《IEC61850在数字化变电站的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IEC61850在数字化变电站的应用（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、IEC61850在数字化变在数字化变电站中的应用电站中的应用国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司20092009年年1 1月月倪益民倪益民 2021/3/111目目 录录一一概述概述二二系统架构系统架构三三IEC61850IEC61850四四互操作试验互操作试验五五产品特点与主要项目产品特点与主要项目六六小结与展望小结与展望2021/3/112l 采集资源重复、设计复杂采集资源重复、设计复杂l 系统、设备之间互操作性差系统、设备之间互操作性差l 信息不标准不规范，难以充分应用信息不标准不规范，难以充分应用现行变电站自动化存在的问题现行变电站自动化存在的问题2021/3/113l 采
2、集资源重复、设计复杂采集资源重复、设计复杂变电站内存在多套系统变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元大量设备都有数据采集单元 现行变电站自动化存在的问题之一现行变电站自动化存在的问题之一2021/3/114l 系统、设备之间互操作性差系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂通信规约繁杂 缺乏一致性测试、权威认证缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系线性点表传输割裂了数据之间的联系现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二2021/3/115DNP四方103MODBUSPROFIBUSCDT60870-5-103南
3、自103网络103现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二2021/3/116现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二2021/3/117按点号数据含义不明按点号数据含义不明现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二2021/3/118按点号数据之间无关联按点号数据之间无关联对象模型对象模型点模型点模型现行变电站自动化存在的问题之二现行变电站自动化存在的问题之二2021/3/119l 信息不标准不规范，难以充分应用信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输
4、出不平衡装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低通讯规约的信息承载率低 现行变电站自动化存在的问题之三现行变电站自动化存在的问题之三2021/3/1110政策推动政策推动国网公司国网公司“十一五十一五”科技发展规划科技发展规划 提高电网运行管理控制水平的六个重点技术领域提高电网运行管理控制水平的六个重点技术领域 电网自动化技术电网自动化技术 数字化变电站技术数字化变电站技术2021/3/1111数字化变电站两大支柱数字化变电站两大支柱 电子式互感器电子式互感器 IEC618502021/3/1112 数字化变电站是以变电站一、二次设备为数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
5、网络通信平台为基础，将物理字化对象，以高速网络通信平台为基础，将物理设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经济运行要求的变电站。济运行要求的变电站。 数字化变电站特征数字化变电站特征2021/3/1113l 数字化技术在电力系统已经广泛应用数字化技术在电力系统已经广泛应用l 数字化变电站处于不断完善和发展过程中的一个阶段数字化变电站处于不断完善和发展过程中的一个阶段 就目前而言，符合就目前而言，符合IEC61850标准的变电站通信网络和系统、智标准的变电站通信网络和系
6、统、智能化的一次设备（如电子式互感器、智能化开关等）、网络化的能化的一次设备（如电子式互感器、智能化开关等）、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，为其最主要的技术特征。二次设备、自动化的运行管理系统，为其最主要的技术特征。 从长远发展来看，面向数字化电网的需求，数字化变电站技术从长远发展来看，面向数字化电网的需求，数字化变电站技术还将涉及的内容有：变电站之间、变电站与控制中心之间的信息还将涉及的内容有：变电站之间、变电站与控制中心之间的信息交互技术，信息安全技术，广域同步采样技术、实时动态监测技交互技术，信息安全技术，广域同步采样技术、实时动态监测技术，电能质量在线监测技术、实时分析技术，
7、以及一、二次系统术，电能质量在线监测技术、实时分析技术，以及一、二次系统的技术融合。的技术融合。 数字化变电站概念澄清数字化变电站概念澄清2021/3/1114目目 录录一一概述概述二二系统架构系统架构三三IEC61850IEC61850四四互操作试验互操作试验五五产品特点与主要项目产品特点与主要项目六六小结与展望小结与展望2021/3/1115系统架构一系统架构一2021/3/1116系统架构一系统架构一 变电站所有装置和后台系统实现变电站所有装置和后台系统实现IEC61850IEC61850，所有改动限于通信层面，对变电站现有格局影响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
8、较稳妥，实现了数字化变电站中最小。该方案比较稳妥，实现了数字化变电站中的的IEC61850IEC618502021/3/1117系统架构二系统架构二2021/3/1118系统架构二系统架构二变电站所有装置的交流采样通过与变电站所有装置的交流采样通过与MUMU合并单元通信获得，合并单元通信获得，各种测量与保护装置的交流采样部分全部取消，变电站二次各种测量与保护装置的交流采样部分全部取消，变电站二次电缆大为减少，总体设计趋于简单。但该方案在安全性、可电缆大为减少，总体设计趋于简单。但该方案在安全性、可靠性方面将遭遇风险。因为保护装置运算的数据依附于其它靠性方面将遭遇风险。因为保护装置运算的数据依附
9、于其它装置和通信网络，一旦故障数据无法送达保护装置或者延时装置和通信网络，一旦故障数据无法送达保护装置或者延时较长，其后果将十分严重。较长，其后果将十分严重。方案二可以存在一些变化，但对总体架构没有太大影响。方案二可以存在一些变化，但对总体架构没有太大影响。一是不采用电子式互感器，而是采用传统的一是不采用电子式互感器，而是采用传统的PT/CTPT/CT，但其不接，但其不接入装置，而是接入入装置，而是接入MUMU合并单元。二是采用一次智能设备，该合并单元。二是采用一次智能设备，该设备直接提供光纤接口进行分合操作。三是各种设备直接提供光纤接口进行分合操作。三是各种IEDIED设备通信设备通信处理能
10、力非常强大，过程层的交换机可以直接挂接在间隔层处理能力非常强大，过程层的交换机可以直接挂接在间隔层与站控层的光纤环网，可以做到彻底的原始数据共享。与站控层的光纤环网，可以做到彻底的原始数据共享。2021/3/1119应用需要考虑问题应用需要考虑问题系统架构及其可靠性、稳定性系统架构及其可靠性、稳定性信息安全、可靠性信息安全、可靠性信息延迟、阻塞、爆炸及其应对与挽救信息延迟、阻塞、爆炸及其应对与挽救IED冗错处理机制冗错处理机制2021/3/1120目目 录录一一概述概述二二系统架构系统架构三三IEC61850IEC61850四四互操作试验互操作试验五五产品特点与主要项目产品特点与主要项目六六小
11、结与展望小结与展望2021/3/1121什么是什么是IEC 61850?IEC 61850?lIEC61850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lIEC61850系列标准是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)从1995年开始制订的,目前，IEC61850共14个部份已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对61850系列标准进行了同步的跟踪和翻译工作2021/3/1122 lIEC 61850系列标准吸收了多种国际最
12、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61850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lIEC 61850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l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”的目标什么是什么是IEC 61850?IEC 61850?2021/3/11231.对制造厂非常有利对制造厂非常有利IEC61850IEC61850带来什么好处带来什么好处可以避免劳民伤财的协议转换工作可以避
13、免劳民伤财的协议转换工作;采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述，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输采样测量值等技术,在组态、配置和维护工作上在组态、配置和维护工作上,节省了大量开支节省了大量开支;将来会有越来越多的智能设备将来会有越来越多的智能设备(电能质量、同步电能质量、同步相量、设备诊断等相量、设备诊断等)集成到系统中，无缝数据集成集成到系统中，无缝数据集成和共享信息节省了大量开支和共享信息节省了大量开支2021/3/1124用户可选择最好的产品用户可选择最好的产品,不必
14、担忧互联不必担忧互联,互换互换能大幅度改善设备集成，减少工程量、现场验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。时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。 提供了变电站通信网络和系统总体要求、系统提供了变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等和工程管理、一致性测试等2.对用户非常有利对用户非常有利IEC61850IEC61850带来什么好处带来什么好处2021/3/1125标准制定的主要目的标准制定的主要目的n互操作性为不同厂家的设备互联提供互操作性,即不同
15、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n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n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2021/3/1126IEC61850IEC61850内容内容系统概貌系统概貌1介绍和概述2术语3总体要求4系统和项目管理5功能的通信要求和设备模型数据模型数据模型变电站和馈线设备的基本通信结构7-4兼容逻辑节点类和数据类7-3公用数据类抽象通信服务抽象通信服务变电站和馈线设备的基本通信结构7-2抽象通信服务接口
16、(ACSI)7-1原理和模型配置配置6 变电站自动化系统配置描述语言映射到实际通信网络映射到实际通信网络8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1通过单向多路点对点串行通信链路采样值9-2ISO8802-3之上的采样值测试测试10 一致性测试2021/3/1127三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远方控制 (NCC)控制.保护功能.A功能.B保护.控制传感器执行元件远方保护远方保护 间隔间隔/单元层单元层变电站层变电站层过程层过程层 高压设备高压设备远方保护远方保护 过程接口1,6337981,6224,54,5IF1：间隔层和站层之间交换保护数据IF2：间隔层和远
17、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102021/3/112861850-1 61850-1 介绍和概述介绍和概述 介绍了整个介绍了整个6185061850系列标准的制定目的、历史沿革，系列标准的制定目的、历史沿革，对对6185061850的其它标准的核心内容作了一个提炼并加以介的其它标准的核心内容作了一个提炼并加
18、以介绍，对以后的标准中涉及的核心概念作了初步的阐述绍，对以后的标准中涉及的核心概念作了初步的阐述2021/3/1129 61850-2 61850-2 术语术语该标准搜集了整个该标准搜集了整个6185061850系列标准所涉及的术语解释、缩写名词定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。术语定义有义、规范性引用文件。术语定义有157157条：条：抽象通信服务接口：抽象通信服务接口：abstract communication service interfaceabstract communication service interface间隔间隔: bay : bay 一致性测
19、试一致性测试: conformance test : conformance test 通用面向变电站事件对象通用面向变电站事件对象: generic object oriented substation : generic object oriented substation event event 互操作性互操作性: interoperability: interoperability互换性互换性: interchangeability : interchangeability 逻辑节点逻辑节点: logical node: logical node合并单元合并单元: merging un
20、it : merging unit 报告报告: report: report自我描述自我描述: self-description : self-description 服务器服务器: server : server 特定通信服务映射特定通信服务映射: specific communication service mapping: specific communication service mapping2021/3/1130 6180-3 6180-3 总体要求总体要求 从质量要求、环境条件、供电条件三个方面对从质量要求、环境条件、供电条件三个方面对SASSAS系统的性能进行了规范系统的性能
21、进行了规范 2021/3/1131该标准主要规范了该标准主要规范了SASSAS的参数化、文档化等工程管理要求的参数化、文档化等工程管理要求SASSAS及其及其IEDIED始于研发阶段直至停产和退出运行的生命周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期内的质量管理 SAS SAS的质量保证，重点是试验设备、试验内容，如系统测的质量保证，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、试、型式试验、例行试验、一致性测试、FATFAT、SATSAT等等61850-4 61850-4 系统和项目管理系统和项目管理2021/3/1132 阐述了功能、逻辑节点和通信信息片
22、三个概念以及三者阐述了功能、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间提出了要求，以及如何验证整个系统的通信性能要求61850-561850-5：功能通信要求和装置模型功能通信要求和装置模型2021/3/1133重要术语重要术语功能功能已有装置功能各不相同已有装置功能各不相同标准应让各种装置能实现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，是为了确定通对功能的描述不是为了标准化功能，是为了确定通信需求信需求同一功能可以分布在
23、不同厂家提供的物理设备之间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与物理设备无关，可以在物理设备上自由分布2021/3/1134重要术语重要术语逻辑节点（逻辑节点（LN）、物理设备（）、物理设备（PD）、逻辑连）、逻辑连接（接（LC）、物理连接（）、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一个物理连接可以包含多个逻辑连接2021/3/1135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
24、LC 、物理连接PC的关系2021/3/1136数据模型和信息交换数据模型和信息交换IED智能电子设备智能电子设备具有可访问具有可访问的数据模型的数据模型WHAT交换什么交换什么IEC 61850-7-3IEC 61850-7-4HOW（怎么交换）（怎么交换）IEC 61850-7-2请求请求响应响应事件事件Self descNot like modbus register2021/3/1137数据模型数据模型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2021/3/1138逻辑节逻辑节点点组类
25、组类型型个数个数保保护护功能功能逻辑节逻辑节点点组组（P P）2828保保护护相关功能相关功能逻辑节逻辑节点点组组(R)(R)1010控制控制逻辑节逻辑节点点组组(C)(C)5 5通用引用通用引用逻辑节逻辑节点点组组(G)(G)3 3接口和存档接口和存档逻辑节逻辑节点点组组(I)(I)4 4自自动动控制控制逻辑节逻辑节点点组组(A)(A)4 4计计量和量和测测量量逻辑节逻辑节点点组组(M)(M)8 8传传感器感器监视逻辑节监视逻辑节点点组组(S)(S)4 4开关开关设备设备相关相关逻辑节逻辑节点点组组(X)(X)2 2仪仪用互感器用互感器逻辑节逻辑节点点组组(T)(T)2 2电电力力变压变压器
26、器逻辑节逻辑节点点组组(Y)(Y)3 3其它其它电电力力设备逻辑节设备逻辑节点点组组(Z)(Z)1515系系统逻辑节统逻辑节点点组组(L)(L)3 3逻辑节点组类型逻辑节点组类型2021/3/1139传输时间的定义通信要求通信要求2021/3/1140通信要求通信要求报文性能要求报文性能要求报文性能要求报文性能要求: : : :报文分级报文分级报文分级报文分级用于保护的报文分级用于保护的报文分级分级分级适用对象适用对象P1配电间隔配电间隔P2一般输电间隔或用户无明确要求一般输电间隔或用户无明确要求P3 有同步或断路器开断时差要求的输电间隔有同步或断路器开断时差要求的输电间隔用于计量或电能质量的
27、报文分级用于计量或电能质量的报文分级分级分级适用对象适用对象M10.5级级(IEC 62053)或或0.2级级(IEC 60044)，5次谐波次谐波M20.2级级(IEC 62053)或或0.1级级(IEC 60044)，13次谐波次谐波M3 40次谐波次谐波2021/3/1141报文性能要求报文性能要求: :报文类型报文类型通信要求通信要求类型类型名称名称报文传输时间要求报文传输时间要求示例示例1a快速报文快速报文跳闸跳闸P1:10ms，P2/P3:3ms跳闸信号跳闸信号1b快速报文快速报文其他其他P1:100ms，P2/P3:20ms命令命令2中速报文中速报文100ms测量测量3低速报文低
28、速报文500ms参数参数4原始数据原始数据*电子式互感器输出电子式互感器输出5文件传输文件传输1000ms文件文件6a时间同步报文时间同步报文aT1:1ms，事件的时间标签事件的时间标签T2:0.1ms，过零点时间标签过零点时间标签站级总线的时钟同步站级总线的时钟同步6b时间同步报文时间同步报文bT3:25s，P1，27T4:4s，P2/M1，4T5:1s，P3/M2/M3，1过程总线的时钟同步过程总线的时钟同步7命令报文命令报文IF7=类型类型3，下传时下传时=类型类型1站级站级HMI的命令的命令2021/3/1142 该标准描述了基于该标准描述了基于XML1.0XML1.0的变电站自动化系
29、统配置语言的变电站自动化系统配置语言（Substation Configuration description Language）的语法，的语法，并在附录中提供了模式文档定义（并在附录中提供了模式文档定义（SCHEMASCHEMA）文件的文本，并）文件的文本，并给出了一个不完整的变电站的给出了一个不完整的变电站的SCLSCL文件的实例文件的实例变电站配置描变电站配置描述语言述语言SCLSCLXMLXML语言语言变电站配置文件变电站配置文件IEC61850IEC61850模型模型61850-661850-6：变电站配置描述语言：变电站配置描述语言2021/3/1143SCLSCL配置语言配置语言
30、l较全面描述了变电站数据模型，并具有良好较全面描述了变电站数据模型，并具有良好的扩展性的扩展性l定义了一套国际通用的适用于该变电站模型定义了一套国际通用的适用于该变电站模型的的XMLXML标签标签l定义了配置文件的结构，规范了配置文件定义了配置文件的结构，规范了配置文件l配置文件用配置文件用8 8个个SCHEMASCHEMA文件定义了文件定义了SCLSCL文档的文档的标签及语法标签及语法lIEC61850-7.3IEC61850-7.3及及7.47.4定义了模型的语义定义了模型的语义2021/3/1144SSD:SystemSpecificationDescription.XMLdescrip
31、tionoftheentiresystem.SCD:SubstationConfigurationDescription.XMLdescriptionofasinglesubstation.ICD:IEDCapabilityDescription.XMLdescriptionofitemssupportedbyanIED.CID:ConfiguredIEDDescription.XMLconfigurationforaspecificIED.SCL SCL 文件类型文件类型2021/3/1145SSDSSD系统图组态工具系统图组态工具装置模板组态工具装置模板组态工具ICDICD系统组态工具系统
32、组态工具SCDSCD装置实例组态工具装置实例组态工具IEC61850IEC61850装置装置CIDCID全站系统配置全站系统配置文件文件一次系统配置一次系统配置文件文件装置模板配置装置模板配置文件文件装置实例配置装置实例配置文件文件工程配置图工程配置图2021/3/1146.ICD .ICD 配置文件配置文件lIED Capability DescriptionIED Capability Descriptionl和装置类型关联的预定义装置模板配置和装置类型关联的预定义装置模板配置l配置内容配置内容1. LD1. LD、LNLN、DODO、DADA定义及定义及LNLN类型模板的定义类型模板的定
33、义2. 2. 数据集数据集datasetdataset定义定义3. 3. 控制块的配置如控制块的配置如brcbbrcb、urcburcb、sgcbsgcb、lcblcb等定义等定义l文件结构文件结构1. 1. 有且只有一个有且只有一个IEDIED元素，且名称必须为元素，且名称必须为TEMPLATETEMPLATE2. 2. 可以有可以有SubstationSubstation，名称必须为名称必须为TEMPLATETEMPLATE3. 3. 可以有可以有CommunicationCommunication元素元素4. 4. 包括包括DataTypeTemplatesDataTypeTemplat
34、es定义定义2021/3/1147.SSD .SSD 配置文件配置文件System Specification DescriptionSystem Specification Description变电站一次系统模型的配置变电站一次系统模型的配置配置内容配置内容1. 1. 系统一次主接线图定义（变压器、电压等级、间隔、设备、拓扑连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）接等等）2. 2. 模型对象对应的功能模型对象对应的功能LNLN类型的定义类型的定义文件结构文件结构1. 1. 包括包括SubstationSubstation，数据类型模板，逻辑节点类型定义数据类型模
35、板，逻辑节点类型定义2. 2. 逻辑节点未分配到逻辑节点未分配到IEDIED，iedNameiedName必须为必须为NoneNone2021/3/1148.SCD .SCD 配置文件配置文件Substation configuration descriptionSubstation configuration description描述全站所有配置的文件描述全站所有配置的文件配置内容配置内容1. 1. 一次系统模型一次系统模型2. 2. 通信网络配置通信网络配置3. 3. 所有装置的实例配置所有装置的实例配置4. 4. 一次系统对象的一次系统对象的LNLN绑定绑定5. GOOSE5. GOO
36、SE配置配置文件结构文件结构包含包含SCLSCL文件的完整结构，包括文件的完整结构，包括HEADHEAD、一个、一个 CommunicationCommunication元素，一个元素，一个SubstationSubstation元素，元素，N N个个IEDIED元素，一个元素，一个DataTypeTemplatesDataTypeTemplates元素元素2021/3/1149.CID .CID 配置文件配置文件Configured IED DescriptionConfigured IED Description装置实例化的配置定义装置实例化的配置定义配置内容配置内容1. IED1. IE
37、D实际通信地址实际通信地址2. 2. 和和ICDICD类似但数据全部是实例名定义类似但数据全部是实例名定义3. GOOSE3. GOOSE的相关配置的相关配置文件结构与文件结构与ICDICD文件一致文件一致文件可压缩处理，推荐格式文件可压缩处理，推荐格式RFC 1952RFC 1952定义的定义的GZIPGZIP格式格式2021/3/1150SCL SCL 模型模型主模型主模型一次模型一次模型装置模型装置模型数据模版数据模版通信模型通信模型数据基本类型数据基本类型枚举类型枚举类型简单数据类型简单数据类型2021/3/1151主接线模型实例主接线模型实例线路模型线路模型SCLSCL表示表示间隔间
38、隔Q1Q1QA1QA1QB1QB1QB2QB2 2021/3/1152控制控制LNLN模型定义实例模型定义实例2021/3/115361850-7-1 61850-7-1 原理和模型原理和模型 分别从应用、设备、通信的观点为对象建模，模分别从应用、设备、通信的观点为对象建模，模型分别是逻辑节点及数据、逻辑设备型分别是逻辑节点及数据、逻辑设备/ /物理设备、物理设备、客户客户/ /服务器，另外简要介绍了服务器，另外简要介绍了61850-7-261850-7-2，-3-3，- -4 4的内容及相互关系的内容及相互关系 61850-7-2 61850-7-2 抽象通信服务接口抽象通信服务接口(ACS
39、I)(ACSI) 61850-7-3 61850-7-3 公共数据类公共数据类 61850-7-4 61850-7-4 兼容的逻辑节点类和数据类兼容的逻辑节点类和数据类 61850-7-261850-7-2，-3-3，-4-4，它详尽的描述了各种对象模，它详尽的描述了各种对象模型的数据类和服务，是型的数据类和服务，是61850-861850-8和和-9-9的前提和基础的前提和基础61850-761850-7：变电站基本通信结构：变电站基本通信结构2021/3/1154UMLUML模型模型2021/3/1155服务模型服务模型2021/3/1156逻辑节点逻辑节点2021/3/1157数据与数据
40、属性数据与数据属性2021/3/1158模型模型功能约束(FC)语义语义允许的服务允许的服务初始值初始值/存储存储/解释解释ST状态信息DataAttribute代表状态信息，它的值可读、取代、报告或记入日志但不能写。从过程得到 DataAttribute的初始值.MX测量值(模拟值)DataAttribute代表测量值信息，它的值可读、取代、报告或记入日志但不能写。从过程得到 DataAttribute的初始值.CO控制DataAttribute代表控制信息，它的值可操作(控制模型)和读.n.a.SP设点DataAttribute代表设点信息，它的值可控制(控制模型)和读。其值立即生效。Da
41、taAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.SV取代DataAttribute代表取代信息，它的值可写以取代值属性并可读.DataAttributr的值为易失的, 初始值为FALSE, 否则值为设置或配置.CF配置DataAttribute代表配置信息，它的值可写、可读.值写入后立即生效，或者延缓，延缓的原因超出本标准的范围。DataAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.DC描述DataAttribute代表描述信息，它的值可写、可读。 DataAttrib的的初始值是配置的，值为非易失的。 SG定值组SGCB类的逻辑设备具有几组DataAttribute的全部实例值,其
42、功能约束为SG.在每一组内每个DataAttribute有一个带功能约束SG的值.其中一组值为当前激活值(详见笫13章)。功能约束SG 的DataAttribute值不可写DataAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.SE定值组可编辑的DataAttribute可由SGCB 服务进行编辑.SelectEditSG服务处理后， DataAttribute值可用.EX扩充定义DataAttribute代表扩充信息,提供引用命名空间(namespace)，扩充用于DL/T860.73、DL/T860.74的LN、 DATA、 DataAttribute的扩充定义。功能约束EX的DataA
43、ttribute值不可写DataAttribute的初始值为配置的；值为非易失的.BR缓存报告c)Attribute代表BRCB的报告控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.RP非缓存报告c)Attribute代表URCB的报告控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.LG日志c)Attribute代表LCB的日志控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.GOGoose控制 c)Attribute代表GoCB的goose控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值
44、为非易失的.GSgsse 控制c)Attribute代表GsCB的gsse控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.MS多路广播采样值控制c)Attribute代表MSVCB 的采样值控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.US单路传播采样值控制c)Attribute代表UNICAST-SVC实例的采样值控制信息，它的值可写、可读.Attribute的初始值为配置的；值为非易失的.2021/3/1159TrgOp(触发条件)dchg数据变化(trigger option for data-change)dupd数据更新(
45、triggeroptionfordata-update)qchg品质变化(triggeroptionforquality-change)模型模型2021/3/1160基本数据类型名名值域值域注释注释用于用于BOOLEANDL/T860.73,本标准 INT8-128 127DL/T860.73,本标准 INT16-32,768 32,767DL/T860.73,本标准 INT24- 8388608 8388607时标类型本标准INT32-2,147,483,648 2,147,483,647DL/T860.73,本标准 INT128-2*127 (2*127)-1计数器所需要DL/T860.7
46、3INT8U无符号整数 0 255DL/T860.73,本标准 INT16U无符号整数0 65,535DL/T860.73,本标准 INT24U无符号整数0 16,777,215DL/T860.73,本标准 INT32U无符号整数0 4,294,967,295DL/T860.73,本标准FLOAT32值域和精度为 IEEE754单精度浮点数DL/T860.73FLOAT64值域和精度为 IEEE754双精度浮点数DL/T860.73ENUMERATED值的有序集，采用类型的定义允许用户扩展。DL/T860.73,本标准 CODED ENUM值的有序集，采用类型的定义不允许用户扩展。类型映射到
47、SCSM 的高效编码 DL/T860.73,本标准 OCTET STRING采用类型时定义最大长度1DL/T860.73,本标准 VISIBLE STRING采用类型时定义最大长度1DL/T860.73,本标准UNICODE STRING采用类型时定义最大长度1DL/T860.73注1长度后缀的格式为“STRINGnn”，nn为字符的个数。模型模型2021/3/1161品质品质类型定义属性名属性类型值/值域M/O/CPACKEDLISTvalidity(有效性)CODEDENUMgood|invalid(无效)|reserved|questionable(可疑)MdetailQual(细化品质
48、)PACKEDLISTMoverflow（溢出）BOOLEANMoutOfRange（超值域）BOOLEANMbadReference（坏基准值）BOOLEANMoscillatory（抖动）BOOLEANMfailure(故障)BOOLEANMoldData（老数据）BOOLEANMinconsiSTent（不一致）BOOLEANMinaccurate（不精确）BOOLEANMsource(源)CODEDENUMprocess|substituted缺省processPICS_SUBSTtest(测试)BOOLEAN缺省FALSEPICS_TESToperatorBlocked(操作员闭锁)
49、BOOLEAN缺省FALSEO模型模型2021/3/1162XCBR类类属性名属性类型说明TM/O逻辑节点名应从逻辑节点类继承（参见IEC61850-7-2）数据数据公用逻辑节点信息逻辑节点应继承公用逻辑节点类全部指定数据MLocSPS本地操作MEEHealthINS外部设备健康OEENameDPL外部设备铭牌OOpCntINS操作计数M控制PosDPC开关位置MBlkOpnSPC跳闸闭锁MBlkClsSPC合闸闭锁MChaMotEnaSPC充电电机允许O计量值SumSwARsBCR开断电流和，可复位O状态信息CBOpCapINS断路器操作能力MPOWCapINS定相分合能力OMaxOpCap
50、INS满负荷条件下，断路器操作能力O模型模型2021/3/1163逻辑设备逻辑设备1、逻辑设备主要由逻辑节点和附加服务组成、逻辑设备主要由逻辑节点和附加服务组成(例如例如GOOSE、采样值交换、定值组、采样值交换、定值组) 2021/3/1164逻辑设备逻辑设备2、逻辑设备也提供了关于物理设备的信息或者由逻辑设、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。备控制的外部设备信息。 2021/3/1165逻辑设备逻辑设备3、逻辑设备以透明的方式构建网关逻辑设备以透明的方式构建网关2021/3/1166服务器服务器2021/3/1167层次关系层次关系2021/3/1168A
51、CSIACSI通信方法通信方法2021/3/1169 Client/Server 服务服务 2021/3/1170数据集数据集(DATASET)(DATASET)模型模型为了客户（client）的方便，由数据（DATA）或数据属性（DataAttribute）组成的一个有序的集合交换信息时可以只传递DATASET名和成员所引用的值，提高传输效率2021/3/1171报告概述报告概述1 1、报告提供将组合的、报告提供将组合的DATADATA实例值上传的机制，包括立刻实例值上传的机制，包括立刻传送和延时传送两种方式。传送和延时传送两种方式。2 2、日志模型将事件顺序地存储到日志中，客户可以在任、日
52、志模型将事件顺序地存储到日志中，客户可以在任何时候查询。何时候查询。 3 3、报告与日志是事件驱动的，减少了对网络带宽的影响，、报告与日志是事件驱动的，减少了对网络带宽的影响，减少了扫描与召唤的频率。减少了扫描与召唤的频率。2021/3/1172报告日志模型报告日志模型2021/3/1173报告种类报告种类1 1、BRCBBRCB将将( (数据变化，品质变化，数据刷新引起的数据变化，品质变化，数据刷新引起的) )内部事件立刻或缓冲后发送，不会因为通讯中断而内部事件立刻或缓冲后发送，不会因为通讯中断而丢失。丢失。BRCBBRCB提供提供SOESOE功能。功能。2 2、URCBURCB将将( (数
53、据变化，品质变化，数据刷新引起的数据变化，品质变化，数据刷新引起的) )内部事件尽可能立刻发送，如果关联不存在或者通内部事件尽可能立刻发送，如果关联不存在或者通道阻塞，事件将被丢弃。道阻塞，事件将被丢弃。2021/3/1174触发选项触发选项TrgOp(TrgOp(触发选项触发选项) )规定了由规定了由BRCBBRCB监视的监视的( (引起发出报引起发出报告告) )触发条件。包括以下值：触发条件。包括以下值：dchgdchg数据变化数据变化qchgqchg品质变化品质变化dupddupd数据刷新数据刷新全数据全数据GIGI总召唤总召唤2021/3/1175报文内容GOOSE报文的核心内容可由用
54、户灵活、自由定义，不仅可传输状态信息，而且可传输模拟量信息，应用范围广泛。GSSE报文一般只用于传输保护跳闸、闭锁 等状态变化信息，内容比较单一。它是UCA GOOSE在61850中的一种延续。深入理解深入理解 - GOOSE - GOOSE2021/3/1176报文实时性GSE 报文时间延迟规定在4MSGOOSE 报文的传输服务是应用层到表示层（经ASN.1编码）后，直接映射到底层（数据链路层和物理层），不经网络层和传输层，并采用了较先进的交换式以太网各种技术（如VLAN、优先级、多播等），从而保证了报文传输的实时间性。GSSE报文的传输服务映射于OSI的7层协议堆栈中，一方面，存在协议堆栈
55、传输延时，另一方面，它仍是基于传统的以太网实现的（不支持VLAN、优先级、多播等），这使德当网络负荷比较重时，很难保证报文的实时性。深入理解深入理解 - GOOSE - GOOSE2021/3/1177重传报文机制重传报文机制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。新报文，接收方将认为关联丢失。 重发间隔的最大时间应该重发间隔的最大时间应该 60s。 网络延迟网络延迟 4ms深入理解
56、深入理解 - GOOSE - GOOSE2021/3/1178额外链路额外链路普通报文缓冲普通报文缓冲交换机交换机GOOSE普通报文普通报文GOOSE报文优先发送报文优先发送深入理解深入理解 - GOOSE - GOOSE2021/3/1179GooseMessage:位置位置A公司保护B公司保护智能一次设备保护测试仪以太网以太网模拟输入模拟输入1.仿真故障仿真故障2.跳闸跳闸4.重合重合GooseMessage:重合重合3.新位置新位置GooseMessage:位置位置GooseMessage:跳闸跳闸5.新位置新位置GOOSE应用演示应用演示2021/3/1180 该标准将该标准将ACSI
57、ACSI映射到映射到MMSMMS，形成了基于，形成了基于802.3,802.3,传输层传输层至少支持至少支持TCP/IPTCP/IP的应用层协议的应用层协议, ,该协议适用于站级和间隔该协议适用于站级和间隔级设备，或间隔级设备间，或站级设备间的通讯级设备，或间隔级设备间，或站级设备间的通讯61850-861850-8：特定通信服务映射：特定通信服务映射2021/3/1181MMS MMS 制造报文规范制造报文规范 MMS（Manufacturing Message Specification）即制造报文规范，在80年代初期,为了美国通用汽车公司的MAP（制造自动化协议）项目而开发,它主要是规范
58、工业自动化领域内智能设备间的通信行为，广泛地应用于工业过程控制、工业机器人等领域。PROFIBUS-FMS，TASE.2,UCA等标准均符合MMS。MMS的特点在于它是一个与设备、与功能、与应用均无关的极为抽象的通用标准。最初基于OSI通信栈和令牌总线（IEEE 802.4）,后MMS开始基于以太网（IEEE 802.3）.MMS标准由两部分所组成 : 1ISO/IEC 9506-1: 工业自动化系统 制造报文规范Part 1: 服务定义中国国家标准GB/T 16720.1-19962 ISO/IEC 9506-2:工业自动化系统 制造报文规范Part 2: 协议规范中国国家标准 GB/T 1
59、6720.2-1996美国波音公司决定采用基于ISO OSI基本参考模型（包括MMS）的局域网协议（ TCP/IP）, 被称为TOP（技术和办公协议 ）2021/3/1182MMS -虚拟制造设备 (VMD)程序调用有名变量有名变量列表文件类型信号事件登录事务处理域操作界面日志事件条件事件活动设备本身也是一个设备本身也是一个VMDVMD对象对象表示在VMD内的一个抽象对象（如一个程序）由一组包含在域内的过程和数据元素及执行控制信息组成存取共享资源的概念锁用于交互操作表示事件状态的对象当事件条件对象状态改变时表示MMS服务的执行动作 加时标的事件、变量数据和注释集合处理MMS服务将事件条件和事件
60、活动相连接并将事件变迁结果和客户相连接由于生产设备的种类很多，不失其共性，MMS中引入了抽象客体模型，并在此基础上提出了虚拟制造设备（VMD）的概念。 VMD是一种客体模型，它抽象地表示了某个实际制造设备的资源和外部可见行为，从而在功能上，某个VMD可以与某个真实的制造设备相对应。 2021/3/1183MMS 对象服务域管理 VMD支持 环境和通用管理文件管理 操作员通信 日志管理 事件管理 信号量管理 变量存取 MMS 服务 为了支持设备之间的通信及适应各种应用环境的要求，为了支持设备之间的通信及适应各种应用环境的要求，MMSMMS提供了丰提供了丰富的服务（约富的服务（约8080多种），按
61、照操作功能的不同，这些服务又被分为多种），按照操作功能的不同，这些服务又被分为1010类类 程序调用管理 2021/3/1184SCSMSCSM通信映射通信映射2021/3/1185MMSMMS与与6185061850只见映射案例只见映射案例2021/3/1186l61850-9-1 61850-9-1 特定通信服务映射特定通信服务映射(SCSM) (SCSM) 串行单方向多点共线点串行单方向多点共线点对点链接对点链接 该标准将该标准将61850-761850-7中有关采样测中有关采样测量值传输的部分映射过来，形成了量值传输的部分映射过来，形成了基于基于802.3,LLC802.3,LLC采用
62、无应答无连接，采用无应答无连接，不使用网络层、传输层、会话层及不使用网络层、传输层、会话层及表示层的应用层协议表示层的应用层协议, ,该协议适用该协议适用于间隔级设备和过程级设备间的通于间隔级设备和过程级设备间的通信信ProtectionControlMerging UnitSignal ProcessingPoint-to-Point Ethernet61850-9-161850-9-1：特定通信服务映射：特定通信服务映射2021/3/1187通信协议栈通信协议栈 APDU被递交到传输缓冲区以前将若干个ASDU链接成一个APDU。2021/3/1188l61850-9-2 61850-9-2
63、 特定通信服务映射特定通信服务映射- -过程总过程总线线与61850-9-1类似，区别有:l非点到点l双向，可配置MU中参数LAN EthernetProtectionControlMerging UnitSignal Processing61850-9-261850-9-2：特定通信服务映射：特定通信服务映射2021/3/1189 协议应用概述协议应用概述 ISO应用协议子集(A子集)和传输协议子集(T子集)被用来描述各种各样的协议栈(参见图1)。ISOA子集是与ISO的OSI参考模型上面三层(也就是应用层、表示层和会话层)有关的一组规范和协定，ISO的T子集是与ISO的OSI参考模型下面四
64、层(也就是传输层、网络层、链路层和物理层)有关的一组规范和协定。2021/3/1190 协议应用概述协议应用概述 为了传输采样值和访问相关的采样值控制块，9-2标准定义了两种A子集和T子集两个协议的使用组合。两个不同的协议组合被用于：1、按照本标准第8-1部分所述基于MMS的Client/Server服务2、基于数据链路层的采样值服务2021/3/1191同步数据同步数据2021/3/1192PICS - Protocol Implementation Conformance PICS - Protocol Implementation Conformance Statement Statem
65、ent 协议实现一致性陈述协议实现一致性陈述 MICS - Model lmplementation conformance MICS - Model lmplementation conformance Statement Statement 模型实现一致性陈述模型实现一致性陈述PIXIT - Protocol Implementation extra PIXIT - Protocol Implementation extra information for Testing information for Testing 测试协议实现之外的信息测试协议实现之外的信息 61850-10 618
66、50-10 一致性测试一致性测试2021/3/119361850-10 61850-10 一致性测试一致性测试2021/3/119461850-10 61850-10 一致性测试一致性测试2021/3/1195目目 录录一一概述概述二二系统架构系统架构三三IEC61850IEC61850四四互操作试验互操作试验五五产品特点与主要项目产品特点与主要项目六六小结与展望小结与展望2021/3/1196草案定稿草案定稿国际标准国际标准ABB,ALSTOM,SIEMENS在市场上推出互联产品在市场上推出互联产品IECIEC6185061850标准和互操作性的一般性工作已经展开一个世界一种技术一个标准草案
67、表决草案表决2001200320042002国外互操作试验国外互操作试验2021/3/1197国外互操作试验国外互操作试验国外前期进行的几次实验（1998年2002年），主要是研究和探索性的。一方面验证了IEC61850草案的正确性，另一方面各个厂家也进行了样机（变电站层主站软件和间隔层IED）的研发、技术的积累，以及对标准理解、实现技术的相互磨合。这为以后各个厂家的设备达到IEC61850基础上的互操作奠定了基础。国外后期进行的几次实验（2002年今），是在前期所积累的基础上进行的，是面向实际工程应用的。进行了比较详细的实验，至此各个厂家基于IEC61850的产品和系统达到了可商业应用的水平
68、。2021/3/1198国外互操作试验国外互操作试验德国从1998年1月到2000年11月进行了旨在测试IEC61850标准的实验性项目。在这项称之为变电站开放式通信（OpenCommunicationinSubstation，OCIS）的项目中，H.Schubert等人研究了以Ethernet/MMS作为站级总线（stationbus）的中压变电站自动化通信系统的性能。试验表明，由于以太网具有足够宽的带宽，以及更宽带宽的快速以太网和G比特以太网的出现，因而在试验中未出现预先设想的可能会遇到的时间和性能上的问题2021/3/1199国外互操作试验国外互操作试验CIGRE2004_PARIS20
69、21/3/111002004年11月2006年至12月6次互操作试验国调中心互操作试验国调中心互操作试验2021/3/11101中国电力科学研究院质检中心中国电力科学研究院质检中心国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司中国电力科学研究院变电站自动化公司中国电力科学研究院变电站自动化公司北京四方继保自动化股份有限公司北京四方继保自动化股份有限公司国电南京自动化股份有限公司国电南京自动化股份有限公司南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司北京融科联创电力科技公司北京融科联创电力科技公司山东积成电子股份有限公司山东积成电子股份有限公司东方电子股份公司东方电子股份公司ABB、SIEM
70、ENS、AREVA、SEL、深圳南瑞。深圳南瑞。国调中心互操作试验国调中心互操作试验2021/3/11102n不同厂家的IEC61850产品互连，还是需要双方的技术人员充分沟通和调试，但调试的时间和难度较IEC60870系列规约大大减少。nIEC61850产品互连的主要难点不在通讯服务，而在数据模型的理解。但通讯服务作为入门的门槛，比传统规约要高的多。国调中心互操作试验国调中心互操作试验互操作试验感受2021/3/11103模型数据的必选项限制功能的实现61850的模型中有很多的数据为可选项实现，不同厂家的装置混合使用，功能实现依赖于共同实现的部分互操作中存在的问题互操作中存在的问题2021/
71、3/11104模型数据定义不足，需要扩充n使用GGIO逻辑节点n不标准的扩充定义存在的影响互操作中存在的问题互操作中存在的问题2021/3/11105双IP网 ?国内产品大多采用两个IP地址的方式进行网络通讯,信息可以在两个网络上作负载平衡和冗余处理61850的协议只考虑单IP地址通讯互操作中存在的问题互操作中存在的问题2021/3/11106产品互换 ?功能的自由分配给模型的划分带来了自由不同厂家的保护功能实现模型的差异给装置互换后的维护带来不便互操作中存在的问题互操作中存在的问题2021/3/11107本地化 ?模型数据为全英文简写国家没有标准的中文简写各厂家产品的界面在中文的表示上必然上
72、存在差异互操作中存在的问题互操作中存在的问题2021/3/11108调度接口 ?61850与61970的模型不一致IEC 62445-3 Mapping of IEC 61850 based Common Data Classes (CDCs), information addressing, services onto IEC 60870-5-104/101IEC 62445-2 substation to control center(GW19) 包括包括61850/CIM 数据的一致性工作数据的一致性工作互操作中存在的问题互操作中存在的问题2021/3/11109目目 录录一一概述概述二
73、二系统架构系统架构三三IEC61850IEC61850四四互操作试验互操作试验五五产品特点与主要项目产品特点与主要项目六六小结与展望小结与展望2021/3/11110n2005年年3月开发出第一套试验系统，参加了第一次互操作试验。月开发出第一套试验系统，参加了第一次互操作试验。n2005年年8月开发出第一套嵌入式试验系统，参加了第二次互操作月开发出第一套嵌入式试验系统，参加了第二次互操作试验。试验。n2005年年12月开发出支持月开发出支持IEC61850的后台监控系统和调度转发机，的后台监控系统和调度转发机，参加了第三次互操作试验。参加了第三次互操作试验。n2005年年12月与广东试验研究所
74、签订了合作进行月与广东试验研究所签订了合作进行“基于基于61850的合的合并单元研究项目并单元研究项目”合同，合同，2006年年7月交货。月交货。n2005年年12月和月和SIEMENS7SJ63装置成功进行了互连，测试了数装置成功进行了互连，测试了数据读写、遥测、遥信、遥控和报告。据读写、遥测、遥信、遥控和报告。n2006年年1月和月和AREVAC264C装置成功进行了互连，测试了数据装置成功进行了互连，测试了数据读写、遥测、遥信、遥控、报告、取代、对时。读写、遥测、遥信、遥控、报告、取代、对时。n2006年年8月推出基于月推出基于61850的的NSD500测控装置和测控装置和NSR600系
75、列保系列保护装置产品护装置产品我们的产品我们的产品2021/3/11111一致性测试一致性测试l 采用采用KEMAKEMA软件进行一致性测试软件进行一致性测试l 全程参加全程参加6 6次国调中心组织的互操作实验次国调中心组织的互操作实验l与与ABBABB、 SIEMENS SIEMENS 、 AREVAAREVA等国外厂家实现互联互等国外厂家实现互联互通通2021/3/11112间隔层保护测控装置间隔层保护测控装置全面支持全面支持IEC61850IEC61850通讯标准通讯标准完备的完备的IEC61850IEC61850对象及服务对象及服务支持多达支持多达1616个客户端的同时连接个客户端的同
76、时连接面向对象的数据建模面向对象的数据建模动态创建动态创建MMXUMMXU、XCBRXCBR、XSWIXSWI、CSWICSWI等各种测控元件模型等各种测控元件模型动态创建动态创建PDISPDIS、PIOCPIOC、PTOCPTOC、RDRERDRE、 RADR RADR等各种保护模型等各种保护模型MMXUMMXU测量一个设备的全部电气信息，提供测量死区设定、越限检测功能测量一个设备的全部电气信息，提供测量死区设定、越限检测功能XCBRXCBR、XSWIXSWI反映开关反映开关/ /刀闸的位置状态，并提供其动作次数的统计信息刀闸的位置状态，并提供其动作次数的统计信息CSWICSWI提供增强型的
77、提供增强型的SBOwSBOw控制，支持同期和互锁判断控制，支持同期和互锁判断支持支持GOOSEGOOSE发送发送/ /接收闭锁信息，同时能够详细记录接收闭锁信息，同时能够详细记录GOOSEGOOSE信息信息报告（报告（URCBURCB、BRCBBRCB）和日志功能）和日志功能支持支持SNTPSNTP对时对时广泛的互操作性广泛的互操作性 2021/3/11113装置动态建模装置动态建模 基于基于IEC61850IEC61850的实时对象模型数据库的实时对象模型数据库装置对象模型组态化，与嵌入式应用软件程序分离，装置对象模型组态化，与嵌入式应用软件程序分离，各种测控保护装置拥有一套程序作为统一软件
78、平台，各种测控保护装置拥有一套程序作为统一软件平台，如用于高压保护只需配置既可如用于高压保护只需配置既可通过组态工具根据装置的类型、通过组态工具根据装置的类型、IOIO容量动态配置生成容量动态配置生成装置数据库的内存镜像文件装置数据库的内存镜像文件内存镜像文件在装置启动时直接加载，大大减少启动内存镜像文件在装置启动时直接加载，大大减少启动时间时间2021/3/11114统一组态工具统一组态工具 基于基于JAVAJAVA开发的跨平台组态工具，可以运行在开发的跨平台组态工具，可以运行在WindowsWindows、SolarisSolaris、LinuxLinux等多个平台等多个平台图形化编辑生成
79、或导入导出符合图形化编辑生成或导入导出符合IEC61850IEC61850的四种的四种SCLSCL文文件件后台通过导入配置生成的全站后台通过导入配置生成的全站SCDSCD文件自动生成全站测文件自动生成全站测点数据库记录，包括通信配置、测点名和遥测系数等点数据库记录，包括通信配置、测点名和遥测系数等各项配置各项配置2021/3/11115后台系统兼容性后台系统兼容性l支持支持IEC61850IEC61850模型与体系模型与体系l容纳非容纳非IEC61850IEC61850的装置的装置l既可用于全新数字化变电站又可用于老站改既可用于全新数字化变电站又可用于老站改造造2021/3/11116与中国航
80、天时代电子公司合作成立南瑞航天子公司与中国航天时代电子公司合作成立南瑞航天子公司光纤式电子互感器光纤式电子互感器在武高所完成形式试验在武高所完成形式试验在淮北挂网运行在淮北挂网运行在上海蒙自变运用在上海蒙自变运用电子式互感器电子式互感器2021/3/11117NAE-G NAE-G 电子式互感器电子式互感器 利用磁光法拉第效应利用磁光法拉第效应 光波在通电导体的磁光波在通电导体的磁场作用下，光的传播发场作用下，光的传播发生相位变化生相位变化检测光强的相位变化，检测光强的相位变化，测出对应电流大小测出对应电流大小2021/3/11118北京顺义北京顺义500kV数字化变电站工程数字化变电站工程浙
81、江绍兴外陈浙江绍兴外陈220kV数字化变电站工程数字化变电站工程浙江绍兴渡东浙江绍兴渡东220kV数字化变电站工程数字化变电站工程青岛午山青岛午山220kV数字化变电站工程数字化变电站工程深圳简龙深圳简龙220kV数字化变电站工程数字化变电站工程河北承德河北承德110kV数字化变电站工程数字化变电站工程广东沙坪广东沙坪110kV数字化变电站工程数字化变电站工程河南碧沙河南碧沙110kV数字化变电站工程数字化变电站工程广西杨丁广西杨丁110kV数字化变电站工程数字化变电站工程山东穆村山东穆村110kV数字化变电站工程数字化变电站工程主要项目介绍2021/3/11119外陈变外陈变220kVIEC
82、61850220kVIEC61850计算机监控系统计算机监控系统2006年年11月月18日，国电南瑞科技股份有限公司中标浙江省电日，国电南瑞科技股份有限公司中标浙江省电力公司力公司220kV外陈变电站项目，成为外陈变外陈变电站项目，成为外陈变系统集成商系统集成商。中标项。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、远动工作站和动工作站和IEC 61850测试工具，测试工具，2008年年1月成功投运。月成功投运。 该项目是国内第一个多厂家、全该项目是国内第一个多厂家、全IEC 61850的的220kV变电站监变电站监控系统，
83、汇集了国电南瑞、国电南自、南瑞继保、北京四方、深控系统，汇集了国电南瑞、国电南自、南瑞继保、北京四方、深圳南瑞、圳南瑞、ABB、SIEMENS七个厂家的产品，涵盖了后台、测控、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、完善的系统解决方案、借创新的全站统一建模思想、全套的产品、完善的系统解决方案、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。系统集成方面
84、获得了突破。2021/3/11120三级调度主机/人机工作站1主机/人机工作站2工程师工作站远动装置1/2100MB星形以太网星形以太网工业级以太网交换机浙江省电力公司浙江省电力公司220kV外陈变电站计算机监控系统网络结构示意图外陈变电站计算机监控系统网络结构示意图激光打印机针式打印机220kV继电器小室继电器小室测控IED保护IED智能操作箱公用信息管理机保护子站主变、主变、110kV继电器小继电器小室室测控IED主变保护IED公用信息管理机110kV测控保护IED100MB光纤环网光纤环网35kV配电装置小室配电装置小室保护测控一体IED保护测控一体IED三级调度电力数据网省电力数据网网
85、络记录仪网络分析仪网络记录仪浙江浙江220kV220kV外陈变电站工程外陈变电站工程2021/3/11121外陈变外陈变220kVIEC61850220kVIEC61850系统特点系统特点 统一模型统一模型 断路器同期合闸与无压合闸模式断路器同期合闸与无压合闸模式 保护定值排序方式保护定值排序方式 保护故障报告实现方式保护故障报告实现方式 保护保护GOOSE压板实现方式压板实现方式 GOOSE双网冗余机制双网冗余机制 检修模式的实现方式检修模式的实现方式 交换机网络结构交换机网络结构 保护保护GOOSE测试方案测试方案 网络报文监视方法网络报文监视方法2021/3/11122外陈变网络构成外陈
86、变网络构成光纤双环内切网光纤双环内切网4个个VLAN所有测控、保护的所有测控、保护的MMS通讯通讯所有测控所有测控GOOSE通讯通讯保护保护GOOSE通讯通讯A保护保护GOOSE通讯通讯B2021/3/111232021/3/111242021/3/11125保护整组测试方案保护整组测试方案2021/3/11126保保护厂家及型号厂家及型号测试时间项目目测试结果（果（ms）某厂家某厂家继保保线路保路保护及其及其智能操作箱智能操作箱保保护装置接点装置接点动作作时间21.7GOOSE动作作时间20.3智能操作箱接点智能操作箱接点动作作时间24.9某厂家某厂家线路保路保护及其智能及其智能操作箱操作箱
87、保保护装置接点装置接点动作作时间17.3GOOSE动作作时间15.3智能操作箱接点智能操作箱接点动作作时间23.3某厂家母差保某厂家母差保护及某厂家及某厂家智能操作箱智能操作箱保保护装置接点装置接点动作作时间11.2GOOSE动作作时间17.2智能操作箱接点智能操作箱接点动作作时间25.1保护整组动作时间试验数据保护整组动作时间试验数据2021/3/11127网络重载情况下测试保护整组动作方案网络重载情况下测试保护整组动作方案2021/3/11128网络重载情况下测试保护整组动作数据网络重载情况下测试保护整组动作数据测试对象象正常情况正常情况测试50次平次平均均时间网网络重重载动作作50次平次
88、平均均时间某厂家某厂家线路保路保护及其及其智能操作箱智能操作箱24.0ms24.2ms2021/3/11129外陈变外陈变GOOSEGOOSE雪崩试验雪崩试验将全站所有采用将全站所有采用GOOSE机制的保护装置机制的保护装置（两套母差保护、四套线路保护、一套母联保（两套母差保护、四套线路保护、一套母联保护）的电流回路串联起来连接到测试设备，并护）的电流回路串联起来连接到测试设备，并将所有智能操作箱跳闸接点接到测试设备进行将所有智能操作箱跳闸接点接到测试设备进行计时。计时。 测试设备输出故障电流时这些保护装置几测试设备输出故障电流时这些保护装置几乎同时动作发出大量高优先级的乎同时动作发出大量高优
89、先级的GOOSE报文报文给相应的智能操作箱跳闸。给相应的智能操作箱跳闸。 多次试验结果表明，保护整组动作时间没多次试验结果表明，保护整组动作时间没有受到明显影响。有受到明显影响。2021/3/11130网络报文监视系统网络报文监视系统报文截取手段报文截取手段 交换机端口镜像技术交换机端口镜像技术 串联集线器或专用截取报文设备串联集线器或专用截取报文设备记录分析设备记录分析设备 不间断记录网络报文不间断记录网络报文 离线解析分析报文离线解析分析报文 在线分析报文在线分析报文2021/3/11131 项目涉及内容为：项目涉及内容为：110kV110kV出线安装电子式互感出线安装电子式互感器和通过备
90、用绕组加装器和通过备用绕组加装MUMU，实现数字化；，实现数字化；110kV110kV出出线就地安装智能操作单元；基于线就地安装智能操作单元；基于MUMU的数字化输入输的数字化输入输出的主变、线路保护装置；出的主变、线路保护装置；10kV10kV出线的测控保护装出线的测控保护装置；高压测控装置；基于置；高压测控装置；基于IEC61850IEC61850的后台监控软件的后台监控软件及远动工作站。及远动工作站。承德西地承德西地110kV110kV变电站工程变电站工程2021/3/11132110kV110kV出线（西上线）并列安装出线（西上线）并列安装1 1组电子式电流互感器；组电子式电流互感器；
91、110kV110kV出线（西小线）原电磁式电流互感器就地安装出线（西小线）原电磁式电流互感器就地安装MU MU 壹套；壹套；110kV110kV电压切换采用在主控室通过并列切换装置进行并列切换，并电压切换采用在主控室通过并列切换装置进行并列切换，并经经MUMU数字化后送相应数字化后送相应IEDIED。35kV35kV及及10kV10kV分段分段PTPT采用在继电小室通过并列切换装置进行切换并采用在继电小室通过并列切换装置进行切换并列，就地安装列，就地安装MUMU数字化后送相应数字化后送相应IEDIED。 2 2回回110kV110kV出线断路器、全部出线断路器、全部10kV10kV线路断路器及
92、线路断路器及PTPT均安装智能操作均安装智能操作单元。单元。所有电压等级采用所有电压等级采用1 to N1 to N测控保护一体化测控保护一体化IEDIED，并按双主机配置。，并按双主机配置。主变保护采用主变保护采用1 to N1 to N主后备一体化主后备一体化IEDIED，并按双主机配置。，并按双主机配置。所有所有IEDIED均采用数字接口方式。均采用数字接口方式。全站通过全光纤通信体系构成网络，以期验证从过程层、间隔层全站通过全光纤通信体系构成网络，以期验证从过程层、间隔层和变电站层实现和变电站层实现IEC 61850IEC 61850，并对电子式互感器实际运行状况进行，并对电子式互感器
93、实际运行状况进行考核。考核。 承德西地承德西地110kV110kV变电站工程变电站工程2021/3/11133 承德西地承德西地110kV110kV变电站工程变电站工程2021/3/11134编制数字化电网关键技术研究框架编制数字化电网关键技术研究框架编制国网编制国网IEC61850工程实施规范工程实施规范基于基于IEC61850通信协议的数字化变电站研究通信协议的数字化变电站研究编制数字化变电站运行、操作模式的研究编制数字化变电站运行、操作模式的研究编制编制IEC61850/IEC61970在国内的应用在国内的应用IEC61850工程应用深化研究工程应用深化研究数字化变电站技术体系研究数字化
94、变电站技术体系研究积极参与编写相关标准与规范积极参与编写相关标准与规范2021/3/11135目目 录录一一概述概述二二系统架构系统架构三三IEC61850IEC61850四四互操作试验互操作试验五五产品特点与主要项目产品特点与主要项目六六小结与展望小结与展望2021/3/11136IEC61850不仅仅是一个通讯规约，还是一个体系，不仅仅是一个通讯规约，还是一个体系，描述整个变电站所有一二次设备描述整个变电站所有一二次设备模型是模型是IEC61850的重要概念，变电站模型配置与的重要概念，变电站模型配置与组态是一项新的任务组态是一项新的任务GOOSE的应用，使得二次设备对一次设备的操作的应用
95、，使得二次设备对一次设备的操作放弃了硬接线方式，转而采用通信方式放弃了硬接线方式，转而采用通信方式配置文件的应用，可以自动配置和生成后台数据库，配置文件的应用，可以自动配置和生成后台数据库，人工对点工作减少人工对点工作减少通过一致性测试，互操作更加便利通过一致性测试，互操作更加便利小结小结2021/3/11137传统的自采自用的独立处理模式被打破，功能被进传统的自采自用的独立处理模式被打破，功能被进一步细化、分散到多个设备中一步细化、分散到多个设备中系统架构直接关系到系统的安全可靠性系统架构直接关系到系统的安全可靠性网络通讯的重要性上升到前所未有的高度，甚至比网络通讯的重要性上升到前所未有的高度，甚至比保护更重要保护更重要小结小结2021/3/11138数字化变电站只是一个发展阶段数字化变电站只是一个发展阶段一、二次出现融合迹象，集中式处理架构抬头一、二次出现融合迹象，集中式处理架构抬头数字式检验方式呼之欲出数字式检验方式呼之欲出智能告警、事故自动分析智能告警、事故自动分析新型自描述方法新型自描述方法横向系统之间自动同步定位和数据自动交互横向系统之间自动同步定位和数据自动交互变电站自动化发展展望变电站自动化发展展望2021/3/11139国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司2021/3/11140
