1、IEC61850培训,IEC61850标准简介,IEC61850配置流程介绍,IEC61850建模的几个基本概念,IEC61850模型,IEC61850培训,IEC61850建模的几个基本概念,信息模型 描述对象某些特征、参数，代表对象，例如一次主接线图可以看作是变电站的电路模型。 IEC61850中的模型主要用于完成通信功能。 建模 IEC61850标准已经建立了标准的变电站通信模型（提供了组件） 工程应用中，从标准模型中选择适当的逻辑节点和数据，并赋予实例特定值 （组装工作）,IEC61850培训,IEC61850建模的几个基本概念,逻辑节点（LN） logical node 物理装置内部
2、交换数据的最小功能部分，如差动保护功能、距离保护功能、断路器等。 由数据和方法组成的对象。 逻辑设备（LD） logical device 一组具有共同特征的逻辑节点及其共用服务组成。 共同特征：通常一起投、退或处于测试模式。 服务：GOOSE（Generic object oriented substation event面向对象的通用变电站事件）, 采样值交换, 定值组等。,IEC61850培训,IEC61850建模的几个基本概念,服务 Services 逻辑节点间交换信息的行为，或称为逻辑节点的输入、输出行为，与编程中“对象”的“方法”有类似之处。 智能电子装置（IED） intelli
3、gent electronic device、物理装置（PD）physical device 由一个或多个处理器构成（微机装置）。 可接收外部信息和向外发送数据/控制命令的装置。 有内部时钟，提供时间标志，能与外部时钟同步。 如微机保护、测控装置、数字式电能表等。 一个IED(PD)可包含一个及以上逻辑设备(LD),IEC61850培训,缩略语 IED Intelligent Electronic Device（智能电子设备） BRCB Bufer Report Control BLock（有缓存的报告控制块） URCB Unbufered Report Control Block(无缓存报告
4、控制块) ICD IED Capability Description（IED能力描述文件） CID Configured IED Description（IED实例配置文件） RPIT Remote Process Interface Terminal （智能终端） SCD Substation Configuration Description（全站系统配置文 件） SSD System Specification Description（系统规格文件） SV Sampled value（采样值） GOOSE,Go Generic object oriented substation ev
5、ents（面 向通用对象的变电站事件）,一、IEC 61850标准简介,IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的变电站通信网络和系统系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。 IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言，使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。 不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且还定义了电子式CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。,长期稳定性 标准应向后兼容，以适应通讯技术和系统要求的发展,1）、IEC61850的制定目标,互操作性 来自一个或多个厂家的IED之间交换
6、信息和正确使用信息完成各自功能的能力,自由配置 标准需要支持各种策略以允许功能自由分布，例如：集中式或分布式系统,一、IEC 61850标准简介,2）IEC61850标准的内容框架(DL/T860),建模方法,7-4,逻辑节点,物理设备,逻辑设备,数据对象,数据属性,7-1,5,信息模型,信息服务模型,公共数据类,7-3,模板,7-2,面向变电站层的通信,面向过程层的通信,8,9-1/9-2,设备与系统的描述,模型与服务的测试,6,10,MMS报文,SV报文,GOOSE报文,8,一、IEC 61850标准简介,保护与合并单元,模拟量,合并 单元,智能 终端,SV,GOOSE,保护与监控主机,保
7、护动作信息/异常告警信息 定值信息/录波信息等,保护与智能终端,采样值信息（SV）,状态信息（GOOSE）,开关量,监控主机,MMS,MMS,3) 服务模型：MMS、GOOSE和SV三类,一、IEC 61850标准简介,4) 智能变电站自动化接口模型,一、IEC 61850标准简介,5） IEC 61850标准模型的表达形式,物理设备,逻辑设备,逻辑 节点,DO,数据属性 DA。如启动、 A、B、C动作,逻辑节点LN。如：差动、阻抗保护,数据对象 DO。如：保护启动、动作,物理设备。如：线 线路保护,逻辑设备LD。如：第一、二套保护,“PHD / PCL931 / PDIS1 $ Op $ g
8、eneral” =1,物理设备名 服务器,逻辑设备名,逻辑节点名,数据属性名,数据对象名,一、IEC 61850标准简介,GndPDIS1,GndPDIS2,GndPDIS3,general,Op,PhsA,PhsB,PhsC,general,Op,PhsA,PhsB,PhsC,general,Op,PhsA,PhsB,PhsC,数据对象,接地距离保护 I段动作跳A相,数据集,逻辑 节点,数据属性,6) 状态信息,一、IEC 61850标准简介,数据集,保 护 程 序,通 信 程 序,负责刷新数据集中数据的值,置1：表示动作,置0：表示返回,监视数据集中数据值的变化,一旦发生变化就认为产生一个
9、事件,即发送报文,状态信息的形成过程,一、IEC 61850标准简介,GOOSE传输机制：变时间间隔重复传输,事件结束后以较长的间隔连续传输（5s），以保持通信线路的畅通,事件发生时以较短的间隔连续传输（2ms，4ms, 8ms）避免数据报文的丢失,事件计数器C1,报文计数器C2,C1=8 C2=10,C1=9 C2=0,C1=9 C2=5,保护动作,一、IEC 61850标准简介,保护程序判断结果 距离I段动作，跳A相,5s,2ms,2ms,4ms,5s,St：事件计数器,Sq：报文计数器,保护程序：刷新数据,通信程序：监测数据变化/传输GOOSE报文,返回时间到,2ms,2ms,4ms,G
10、OOSE传输实例：,一、IEC 61850标准简介,7）采样值信息（SV） IEC61850-9-2、9-1 9-1格式固定，支持点对点以太网传输。 9-2格式可以设定，支持点对点或网络传输。 以太网传输通信速率高（100M/1000Mbps），传输延迟不固定，依赖外部时钟 基于IEC60044-8的FT3格式 采用FT3格式点对点传输，速率（2.510Mbps）。 传输延时固定，可用插值再采样实现同步，不依赖外部时钟。,一、IEC 61850标准简介,8）IEC 61850的特点 信息分层（站控层、间隔层、过程层） 面向对象建模和信息自我描述，适应开放互操作性要求 采用抽象通信服务接口，适应
11、通信网络技术迅猛发展 传输采样测量值（SV） 快速传输变化值（GOOSE）IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据对象模型建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足互操作性要求。,一、IEC 61850标准简介,9） 61850的面向对象建模,一、IEC 61850标准简介,10） 61850的面向对象建模,一、IEC 61850标准简介,11）应用数据和服务的建模,一、IEC 61850标准简介,IED（智能电子设备，指保护、测控等设备）应提供ICD文件，描述IED的能力及通信内容，如是否具有定值、压板、动作信号等。 系
12、统集成工具把各IED的ICD文件集成并进行实例化如IED名、信息点描述等形成站级模型文件-SCD文件，供站级（包括监控、远动、故障信息主子站）应用。 IED从SCD文件中导出本IED相关部分形成CID文件，即实例化后的IED模型文件，供IED运行时用。,IEC61850培训,IEC61850配置流程介绍,1）智能化变电站系统与设备的描述,四个重要的描述文件 SSD：系统定义文件：应全站唯一，该文件描述变电站一次系统结构及相关联的逻辑节点，最终包含在SCD文件中。SCD：变电站配置描述文件：该文件描述所有IED的实例配置和通讯参数，IED之间通讯配置及变电站一次系统结构有系统集成商完成。SCD文
13、件应包含版本修改信息，明确描述修改时间，修改版本号等内容。,二、 IEC61850配置流程介绍,ICD：IED设备能力描述文件：按设备配置，该文件描述IED的基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通讯参数。 CID：已配置的IED描述文件：按设备配置，该文件描述IED的基本数据模型及服务，并包含了IED实例名称和通讯参数。是从系统集成商配置的SCD文件导出的，他关联了一次系统和通信参数。,二、 IEC61850配置流程介绍,2）各种描述文件的作用和流转过程,.ssd文件 (1个，设计院提供),.icd文件 (多个，由制造商提供),描述一次接线图,描述二次设备的信息和服务模型,通信系统设计
14、,.scd文件,描述一次接线、二次设备和通信系统（最完整）,实例化，确定二次设备与一次系统的对应关系,. cid文件,. cid文件,描述二次设备模型、通信参数及与一次系统的对应关系,二、 IEC61850配置流程介绍,IEC61850培训,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,装置模板配置文件,装置实例配置文件,配 置,二、 IEC61850配置流程介绍,IEC61850培训,三、 IEC61850模型,IEC61850培训,ICD/CID文件结构 -Header：历史版本信
15、息等 -Communication：IP地址，GOOSE配置等 -IED：遥测、遥信、定值、压板、动作信号等 -DataTypeTemplates ：对象类型定义,2 模型验证 1：XMLSpy修改模型，可做一些语法方面的验证，特别是使用栅格模式可避免格式错误。 2:SCD工具可以校验模型的规范性和语法性的错误，并且能明确指出错误所在处，建议使用ICD前先进行校验。 3：客户端工具软件Visual Studio可作进一步验证,安装好软件后，只需把模型文件放入E:Iec61850STD_61850mvlusr下，然后startup中的文件名和IED名字修改正确，然后运行软件，运行结果 记录在E:
16、Iec61850STD_61850mvlusr 中的mms.log中,此项校验偏重于内部映射格式和语法错误。,IEC61850培训,3 IED配置 IEC 61850模型的树状层次：PHD-LD-LN-DO-DA,IEC61850培训,IEC61850培训,IED Sevices （服务）,Sevices,DyaAssociation 目录 Setting Groups 定值组 GetDirectory 地址列表 Data Object Definition 数据对象定义 Get Data SetValue 得到数据对象值 Set Data SetValue 扩展数据对象值 Data Set
17、Directory 数据集地址表 Conf Data Set 数据集（最多个数） Read Write 读、写 Conf Report Control 报告控制块（最多个数） Get CB Values 控制值 Report Settings 报告控制块的整定 GOOSE File Hardling 文件处理 ConfLNS,fixLnInst 实例 fixPrefix 扩展,3.1 IED和LD相关信息,IEC61850培训,1：icd文件中的IED名一般为Template 2：每个IED包含1-n个LDevice，每个LD至少包含1个LN0、1个LPHD 和 其他LN。 3：逻辑设备建模原
18、则，应把某些具有公用特性的逻辑节点组合成一个逻 辑设备。 LD不宜划分过多，保护功能宜使用一个 LD来表示。SGCB 控制的数据对象不应跨 LD，数据集包含的数据对象不应跨LD。,IEC61850培训,5：IED应用模型规范：逻辑设备（LD）建模原则 逻辑设备的划分宜依据功能进行，按以下几种类型进行划分： a） 公用LD，inst 名为“LD0”：包括与保护功能无关的装置告警信号、通信故障（包含MMS、GOOSE、SV）,自检信号等； b） 测量LD，inst 名为“MEAS”：包括遥测信号； c） 保护LD，inst 名为“PROT”：包括与保护功能相关的各类信号，例如：保护LN、跳闸LN、
19、保护模型量LN、保护开入量LN等； d） 控制LD，inst 名为“CTRL”：包括遥信和遥控信号； e） 保护、测控、合并单元等过程层访问点的LD，inst 名为“PI”：包括测控GOOSE信号、保护GOOSE信号； I） 采样值LD，inst名为“SVLD”：包括保护、测控接收的SV信号； f） 智能终端LD，inst 名为“RPIT”：包括与智能终端相关的各类信号，例如：跳闸LN、开关LN、遥控LN、测量LN等； g） 录波LD，inst 名为“RCD”：包括保护录波或专用录波器LN； h） 合并单元LD，inst 名为“MU”：包括合并单元所需的各类信号，例如：互感器LN等。,IEC6
20、1850培训,3.2 逻辑节点LN （Logical Node） 逻辑节点（LN）建模原则： LN是 IED自身完成的最小功能单元，应按照 IEC 61850标准建模。 需要通信的每个最小功能单元建模为一个 LN对象，属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个 LN对象中。LN类的数据对象统一扩充逻辑节点是功能的最小单位，如PTOC类型的LN表示带时限过流保护，包括时限、过流等定值及保护启动动作状态。MMXU表示3相系统的模拟量，包括电流、电压、功率等数据。CSWI表示开关对象，包括开关状态，开关控点等数据。从LD包含的LN既可知道LD所能支持的功能 。 以下是常用逻辑节点：,IEC6185
21、0培训,IEC61850培训,IEC61850培训,CTRL/GGIO2,3.2.2包含状态数据的LN,CTRL/GGIO2,IEC61850培训,IEC61850培训,1:LN类型lnType：描述LN包含的数据信息，根据lnType如 NJPN_GGIO_IND在DataTypeTemplate段中查询 2:LN实例名：prefix+lnClass+inst 如：GGIO2（prefix为空） 3:LN实例路径名： CTRL/GGIO2 LD与LN之间以/分隔 4:只在LN0实例中包含数据集DataSet、报告控制块ReportControl。 5:只有在DataTypeTemplate定
22、义过，LN才可以实例化，比如 模板NJPN_GGIO_IND中定义了Mod、Behavior、NamPlt、 Health、Ind1Ind16，LN实例化时DO就只能包含Mod、 Behavior、NamPlt、 Health、Ind1Ind16。如果要增加其他 DO，必须在DataTypeTemplate先行定义，才可进行实例化。,IEC61850培训,3.2.2包含测量数据的LN,MEAS/BUS_MMXU1,1:LN类型lnType：描述LN包含的数据信息，根据lnType如 NJPN_MMXU在DataTypeTemplate段中查询 2:LN实例名：prefix+lnClass+in
23、st 如：BUS_MMXU1 3:LN实例路径名： MEAS/ BUS_MMXU1 LD与LN之间以/分隔,IEC61850培训,IEC61850培训,3.2.3包含控制数据的LN,IEC61850培训,CTRL/CSWI1,控制LN特殊：控制LN的数据不需要添加到数据集中,IEC61850培训,3.2.4包含定值数据的LN,3.3 数据DO（Data Object）及 数据属性DA（Data attribute） 模型中LN的下级数据称为DO，在61850标准中统一定义了每个DO含义，DO又可包含下级DO和DA，因此DO可看作一个结构化的数据。DA是模型中的末级数据，DA又可包含DA，最末级
24、DA称为叶子leaf。 模型中的信息分为几种类型，由DA的功能约束属性fc进行标识，常用fc有如下类别： ST：状态 MX：测量 CO：控制 SG：当前区定值 SE：编辑区定值 BR：缓冲型报告控制块 RP：非缓冲型报告控制块 下面为常用数据类型的例子。,IEC61850培训,公共数据类的功能约束值,公共数据类的功能约束值,公共数据类的功能约束值,公用数据类CDC,工程建模过程中，如果每个逻辑节点的每个数据都随意定义，互操作性无从谈起。 IEC61850借用了编程中类的概念，定义了一批公用数据类。工程建模时，数据定义不需列出全部属性，仅需引用公用数据类。公用数据类对保持数据属性定义的一致性非常
25、有用。例如断路器逻辑节点XCBR位置数据POS只需引用CDC中“可控双点DPC”即可。,公用数据类CDC,核心的公用数据类分组状态信息 ；SPC、DPC、INS测量值信息；MV、CMV可控状态信息；（包含SPC、DPC、INC）可控模拟信息；状态设置；SPG、ING模拟设置；描述信息。 约30种CDC 举例：断路器逻辑节点XCBR的位置属性POS继承CDC“可控双点”-“DPC” 的全部数据属性，如ctlVal, origin, ctlNum 等。,3.3.1状态类数据 包括压板状态、开入状态、告警信息、事件状态等。 类型：SPS,IEC61850培训,IEC61850培训,实例化中Ind2属
26、于LnType为NJPN_GGIO_IND的LN，所以在LNodeType中查询得到DOtype为CN_SPS，再到DOType中查询得到DA（stVal）。,3.3.2 测量类数据 （CMV）,IEC61850培训,IEC61850培训,3.3.3控制类数据 控制类型包括复归、压板、开关控制 类型DPC、SPC,IEC61850培训,IEC61850培训,3.3.4定值类数据,IEC61850培训,3.4 数据集：DOI /DAI的集合,IEC61850培训,FCDA到DO，DO包含的fc指定的DA也属于FCDA,IEC61850培训,IEC61850培训,FCDA到DA,1: 数据集路径名
27、datasetReference唯一确定一个数据集:IED名+LD名 +LN名+数据集名 2: 根据每个数据成员实例可找到数据的描述，即可知道数据与IED内部数据的 对应关系,3.5 报告控制块ReportControl,IEC61850培训,Dchg 数值变化 Qchg 品质变化 Dupd 更新变化 Period 周期变化,IEC61850培训,1、报告控制块用于设定IED上送数据的内容及方式等，包括告警、事件、开入、模拟量等所有IED需上送的内容。61850中除总召由client发起外，其余全部为IED主动上送数据。 2、IED与client连接过程中，client一般会根据各自需要设定每
28、个报告实例的属性，此处的例子是icd中设定的默认值，如果client不重新设定，IED以此方式上送。 3、datSet属性：本报告控制块对应的数据集。 4、TrgOps：报告触发选项，数据集中的数据在何种条件下通过报告上送dchg:数据变化上送qchg:品质变化上送dupd:数据更新上送，目前一般不用period:周期上送,5、OptFeilds:报告报文中包含的数据域，除了信号状态模拟量值以外的信 息，如以下数据等： seqNum:报告的序号，递增 timestamp:报告生成的时标，不是信号变化时间 dataset:报告中包含数据集名 6、RptEnabled: max属性是IED可以支持
29、的报告实例个数。IED初始化时 为每个报告生成max个实例，分别以报告控制块名+实例号（01,02） 进行区分，如brcbAlarm01、 brabAlarm02。每个client在连接时， 以不同的报告实例号占用一个报告实例。每个报告实例按照client指定 的属性上送报告。 7、如果数据集成员到DO级别，其包含的任意一个数据满足报告触发条件 都应触发报告。 8、报告分为缓存和非缓存两种类型，由IED建模时，通过ReportControl 段的”buffered”属性设置，buffered=true设置缓冲型报告，对应 fc=BR； buffered=false设置非缓冲型报告,对应fc=R
30、P。缓存型报告 要求IED在内存中缓存报告，如通信中断期间发生了事件，当通信恢复 后，此事件报文应能上送不丢失，通常告警、事件、SOE等报告建模为 缓存类型。非缓存型报告不要求IED缓存，通信中断期间的数据可丢 失，通常遥测类型的数据建模为非缓存报告 。,IEC61850培训,3.6 短地址映射格式 DataType 数据类型： CPU2.Mea_Data.INF.value 遥测 CPU2.SG_Data. 1. INF.value 保护定值、投退 CPU1.RSV_Data. INF.value 开入 CPU5.RSV_Data. INF.value 可控软压板状态 CPU15.RSV_Data. INF.value 不可控软压板状态 CPU1.RCV_Data. INF.value 开关遥控、信号复归 CPU5.RCV_Data. INF.value 软压板遥控 CPU1.EVE_Data. INF.value 保护事件、告警 CPU0.RSV_Data. INF.value 过程层链路状态,IEC61850培训,感谢观映,IEC61850培训,
