IEC61850标准

IEC61850标准介绍南京南瑞继保电气有限公司2IEC61850标准的目的IEC61850标准的简介IEC61850标准的应用3IEC61850的目的•统一通信标准目前电站自动化系统通信存在的问题：通信介质不统一：RS422/485/232各厂商均有Worldfip南瑞继保CAN网国外厂商使用较多lon网部分厂家用以太网各厂商均有4IEC61850的目的•统一通信标准目前电站自动化系统通信存在的问题：通信协议不统一：103规约各厂商均有，但各不相同Modbus国外厂商采用较多DNP3.0美洲厂商采用较多，如:SELOpen2000南瑞科技网络103南瑞继保5IEC61850的目的•统一通信标准自动化系统存在的问题：通信差异影响自动化集成度，导致实际自动化性能没有预想的高。6IEC61850的目的•统一通信标准统一通信标准的特征基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上采用协议是开放的并支持设备自我描述，以达到增加新功能的可能性基于电力工业的相关需求的数据对象通信的语法和语义将基于采用电力系统相关的共同数据对象7IEC61850的目的•统一工程实施标准规范设备逻辑模型规范设备通信接口规范变电站层次结构规范设备配置文本及描述配置文本的语言8IEC61850的目的•互操作性为不同厂家设备可平等地交换信息和使用这些信息执行特定的功能•自由配置性根据实际需要配置通信内容，做到通信量的可剪裁性。同时也满足用户集中式和分散式的要求•长期应用性模型相对固定，适应不断发展通信技术，使得自身具有进化性。9IEC61850的简介•三层架构及逻辑接口IF1：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的简介•各章节介绍章节5装置模型和功能的通信要求章节1～3介绍和概述/术语/总体要求系统概述和要求通信网络通信映射章节8-1SCSM映射到MMS和ISO/IEC8802-3章节9-1SCSM映射-通过单向多路点对点串行通信链路的采样值章节9-2SCSM映射-通过ISO/IEC8802-3的采样值Scada通信服务章节7-2变电站/装置基本通信结构(ACSI)数据模型章节7-3公用数据类定义(CDC)章节7-4逻辑节点和数据类定义实时通信GOOSE、采样值章节7-2变电站/装置基本通信结构(ACSI)装置章节6IED通信配置描述语言章节4系统和项目管理系统施工和工程管理一致性测试(章节10)11IEC61850的简介•设备建模为什么要建立设备模型？以前通信标准（协议）没有模型概念，所有信息都是与规约报文组织方式一一对应，通用性及自定义性不强。设备模型可以映射到不同地通信协议，适应通信技术的发展通过模型配置，可以任意根据实际情况配置变电站通信内容，可优化站内通信量12IEC61850的简介•设备建模如何为设备建立模型？以功能为基本单位建立逻辑节点（LN）多个不同功能（LN）的集合组成逻辑装置（LD）一个或多个逻辑装置（LD）组成实际设备的逻辑模型13IEC61850的简介•设备建模如何为设备建立模型？采用模型中服务（services）的方式完成电力系统通信的多种通信内容设备的整体逻辑模型采用树形方式，层次清晰，便于查询为了规范模型结构，IEC61850标准预先定义了部分逻辑节点模型14IEC61850的简介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15服务器Server逻辑装置LogicDevice（LD）逻辑节点LogicNode（LN）数据（对象）DataObject（DO）数据属性DataAttribute（DA）数据集DataSet取代(人工置数)Substitute定值Setting-Group-Control-Block（SGCB）报告/日志Report/Log-Control-Block（RCB）通用变电站事件GSE控制(遥控)Control采样传输控制SMV对时Time文件传输FileTransfer装置模型基本构成装置信息模型装置通信服务模型16IEC61850的简介IEC618507-4规定的LN组A自动控制(2)C监控(5)G通用功能(3)I接口和存档(4)L系统逻辑(2)M计量和测量(8)P保护功能(28)R保护相关功能(10)S传感器和监视(4)T仪用互感器(2)X开关设备(2)Y变压器及相关(4)Z其他设备(15)17装置模型结构图服务器逻辑装置1逻辑节点(x)数据(i)数据1属性1数据集逻辑节点0物理装置节点数据1属性n……报告/日志数据(i)数据集报告/日志定值GOOSE/GSSE采样传输取代控制对时文件逻辑装置(x)逻辑节点(x)数据(i)数据1属性1数据集逻辑节点0物理装置节点数据1属性n……报告/日志数据(i)数据集报告/日志定值GOOSE/GSSE采样传输取代控制对时文件图例说明通信服务模型装置信息模型IED18建模时将物理功能映射成逻辑功能实际装置CPU1开关控制同期控制CPU3差动保护距离保护虚拟装置保护功能测量功能控制功能CPU2测量功能差动保护PDIF距离保护PDIS过流保护PTOC计量类测量MMTR相序测量MSQI开关/刀闸遥控CSWI开关位置XCBR同期控制RSYN19树形层次实际装置CPU1开关控制同期控制CPU3差动保护距离保护虚拟装置保护LDPDIF1OpstValtqHiSetsetMagfPDIF2OpHiSetCPU2测量功能测量LDMMXU1TotWMagtqPhVsetMagfMMXU2phsAcValq控制LDRSYN1DifVDifHzCSWI1PosctlValq20表示逻辑节点某一特定信息。例如：表示浮点型定值表示遥测量通常来说，数据对象代表电力系统某一特定属性IEC618507-3给出了标准数据对象的定义。这些定义统称为通用数据类（CommonDataClass，简称CDC）CDC几乎涵盖了电力系统能用到的所有属性数据对象（DO）217-4章中定义的差动保护(PDIF)逻辑节点包含的数据对象数据对象举例7-3章中定义的标准CDC数据对象名称22每一个数据对象都有多个数据属性（DA），表示逻辑节点特定信息的不同属性。例如:PDIF节点中LinCapac（线路电容定值）LinCapac类型为ASG（模拟量定值）ASG规定LinCapac有以下属性：表示“定值”属性的setMag(即该定值的实际值)表示“单位”属性的units表示“步长”属性的stepSize表示“范围”属性的minVal、maxVal表示“描述”属性的DU......数据属性（DA）功能约束（FC）23每一个数据对象（DO）有多个数据属性：“定值”、“单位”、“步长”、“范围”、“描述”……每一个数据属性按照不同用途、不同功能再做进一步分类，就是功能约束（FunctionConstrait）“定值”属性可以用于表示当前区定值，SE“定值”属性可以用于表示编辑区定值，SG“单位”、“步长”、“步长”、“范围”属性用于表示定值的一种配置，CF“描述”属性用于说明定值的名称或详细解释，DC数据属性（DA）功能约束（FC）24表示对用户感兴趣的数据、数据属性等的集合用途：集合经常需要与客服端（后台/主站）经常交流的数据，例如：需要发送报告的内容保护的动作SOE保护的遥信变位保护的告警信息保护的动作相关信息（故障电流/测距）测控的开入变为测控的遥测量值联锁或跳闸的GOOSE信息数据集（DataSet）25数据集实例26表示客服端（后台/主站）与设备、设备与设备间通信规范。“读”服务，客服端读取设备模型、数据结构、数据值“写”服务，客服端远程修改设备数据值“读/写定值”服务“报告”服务，设备向客服端主动上送信息或客服端对设备进行总查询等“文件传输”服务，主要用于COMTRADE文件传输通信服务（Service）27“读”服务能够完成所有设备信息的传送，但是“读”服务是双向的，不能满足电力系统实时信息上送的要求。采用“报告”能实时完成信息上送（后台）。“报告”上送的内容是经过挑选在数据集中的内容例如：保护动作的SOE“报告”可以采用多种方式：主动上送---数据变化（DCHG）---品质变化（QCHG）周期上送---根据客户端定义的时间总查询上送……报告服务（Report）28日志服务（Log），历史时间查询定值服务，定值读取/修改，定值区切换替代服务（Sbustitute），人工置数文件服务，传输文件对时服务，采用SNTP网络对时采样传输服务，数字化采样时测量量传输GOOSE/GSE服务其他服务29设备的模型建立后，需要用文本将其描述文本类型：CID文本，配置IED的描述文件ICD文本，IED能力描述文件SCD文本，变电站配置文件文本采用的描述语言：XML语言，一种通用的网络描述语言文本的应用：CID文本，IED的私有文件，各厂商根据自身情况自己定义ICD文本，需要提供给系统集成方，必须采用通用的XML语言，与IED模型一致SCD文本，系统集成方根据各IED的ICD文本集成后，描述变电站实际配置IEC61850文本配置30采用MMS通信协议，一种比较成熟的工业通信规范将设备的模型映射到MMS的各种通信模型/方式报告information数据集namedvariablelist读/写read/write通信协议升级或发生变化，只需要将相应的映射关系重新调整即可，做到IEC61850标准自适应IEC61850通信协议31数字化变电站通信系统协议栈接口Client/Server通讯模拟量采样值(SAV)模型(对象,服务)抽象通讯服务接口(ACSI)实实时时性性要要求求以太链路层带优先级的以太物理层IPTCPMMS特定通讯服务映射(SCSM)通用变电站对象事件(GOOSE)通讯技术应用领域：变电站自动化32GCB的通过客户端访问发送为Peer-to-Peer对等通信订阅/发布方式，双方的关系体现利用IEEE802.1p/q标准高优先级，传输速度快，理论传输时间4msGOOSE应用33重发机制T0没有事件发生时的重发时间(最小间隔)T1发生事件后的最短的重发时间(最大间隔)T2、T3逐渐接近T0T1T2T3T0GOOSE应用34GOOSE通信过程传输时间事件35IED之间逻辑闭锁信息传输GOOSE应用发布方组播地址x发布方组播地址x订阅方组播地址x发布方组播地址y订阅方组播地址y交换机利用虚拟局域网(VLAN)技术控制GOOSE发送方向36一台IED向多台IED发送GOOSE跳闸信息快速性（4ms）GOOSE应用合并单元GOOSE跳闸GOOSE跳闸GOOSE跳闸37GOOSE应用GOOSE发送信息为数据集中内容数据集可以动态修改38GOOSE应用GOOSE发送过程开关/刀闸位置数据集发布方订阅方39GOOSE应用GOOSE发送内容—数据集内容丰富、灵活以模型为基础，可以任意配置模型中任意数据数据集发布方组播方式40GOOSE应用GOOSE配置最小间隔时间1~5000ms最大间隔时间1000~30000ms，可以人工配置MAC-Adress发送GOOSE报文的组播地址的最低的两个字节(共6字节，前四个字节固定为010ccd01),范围为0000至0x01ffAppId发送GOOSE报文的AppId，可人工修改VlanId发送GOOSE报文的VlanId，范围0到0xFFFVlan-Priority发送GOOSE报文的优先级，默认值为4，范围0到741GOOSE应用GOOSE配置Datasetname发送GOOSE数据集名称，字符串GSECont