南方电网IEC61850技术培训

内容提要IEC61850发展历程IEC61850与传统技术比较IEC61850标准介绍IEC61850与数字化变电站的关系IEC61850的不足与发展IEC61850变电站网络结构工程案例分析IEC61850发展历程-现有技术及问题SAS在国外有20多年历史，国内有10多年历史。多种网络与私有协议并存。无法互操作。IEC61850发展历程-制定过程目标：互操作性（不是互换性）。一个世界，一种技术，一个标准IECTC57WG10、11、12制订（1995~2005）。2005年至今修订，2010年出第2版。代表了SAS技术的最新趋势，是实现数字化变电站的关键技术。是一个十分庞大的标准体系，不仅仅是一个通信协议。IEC61850与传统技术比较互操作性数据模型通信服务工程配置影响范围IEC61850技术-与传统技术比较互操作性数据模型1）现有技术优点：简单，容易实现。缺点：不能满足用户各种需求，往往需要扩充；扩充后不能相互识别，无法互操作。IEC61850技术-与传统技术比较数据模型1）IEC61850技术优点：能够满足各种IED的个性化需求；能够互操作；缺点：实现复杂，对硬件要求高。IEC61850与传统技术比较-信息模型IEC61850数据组织示例：PhysicalDevice(networkaddress)LogicalDevice(e.g.Relay1)MMXU1MMXU2MXMXAVLogicalNodesFunctionalConstraint“MMXU2$MX$A”=Feeder#2CurrentMeasurementsIEC61850技术与传统技术比较-通信协议通信协议1）传统技术不严格分层，应用层与底层联系比较紧密。服务种类不能满足数字化变电站需要，不支持在线服务。2）IEC61850定义了独立于所采用网络和应用层协议的通信服务。解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾。3）IEC61850定义了60多种服务，可以满足变电站通信需求。支持在线获取数据模型，也支持IED水平通信（GOOSE报文）。IEC61850与传统技术比较-通信服务通信服务-数据访问的方法IEC61850定义了60多种服务，可满足数字化变电站通信需求。特点：1）支持在线获取数据模型；2）支持保护设备之间横向通信（GOOSE报文）。IEC61850技术与传统技术比较-通信服务传统IED之间沟通方式：IEC61850技术与传统技术比较-通信服务IED之间逻辑互锁：61850GOOSEIEC61850技术与传统技术比较-通信服务IED之间通信的要求：1）1台设备同时向多台设备发报文；2）快速性（4ms）；...Bkr1RelayTripBkr2RelayBkrNRelayBkr3RelayBFIIEC61850技术与传统技术比较-通信服务上层定义与底层网络技术分开定义，可以随网络技术而发展IEC61850技术与传统技术比较-通信服务IEC61850技术与传统技术比较拗-通信服务IEC61850技术与传统技术比较-通信服务通信服务层次IEC61850技术与传统技术比较-工程配置IEC61850技术与传统技术比较-影响范围IEC61850标准介绍-文件构成系统概貌IEC61850-1介绍和概述IEC61850-2术语IEC61850-3总体要求IEC61850-4系统和项目管理IEC61850-5功能的通信要求和设备模型数据模型IEC61850-7-4兼容逻辑节点类和数据类IEC61850-7-3公用数据类IEC61850标准介绍-文件构成抽象通信服务IEC61850-7-1原理和模型IEC61850-7-2抽象通信服务接口（ACSI）映射到实际的通信网络IEC61850-8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-3IEC61850-9-1通过单向多路点对点串行通信链路采样值IEC61850-9-2通过ISO/IEC8802-3传输采样值IEC61850标准介绍-文件构成配置IEC61850-6变电站IED的配置语言测试IEC61850-10一致性测试IEC61850标准介绍-变电站通信接口模型IEC61850为数字化变电站提供了全面的网络通信解决方案IEC61850标准介绍-变电站通信接口模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850技术介绍-数据模型PhysicalDevice(networkaddress)LogicalDevice(e.g.Relay1)MMXU1MMXU2DODODADALogicalNodes源自于CDCIEC61850技术介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型（部分）IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型（局部）IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-通信服务IEC61850定义了9大类60种ACSI。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IEC61850标准介绍-通信服务客户/服务器模式IEC61850标准介绍-通信服务发布/订阅模式IEC61850标准介绍-通信服务IEC61850标准介绍-通信协议IEC61850标准介绍-通信服务控制IEC61850标准介绍-通信服务报告的配置IEC61850标准介绍-通信服务事件：数据改变周期性报告总召唤2种报告：非缓存报告缓存报告IEC61850标准介绍-通信服务GOOSE的配置IEC61850标准介绍-通信服务GOOSE通信过程IEC61850标准介绍-通信服务GOOSE通信过程GOOSESenderDeviceXGOOSEReceiverDeviceYGOOSEReceiverDeviceZEthernet一个装置（发布者）发布消息,只有订阅者装置正在接收它。每个接受者的反应取决于它的配置和功能GOOSEmessageGOOSE技术介绍传输内容–传送数据集，内容丰富、灵活–基于模型IEC61850标准介绍-通信服务IEC61850标准介绍-通信网络IEC61850使用以太网技术。总线型和环网以及双网或单网等多种形式。以太网交换机必须支持优先级设置（IEEE802.1Q）和虚拟局域网（VLAN，IEEE802.1P）。IEC61850标准介绍-工程配置语言SCL基于XML技术，IEC61850定义了一种变电站配置语言（SCL），描述变电站自动化系统与一次开关场之间的关系及IED配置情况。SCL提供了统一工程数据格式。SCL有4种文件类型，1）系统规范描述文件（SSD）2）系统配置描述文件（SCD）3）IED能力描述文件（ICD）4）IED配置后的描述文件（CID）IEC61850标准介绍-工程配置语言SCLSCL-实现了不同厂家工程工具的互操作，简化了工程实施过程。IEC61850标准介绍-工程配置过程IED数据库IED能力（LN，DO）系统配置器关联定义的交换信息一次设备拓扑IED配置器工程师站文件传输（远方）变电站网关文件传输（当地）IEDIEDIEDIEC61850服务IEDIEC61850技术-一致性测试开始静态一致性检查选择和参数化基本关联测试能力测试行为测试动态测试结果分析测试报告输出结束PICSMICSPIXIT静态一致性要求动态一致性测试一致性测试组信息测试人工干预控制流数据流IEC61850技术-一致性测试IEC61850技术-一致性测试测试案例举例IEC61850技术-一致性测试目前一致性测试的局限性。面向功能测试。面向性能测试。IEC61850技术-获得互操作性的途径统一数据模型统一服务模型统一通信协议统一物理网络统一工程数据交换格式统一一致性测试标准荷兰KEMA公司IEC61850权威测试IEC61850一致性测试的必要性。UCAIUG负责对检测机构进行授权。KEMA公司。KEMA公司测试原则及业务。目前已经通过检测的公司：ABB、SIEMENS、AREVA、GE、TOSHIBA等。荷兰KEMA公司IEC61850权威测试2008年1月四方公司间隔层6大类设备通过KEMA公司IEC61850一致性测试。IEC61850与数字化变电站的关系数字化变电站关注功能通信是数字化变电站的关键技术互操作性对对数字化变电站的基本要求IEC61850提供了完整解决方案IEC61850的不足与发展第一版(ED1)存在描述歧义和错误的地方。IEC61850问题汇集机制IEC继续修订和补充，不断考虑新的需求，产生ED2和ED3.国内一些应用习惯不能直接套用《DL/T860工程实施规范》IEC61850的不足与发展IEC61850ED2TISSUESNewTISSUES收集到CDV阶段；基本模型扩展Statistical/Historical水电和风电常用公共元素；领域扩展：电能质量；变电站之间通信的影响：2010年出版IEC61850的不足与发展IEC61850ED2对7-2，7-3，7-4等修改部分进行支持对工程配置过程进行功能扩展，尤其是系统配置工具之间的数据交换。对IEC61850-6ED1的错误、模糊不清部分进行更正和澄清。工程过程定义更加明确，考虑了IED修改等。IEC61850的不足与发展IEC61850ED3TISSUES基本模型扩展：使用SCL对PLC逻辑进行描述；网络与系统管理；冗余；来自IEC62351的安全观点；基于角色访问的安全；IEEE1588的对时；配置文件的下载和激活。DER标准的通用元素；去掉IED特殊设置；变电站之间通信的影响；测试：系统测试IEC61850的不足与发展《DL/T860工程实施规范》是DL/T860标准的细化和补充。细化了不全面的部分，规范了不明确的部分，补充了满足国内应用习惯的部分模型，并规范了工程中可能引起歧义的其它内容。严格遵循IEC61850。不是应用指南。IEC61860的不足与发展《DL/T860工程实施规范》系统总体结构工程配置建模通信服务一致性测试IEC61850的不足与发展《DL/T860工程实施规范》指导意义可以减少歧义，有利于提高不同厂家设备间的互操作性。有利于IEC61850推广应用。为用户、厂家、设计院提供了实施IEC61850的重要支撑和依据。IEC61850技术发展IEC61850变电站网络结构以太网构成基本方式：星型环型冗余方式双网自恢复IEC61850变电站网络结构传输信息的重要程度对网络的可靠性提出了不同要求安装环境对网络设备提出了不同要求必须考虑网络设备的兼容性IEC61850变电站网络结构装置单环网IEC61850变电站网络结构装置单环网优点：网络结构简单、投资费用低。缺点：1）实时性差，环网发生故障时自愈时间需要数十毫秒至数百毫秒，不能满足继电保护装置之间数据交换的性能要求。2）装置检修时对环网通信的影响很大。IEC61850变电站网络结构单星型网IEC61850变电站网络结构双星型网IEC61850变电站网络结构星型网优点：网络实时性好，网络延时最少，可以满足继电保护装置之间实时数据交换的性能要求，尤其是保护GOOSE通信。缺点：网络冗余性较差，单星型网交换机之间网络发生单点故障时，双星型网交换机之间发生交叉故障时，网络通信将受到较大影响。IEC61850变