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IEC61850技术培训.ppt

IEC61850技术培训

liuyajun267
2011-02-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《IEC61850技术培训ppt》,可适用于IT/计算机领域

IEC技术IEC技术任雁铭yanmingsfautocom内容提要内容提要IEC介绍IEC国内外应用现状数字化变电站关键技术分析四方公司的工程实践IEC技术背景IEC技术背景全称《变电站通信网络和系统》规范了变电站内IED之间的通信行为。由IECTC制订(~)。中国等同引用为DLT系列。目标“一个世界一种技术一个标准”。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普通通信协议。IEC与数字化变电站的关系IEC与数字化变电站的关系“一次设备智能化二次设备网络化”通信是数字化变电站的关键IEC为数字化变电站提供了全面的网络通信解决方案IEC技术信息模型IEC技术信息模型模型通信传输的内容原则:IEC使用动态方法。采用面向对象建模方法提供了基本素材使用者可灵活采用建立自己的模型也允许扩展。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。内容提要内容提要IEC发展历程IEC与传统技术比较IEC标准介绍IEC与数字化变电站的关系IEC的不足与发展IEC变电站网络结构对待IEC的态度IEC已解决的问题IEC未解决的问题IEC发展历程现有技术及问题IEC发展历程现有技术及问题SAS在国外有多年历史国内有多年历史。年代初多种网络与私有协议并存。无法互操作。IEC发展历程制定过程IEC发展历程制定过程目标:互操作性(不是互换性)。机械尺寸端子排等定义没有定义,故只能实现互操作性,而不是互换性一个世界一种技术一个标准IECTCWG、、制订(~)。个国家,多人参与任雁铭曾参与,大多来自ABBSIMENS等大公司年至今修订年出第版。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。IEC与传统技术比较IEC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IEC技术与传统技术比较IEC技术与传统技术比较互操作性从年代开始,串行的不具备网络上的互联互通互操作性数据模型:通信双方,作为数据源的如何组织即数据的组织,和如何去访问这些数据两方面:数据的组织和数据的访问方法)现有技术:散放的珠子,一个珠子是一个信息点(点号),ua如点号间相互不清楚优点:简单容易实现。缺点:不能满足用户各种需求(如不够)往往需要扩充扩充后不能相互识别无法互操作。(私有的,不扩充不够用,扩充不识别有多个版本)IEC技术与传统技术比较IEC技术与传统技术比较数据模型)IEC技术优点:能够满足各种IED的个性化需求使用了许多的模块,面向对象建模的技术,搭积木一样定义了许多的扩充能够互操作缺点:实现复杂对硬件要求高。软件非常复杂(解决模型和通信的问题)IEC与传统技术比较信息模型IEC与传统技术比较信息模型IEC数据组织示例:“MMXU$MX$A”=Feeder#CurrentMeasurements网线物理设备只有一个,可分为几个逻辑。A表示电流三相字符串信息号。由不同对象组成可指向大的对象也可指向小的对象。IEC技术与传统技术比较通信协议IEC技术与传统技术比较通信协议通信协议:拿的方法)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。在RS定义的一对一清楚上下联系紧密底层是通信技术是日新月异的。)IEC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。是对多或多对多的)IEC定义了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)。IEC与传统技术比较通信服务IEC与传统技术比较通信服务通信服务数据访问的方法IEC定义了多种服务可满足数字化变电站通信需求。特点:)支持在线获取数据模型)支持保护设备之间横向通信(GOOSE报文)。IEC技术与传统技术比较通信服务IEC技术与传统技术比较通信服务传统IED之间沟通方式:此图显示的是保护间通过电缆进行二次逻辑闭锁IEC技术与传统技术比较通信服务IEC技术与传统技术比较通信服务IED之间逻辑互锁:二次电缆被光缆或通信电缆所代替IEC技术与传统技术比较通信服务IEC技术与传统技术比较通信服务IED之间通信的要求:)台设备同时向多台设备发报文)快速性(<ms)从指令发出到跳闸ms是在国外HZ良好的性能IEC技术与传统技术比较通信服务IEC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IEC技术与传统技术比较通信服务IEC技术与传统技术比较通信服务IEC技术与传统技术比较拗通信服务IEC技术与传统技术比较拗通信服务XYZ可以是其他的通信技术IEC技术与传统技术比较通信服务IEC技术与传统技术比较通信服务通信服务层次说明了IEC在ISO中所处的层次用了最高层的应用层传输层用了TCPIP所有层都用了故其复杂、是直接在应用层下加了传输层TCP、UDPIEC技术与传统技术比较工程配置IEC技术与传统技术比较工程配置IEC技术与传统技术比较影响范围IEC技术与传统技术比较影响范围IEC标准介绍文件构成IEC标准介绍文件构成系统概貌IEC介绍和概述IEC术语IEC总体要求IEC系统和项目管理IEC功能的通信要求和设备模型数据模型IEC兼容逻辑节点类和数据类IEC公用数据类IEC标准介绍文件构成IEC标准介绍文件构成抽象通信服务IEC原理和模型IEC抽象通信服务接口(ACSI)映射到实际的通信网络IEC映射到MMS和ISOIECIEC通过单向多路点对点串行通信链路采样值IEC通过ISOIEC传输采样值IEC标准介绍文件构成IEC标准介绍文件构成配置IEC变电站IED的配置语言测试IEC一致性测试IEC标准介绍变电站通信接口模型IEC标准介绍变电站通信接口模型IEC为数字化变电站提供了全面的网络通信解决方案IEC标准介绍变电站通信接口模型IEC标准介绍变电站通信接口模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC技术介绍数据模型IEC技术介绍数据模型PhysicalDevice(networkaddress)LogicalDevice(egRelay)MMXUMMXUDODODADALogicalNodes源自于CDCIEC技术介绍数据模型IEC技术介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型(部分)IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型(局部)IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型IEC标准介绍数据模型专业工具专业工具IEC模型复杂文件篇幅较大可通过XMLSPY等软件工具进行阅读。可通过专业工具完成模型文件的静态合法性检查、动态合法性检查。例如SCLChecker等。专业工具对于工程实施非常重要。IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务IEC定义了大类种ACSI。)关联服务)信息模型服务)定值组服务)主动上送的报告服务)日志服务)快速报文服务)采样值服务)对时)文件服务IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务客户服务器模式IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务发布订阅模式IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信协议IEC标准介绍通信协议IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务控制IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务报告的配置IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务事件:数据改变周期性报告总召唤种报告:非缓存报告缓存报告IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务GOOSE的配置IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务GOOSE通信过程IEC标准介绍通信服务IEC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GOOSE技术介绍传输内容传送数据集内容丰富、灵活基于模型IEC标准介绍通信服务IEC标准介绍通信服务专业工具的必要性专业工具的必要性IEC通信服务、协议比较复杂报文使用了ASN编码直接阅读很困难。有必要利用专业的工程调试工具对通信过程进行监视、分析、模拟作为调试和维护的手段。IEC标准介绍通信网络IEC标准介绍通信网络IEC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(IEEEQ)和虚拟局域网(VLANIEEEP)。IEC标准介绍工程配置语言SCLIEC标准介绍工程配置语言SCL基于XML技术IEC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有种文件类型)系统规范描述文件(SSD))系统配置描述文件(SCD))IED能力描述文件(ICD))IED配置后的描述文件(CID)IEC标准介绍工程配置语言SCLIEC标准介绍工程配置语言SCLSCL实现了不同厂家工程工具的互操作简化了工程实施过程。IEC标准介绍工程配置过程IEC标准介绍工程配置过程IEC技术一致性测试IEC技术一致性测试IEC技术一致性测试IEC技术一致性测试IEC技术一致性测试IEC技术一致性测试测试案例举例IEC技术一致性测试IEC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。荷兰KEMA公司IEC权威测试荷兰KEMA公司IEC权威测试IEC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IEC权威测试荷兰KEMA公司IEC权威测试年月四方公司间隔层大类设备通过KEMA公司IEC一致性测试。IEC技术获得互操作性的途径IEC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IEC与数字化变电站的关系IEC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IEC提供了完整解决方案IEC的不足与发展IEC的不足与发展第一版(ED)存在描述歧义和错误的地方。IEC继续修订和补充不断考虑新的需求产生ED和ED国内一些应用习惯不能直接套用《DLT工程实施规范》IEC的不足与发展IEC的不足与发展IECEDTISSUESNewTISSUES收集到CDV阶段基本模型扩展StatisticalHistorical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:年出版IEC的不足与发展IEC的不足与发展IECED对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IECED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。IEC的不足与发展IEC的不足与发展IECEDTISSUES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IEC的安全观点基于角色访问的安全IEEE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IEC的不足与发展IEC的不足与发展《DLT工程实施规范》是DLT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IEC。不是应用指南。IEC的不足与发展IEC的不足与发展《DLT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IEC的不足与发展IEC的不足与发展《DLT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IEC推广应用。为用户、厂家、设计院提供了实施IEC的重要支撑和依据。IEC变电站网络结构IEC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IEC变电站网络结构IEC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IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构装置单环网IEC变电站网络结构IEC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:)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。)装置检修时对环网通信的影响很大。IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构单星型网IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构双星型网IEC变电站网络结构IEC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。IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构单环网IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构双环网IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构环型网优点:网络冗余性最好交换机之间网络发生故障时通过环网自愈依然可以保证网络通信。缺点:)网络实时性差环网中节点间的网络通信延时要高于星型网另外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。)网络可靠性较差环网通信基于快速生成树协议通信故障时可能会引起网络风暴问题。)设备兼容性较差不同厂家交换机的私有快速生成树协议实现方式存在差异互联时可能会有问题。)投资成本高于星型网因为交换机需要的网口数要多于星型网。IEC变电站网络结构IEC变电站网络结构变电站层双网通信冗余机制双网双IP通信机制双网采用各自独立的IP网段地址进行通信。优点:是双网各自独立网络底层不用切换但应用层处理较复杂双网可靠性取决于应用层双网处理机制常见的有双发双收模式热备用模式和冷备用模式。双网单IP通信机制将双网绑定为一条逻辑链路组成冗余网络实现双网卡单IP通信。这种机制优点是应用层处理和配置都较简单和单网是一样。双网可靠性只取决于双网的网络底层切换。对待IEC的态度对待IEC的态度国内对IEC)评价过高所有问题都试图通过IEC解决。)评价过低持怀疑态度担心是第个协议。不习惯灵活希望全部定死。对待IEC的态度对待IEC的态度充分利用其优点弥补缺陷IEC继续修订ED年推出ED择机推出注重标准本身。CIGRE就IEC变电站设计、应用、维护问题进行研究IEC已解决的问题IEC已解决的问题提出了层通信体系解决了互操作问题。IEC未解决的问题IEC未解决的问题行业用户对下一代SAS的期待降低费用、减少现场劳动量、缩短调试时间架构成本和简化是推动架构进步的力量IEC对架构目前没有给出详细的规范。冗余原则IEC建议采用冗余原则配置保护但是没有给出具体做法。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)AC信号)NCIT尽管有年历史但还没有广泛使用。)目前还没有形成SV的新的设计方法还都是根据传统方式进行设计。)传统信号容易实现共享数字信号相反。)通信引入了信号延时。)同步和数据丢失都是问题。IEC只提供了SV通信协议没有给出满足技术、运行、维护各方面要求的可用架构。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)DC信号类:)状态)跳闸、互锁等信息。要求小于ms。IEC只定义了GOOSE格式网络拓扑没有给出。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)LAN架构网络冗余如何实现?带网关功能交换机的使用要求使用者深入理解物理拓扑和控制机制。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)时间同步IEC定义几种不同的时间准确度。所建议的SNTP不能满足要求。可选方式:)IRIGB)IEEE)私有。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)可靠性IEC只解决了过程层的通信协议的互操作问题。基于过程层如何设计系统解决方案IEC没有给出答案需要使用者考虑。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)系统整体性能过程总线的使用使整体性能的保证变得更加困难。IEC并没给出达到良好整体系统性能的具体途径。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)GOOSE定义了GOOSE详细的帧格式和信息组织原则。IEC没有给出详细的基于GOOSE的应用模板。例如:各种IED配合细则。现在使用者都是利用GOOSE作为一个手段将现有做法网络化。IEC未解决的问题(续)IEC未解决的问题(续)测试IEC给出了服务器端一直性测试规范。全数字化变电站如何投运、维护IEC并没有给出答案工程案例分析聂刘kV变电站工程案例分析聂刘kV变电站工程案例分析聂刘kV变电站工程案例分析聂刘kV变电站第一个IECkV变电站。北京四方作为系统集成商提供监控和大部分保护。间隔层:北京四方:测控装置、高压线路保护、中压线路保护、变压器保护、低压馈线保护、低压系列测保一体装置南瑞继保:高压线路保护、变压器保护、母线保护国电南自装置:远跳装置、中压线路保护深圳南瑞装置:母线保护投运时间:年月日工程案例分析聂刘kV变电站工程案例分析聂刘kV变电站出现的问题:)模型不正确、内外不一致。)服务不规范。解决办法:)预联调)要求修改。工程案例分析郭家屯数字化变电站工程案例分析郭家屯数字化变电站工程案例分析郭家屯kV变电站工程案例分析郭家屯kV变电站工程案例分析郭家屯kV变电站工程案例分析郭家屯kV变电站唐山郭家屯变电站)完整层结构)ECTEPT,智能单元)保护GOOSE网络跳闸)全面取消二次电缆硬链接)kV测保一体化谢谢谢谢

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