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IEC61850系列标准简介(上).ppt

IEC61850系列标准简介(上)

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2013-06-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《IEC61850系列标准简介(上)ppt》,可适用于职业岗位领域

IEC系列标准简介(上)IEC系列标准简介(上)国电南瑞科技股份有限公司丁杰dingjnaritechcn目录目录什么是IEC内容简介及理解工程应用什么是IECIEC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IEC系列标准是由国际电工委员会第技术委员会(IECTC)从年开始制订的,目前IEC共个部份已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对系列标准进行了同步的跟踪和翻译工作IEC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IEC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IEC标准的特点开放性:全部通信协议集将基于已有的IECIEEEISOOSI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)今天的趋势产生于技术的变迁带宽成本硬件成本集成成本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于年至年制订IEC系列标准(远动设备及系统):变电站与控制中心通信的、规约和保护与监控系统通信的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从规约角度分析从规约角度分析DNP四方MODBUSPROFIBUSCDT南自网络从规约角度分析从规约角度分析从信息模型角度分析从信息模型角度分析按点号数据含义不明从信息模型角度分析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从组态及工程角度分析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IEC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从组态及工程角度分析对制造厂非常有利IEC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、一致性测试等对用户非常有利IEC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互操作性互操作性IEC:IEC系列标准的目标是为来自不同厂商的智能电子设备提供互操作性更严格地说是为在变电站中执行且常包含在不同制造商提供的设备(物理装置)中的功能提供互操作性互换性互换性IEC互换性interchangeability互换性是指可用同一厂家或不同厂家的装置相互替换。互换装置具有相同的通信接口且至少提供相同功能并且互换对系统的其它部分没有影响。若功能差异可接受互换也可能要求系统某处作出改变。互换性更严格的意义是指功能和装置的标准化。然而功能和装置标准化均不在本标准的讨论范围内相比目前自动化系统,为互换性提供有利的条件相同的通信接口SCL配置文件二内容简介及理解()介绍和概述介绍和概述该标准介绍了整个系列标准的制定目的、历史沿革对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三层架构及逻辑接口技术服务远方控制(NCC)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远方保护,,,,IEC变电站架构IEC变电站架构IEC变电站架构IEC变电站架构IEC变电站架构IEC变电站架构过程总线的基本组网方案过程总线的基本组网方案每个间隔拥有自己的通信网络通信网络可以跨越多个间隔所有设备共用一个通信网络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术语术语该标准搜集了整个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selfdescription服务器server特定通信服务映射specificcommunicationservicemapping总体要求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质量要求质量要求可靠性可用性可维护性安全性数据完整性其他性能要求质量要求质量要求可靠性按照“故障弱化”的原则当SAS的任一通信元件发生故障时变电站仍应是持续可操作的如果SAS的通信元件是冗余的则不应存在一种故障形式使得冗余元件同时失效故障安全设计应当是必不可少的。不应该存在任何可能导致SAS产生非预期控制行为的故障形式例如导致跳开或合上一个线路开关。另外SAS的故障应当不会使变电站任何可用的就地计量和就地控制功能失效关键性功能(保护、主要的控制功能、计量等等)不应因某个单一故障而失效质量要求质量要求数据完整性SAS通信系统在出现传输和过程错误、传输延迟变化和通信环节设备故障时应能可靠地传输数据。它必须提供:在存在干扰的变电站环境下检测出传输错误链路拥塞的恢复可选的链路、媒介和设备的冗余支持质量要求可用性应为SAS正常运行时间与总的运行时间的比值。正常运行时间是SAS能够执行其重要功能的时间。例如当存在后备保护时主保护故障应不能归到故障时间。再比如如果存在另外的控制点HMI的故障也不能归到故障时间质量要求质量要求网络的总体要求地理要求变电站内通信网络应有覆盖到公里的能力装置数量变电站内通信网络应有能力应用到所有高压开关的典型配置中质量要求环境要求环境要求对温度、湿度、大气压、振动、污染、腐蚀、电磁干扰的耐受能力环境要求环境要求变电站中的智能电子设备属于C级别,C级别又被细分为个小级别::ClassC:to°C:ClassC:to°C:ClassC:to°C:ClassCx:Special变电站中的智能电子设备需满足C、C或Cx(to°C)级别环境要求环境要求传导电磁骚扰感应骚扰浪涌振荡波快速瞬变辐射电磁骚扰工频骚扰电磁干扰抗扰性环境要求环境要求电磁兼容要求供电要求供电要求对供电电源的电压、频率范围以及瞬时失电的耐受能力系统和项目管理系统和项目管理该标准主要规范了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:功能通信要求和装置模型:功能通信要求和装置模型详细阐述了功能、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重要术语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的关系功能自由分配!重要术语重要术语功能、逻辑节点和物理设备的之间的关系实例逻辑节点组类型功能分解通用自动化功能、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)功能分解自动调节分接头控制调节电压通信要求通信要求传输时间的定义通信要求通信要求报文性能要求:报文分级通信要求报文性能要求:报文类型通信要求通信要求报文性能要求:报文类型通信要求三内容简介及理解()内容概述内容概述:变电站自动化系统配置描述语言该标准描述了基于XML的变电站自动化系统配置(SCL)语言的语法并在附录中提供了模式文档定义(SCHEMA)文件的文本并给出了一个不完整的变电站的SCL文件的实例变电站配置描述语言SCLXML语言变电站配置文件IEC模型XMLXML从HTML发展而来年WC标准化可扩展标记式语言广泛应用于各行各业XMLSCHEMA技术张三公司:国电南瑞电话:()地址:南瑞路号城市:南京市省份:江苏ZIP:<联系人><姓名>张三<姓名><公司>国电南瑞<公司><电话>()<电话><地址> <街道>南瑞路号<街道> <城市>南京市<城市> <省份>江苏<省份> <ZIP><ZIP><地址><联系人>联系人信息XML表示XML实例SCHEMA简介SCHEMA简介WC发布定义XML文档的规则用一个或多个XSD文件定义数据类型简单类型复杂类型派生复杂类型命名空间元素属性一致性约束正则表达式SCHEMA简介SCHEMA简介SCHEMA简介如果在xsd文件中有如下定义<xsd:simpleTypename=“SubstationName”><xsd:restrictionbase=“xsd:Name><xsd:minLengthvalue=“”><xsd:maxLengthvalue=“”><xsd:restriction><xsd:simpleType>则在XML文件中可以有该类型的元素<Substation>南京龙潭变<Substation>简单数据类型示例SCHEMA简介SCHEMA简介如果在xsd文件中有如下定义<xsd:complexTypename=“tSubstation”><xsd:sequence><xsd:elementname=“name”type=“SubstationName”><xsd:elementname=“type”type=“SubstationType”><xsd:sequence><xsd:attributename=“area”type=“xsd:Name><xsd:complexType>复杂数据类型示例复杂数据类型示例复杂数据类型示例在XML文件中可以有这样的元素<Substationares=“江苏南京”><name>南京龙潭变<name><type>开关站<type><Substation>SCHEMA简介SCLSCL定义一个国际通用的对象模型定义一套适用于该模型的XML标签定义了配置文件的结构用个SCHEMA文件实现定义和校验SCL对象模型SCL对象模型SCL命名空间SCL命名空间<SCLxmlns=“http:wwwiecchSCL”xmlns:xsi=http:wwwworgXMLSchemainstancexsi:schemaLocation=“http:wwwiecchSCLxsd>Xmlns缺省命名空间Xmlns:xsi-定义xsi模式命名空间Xsi:schemaLocation–指定xsi模式文档的实例SCLSCHEMA文件SCLSCHEMA文件SCLBaseSimpleTypexsdSCLEnumsxsdSCLBaseTypexsdSCLSubstationxsdSCLDataTypeTempledxsdSCLIEDxsdSCLCommunicationxsdSCLxsdSCL文件结构SCL文件结构SCL文件类型SSD:SystemSpecificationDescriptionXMLdescriptionoftheentiresystemSCD:SubstationConfigurationDescriptionXMLdescriptionofasinglesubstationICD:IEDCapabilityDescriptionXMLdescriptionofitemssupportedbyanIEDCID:ConfiguredIEDDescriptionXMLconfigurationforaspecificIEDSCL文件类型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IEC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图ICD配置文件ICD配置文件IEDCapabilityDescription和装置类型关联的预定义装置模板配置配置内容LD、LN、DO、DA定义及LN类型模板的定义数据集dataset定义控制块的配置如brcb、urcb、sgcb、lcb等定义文件结构有且只有一个IED元素且名称必须为TEMPLATE可以有Substation名称必须为TEMPLATE可以有Communication元素包括DataTypeTemplates定义SSD配置文件SSD配置文件SystemSpecificationDescription变电站一次系统模型的配置配置内容系统一次主接线图定义(变压器、电压等级、间隔、设备、拓扑连接等等)模型对象对应的功能LN类型的定义文件结构包括Substation数据类型模板逻辑节点类型定义逻辑节点未分配到IEDiedName必须为NoneSCD配置文件SCD配置文件Substationconfigurationdescription描述全站所有配置的文件配置内容一次系统模型通信网络配置所有装置的实例配置一次系统对象的LN绑定GOOSE配置文件结构包含SCL文件的完整结构包括HEAD、一个Communication元素一个Substation元素N个IED元素一个DataTypeTemplates元素CID配置文件CID配置文件ConfiguredIEDDescription装置实例化的配置定义配置内容IED实际通信地址和ICD类似但数据全部是实例名定义GOOSE的相关配置文件结构与ICD文件一致文件可压缩处理推荐格式RFC定义的GZIP格式主接线模型实例主接线模型实例线路模型SCL表示间隔QQAQBQB<Bayname=Q><ConductingEquipmentname=“QB”type=“DIS”><ConductingEquipment><ConductingEquipmentname=“QA”type=“CBR”><ConductingEquipment><ConductingEquipmentname=“QB”type=“DIS”><ConductingEquipment><Bay>装置模型实例装置模型实例测控装置DEMO两条线路单线路容量为个开关个刀闸一条测量装置模型SCL表示控制LN模型定义实例控制LN模型定义实例基本信息模型服务模型内容概述内容概述:变电站和馈线设备的基本通信结构原理和模型分别从应用、设备、通信的观点为对象建模模型分别是逻辑节点及数据、逻辑设备物理设备、客户服务器另外简要介绍了的内容及相互关系抽象通信服务接口(ACSI)公共数据类兼容的逻辑节点类和数据类它详尽的描述了各种对象模型的数据类和服务是和的前提和基础数据模型和信息交换IED智能电子设备具有可访问的数据模型WHAT交换什么IECIECHOW(怎么交换)IEC请求响应事件SelfdescNotlikemodbusregister概述概述服务模型服务模型基本信息模型逻辑节点(LogicalNode)逻辑设备(LogicalDeivce)服务器(Server)逻辑节点逻辑节点逻辑节点的行为逻辑节点的行为数据与数据属性数据与数据属性命名规则命名规则数据逻辑节点逻辑节点的数据、数据属性逻辑节点的数据、数据属性定义定义种类种类LDReferenceLNReferenceDataReferenceDataAttribReference其它ObjectReference(DataSet、BRCB、SGCB等)应用总结应用总结应用总结应用总结模型TrgOp(触发条件)TrgOp(触发条件)dchg数据变化(triggeroptionfordatachange)dupd数据更新(triggeroptionfordataupdate)qchg品质变化(triggeroptionforqualitychange)模型模型品质品质模型模型基本信息模型逻辑节点(LogicalNode)逻辑设备(LogicalDeivce)服务器(Server)逻辑设备逻辑设备、逻辑设备主要由逻辑节点和附加服务组成(例如GOOSE、采样值交换、定值组)逻辑设备逻辑设备、逻辑设备也提供了关于物理设备的信息或者由逻辑设备控制的外部设备信息。逻辑设备逻辑设备、逻辑设备以透明的方式构建网关基本信息模型逻辑节点(LogicalNode)逻辑设备(LogicalDeivce)服务器(Server)服务器服务器层次关系层次关系建模实例建模实例  IEC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建模实例  

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