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131、浅析IEC61850协议下采样值传输规范的应用.doc

131、浅析IEC61850协议下采样值传输规范的应用

潜水艇094
2010-09-08 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《131、浅析IEC61850协议下采样值传输规范的应用doc》,可适用于工程科技领域

浅析IEC协议下采样值传输规范的应用摘 要:介绍了目前数字化变电站采样值传输规范IEC、IEC的技术基础分析了两者之间的联系与区别。关键词:数字化变电站IEC采样值传输电子式互感器作者简介:朱颂怡(-)女高级工程师从事电力系统自动化方面的工作。中图分类号:TMAnalysisandcomparisonofsampledvaluetransmissionspecificationinIECstandardAbstract:ThispaperintroducesthetechnicalbasesofthesamplingvaluetransmissionspecificationdefinedIECandIEC,andtheirrelationanddifferenceareanalyzed.Keywords:digitalsubstationIECsamplingvaluetransmissionelectronictransformer引言近年来基于光学和电子学原理的电子式电流/电压互感器(ECT/EVT)因具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象等诸多优点有望成为传统电磁感应式互感器的理想替代品受到国内外研究人员的普遍重视。为了推动电子式互感器的实际应用国际电工委员会制定了IEC/IEC、(采样值传输规范)等一系列国际标准。规范了电子式互感器与二次设备接口的组成部分合并单元的接口标准。国内先期投运的数字化变电站大多采用了IEC的接口标准。随着技术水平的不断进步尤其是智能化网络交换机技术的迅速发展符合IEC标准的数字化变电站也越来越多地投入使用。本文通过对这两者之间的区别与联系的讨论以期加深对IEC的一些概念的理解与掌握。IEC与IEC的联系概述IECl与IEC都出自于IECl这一通信标准体系制订者充分考虑了这部分的兼容性。如二者均是基于以太网通信是点对点传输通信发送方只有个(合并单元)接收方是个或多个智能电子元器件且其传输方向是单向的不必考虑以太网数据传输中的冲撞及检测问题也不存在数据传输信息重要和次要之分但它却引入了虚拟局域网和数据传输优先级等概念而这些概念对于的过程总线传输的实现是必需的。所以遵循l标准的设备将来可很方便地过渡融合到所定义的过程总线通信网络上。通信栈协议IECl与IEC具有相同的通信栈协议。如图所示:图通信栈协议图物理传输组帧格式──SA:源地址可自己定义当使用交换机时源地址应使用唯一的以太网地址不使用交换机时不要求地址的唯一性。源地址都根据IEC部分的附录C规定的范围CCD~CCDFF选取。──TPID:协议检验标志。按照IEEEQ优先权标记用于把和保护相关的时间紧迫、高优先级的总线传输与量大而优先级又低的总线负载分离开来。──TCI:控制信息标志。──TYPE:帧的数据类型。基于ISOIECMAC子层的以太网类型将由IEEE著作权注册机构进行注册。所注册的以太网型(Ethertype)值为BA(进制)。模拟量缓冲区的更新是直接映射到所保留的以太网类型和以太网类型PDU上。──PDU:协议数据单元──APDU:应用协议数据单元。由应用协议控制信息APCI(位)和应用服务数据单元组成后者分通用数据段ASDU(字节)和状态标志数据段SI(字节)。其中通用数据段用IEC定义一般帧的内容。映射提供在APDU被递交到传输缓冲区以前将若干个应用服务数据单元ASDU连接成一个APDU的性能。被连接为一个APDU的ASDU的数目是可以配置的并与采样率有关。为减少应用的复杂性ASDU的连接不是动态可变的。──FCS:位数据校验位。根据该帧格式可计算出数据传送的波特率波特率DR≥SR*TL*nMU式中Sr为采样率即每周期采样点数与信号频率的乘积。nMU为所连接的合并单元数目。TL为报文长度最大值由下式计算:TL=Byte前导同步码Byte帧首界定符Byte目的地址Byte源地址Byte协议检验标志Byte控制信息标志Byte帧类型Byte以太网协议数据单元Byte应用协议控制信息Byte应用服务数据单元Byte状态标志Byte帧校验序列=Byte*Bit=BitBit帧间隔=Bit。其中Byte的应用服务数据单元由IEC-规定包含了三相电压、电流中性电压、电流、额定相电压、相电流额定中性电流额定延时时间状态字采样率采样计数器等信息根据IEC标准在HZ工频下对电流信号每周期可采样点数为。·应用层:IEC、描述的信息交换是通过应用服务数据单元ASDU实现的它是基于严格规定的“标准化”报文传输应用其类型标识和特定的应用条目联系在一起。实际上它的通用数据段与IEC定义的通用数据帧帧内容一致包含了三相电压和电流、中性电压和电流、额定相电压和相电流、额定中性电流、额定延时时间、状态字、采样率、采样计数器等信息。IEC与IEC的区别作为IEC协议体系中实现数字化变电站采样植传输的两个主要标准IEC与IEC的区别主要体现在以下两个方面。在映射实现上的区别IEC标准针对变电站所有功能定义了比较详尽的逻辑节点(logicalnode)和数据对象并提供了完整的描述数据对象模型的方法和面向对象的服务。这些抽象的通信服务、通信对象及参数通过特殊通信服务映射(SCSM)可映射到底层应用程序其映射一般遵循MMS(应用层)TCPIP(网络层传输层)ISOIEC模式(物理层链路层标准)而采样值传输模型的报文传输映射实现比较特殊:应用层专门定义了协议数据单元(ProtocolDataUnitPDU)经过表示层编码后不经TCPIP协议直接映射到数据链路层和物理层即传输层和网络层均空。这种映射方式的目的是避免通信堆栈造成传输延时从而保证报文传输的快速性。在IEC中l将采样值以串行单向点对多点方式映射到底层实际的对象和通信协议中则是将采样值映射到ISO/IEC一般又称之为基于过程总线(ProcessBus)的特殊通信服务映射。在具体实现上二者区别如下:IECIEC部分遵循了IEC/标准对合并单元的设定:输入通道为路采用专用数据集帧格式固定不允许改变采用广播或组播的方法只支持“SendMSVMessage”服务不支持“GetMSvCBValues/SetMSvCBvues”等控制服务也不支持对数据对象的直接访问等服务。因此IEC的映射方法相对固定、简单但对ASCI模型的支持不够完备。IECIEC部分除了支持直接映射到数据链路层的“SendMSVMessage”服务外还支持向MMS的映射:通过“GerMSVCBVlaues/SetMSVCBVlaues”等控制服务可重新设定输入通道数、采样频率等参数支持对数据集的更改和对数据对象的直接访问帧格式可灵活定义并支持单播方式。因此IEC的映射方法更为灵活对ASCI模型的支持也更加完备。在实际应用上的区别IEC规约颁布之初考虑到当时交换机技术的发展如果采用网络方式传输采样值需要配置高性能的交换机这样会大大增加变电站的建设成本因此制定了点对点的传输标准。采用IEC点对点的传送方式只需考虑传送介质的带宽和接受方CPU处理数据的能力而不用担心数据流量对于其他间隔设备传输的影响因为它并没有通过网络与其他问隔共享网络带宽。因此该方式简单可靠成本低廉实现较为方便。但是随着越来越多工程的应用也暴露出了标准其难以解决的缺点:主要表现为:)光纤连线较为复杂整体构架不清晰尤其是母线上间隔较多时更为突出。)跨间隔保护实现方式复杂。)安装方式不灵活。为了解决上述问题越来越多的厂家开始考虑IEC实现过程层网络的架构方式。IEC随着网络管理功能交换机技术的迅速发展和其成本的降低采样值网络传输模式也开始在数字化变电站得到应用在IEC标准对这种采样值传输方式做了规范。方式中合并器将数字量采样信号以光纤方式接入过程层网络间隔层保护、测控、计量等设备不再与合并器直接相连而都是通过过程层网络获取采样值信号这样就达到了采样信号的信息共享。通过交换机本身的优先级技术、虚拟VLAN技术、组播技术等可以有效的防止采样值传输流量对过程层网络的影响。更主要的方面在于网络传输模式有效的解决了点对点传输模式下的一些缺陷。相对于IEC的实现方式采用IEC具有以下优势:)光纤连线简洁,网络构架更加清晰简洁。)便于实现跨间隔保护。)安装方式灵活。结语随着IEC标准的实施、电子式互感器、智能断路器技术的成熟及逐步应用数字化技术正从变电站的二次设备向一次设备延伸这将对变电站的自动化运行和管理带来深远的影响表现在:)高速可靠的网络连接取代了传统的一次电缆连接从而简化了二次接线提高了系统的可靠性)实时采样数据在变电站自动化系统内得到最大限度的信息共享提供足够的灵活性和可扩展性。)实现了信息在运行系统和其它支持系统之间的共享减少了重复建设的投资以及变电站寿命周期内的总体成本(包括初期建设成本和运行维护成本)。因此加深对IEC体系结构下采样值传输规范的理解对推进数字化变电站的全面建设具有重要的意义。可以预期的是随着网络技术的不断成熟和发展IEC将逐步取代IEC成为数字化变电站采样值传输的主要规范。参考文献高翔张沛超数字化变电站的主要特征和关键技术电网技术():vsd用于ISOIEC的SCSM:ASDU的定义无无无无MAC子层ISOIEC和按照IEEEQ的优先权标记或VLANIEEE的BaseFXIEEE的BaseFLIEEE的BaseT应用层表述层会话层传输层网络层链路层AUI接口IEEE物理层vsdPRSDDASATPIDTCITYPEPDUAPCIFCSASDUSIAPDU

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