ie工业工程_iec61850技术及工程应用讲义

IEC61850技术及工程应用,2008.1,报告人：刘军辉,IEC61850技术IEC61850与传统技术的差异IEC61850实现国内外市场需求四方公司IEC61850研发状况工程情况IEC61850互操作实验,内容提要,1.1背景SAS发展到现阶段必须解决互操作问题。IECTC57用10年时间，为SAS的网络和系统制定了国际统一的标准。中国等同引用该标准-DL860/T。,1IEC61850技术,1.2IEC61850是什么？定义了通信的两个重要内容：传递什么？如何传递？定义了设备和变电站的配置；面向未来，通信协议可选择；对自动化设备协同工作的方式进行了发展；具有通用性，可应用于其他领域；是一套技术体系，而不仅仅是通信协议。,1IEC61850技术,1.3制定IEC61850的目的互操作性不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用交换的信息完成各自的功能。自由配置能够支持不同的设计理念，允许功能的自由分配。长期稳定性面向未来发展，既能够适应通信技术的快速发展，又能满足电力系统需求长期的稳定性。,1IEC61850技术,1.4互操作性如何获得？数据模型服务模型协议物理网络工程数据交换一致性测试,1IEC61850技术,1.5变与不变不改变变电站的功能不改变设备的功能提供了一个更加简单的观察视角具有互操作性可以降低系统成本,1IEC61850技术,1.6IEC61850文件构成目前有14个部分，分为6类：系统级别IEC61850-1介绍和概述IEC61850-2术语IEC61850-3通用需求IEC61850-4系统和项目管理IEC61850-5功能和设备模型的通信需求,1IEC61850技术,1.6IEC61850文件构成数据模型IEC61850-7-4逻辑节点和数据类IEC61850-7-3通用数据类抽象通信服务IEC61850-7-1原理和模型IEC61850-7-2抽象通信服务（ACSI）,1IEC61850技术,1.6IEC61850文件构成映射到实际的通信网络（SCSM）IEC61850-8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-3IEC61850-9-1通过单方向点对点传输采样值IEC61850-9-2通过ISO/IEC8802-3传输采样值配置IEC61850-6变电站IED的配置语言测试IEC61850-10一致性测试,1IEC61850技术,1.7SAS接口模型,1IEC61850技术,1.8IEC61850的数据层次,1IEC61850技术,1.9IEC61850的特点用面向对象建模分层、分布体系来描述变电站自动化系统功能与具体通信网络分离，具有稳定性。特殊通信服务映射SCSM技术，与具体底层网络协议一一对应，具有良好的开放性。具有良好的互操作性,1IEC61850技术,1.10IEC61850的网络构成间隔层及以上部分间隔层IED之间、间隔层IED与变电站层设备之间的通信。使用以太网。运行TCP/IP以及IEC61850-7、-8协议。间隔层以下（过程层）过程层与间隔层中继电保护、测量控制单元等IED的通信。以太网技术是IEC61850目前的选择。,1IEC61850技术,1.11IEC61850的应用范围现在变电站自动化系统内部扩展应用故障信息系统的主站和子站之间（中国）将来风力发电、电能质量等,1IEC61850技术,1.12对IEC61850的评价优点可以实现互操作。缺点使用了大量新技术，与传统技术差异比较大，实现难度大，对平台的要求也高。,1IEC61850技术,2IEC61850与传统技术的差异,数据模型通信协议配置过程,2IEC61850与传统技术的差异,2.1数据模型现有协议都是面向信号的，是线性的点，以点号来识别，自描述性比较差，需要双方事先约定；IEC61850使用得了面向对象建模技术，数据模型具有自描述能力，通信双方不需要事先约定；,2IEC61850与现有技术的差异,2.1数据模型,2IEC61850与现有技术的差异,2.1数据模型,2IEC61850与现有技术的差异,功能：变电站自动化系统执行的任务。如：距离保护，联锁，报警管理等。逻辑设备（LD）：一种虚拟设备，聚合逻辑节点和数据。物理设备可以包含一个或多个LD。逻辑节点（LN）：用来描述系统功能的基本单位，是数据对象的容器，可以任意分配到IED，每个逻辑节点和内部的数据都有具体的语义，并通过他们的服务与外部进行交互。,2.1数据模型,2IEC61850与现有技术的差异,功能：变电站自动化系统执行的任务LN：用来交换数据的功能的最小单位LD：一种虚拟设备，聚合逻辑节点和数据。物理设备可以包含一个或多个LD,2.1数据模型,2IEC61850与现有技术的差异,PhysicalDevice(networkaddress),LogicalDevice(e.g.Relay1),MMXU1,MMXU2,MX,MX,A,V,LogicalNodes,FunctionalConstraint,“MMXU2$MX$A”=Feeder#2CurrentMeasurements,2.1数据模型,2IEC61850与现有技术的差异,2.2通信协议,2IEC61850与现有技术的差异,2.3配置过程IEC61850-6基于XML，定义了系统参数和配置参数交换的文件格式：1）单线图；2）通信关系；3）IED能力；4）将IED与一次设备联系起来。,2IEC61850与现有技术的差异,2.3配置过程,2IEC61850与现有技术的差异,SSD：系统规范定义文件SCD：变电站配置文件ICD：IED能力描述文件CID：配置IED描述文件,3.1变电站层变电站层设备应能识别系统配置器输出的*.SCD文件，并根据其中的信息生成数据库或数据库映射文件。通过IEC61850-7-2/-8-1与间隔层设备通信。,3IEC61850的实现,3.2间隔层对外信息按照IEC61850-7-3/-4建模；按照IEC61850-7-2/-8-1对外通信；能够识别系统配置器输出的*.SCD配置文件；,3IEC61850的实现,3.3过程层硬件设计的EMC问题同步采样问题,3IEC61850的实现,3.4一致性测试IEC61850比现有其他协议复杂得多；为了保证互操作性，有必要进行一致性测试及认证。,3IEC61850的实现,4.1国内国家电网公司“十一五”规划；很多网/省公司积极申报科技项目，或计划建立试验站；国调组织互相操作实验；国网公司变电站典型设计。,4国内外市场需求,4.2国外欧美已经建立了多个试验项目；UCAGroup已经同意采用；印度国家电网400kV变电站招标要求；主要国外公司都能够提供设备和系统。,4国内外市场需求,5.1前期预研2004年3月四方公司完成了IEC61850DEMO系统的研发工作。2004年4月国调中心对国内10个厂家调查发现，四方公司的IEC61850研究系统是当时国内唯一能够运行的IEC61850系统。,5四方公司IEC61850研发状况,四方公司IEC61850研究系统示意图,双10/100M以太网,监控,远动,协议监视分析,CSC161,IEC61850,变电站层,间隔层,5.2工程实用化CSC-2000（V2）变电站自动化系统全面支持IEC61850标准,5四方公司IEC61850研发状况,5.3检测2005年11月CSC-2000（V2）变电站自动化系统在中国电力科院通RTU检测中心通过了检测。这是在检测中心通过检测的第一套支持IEC61850的系统。,5四方公司IEC61850研发状况,5.4鉴定2005年11月12日，CSC-2000（V2）变电站自动化系统通过了中国电机工程学会组织的技术鉴定。获得“总体上达到国际先进、国内领先水平。在Windows/UNIX混合平台上支持IEC61850标准和解决新旧系统兼容性方面，达到了国际领先水平。”的评语。这是国内通过鉴定的第一套支持IEC61850的系统。,5四方公司IEC61850研发状况,5.5CSC2000-V2系统涉及范围变电站层、间隔层众多设备。变电站层：当地监控、远动，及系统工具软件。间隔层：保护装置、测控装置，及工具软件,5四方公司IEC61850研发状况,5.6间隔层-保护/测控装置新型通信管理插件为了满足在装置内运行IEC61850的需要，采用最新的嵌入式软硬件技术，设计了保护/测控通用的新型通信管理插件（125）。特点：1）接口丰富，处理能力强；2）操作系统先进，运行稳定。,5四方公司IEC61850研发状况,5.6间隔层-保护/测控装置IEC61850的实现在新型通信管理插件上实现，装置内其他插件软件不改动，使装置具有良好的兼容和安全稳定性。特点：支持多种协议，适应性强，能够满足IEC61850过渡期的需求。,5四方公司IEC61850研发状况,5.6间隔层-保护/测控装置IEC61850的建模在研究国外多种IED数据模型基础上，根据IEC61850-7-2、-3、-4和保护/测控装置的实际情况，建立相关设备的数据模型。,5四方公司IEC61850研发状况,6.1背景2005年西安高压供电局与四方公司签定了3个110kV变电站合同，作为IEC61850的实验站。2006年6月5日，四方公司第一个IEC61850变电站-西安曹李村110kV变电站成功投运。2007年6月28日，国内第一个使用IEC61850技术330kV超高压变电站陕西泾河（聂刘）变电站投运。,6、工程情况,6.2曹里村工程涉及范围(全四方产品）变电站层：监控系统，远动系统，系统配置器间隔层：测控装置、中压线路保护、变压器保护、母线保护、低压馈线保护。,6、工程情况,6.3系统构成变电站层：双系统间隔层设备：双网络规约：IEC61850+CSC2000,6、工程情况,6.3系统构成（续）,6、工程情况,6.4泾河330kV工程涉及范围变电站层：监控系统，远动系统，系统配置器间隔层：测控装置（四方）、高压线路保护（四方、南瑞）、中压线路保护（四方、南自）、变压器保护（四方、南瑞）、母线保护（深圳南瑞、南瑞）、低压保护（四方）。,6、工程情况,6.5系统构成变电站层：单系统间隔层设备：双网络规约：双IEC61850,6、工程情况,6、工程情况,6、工程情况,外陈变八个厂家半年的厂内调试目前情况,7.1国内互操作实验积极参与国调组织的IEC61850互操作实验，并有良好表现。,7、IEC61850互操作实验,简介从2004年11月起，国调中心组织国内10个主要厂家和检测单位进行为期2年的IEC61850互操作实验。实验分为2个阶段，目前已经成功进行6次。,7、IEC61850互操作实验,必要性IEC61850体系庞大，实现复杂，容易产生理解差异。国外主要公司之间也进行了多次互操作实验。,7、IEC61850互操作实验,意义为国内主要厂商提供了一个实验和交流的平台，统一做法减少差异。促进了国内IEC61850研发和应用进程。为提高国内变电站自动化技术作出了积极贡献。,7、IEC61850互操作实验,7.2国外厂家互操作实验2006年2月2728日在AREVA上海工厂与C264、P139两种装置进行了实验。2006年12月在国内第六次互操作实验中，与SIEMENS、SEL进行了实验。2007年1月在北京与GE公司的保护进行了互操作实验。,