860.XX-2006。 它不是一個(gè)單純的通信協(xié)議，它定義了一套實(shí)現(xiàn)智能化變電站的標(biāo)準(zhǔn)體系。 闡述了智能化變電站的總體要求 闡述變電站系統(tǒng)的建模方法 制定了滿足實(shí)時(shí)信息和其它信息傳輸要求的服務(wù)模型 規(guī)定了協(xié)議棧，闡述了應(yīng)用到協(xié)議映射

2、方法及相關(guān)協(xié)議第2頁(yè)/共71頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。IEC61850IEC61850的目標(biāo) 互操作性 -不同廠家的IED之間交互數(shù)據(jù) -使用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自己的功能 自由組態(tài) -自由分配智能設(shè)備的功能 -支持客戶的任意設(shè)計(jì)理念集中式或分布式系統(tǒng) 長(zhǎng)期穩(wěn)定性 -面向未來(lái) -符合通信系統(tǒng)主流的發(fā)展方向 -符合系統(tǒng)發(fā)展的要求第3頁(yè)/共71頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。數(shù)字化變電站的優(yōu)點(diǎn) 小的占地空間 少的建筑工程量 少的可見(jiàn)范圍 測(cè)試時(shí)間縮短 可同時(shí)安裝 較少的線夾 較少的絕緣快速的維護(hù)快速的維護(hù) 按需維護(hù) 隔離開(kāi)關(guān)免維護(hù) 不需校驗(yàn) 開(kāi)關(guān)站內(nèi)較少的工作量 CT/VT 的設(shè)備安

3、全 滿足各種安全標(biāo)準(zhǔn)第4頁(yè)/共71頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。傳統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)Router switchNetworkControlCenterHSIEngineering/MonitoringIEC 103 站總線站總線BayControllerIEDAIEDASwitchgearCTs/VTsBayControllerIEDAIEDASwitchgearCTs/VTs站層間隔層過(guò)程層電纜電纜第5頁(yè)/共71頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)BayControllerIEDAIEDAModernSwitchgearModernCTs/VTsB

4、ayControllerIEDAIEDAModernSwitchgearModernCTs/VTsEthernetSwitchEthernetSwitchRouter switchHSIEngineering/MonitoringIEC 61850-8-1 站總線站總線過(guò)程總線過(guò)程總線過(guò)程總線過(guò)程總線NetworkControlCenter站層間隔層過(guò)程層第6頁(yè)/共71頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。與傳統(tǒng)變電站的比較第7頁(yè)/共71頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。與傳統(tǒng)變電站的比較 智能化變電站把設(shè)備劃分在3個(gè)功能層上:變電站層、間隔層、過(guò)程層 一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化。電子式互感器

5、代替了原來(lái)的電磁式互感器；一次設(shè)備采用微處理器設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)跟二次設(shè)備交換數(shù)據(jù)，取消了原來(lái)的電纜連接 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。繼電保護(hù)、故障錄波和電壓無(wú)功控制裝置等通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接，取消原來(lái)的電纜連接。不僅能傳送I/O量，還能傳送模擬量第8頁(yè)/共71頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。站層與間隔層通信傳統(tǒng)： 規(guī)約：IEC60870-103等 物理連接：串口485，以太網(wǎng)絡(luò)等IEC61850： 規(guī)約：工業(yè)制造報(bào)文（MMS） 物理連接：以太網(wǎng)絡(luò)第9頁(yè)/共71頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。間隔之間通信傳統(tǒng)：電纜接開(kāi)關(guān)量IEC61850： 規(guī)約：GOOSE 物理連接：光纖以太網(wǎng) 特點(diǎn)：除傳輸

6、開(kāi)關(guān)外，還可傳輸模擬量 第10頁(yè)/共71頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。間隔與過(guò)程層通信傳統(tǒng):電纜連接IEC61850模擬量: 規(guī)約：規(guī)約9-1、9-2、60044-8 物理連接：光纜IEC61850智能開(kāi)關(guān)等設(shè)備： 規(guī)約： GOOSE 物理連接：光纖以太網(wǎng)第11頁(yè)/共71頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。IEC61850 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)概概 論論P(yáng)art 1術(shù)術(shù) 語(yǔ)語(yǔ)Part 2總體要求總體要求Part 3系統(tǒng)和項(xiàng)目管理系統(tǒng)和項(xiàng)目管理Part 4通信要求通信要求Part 5通信描述配置語(yǔ)言通信描述配置語(yǔ)言Part 6基本通信結(jié)構(gòu)基本通信結(jié)構(gòu)Part 7Part 9采樣

7、值采樣值Part 8一致性檢測(cè)一致性檢測(cè)Part 10映射到以太網(wǎng)映射到以太網(wǎng)映射到映射到MMSMMS和和以太網(wǎng)以太網(wǎng)第12頁(yè)/共71頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。IEC 61850主要部分 第6部分-變電站配置描述語(yǔ)言（SCL） 第7-1部分-原理和模型 第7-2部分-抽象通信服務(wù)接口（ACSI） 第7-3部分-公用數(shù)據(jù)類(lèi) 第7-4部分-兼容的邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)和數(shù)據(jù)類(lèi) 第8-1部分-特定通信服務(wù)（SCSM）映射到MMS 和ISO/IEC8802-3 第9-1部分-特定通信服務(wù)（SCSM）通過(guò)串行單方向多點(diǎn)共線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路傳輸采樣測(cè)量值 第9-2部分-特定通信服務(wù)（SCSM）通過(guò)ISO/I

8、EC8802-3傳輸采樣測(cè)量值第13頁(yè)/共71頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第6部分 變電站配置描述語(yǔ)言 本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)第5和第7部分描述智能電子設(shè)備的配置和通信系統(tǒng) 也描述了一次設(shè)備和智能設(shè)備的關(guān)系 目的是允許不同廠家的配置工具和系統(tǒng)配置工具間可互操作的交換通信系統(tǒng)配置數(shù)據(jù) 本語(yǔ)言基于XML第14頁(yè)/共71頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。SCL描述的模型 一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 通信系統(tǒng) 應(yīng)用層通信 每個(gè)IED 實(shí)例的邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)定義 實(shí)例邏輯節(jié)點(diǎn)和IED的關(guān)系，IED和一次設(shè)備的關(guān)系第15頁(yè)/共71頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。SCL對(duì)象關(guān)系圖第16頁(yè)/共71頁(yè)第十六頁(yè)，

9、編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。SCL文件類(lèi)型 ICD 描述IED的能力 CID 配置后的描述文件 SCD 包括全部IED、通信配置段和變電站段，是對(duì)整個(gè)變電站的描述 SSD 系統(tǒng)規(guī)范描述文件第17頁(yè)/共71頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。一段SCD文件示例第18頁(yè)/共71頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第7-1部分-原理和模型 本標(biāo)準(zhǔn)為變電站設(shè)備（保護(hù)設(shè)備，斷路器，主站等）之間通信和交互的概述 闡述了建模方法 闡述了通信原理 闡述了信息模型第19頁(yè)/共71頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。自動(dòng)化變電站拓?fù)涞?0頁(yè)/共71頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。信息

10、模型第21頁(yè)/共71頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。信息模型 上圖斷路器建模為圖中部的虛擬模型 標(biāo)準(zhǔn)的方法是將應(yīng)用功能分解為與之交換信息的最小實(shí)體，合理的分配這些實(shí)體到專(zhuān)用設(shè)備 這些實(shí)體稱為邏輯節(jié)點(diǎn)，這個(gè)例子中邏輯節(jié)點(diǎn)XCBR代表右側(cè)斷路器 邏輯節(jié)點(diǎn)包含具有專(zhuān)門(mén)數(shù)據(jù)屬性的數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)具有定義好的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義。通用邏輯點(diǎn)在第7-4部分說(shuō)明，通用數(shù)據(jù)在第7-3部分說(shuō)明 由特定的通信手段（SCSM，例如采用MMS、TCP/IP經(jīng)以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)服務(wù)第22頁(yè)/共71頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。通信原理第23頁(yè)/共71頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。通信原理 定義了抽象

11、通信服務(wù)接口（ACSI），使智能設(shè)備的通信接口統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互操作。ACSI在第72部分詳細(xì)介紹 定義特定通信服務(wù)映射（SCSM），使通信協(xié)議與實(shí)際應(yīng)用分離。SCSM在第8-1、9-1、9-2部分說(shuō)明第24頁(yè)/共71頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第7-2部分-抽象通信服務(wù)接口 用于實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和檢索控制設(shè)備控制設(shè)備控制設(shè)備事件報(bào)告和日志發(fā)布者/訂戶設(shè)備的自我描述數(shù)據(jù)選型和新出現(xiàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型文件傳輸?shù)?5頁(yè)/共71頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ACSI基本類(lèi)模型第26頁(yè)/共71頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ACSI基本類(lèi)模型 SERVER代表設(shè)備的

12、外部可視性能 LOGICAL-DEVICE包含一組特定功能信息 LOGICAL-NODE一個(gè)特定應(yīng)用功能如過(guò)電壓保護(hù) DATA代表一個(gè)信息，如斷路器位置第27頁(yè)/共71頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ACSI服務(wù)模型第28頁(yè)/共71頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ACSI服務(wù)模型 DATA-SET是一組信息集合，這組信息可以用于生成報(bào)告、日志或直接訪問(wèn) 取代服務(wù)用于把運(yùn)行設(shè)備中的某個(gè)值用其它值代替 SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK提供定值切換和定值編輯服務(wù) REPORT-CONTROL-BLOCK和LOG-CONTROL-BLOCK提供了根據(jù)條件生

13、成報(bào)告和日志的服務(wù) 通用變電站事件控制塊（GOOSE）提供了一種快速可靠，IED設(shè)備之間的平行通信服務(wù) 采樣控制塊提供快速和循環(huán)的采樣值傳輸服務(wù) 控制提供控制服務(wù)，如控制斷路器 時(shí)間和時(shí)間同步為設(shè)備和系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn) 文件傳輸定義了大型數(shù)據(jù)的交換第29頁(yè)/共71頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ACSI服務(wù)一覽第30頁(yè)/共71頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第7-3部分-公用數(shù)據(jù)類(lèi) 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公共屬性類(lèi)和公用數(shù)據(jù)類(lèi)，包括： 狀態(tài)信息的公用數(shù)據(jù)類(lèi) 測(cè)量信息的公用數(shù)據(jù)類(lèi) 可控狀態(tài)信息的公用數(shù)據(jù)類(lèi) 可控模擬設(shè)定值信息的公用數(shù)據(jù)類(lèi) 狀態(tài)定值的公用數(shù)據(jù)類(lèi) 模擬定值的公用數(shù)據(jù)類(lèi) 這些公

14、用數(shù)據(jù)類(lèi)的屬性類(lèi)型第31頁(yè)/共71頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。示例單點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)第32頁(yè)/共71頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。示例品質(zhì)屬性類(lèi)第33頁(yè)/共71頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第7-4部分-兼容的邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi) 本部分規(guī)定變電應(yīng)用功能相關(guān)的邏輯節(jié)點(diǎn) 規(guī)定了多重實(shí)例及邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)和數(shù)據(jù)專(zhuān)有擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)命名規(guī)則第34頁(yè)/共71頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。邏輯節(jié)點(diǎn)按功能分組第35頁(yè)/共71頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。部分保護(hù)功能組邏輯節(jié)點(diǎn)第36頁(yè)/共71頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。示例距離保護(hù)邏輯節(jié)點(diǎn)第37頁(yè)/

15、共71頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第8-1部分-特定通信服務(wù)（SCSM）映射到MMS 和ISO/IEC8802-3 本部分規(guī)定了通信協(xié)議棧 定義了ACSI的對(duì)象和服務(wù)到MMS和ISO/IEC8802-3幀之間的映射 定義了使用MMS（ISO9506）服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)方法 定義了GOOSE協(xié)議，實(shí)現(xiàn)變電站通用事件傳輸服務(wù)第38頁(yè)/共71頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。SCSM由三部分組成 協(xié)議棧的詳細(xì)說(shuō)明 第7部分的抽象規(guī)范到該協(xié)議棧實(shí)際元素的映射方法 協(xié)議棧中未包含的功能性實(shí)施規(guī)范第39頁(yè)/共71頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。通信協(xié)議棧第40頁(yè)

16、/共71頁(yè)第四十頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。映射到MMS使用的對(duì)象和服務(wù)第41頁(yè)/共71頁(yè)第四十一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。MMS報(bào)告報(bào)文示例第42頁(yè)/共71頁(yè)第四十二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。GOOSE 第43頁(yè)/共71頁(yè)第四十三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。GOOSE報(bào)文定義第44頁(yè)/共71頁(yè)第四十四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。Wiresharp打開(kāi)GOOSE報(bào)文樹(shù)結(jié)構(gòu)第45頁(yè)/共71頁(yè)第四十五頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第9-1部分-通過(guò)串行方式傳輸采樣值 過(guò)程層和間隔層之間 單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 模擬量傳輸服務(wù)映射 用于互感器合并單元與諸如繼電保護(hù)之

17、間的通信第46頁(yè)/共71頁(yè)第四十六頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行鏈路示例第47頁(yè)/共71頁(yè)第四十七頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。91應(yīng)用層第48頁(yè)/共71頁(yè)第四十八頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ASDU格式第49頁(yè)/共71頁(yè)第四十九頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。ASDU格式接上一頁(yè)第50頁(yè)/共71頁(yè)第五十頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。第9-2部分-傳輸采樣測(cè)量值 說(shuō)明了第72部分傳輸采樣值服務(wù)映射 可以用于間隔之間的采樣傳輸?shù)?1頁(yè)/共71頁(yè)第五十一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。92應(yīng)用層第52頁(yè)/共71頁(yè)第五十二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。有4

18、個(gè)ASDU的APDU幀第53頁(yè)/共71頁(yè)第五十三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。如何實(shí)現(xiàn)一/ /二次設(shè)備智能化 設(shè)備基于微處理器設(shè)計(jì) 對(duì)變電站系統(tǒng)建模，以功能節(jié)點(diǎn)為功能單位 將功能節(jié)點(diǎn)合理的分配到IED 用SCL語(yǔ)言對(duì)IED進(jìn)行描述 實(shí)現(xiàn)ACSI服務(wù)，使訪問(wèn)都有統(tǒng)一的接口 應(yīng)用SCSM映射，使應(yīng)用和通信協(xié)議無(wú)關(guān)，兩者可以獨(dú)立發(fā)展第54頁(yè)/共71頁(yè)第五十四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。IED數(shù)據(jù)模型第55頁(yè)/共71頁(yè)第五十五頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。分解功能和構(gòu)建設(shè)備過(guò)程第56頁(yè)/共71頁(yè)第五十六頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。IED合成的例子第57頁(yè)/共71頁(yè)第五十七頁(yè)，編輯于

19、星期六：一點(diǎn) 三十四分。IED合成的例子 包含的邏輯節(jié)點(diǎn)為PTOC（定時(shí)過(guò)流保護(hù)）、PDIS（距離保護(hù)）、PTRC（跳閘調(diào)理）、XCBR（斷路器） （2）、（3）種情況擁有XCBR LN的IED可以集成到實(shí)際斷路器，也可以和情況（1）一樣用硬連線和斷路器相連。第58頁(yè)/共71頁(yè)第五十八頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。SCL配置流程第59頁(yè)/共71頁(yè)第五十九頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。SCL配置 配置信息在間隔層和變電站后臺(tái)的傳遞過(guò)程，就實(shí)現(xiàn)了通信雙方信息互操作第60頁(yè)/共71頁(yè)第六十頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò) 變電站系統(tǒng)分為三層結(jié)構(gòu)：站層、間隔層、過(guò)程層 個(gè)層

20、用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接，取消原有的電纜 模擬采樣值映射到9-1,9-2傳輸 通用變電站事件映射到GOOSE傳輸 時(shí)間同步映射到簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（SNPT） 控制、報(bào)告等映射到MMS第61頁(yè)/共71頁(yè)第六十一頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。變電站通信接口模型第62頁(yè)/共71頁(yè)第六十二頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。變電站通信接口模型 接口1：間隔層和變電站層之間保護(hù)數(shù)據(jù)交換 接口2：間隔層與遠(yuǎn)方保護(hù)（不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍）之間數(shù)據(jù)交換 接口3：間隔層內(nèi)數(shù)據(jù)交換 接口4：過(guò)程層和間隔層之間電壓互感器PT和電流互感器CT瞬時(shí)數(shù)據(jù)交換 接口5：過(guò)程層和間隔層之間控制數(shù)據(jù)交換第63頁(yè)/共71頁(yè)第六十三頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。變電站通信接口模型 接口6：間隔層和變電站層控制數(shù)據(jù)交換 接口7：變電站層與遠(yuǎn)方工程師辦公地?cái)?shù)據(jù)交換 接口8：間隔層之間直接數(shù)據(jù)交換 接口9：變電站層內(nèi)數(shù)據(jù)交換 接口10：變電站和遠(yuǎn)方控制中心的數(shù)據(jù)交換第64頁(yè)/共71頁(yè)第六十四頁(yè)，編輯于星期六：一點(diǎn) 三十四分。YS-SCA1規(guī)約分析儀 規(guī)約分析儀的作用. 附加知識(shí):交換機(jī)的端口鏡像知識(shí). 分析儀的工作源理 分析儀在變電站中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).第65頁(yè)/共71頁(yè)