1、IEC61850最近进展,61850： 1 IEC 61850-9-1 2 IEC61850-90-3 ：Using IEC 61850 for condition monitoring diagnosis and analysis 3 IEC61850-90-4 ： Guidelines of Ethcrnet Network Switch Engineering,4 IEC6150第二版修改举例：GOOSE数据格式 5 IEC61850和CIM协调,IEC61850-90-2 6 09年06月IEC TC57 WG10会议的一些信息,1 IEC 61850-9-1国际电工委员会决定撤消IE
2、C 61850-9-1背景：1999年,原因： IEC 61850-9-1的编码源于IEC 60044-8. IEC 60044-8采用IEC 60870-5-1的FT3帧格式。 随着IEC 61850-9-2的出版，UCA制定了按照IEC 61850-9-2实现的导则作为第一代产品的电子CT/PT和保护的串行通信。 TC38已经计划用61869-9-2(参照UCA的标准)取代IEC 60044-8,因此今天巳经没有了支持IEC61850-9-1的需求，IEC TC57已于2008年10月邀请各个国家委员会就取消IEC61850-9-1，发表意见 (57_979_DC) ，以避免出现开发基于两
3、种不同的、不兼容的两种标准的产品。时标、电压/电流一块A/D转换，无灵活性 61850-9-2能配置、带时标,投票结果：有投票权国家26，投票同意20个，没投票6个，投票反对为0。 2009年1月23日(57_990_INF)正式通知各个国家委员会取消IEC61850-9-1,TC38修订IEC60044-7/8的情况1 IEC60044-7/8将废除 2 将制订IEC61869-1/7/8/9-1/-9-1/-9-2/10/11/12,61869-9-2取代60044-8,IEC 61869-7 电子电压互感器(Electronic Voltage Transformers)IEC 6186
4、9-8电子电压互感器( Electronic Current Transformers),IEC 61869-9-1电子仪用互感器一般要求,IEC61869-9-2 数字输出的一般要求 基于 : IEC 61850-9-2 UCA User Guide 9-2 LE NCITs Cigre Brochure (to be published) IEC 62271-3 (interface IEC 61850-8-1 for CB)取消FT3传输幀格式,IEC 61869-9-3 Draft: 独立的合并单元 (SAMU) Product standard : 基于61869-9-2 的数字输出
5、 基于61869-9-x的标准化的模拟量输入,IEC61869-10 and 11 Draft: 低功率独立传感器Part 10: Rogowsky 线圈和低功率 CT, Part 11:低功率独立电压传感器IEC 6186912 综合的仪用互感器一般要求,2 IEC61850_ 90_3高压电器设备的状态监视,2008年在韩国首尔召开的会议上提出建议制订IEC61850用于高压电器设备的状态监视， 事实上IEC61044风力发电标准有一个分册也是有关IEC61850用于高压电器设备的状态监视,当前韩国提出建议稿即 57_1007_DC (IEC61850_90_3：Using IEC 618
6、50 for condition monitoring diagnosis and analysis) IEC 61850用于状态监视、诊断和分析,09年06月维也纳会议明确如下几个问题： 1 IEC61850-90-3范围： CMD应用、 建模 和设备管理系统通信的相关方面2专题工作组同意首先写出使用案例，进行建模，将有关内容进行了分工。,3 CMD应用涵盖 GIS和AIS监视、 线路监视、 变压器监视 变压器分接头调节、 水电发电机、 风力发电、 地下电缆、 配电线,LN Group S in Ed.2,SARC: 电弧监视和诊断 SCBR: 断路器磨损监视 SIMG: 绝缘介质监视 (g
7、as) SIML:绝缘介质监视 (liquid) SLTC: 分接头调节器监视 SOPM: 运行机制监视 SPDC: 局部放电监視和诊断 SPTR: 电力变压器监视 SSWI: 刀闸监视 STMP: 温度监视 SVBR: 振动监视,LN Group S proposed by S. Korea,SCTR: current SPRS: pressure SWER: aging SVTR: voltage SFLW: flow speed SLVL: level SPRS: pressure SPOS: position SINC:,GIS CMD 举例 2009. 6. 16 1 SLDM :
8、断路器扰乱动监视 功能：用扰动数据监视断路器 SCBR ：断路器磨损监视 MMXU RDRS,SPDM绝缘监视 功能 用化学传感器降低UHF局部放电方法噪声 SPDC 局部放电监視和诊断 SCSM 用化学传感器在绝缘气体检测分解气体容量,SGSM气体区监视 功能 在GIS气体区检出电弧故障和定位 STMP 绝缘气体温度 SIMG 绝缘气体压力吿警 TTMP 温度 SGAM 气体区绝缘击穿时加速度测量,SWMD开关运动检出 功能 用振动加速度传感器准确分析断开开关SCBR断路器磨损监视 SARC从电流数据切断电弧计数器 SOPM 最近两次充电运行的时间间隔 SSWI 当打开时振动(加速度数据),
9、3 IEC61850 _90_4 “Guidelines of Ethcrnet Network Switch Engineering.”09年6月18日专题工作组会议意见其中一部分： 采用61588协议实现网络对时微秒准确度,1 Overview of Related Standards and Papers 2 Reference Network TopologiesStar Topology Simple Ring Topology Ring-Ring Topology Redundant Star Redundant Ring Separated Station and Process
10、 Bus Rings,3 Performance issues3.1 Station Bus 3.1.1 Requirements3.2 Process Bus3.2.1Requirements,4 Redundancy4.1.1 RSTP Rapid Spanning Tree Protocol 4.1.2 MRP Media Redundancy Protocol 4.1.3 PRP Parallel Redundancy Protocol 4.1.4HSR High-availability Seamless Ring,4.2 Redundant, feedback free coupl
11、ing 4. 2.1 Reasons for coupling 4. 2.2 HSR/PRP Redundancy Boxes 5 Physical layout 6 Quality of service 7 Multicast and VLAN management,8 Clock Synchronization8.1Need for clock synchronization 8.2Current synchronization mechanisms in IEC61850 8.3 Trends for synchronization mechanisms in IEC61850,8.4
12、Time synchronization on HSR 8.4.1 Context 8.4.2 Boundary clock vs. transparent clock 8.4.3 End to end clock (E2E) vs. peer to peer (P2P)clock 8.4.4 BMC algorithm vs. alternate master 8.5 One step vs. two step clock 8.6 Summary,9 Network Security IEC 62351 10 Network Management 建议网络交换机类似于IEC61850 IED
13、定义数据模型和关鍵数据属性 11Conformance Testing,网络对时要求 仪用互感器的标准智能电子设备(IED)时间同步要求 时间性 精度s 引用 相角 (） 能类 50Hz T3 25 P1 27 T4 4 P2 M1 4 T5 1 P3 M2/3 1,SNTP对时不准主要由于： 1软件准备好报文，报文给MAC发送，什么时候能发送不知道？ 2交换机延时多少不知道？,若电压/电流或差动电流A/D转换不在同一个A/D转换内完成， IEC61850标准就时间同步准确到微秒级的问题，提出了技术要求， 如何实现标准中没有解决。用网络传输电压采样值，省去敷设电压电缆 网络对时省去敷设GPS秒
14、脉冲、B码网线,美国的IEEE于2002年颁布了“IEEE Std 1588-2002 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems-网络测量和控制系统的准确时间同步协议”第1版，2004年IEC等同采用这个标准命名为IEC61588。,IEEE于2008年6月颁布了该标准的第2版，2008年12月IEC同样等同采用这个标准命名为IEC61588 V.2技术关健点： 1 测量发送、接收端口的报文的时标，2 传输这些时标的协议、
15、3 测量交换机延时、 4 不同传输路径延时,IEC TC57 WG10工作组在2008年召开几次会议中讨论了IEC61588标准在变电站的应用， 倾向于制定一个协议子集， 由一个IED和网络的一个节点链路的解决方案 向用IEC61588通过网络实现全变电站范围时间分布的解决方案(a solution for a substation wide time distribution)，,并于2009年2月IEC TC57第十工作组会议上决定成立专题工作组制定有关网络的标准，标准取名为 ，2009年6月在奥地利第10工作组会议讨论关鍵问题于10/03形成文件第1稿,IEEE电力系统保护委员会(PSR
16、C)于2009年1月14日IEEE 变电站委员会继电保护通信分委员会(H7)决定成立 C7分委员会：IEEE 1588 Profile for Power System Applications 专门讨论为变电站制定网络对时标准提供文件名为“IEEE1588精确时间协议用于电力系统保护等应用的IEEE标准协议集”。,IEEE文件拟于2010年完成， IEC61850-90-4标准什么时候完成未知。,4 IEC61850第二版,-6,-7-2,-7-3 CDV巳投票，正准备FDIS文件其它处于CDV投票阶段,IEC61850第2版修改举例IEC61850-7-3 FDIS V.21 定义用于其它
17、应用领域的公共数据类和用于表示统计和历史数据的公共数据类29-39,Cell 定义正方形 CalendarTime definition Enumerated status (ENS) Histogram (HST) Visible String Status (VSS) Enumerated status setting (ENG) Object reference setting group (ORG) Time setting group (TSG) Currency setting group (CUG) Curve shape setting (CSG),2对IEC61850-7-3
18、 V.1的一些内容明确对一些文字错误修攺。,5 IEC61850和CIM协调IEC61850_90_2：Use of IEC 61850 for the communication between control centers and substations(IEC61850用于控制中心和变电站之间通信),IEC Sector Board 1临时第3工作组于1999年9月发表了“中压配电网”最终报告，该报告分析了如下几方面： 当前的形势； 电力工业内部变化的影响； 电力工业将来的需求。,最终报告提出如下建议： 1)为了将来能很好地为每个核心业务制定标准，IEC及其活动应如市场要求的哪样去做，
19、朝着无缝解决方面发展。 2)TC57各个工作组的建模工作应紧密地协调。应特别研究为电网运行统一的建模。 3)实现上述各项不仅要求SB1及相关技术委员会采取具体措施，也要求IEC中心局支持,1999年日本京都TC57年会上，由于要制定IEC61850用于变电站和控制中心之间通信，德国专家W.Marz先生提出建立无缝通信系统的建议： 1)IEC TC57正在制定许多标准但是没有一个统一的体系结构； 2)电力市场要求系统运行降低成本，避免不兼容标准间的协议转换； 3) IEC TC57应对IEC SB1的建议有一个详细回答；,4)应注意到IEC SB1建议对TC57有关标准的发展方面有着重要影响；
20、5)协调后的统一的体系结构对整个远动系统（Telecontrol system）有利，也对制造商有利。 并建议成立“Possible future unified Telecontrol communication Architecture(TCA) based on harmonized existing standards”临时工作组。,在TC57年会就上面意见进行讨论，最后形成一个文件“Communication Architecture for Future”,该文件谈到下一次SPAG会议将要分析当前体系现状, 要求所有工作组组长对TC57的体系现状提出分析意见供下一次SPAG临时会议
21、讨论，也殷切希望电力企业代表能发表意见。 SPAG收集了意见进行分析后决定是否需要继续进行工作，并向TC57或其它IEC机构提出报告。,第10工作组组长、第3工作组组长、W.Marz、K.shewarz联合编写了一篇关于无缝通信系统的文章 2001年WG13工作组组长T.Saxton提出了“Reference Architecture for TC57” 。 在SPAG会议上交流结论是要协调IEC61850和IEC61970的CIM 开始进行协调工作,最初成立第7临时工作组负责这方面的工作 后来专门成立第19工作组负责TC57协调“Interoperability within TC 57 i
22、n the long term-TC57内长期的互操作 ”2002年开始协调IEC61970 CIM和IEC61850的对象模型。,2007年EPRI(美国电力科学研究院)提出两个技术报告： 1“Harmonization of Utility Common Information Model (CIM) with Other IEC Power System Management Standards,” EPRI, Palo Alto, CA: 2007. 1012492. 2“Harmonize UCA (IEC 61850) and the CIM Standards,” EPRI, P
23、alo Alto, CA:2007. Project update: 37.018.,电力系统的控制系统发展方向:控制电力过程的设备和系统实现系统集成的解决方案;要求自动化系统是开放的; 减少同一信息多处定义，限制多重数据管理，为电力系统自动化实现无缝连接，要求设备和系统应是互操作的，接口、协议和数据模型必需是兼容的， 这是电力系统用户的强烈要求， 也是智能电网提出的要求 适应应用技术迅猛发展的需求;,协调一致数据类型是： 语义模型和创建不同表示之间关系的综合协调， 使得一个标准中的对象表示可以无歧意地映射到另一个标淮的对象表示成为可能， 使得互操作和信息交换不丢失数据或损坏数据。,协调IEC
24、 61850和IEC 61970 CIM有如下几方面：协调的内客将在IEC61850_90_2中反映,1数据模型 1.1 在CIM中需要增加如下一些内容 1)在CIM中增加IEC 61850 SCL的LNode和数据类； 2) 在CIM中增加IEC 61850 SCL的描述分相的内容，扩充SubEquipment； 3) 在CIM中增加IEC 61850 SCL的建模辅助设备的Function和SubFunction，例如自动门、防火告警等。,1.2 SCL 需要重复使用CIM的有关内容 1) SCL重复使用CIM的 Substation, VoltageLevel, Bay, Equipme
25、nt, PowerTransformer基本容器结构， 将Lnode依附于PowerSystemResource s，任意容器对象和设备类型将有依附的LNode；,2) SCL重复使用CIM的connectivity/topology模型 并允许将LNodes依附ConnectivityNode；3) 将IEC 61850中 SCL的测量和控制功能和CIM相应的Measurement-related 类连系,1.3测量和品质码(Measurements and Quality Codes) 1 ).在IEC 61850 SCL的测量和控制功能可语义地和CIM中的Measurement-rela
26、ted类关联。 2 ).在LNode和MeasurementValue之间语义映射和连接，在变电站和SCADA数据之间实现完全的关联是可能的。 3 ).这种关联可用两种方法实现： 4 ).在CIM中的MeasurementTypes列表需要扩充，使得包含所有IEC61850的LNode DataAttributes。,IEC61850和IEC61970都制定了品质码，TC57 WG19分析各个标准的品质码情况，制订了一个品质码标准，试图成为TC57内统一的品质码标准。,1.4设备类型协调 2.命名规则协调 3 XML使用协调经过这些年的工作， IEC61850和IEC61970协调工作基本结束
27、，,“Reference Architecture for TC57”几经修改现在为r5l版已经成熟可以正式出版，IC61850-90-2：Use of IEC 61850 for the communication between control centers and substations(IEC61850用于控制中心和变电站之间通信)。标准即将正式启动,09年06月会议提出的进度：标准名 DC DTR -7-5 09/12 10/11 -7-500 09/12 10/11 7-510 09/12 10/11 -7-10 09/11 -90-2 09/10 -90-3 10/03 -90
28、-4 10/03,-7-10 Web based access to models -7-500 Use of logical nodes to model functions of a substation automation system - 7-510 Use of logical nodes to model functions of a hydro power plant -90-1 Using IEC 61850 for the communication between substations -90-2 Using IEC 61850 for the communicatio
29、n between substations and control centres09-10 -90-3 Using IEC 61850 for condition monitoring diagnosis and analysis -90-4 Guidelines of Ethcrnet Network Switch Engineering,6 09年06月IEC TC57 WG10会议的讨论如下问题：,1 努力实现IEEE1588协议子集定义-IEC61850-90-42 新建议由IEEE和IEC联合制定同步相位计Synchrophasors公共标准-IEC61850-90-5。3 采用I
30、EC61850逻辑节点数据COMTRADE配置。 4 IEC61850和智能电网的关系,4 IEC61850和智能电网的关系IEC TC57实现无缝通信系统和统一建模工作从十年前就已开始,符合今天开展智能电网的大趋势，并在智能电网的大框架下得到进一步完善和提高。,1)在09年06月16日IEC TC57 WG10会议上SMB报告了有关智能电网的事项,SMB Decision 133/20: 已成立智能电网的策略组(SG)负责制定包括协议和模型标准的框架，以达到智能电网设备和系统互操作。 13 个国家委员会参加: BR, CA, CH, CN,DE, FR, GB, IT, JP, KR, NL
31、, SE , US 11 国家委员会代表参加第1次会议,SG3提出工作范围的建议： “智能电网是电网现代化的概念，智能电网在任意发电点和任意用户点集成电的和信息技术。” 优化运行、维修和电网的发展 现有基础上进行 提出了现有IEC的有关标准可用于智能电网报告也提出了美国NIST的报吿指出。美国现有16个标准可用于智能电网，美国NIST提出今后要制定的新标准。,2)09年06月维也纳会议纪要中谈到智能电网：,1 2030年制定出“智能电网互操作导则”，关于电力系统、终端用户应用和负荷的能量技术和信息技术运行的互操作。2三个工作组从事智能电网的电力、信息技术、和通信三方面工作。3智能电网对制定标准
32、提出更高要求。,4 NIST确认IEC61850为智能电网第1个启动标准之一。5 NIST协调制订框架。,3)2007年给美国商业部国家标准和技术研究院(NIST)一个任务： “主要任务是协调制定一个框架-包含信息管理的协议和模型标准，以达到智能电网设备和系统的互操作性”,美国电力科学院 .2009.6.17“关于智能电网互操作标准思路给NIST的报告” “Report to NIST on the Smart Grid Interoperability Standards Roadmap”,EPRI向NIST建议近期开展智能电网的工作：1 制定一个公共的价格模型(IEC参予) 2 时间同步和
33、管理 (1)制定基于时间同步导则的应用(IEC TC57参予),3公共语义模型 制定公共语义模型(IEC TC57WG10、13、13参予)3.1公共气象和地理模型(IEC TC57 61850有关)(1)采用公共语义模型制定气象、地理信息系统、调度(IEC TC57参予)3.2公共调度机制(3)制定新的智能电网调度模型(IEC参予),4 基于网络技术的以太网应用 5 研究无执照无线电频段的通信干扰,优先功能 1需求响应 (1)制定DR信号标准(IECTC57参予) (3)制定DER有关标准(IECTC57参予),2 广泛范围应用：(1)制定基于时间同步导则的应用(IEC61850) (3)制定和扩展IEC61850和IEC61970的数据和报文由第19工作组指导第10工作组和第13工作组将IEC61850从变电站推广应用变电站和控制中心和其它领域，支持需求响应和能量存储的实时要求也包括市场信号、天气和其它非技术信息,3电能存儲(3)制定儲能设备特定公共信息模利用IEC61850-7-420 4电力输送(IEC参予) 5高级计量设备,6 配电网管理(1) CIM(IEC TC7 WG14 CIM)(3)扩充IEC61968、IEC61850配电网管理对于设备层通信，长远应采用IEC61850并需作扩充。,谢谢大家！,
