GOOSE从硬电缆到软信号

GOOSE从硬电缆到软信号国家电网公司国网电力科学研究院丁杰[e-mail]目录一IEC61850概述二工程应用三GOOSE应用关键技术四研制历程一数据信息知识智慧加工处理分析决策数字化定义数据处理层次数字化变电站内涵数字化电网和数字化变电站的实现是一个过程，相互促进，共同发展数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，采用智能化策略实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。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10系统架构一系统架构一变电站所有装置和后台系统实现IEC61850，所有改动限于通信层面，对变电站现有格局影响最小。该方案比较稳妥，实现了数字化变电站中的IEC61850已有批量招标，建议适当应用系统架构二在模拟量采集和开关量控制的过程层实现数字式过程总线过程总线通过把数据送给智能电子装置或计算机，以执行不同的算法功能，例如保护、控制、测量、互锁、故障报告、电能质量监测、设备在线监测等,同时传送对一次设备的控制操作命令过程总线消除了一次设备与智能电子装置之间的独立硬件接口,大大降低了并行配线的数量,降低了变电站自动化二次设备的成本过程层及总线意义系统架构三无电子互感器GOOSE功能数字化变电站常规变电站通信规约标准化国际标准IEC61850各厂家自定义的网络103一致性测试2005年05月-2006年12月国调中心组织了六次互操作试验。包括国电南瑞、中国电科院、南瑞继保、四方继保、国电南自、ABB、西门子等厂家。KEMA为国际唯一公认认证机构。可以避免劳民伤财的协议转换工作。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以及会进行个性扩展，产品互操作性问题日益突出。工程联调费用增加，成为变电站自动化行业发展的巨大障碍。工程组态按变电站组态语言SCL定义工程中各装置模型，不同厂家的组态文件包括ICD、CID、SCD、SSD是相互识别的。工程调试好的数据可以复用。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。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，费时费力。长时间后维护困难。信息模型采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述。将大量信息进行组织管理，提供人性化的信息访问。为信息报警的过滤、告警信号的逻辑关联（知识库）/推理技术（推理机）及事故及异常处理提供了信息甚础平台。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。面向点号，数据杂乱。各种信号动作频繁时，值班员监控任务较重，很容易遗漏重要告警信号，延误处理造成事故。二次回路变电站二次回路数量大幅度减少，因此二次回路故障问题可以明显减少。变电站二次系统建设、维护工作量明显减少。变电站二次设备标准化程度将大幅度提高。二次回路成本高、易出事故、维护复杂。网络设备报文优先级机制。GOOSE模型提供了在全系统范围内快速可靠地输入输出数据值的功能，实现全站逻辑闭锁功能及保护跳闸、闭锁信号网络传输。无由于过程层采用了以太网、测控保护设备就地安装、测控保护设备通过网络报文得到电流电压等基于网络的通信的要求。通信设备必须能够抵抗变电站内的各种类型的传导和辐射电磁骚扰。包括交换机在内的网络设备其抗电磁干扰功能应与测控保护装置一样，一般工业交换机及商用交换机无法满足IEC61850标准中提出的要求。网络只提供四遥信息只需一般工业交换机对时系统SNTP秒、分脉冲，IRIG-B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IEC61850的内容系统概貌1介绍和概述2术语3总体要求4系统和项目管理5功能的通信要求和设备模型数据模型变电站和馈线设备的基本通信结构7-4兼容逻辑节点类和数据类7-3公用数据类抽象通信服务变电站和馈线设备的基本通信结构7-2抽象通信服务接口(ACSI)7-1原理和模型配置6变电站自动化系统配置描述语言映射到实际通信网络8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1通过单向多路点对点串行通信链路采样值9-2ISO8802-3之上的采样值测试10一致性测试数据模型SampledValuesGOOSELogicalNodeControlSubstitutionReporting&LoggingDataDataSetGet/SetDir/DefinitionReportGOOSESMVSettingGroupActicateLogicalDeviceTimeSynchronizationFileTransferAssociationServernameplate,health服务器SCL-对象模型建模实例IEC61850分析总结了变电站自动化系统的功能需求，并将功能分解为最小单位逻辑节点建模是厂家选择多个相关逻辑节点，实现自己产品(系统、装置)的功能建模也可以是设计人员针对变电站要实现的功能，而对整个变电站自动化系统和每个装置选择相关的逻辑节点数据模型XCBR断路器XSWI隔离开关TCTR电流互感器TVTR电压互感器SIMG绝缘介质监视CSWI开关控制器PTOC带时限过电流PTRC保护跳闸条件建模实例SSD系统图组态工具装置模板组态工具ICD系统组态工具SCD装置实例组态工具IEC61850装置CID全站系统配置文件一次系统配置文件装置模板配置文件装置实例配置文件工程配置统一性充分考虑标准数据模型的复杂性和灵活性，提供相应扩展手段，满足包括保护模型在内的多种国情需求通用性可配置生成不同厂家装置的配置文件支持与国内外多厂家配置文件的导入导出易用性采用向导式界面进行与工程应用紧密有关内容的定制通过解析SCL配置文件，自动生成主接线图和数据库可靠性配置文件的一致性检查对多种参数工程合理性进行检查配置文件版本管理通用配置工具数据交换模型IED智能电子设备具有可访问的数据模型WHAT交换什么IEC61850-7-3IEC61850-7-4HOW（怎么交换）IEC61850-7-2请求响应事件SelfdescNotlikemodbusregister服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Applicationassociation)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Genericsubstioneven)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK)SCSM通信映射T0(T0)T1T1T2T3T0传输时间事件T0:稳定条件(长时间无事件)下重传(T0):稳定条件下的重传可能被事件缩短T1:事件发生后,最短的传输时间T2,T3:直到获得稳定条件的重传时间重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数，用于通知接收方等待下一次重传的最长时间。如果在该时间间隔内部没有收到新报文，接收方将认为关联丢失。重发间隔的最大时间应该60s。网络延迟4ms深入理解-GOOSE额外链路普通报文缓冲交换机GOOSE普通报文GOOSE报文优先发送深入理解-GOOSE一次设备接线VLAN=000ExtGGIO1Ind1.stValInd2.stVal…GSEMEA1VLAN-ID:000VLAN-PRIORITY:4MAC-Address:01-0C-CD-01-00-CFAPPID:0000InputsExRef1iedName:MEA3lnClass:ExGGIO1doName:Ind1ExRef2iedName:MEA3lnClass:ExGGIO1doName:Ind2GSEMEA2VLAN-ID:000VLAN-PRIORITY:4MAC-Address:01-0C-CD-01-00-86APPID:000150517XSWI…Pos.stVal50527XSWI…Pos.stVal测控装置3测控装置1测控装置2深入理解-GOOSENSD500XSWIXCBRXSWITCTRTVTRCSWICILOCSWICSWICILOCILOExtGGIOGOOSEBIOVO1=D1Q1CILO1.EnaOpn.stValVD1=D1Q1ExtGGIO.Ind1.stValVD2=D1Q1ExtGGIO.Ind2.stValVO1=VD1&VD2GOOSEMMXUSWITCHD1Q1概念介绍合并单元概念介绍IEC618509-1规定了用于间隔层和过程层之间通信的特定通信服务映射，它规定了建立在与IEC60044-8相一致的单向多路点对点连接之上的映射。它可用于变电站内电子式电流互感器(ECT)或电压互感器(EVT)的合并单元与诸如继电保护这样的间隔层设备之间的通信。61850-9-1特定通信服务映射(SCSM)–串行单方向多点共线点对点链接该标准将61850-7中有关采样测量值传输的部分映射过来，形成了基于802.3,LLC采用无应答无连接，不使用网络层、传输层、会话层及表示层的应用层协议,该协议适用于间隔级设备和过程级设备间的通信内容概述ProtectionControlMergingUnitSignalProcessingPoint-to-PointEthernet61850-9-2特定通信服务映射-过程总线与61850-9-1类似，区别有:非点到点双向，可配置MU中参数内容概述LANEthernetProtectionControlMergingUnitSignalProcessing同步数据目录一IEC61850概述二工程应用三GOOSE应用关键技术四研制历程一外陈220kV变电站计算机监控系统2006年11月18日，国电南瑞科技股份有限公司中标浙江省电力公司220kV外陈变电站项目，成为外陈变计算机监控系统集成商。这是继北京顺义500kV变电站和承德西地110kV变电站后，国电南瑞中标的第三个应用IEC61850的变电站监控系统。中标项目包括后台监控系统、测控装置、统一组态工具、保护子站、远动工作站和IEC61850测试工具。该项目是国内第一个多厂家、全IEC61850的220kV变电站监控系统，汇集了国电南瑞、国电南自、南瑞继保、北京四方、深圳南瑞、ABB、SIEMENS七个厂家的产品，涵盖了后台、测控、保护、四合一、远动、保护子站等不同类型的设备。国电南瑞凭借创新的全站统一建模思想、全套的产品、完善的系统解决方案、与国际国内厂家丰富的互联经验一举中标，标志着国电南瑞在IEC61850系统集成方面获得了突破。三级调度主机/人机工作站1主机/