IEC61850标准介绍

IEC61850标准介绍东方电子技术中心目录一什么是IEC61850二内容简介及理解一什么是IEC61850?IEC61850系列标准的全称是变电站通信网络和系统(CommunicationNetworksandSystemsinSubstations)，它规范了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和相关的系统要求IEC61850系列标准是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)从1995年开始制订的,目前，IEC61850共14个部份已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对61850系列标准进行了同步的跟踪和翻译工作IEC61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。所以它是一个十分庞大的标准体系，而不仅仅是一个通信协议标准IEC61850看起来很像又一新的协议。其实它不是。确切地说，它是一种新的变电站自动化的方法，一种影响工程、维护、运行和电力行业组织的新方法它采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展架构，来实现“一个世界，一种技术，一个标准”的目标什么是IEC61850?标准的特点开放性：全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上;不考虑具体实现先进性：采用ACSI、SCSM、OO的技术采用抽象的MMS作为应用层协议自我描述,在线读取/修改参数和配置采用XML语言来描述变电站的配置完整性：适用对象几乎包容了变电站内所有IED，例如：常规的测控装置、保护装置、RTU、站级计算机、可选的同期、VQC装置未来可能广泛使用的数字式一次设备如PT、CT、开关以往的设计对象是优化■带宽■硬件资源（CPU性能、存储需求）今天的趋势61850产生于技术的变迁带宽成本硬件成本集成成本1从规约角度分析通信接口:串行口,现场总线,以太网通信传输规约:多!!!!为规范远动系统中的通信系统，IEC于1990年至2002年制订IEC60870系列标准（远动设备及系统）:变电站与控制中心通信的101、104规约和保护与监控系统通信的103规约由于没有标准，不可能进行一致性测试，厂家间就算提供了规约，也无法保证其实现与规约的一致性，一切只能现场见或事先在实验室联调厂家在技术水平、经验、理解等各方面有差异,个性扩展产品互操作性问题日益突出工程费用增加成为变电站自动化行业发展的巨大障碍1从规约角度分析2从信息模型角度分析按点号数据含义不明2从信息模型角度分析按点号数据之间无关联对象模型点模型组态的内容各不相同，组态的结果互不通用，组态信息的交流通过书面方式，易出错IEC61850的优点不是体现在设备的价格上,而是在设备的长期使用上3从组态及工程角度分析1.对制造厂非常有利IEC61850带来什么好处①可以避免劳民伤财的协议转换工作;②采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述，采用配置语言，在信息源定义数据和数据属性，传输采样测量值等技术,在组态、配置和维护工作上,节省了大量开支;③将来会有越来越多的智能设备(电能质量、同步相量、设备诊断等)集成到系统中，无缝数据集成和共享信息节省了大量开支①用户可选择最好的产品,不必担忧互联,互换②能大幅度改善设备集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。③提供了变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等2.对用户非常有利IEC61850带来什么好处标准制定的主要目的互操作性为不同厂家的设备互联提供互操作性,即不同制造厂家提供的智能设备可交换信息和使用这些信息执行特定功能自由配置满足变电站自动化系统（SAS）功能和性能的要求；可灵活配置，将功能自由分配到装置中，支持用户集中式（如RTU）和分散式系统的各种要求长期稳定性支持未来的技术发展，因为它可兼容主流通讯技术而发展，并可伴随系统需求而进化二内容简介及理解61850(1-5)61850-661850-761850-861850-961850-1061850-1介绍和概述该标准介绍了整个61850系列标准的制定目的、历史沿革，对61850的其它标准的核心内容作了一个提炼并加以介绍，对以后的标准中涉及的核心概念作了初步的阐述三层架构及逻辑接口技术服务远方控制(NCC)控制.保护功能.A功能.B保护.控制传感器执行元件远方保护间隔/单元层变电站层过程层高压设备远方保护过程接口1,6337981,6224,54,5IF1：间隔层和站层之间交换保护数据IF2：间隔层和远方保护之间交换保护数据IF3：间隔层之间交换数据如保护和控制设备间IF4：间隔层和过程层之间交换采样数据IF5：间隔层和过程层之间交换控制数据IF6：间隔层和站层之间交换控制数据IF7：站层和远方工程师之间交换数据IF8：间隔层之间直接快速交换数据，如联锁IF9：站层之间交换数据IF10：站层和远方控制中心之间交换数据10IEC61850变电站架构IEC61850变电站架构IEC61850变电站架构过程总线的基本组网方案1每个间隔拥有自己的通信网络2通信网络可以跨越多个间隔3所有设备共用一个通信网络4面向继保功能区划分网络按电气间隔划分网段按继电保护区域划分网段61850-2术语该标准搜集了整个61850系列标准所涉及的术语解释、缩写名词定义、规范性引用文件。术语定义有157条：抽象通信服务接口abstractcommunicationserviceinterface间隔bay一致性测试conformancetest通用面向变电站事件对象genericobjectorientedsubstationevent互操作性interoperability互换性interchangeability逻辑节点logicalnode合并单元mergingunit报告report自我描述self-description服务器server特定通信服务映射specificcommunicationservicemapping6180-3总体要求该标准从质量要求、环境条件、供电条件三个方面对SAS系统的性能进行了规范该标准主要规范了SAS的参数化、文档化等工程管理要求SAS及其IED始于研发阶段直至停产和退出运行的生命周期内的质量管理SAS的质量保证，重点是试验设备、试验内容，如系统测试、型式试验、例行试验、一致性测试、FAT、SAT等61850-4系统和项目管理详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个概念以及三者的相互关系对不同等级的变电站内的不同种类的通信报文的通信时间提出了要求，以及如何验证整个系统的通信性能要求61850-5：功能通信要求和装置模型重要术语功能已有装置功能各不相同标准应让各种装置能实现对功能的描述不是为了标准化功能，是为了确定通信需求同一功能可以分布在不同厂家提供的物理设备之间功能与物理设备无关，可以在物理设备上自由分布功能分类系统支持功能网络管理时间同步物理装置自检系统配置或维护功能节点标识软件管理了配置管理逻辑节点运行模式控制设定测试模式系统安全管理运行或控制功能访问安全管理控制指示瞬时变化的运行使用同期分合（定点分合）参数集切换告警管理事件（管理和）记录数据检索扰动/故障记录检索功能分类就地过程自动化功能保护功能（通用）距离保护（保护功能示例）间隔联锁测量、计量和电能质量监视分布自动化支持功能·全站范围联锁·分散同期检查分布过程自动化功能断路器失灵自适应保护（通用）反向闭锁（自适应保护功能示例）负荷减载负荷恢复电压无功控制馈线切换和变压器转供自动顺控重要术语逻辑节点（LN）、物理设备（PD）、逻辑连接（LC）、物理连接（PC）逻辑节点可以理解为功能分解的最小单位逻辑节点之间的连接称为逻辑连接一个物理连接可以包含多个逻辑连接重要术语功能F、逻辑节点LN、物理设备PD、逻辑连接LC、物理连接PC的关系LN2LN3LN1LN6LN4LN5PD1PD3PD2F1F2PC13PC23PC12LC36LC56LC14LC35LC12功能自由分配！重要术语功能、逻辑节点和物理设备的之间的关系实例逻辑节点组类型个数保护功能逻辑节点组（P）28保护相关功能逻辑节点组(R)10控制逻辑节点组(C)5通用引用逻辑节点组(G)3接口和存档逻辑节点组(I)4自动控制逻辑节点组(A)4计量和测量逻辑节点组(M)8传感器监视逻辑节点组(S)4开关设备相关逻辑节点组(X)2仪用互感器逻辑节点组(T)2电力变压器逻辑节点组(Y)3其它电力设备逻辑节点组(Z)15系统逻辑节点组(L)3逻辑节点组类型功能分解过程映象逻辑节点(过程设备)间隔层功能逻辑节点变电站层功能逻辑节点YLTCATCCGAPCIHMIGGIOCALHXCBRCSWIXSWICILOCILOIHMIGAPC通用过程自动控制表示所有未预定义功能的逻辑节点GIO通用输入/输出表示所有所有未预定义过程设备逻辑节点变电站层联锁间隔层联锁断路器分接头分接头调节控制器隔离开关人机接口报警处理断路器控制器通用自动化功能、断路器控制功能和电压控制功能功能分解具有远动接口的通用功能、保护功能和测量/计量功能TVTRTCTRP…TVTRTCTRMMTRMMXU电压和电流互感器保护如,距离保护计费用测量运行用测量IHMIIHMIIARCIRTIIRMI过程映象过程设备间隔层功能逻辑节点变电站层功能逻辑节点遥控接口人机接口远方监视接口存档(变电站层)GAPCIHMIGGIOGAPC通用自动过程控制表示所有未预先定义功能的通用逻辑节点GIO通用输入/输出表示所有未预先定义的过程设备通用逻辑节点功能分解开关控制、联锁、同步检查、自动重合闸、继电保护的逻辑节点交互IHMI联锁原因f,ΔU,Δ命令响应命令响应UU位置ICILOCSWIRSYNP...RREC重合闸命令过程映象(过程设备)间隔层功能逻辑节点变电站层功能逻辑节点XCBRXSWITVTRTCTRTCTR.电流和电压互感器断路器和隔离刀闸功能分解断路器分相控制（每相一个XCBR实例）和带有分相测量单元的互感器（每相一个TCTR或TVTR实例）CSWICILOIHMI间隔联锁断路器控制器XCBRPxyz保护断路器实例Q0XCBRXCBRXCBRQ0_A,Q0_B,Q0_CTCTRTCTRTCTRTCTRTVTRTVTRTVTRTVTR电流互感器实例零序A相B相C相电压互感器电流电压分相跳闸断路器实例变电站层功能逻辑节点间隔层功能逻辑节点过程映像逻辑节点（过程设备）电流和电压互感器按断路器跳闸断路器功能分解自动调节分接头控制调节电压YLTCATCCIHMI分接开关自动调节分接头控制器TVTR运行测量人机接口PIOCPTOVMMXUTVTRTVTRTCTRPTUV保护功能TCTR变电站层功能逻辑节点间隔层功能逻辑节点过程映像逻辑节点（过程设备）电压和电流互感器电压和电流互感器报文性能要求:报文类型通信要求类型名称报文传输时间要求示例1a快速报文—跳闸P1:10ms，P2/P3:3ms跳闸信号1b快速报文—其他P1:100ms，P2/P3:20ms命令2中速报文100ms测量3低速报文500ms参数4原始数据*电子式互感器输出5文件传输1000ms文件6a时间同步报文aT1:1ms，事件的时间标签T2:0.1ms，过零点时间标签站级总线的时钟同步6b时间同步报文bT3:25µs，P1，27’T4:4µs，P2/M1，4’T5:1µs，P3/M2/M3，1’过程总线的时钟同步7命令报文IF7=类型3，下传时=类型1站级HMI的命令三内容简介及理解61850(1-5)61850-661850-761850-861850-961850-1061850-6：变电站自动化系统配置描述语言该标准描述了基于XML1.0的变电站自动化系统配置（SCL）语言的语法，并在