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1、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 ,目 录,IEC61850概述 工程应用 GOOSE应用关键技术 研制历程,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),功能,.,A,功能,.,B,
2、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,1,6,3,3,7,9,8,1,6,2,2,4,5,4,5,10,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
3、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,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,数据模型,服务器,SCL-对象模型,建模
4、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
5、,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,IEC 61850-7-3 IEC 61850-7-4,HOW,（怎么交换）,IEC 6185
6、0-7-2,请求,响应,事件,Self desc Not like modbus register,服务模型 通用服务 数据集(DATA-SET) 关联(Application association) 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 (Generic substion even) 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
7、信映射,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 = 000,ExtGGIO1 Ind1.stVal Ind2.stVal ,GSE MEA1 VLAN-ID: 000 VLAN-PRIORITY: 4 MAC-Address: 01-0C-CD-01-00-CF APPID: 0000,Inp
8、uts ExRef 1 iedName: MEA3 lnClass: ExGGIO1 doName: Ind1 ExRef 2 iedName: MEA3 lnClass: ExGGIO1 doName: Ind2,GSE MEA2 VLAN-ID: 000 VLAN-PRIORITY: 4 MAC-Address: 01-0C-CD-01-00-86 APPID: 0001,50517XSWI Pos.stVal,50527XSWI Pos.stVal,测控装置3,测控装置1,测控装置2,深入理解 - GOOSE,NSD500,XSWI,XCBR,XSWI,TCTR,TVTR,CSWI,CI
9、LO,CSWI,CSWI,CILO,CILO,ExtGGIO,GOOSE,BIO VO1 = D1Q1CILO1.EnaOpn.stVal VD1 = D1Q1ExtGGIO.Ind1.stVal VD2 = D1Q1ExtGGIO.Ind2.stVal VO1 = VD1 & VD2,GOOSE,MMXU,SWITCH,D1Q1,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IEC 60044-8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
10、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,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,同步数据,目 录,IEC61850概述 工程应用 GOOSE应用关键技术 研制历程,外陈220kV变电站计算机监控系统,2006年11月18日，国电南
11、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IEC 61850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IEC 61850测试工具。 该项目是国内第一个多厂家、全IEC 61850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
12、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IEC 61850系统集成方面获得了突破。,浙江220kV外陈变电站工程,所有IED设备通过100Mbps多模光纤就近接入控制小室的工业级以太网交换机。在交换机处配置静态VLAN和流量控制，以最合理的网络配置确保GOOSE报文在网络传输中的实时性和可靠性。,间隔层测控和保护装置采用均采用IEC61850标准与站级层主机和远动工作站无缝通信。测控装置之间的联闭锁信号采用IEC61850标准中的面向通用对象的变电站事件报文GOOSE机制进行水平通信。220kV线路保护、母线保护、主变保护、重合闸装置及智能操作箱之间的闭锁、启动、
13、跳闸等信号也采用GOOSE机制快速水平通信。与测控不同的是，保护采用独立的双GOOSE网口分别在独立的VLAN中通信。,站控层主机通过电口与交换机相连；间隔层每个测控IED（包括保护测控一体化IED）通过一个光口与交换机相连，存在保护GOOSE收发的保护IED通过三个光口连接到网络上，第一个光口主要传输MMS报文，其他两个光口传输GOOSE报文，并分别接入到两个不同的环网，以提高保护GOOSE报文的网络冗余性。,为了提高网络性能，隔离不同网络接口的广播和组播报文，我们设置了四个VLAN，第一个VLAN包括所有的测控IED（包括保护测控一体化IED）和保护IED的MMS通讯口，第二个VLAN包括
14、所有的测控GOOSE通讯口，第三个VLAN包括所有保护GOOSE通讯A口，第四个VLAN包括所有保护GOOSE通讯B口。,外陈变的实际配置示意图。本站规模：220kV主变两台，220kV出线2回，110kV出线4回，35kV出线4回，35kV电容器2组，所用变两台。全站采用了国内外八个主流厂家符合IEC61850标准的二次设备产品，共63台IED。,系统配置图,数据统一建模技术。采用国际通用的XML格式来统一定义多厂家的信息模型。 工程统一组态技术。系统采用统一的配置工具进行自顶向下的工程组态。 保护GOOSE可靠通信机制。创新地提出了GOOSE双网机制、GOOSE软压板机制。,关键技术,保护
15、GOOSE通讯状态在线监视,网络管理,网络信息在线监测和分析。用于分析复杂的IEC61850信息交换过程。 保护信息应用标准化技术。系统地提出并实现了多项保护信息应用的标准化技术方案。 网络通信方式下的检修方案。研究并提出全新的检修方式来满足二次智能设备的检修需求。,关键技术,外陈220kV变电站计算机监控系统,IEC61850工程实施规范 目录 1 范围 2 引用标准 3 配置工具及配置文件 4 建模原则 5 服务实现原则 附录A：逻辑节点类一致性要求 附录B：公用数据类一致性要求 附录C：服务一致性要求 附录D：故障报告文件格式,IEC61850规约转换器，支持各种非IEC61850装置的接入 IEC61850保护子站代理，支持保护主站IEC61850规约的接入 IEC61850远动工作站，支持将IEC61850转成101或104上送调度,IEC61850其它应用,基于IEC61850的保护故障报告运行界面,保护故障报告,基于SNMD的交换机运行状态在线监视,网络管理,基于SNMD的交换机运行状态在线监视,网络管理,本着积极稳妥、有序推进的指导思想，开展基于IEC 61850标准的变电站自动化系统在浙江电网的各
