IEC61850技术及工程应用.pptx

IEC61850技术及工程应用,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。,IEC TC57 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。,1 IEC61850技术,1.2 IEC61850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。,1 IEC61850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。,1 IEC61850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,1 IEC61850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,1 IEC61850技术,1.6 IEC61850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,1 IEC61850技术,1.6 IEC61850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）,1 IEC61850技术,1.6 IEC61850文件构成,映射到实际的通信网络（SCSM）,IEC61850-8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3,IEC61850-9-1 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,1 IEC61850技术,1.7 SAS接口模型,1 IEC61850技术,IF1：间隔层和站层之间交换保护数据,IF2：间隔层和远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,远方控制中心,技术服务,7,功能A,功能B,9,变电站层,3,控制,继电保护,3,控制,继电保护,8,1,6,1,6,间隔层,传感器,操作机构,过程层接口,过程层,高压设备,4,5,4,5,10,1.8 IEC61850的数据层次,1 IEC61850技术,1.9 IEC61850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,1 IEC61850技术,1.10 IEC61850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。,1 IEC61850技术,1.11 IEC61850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,1 IEC61850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。,1 IEC61850技术,2 IEC61850与传统技术的差异,60870-5-101,60870-5-103,60870-5-104,DNP3.0,TASE.2,61850,使用场合,远动,站内保护和监控,远动,远动,控制中心间,站内IED间;,其它领域,应用地区,欧洲,南美,澳洲,中国,欧洲,南美,澳洲,中国,欧洲,南美,澳洲,中国,北美,南美,澳洲,中国,全世界,全世界,物理层,串行口,串行口,(RS485),以太网,串行口/,以太网,以太网,以太网,传输层/网络层,无,无,TCP/IP,TCP/IP;,UDP/IP,TCP/IP;,OSI TP/NP,TCP/IP;无;,OSI TP/NP,应用层,自身,自身,自身,自身,MMS,MMS,访问方式,索引号,索引号,索引号,索引号,对象名,分层对象名,自我描述,无,部分,无,无,很多数据类,所有数据类,配置读取/修改,离线,离线/通用分类服务主站端,在线,离线,离线,在线,第三方工程工具,远程在线,数据模型,通信协议,配置过程,2 IEC61850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；,2 IEC61850与现有技术的差异,2.1数据模型,2 IEC61850与现有技术的差异,2.1数据模型,2 IEC61850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,2 IEC61850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,2 IEC61850与现有技术的差异,Physical Device,(network address),Logical Device,(e.g.Relay1),MMXU1,MMXU2,MX,MX,A,V,Logical Nodes,Functional Constraint,“,MMXU2$MX$A,”=,Feeder#2 Current Measurements,2.1数据模型,2 IEC61850与现有技术的差异,L,System LN(2),P,Protection(28),R,Protection related(10),C,Control(5),G,Generic(3),I,Interfacing and archiving(4),A,Automatic control(4),M,Metering and measurement(8),S,Sensor and monitoring(4),X,Switchgear(2),T,Instrument transformers(2),Y,Power transformers(4),Z,Further power system equipment(15),PDIF:Differential protection,CSWI:Switch controller,MMXU:Measurement unit,2.2通信协议,2 IEC61850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。,2 IEC61850与现有技术的差异,2.3配置过程,2 IEC61850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。,3 IEC61850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；,3 IEC61850的实现,3.3过程层,硬件设计的EMC问题,同步采样问题,3 IEC61850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。,3 IEC61850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；,UCA Group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IEC61850 DEMO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,5.5 CSC2000-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,CSC2000,IEC61850,监控,远动,IED1,IED2,新监控,新远动,以太网1,以太网2,6.4 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。,7、IEC61850互操作实验,7.2 国外厂家互操作实验,2006年7月1721日在ABB上海实验室进行了以下实验：,四方公司IED CSI200EA,CSC160 与ABB 监控后台Micro SCADA Pro通讯。,ABB IED REC670,REL670 与四方公司监控后台CSC-2000,（V2）,通讯,四方公司IED CSI200EA与ABB IED REC670通过GOOSE进行通讯，实现间隔间联闭锁。,对四方公司和ABB双方的IED模型和工程配置工具进行一致性测试,7、IEC61850互操作实验,