1、IEC61850发展历程-现有技术及问题,SAS在国外有30多年历史，国内有20多年历史。 多种网络与私有协议并存。 无法互操作。,IEC61850发展历程-制定过程,目标：互操作性（不是互换性）。一个世界，一种技术，一个标准 IEC TC57 WG10、11、12 制订（19952005）。 2005年至今修订，2010年出第2版-增加在线监测。 代表了SAS技术的最新趋势，是实现数字化变电站的关键技术。 是一个十分庞大的标准体系，不仅仅是一个通信协议。,IEC61850与传统技术比较,互操作性 数据模型 通信服务 工程配置 影响范围,IEC61850技术-与传统技术比较,数据模型1）现有技
2、术优点：简单，容易实现。缺点：不能满足用户各种需求，往往需要扩充；扩充后不能相互识别，无法互操作。,IEC61850技术-与传统技术比较,数据模型1）IEC61850技术优点：能够满足各种IED的个性化需求；能够互操作；缺点：实现复杂，对硬件要求高。,IEC61850与传统技术比较-信息模型,IEC61850数据组织示例：,“MMXU2$MX$A” = Feeder #2 Current Measurements,IEC61850技术与传统技术比较-通信协议,通信协议 1）传统技术不严格分层，应用层与底层联系比较紧密。服务种类不能满足数字化变电站需要，不支持在线服务。2）IEC61850定义了
3、独立于所采用网络和应用层协议的通信服务。解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾。3）IEC61850定义了60多种服务，可以满足变电站通信需求。支持在线获取数据模型，也支持IED水平通信（GOOSE报文） 。,IEC61850与传统技术比较-通信服务,通信服务-数据访问的方法IEC61850定义了60多种服务，可满足数字化变电站通信需求。 特点：1）支持在线获取数据模型；2）支持保护设备之间横向通信（GOOSE报文） 。,IEC61850技术与传统技术比较-通信服务,传统IED之间沟通方式：,IEC61850技术与传统技术比较-通信服务,IED之间逻辑互锁：,IEC61850技术与传统
4、技术比较-通信服务,IED之间通信的要求： 1）1台设备同时向多台设备发报文； 2）快速性（4ms）；,IEC61850技术与传统技术比较-工程配置,IEC61850标准介绍-文件构成,系统概貌 IEC61850-1 介绍和概述IEC61850-2 术语IEC61850-3 总体要求IEC61850-4 系统和项目管理 IEC61850-5 功能的通信要求和设备模型 数据模型IEC61850-7-4 兼容逻辑节点类和数据类IEC61850-7-3 公用数据类,IEC61850标准介绍-文件构成,抽象通信服务IEC61850-7-1 原理和模型IEC61850-7-2 抽象通信服务接口（ACSI
5、） 映射到实际的通信网络IEC61850-8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3IEC61850-9-1通过单向多路点对点串行通信链路采样值 IEC61850-9-2 通过ISO/IEC8802-3传输采样值,IEC61850标准介绍-数据模型,1、IED应用模型规范：物理设备建模原则 一个物理设备，应建模为一个IED对象。该对象是一个容器，包含server对象，server对象中至少包含一个LD(逻辑设备)对象，每个LD对象中至少包含3个LN对象：LLN0、LPHD、其他应用逻辑接点。 （LLN0：逻辑设备公共数据，如铭牌、设备运行状态信息；LPHD：代表拥有逻辑节点的物理设备的公
6、共数据，如物理设备的铭牌、运行状况信息）装置模型ICD文件中IED名应为“TEMPLATE”。实际系统中的IED名由系统配置工具统一配置。 2、IED应用模型规范：服务器（Server）建模原则,IEC61850标准介绍-数据模型,Server描述了一个设备外部可见（可访问）的行为，每个server至少应有一个访问点（AccessPoint）。所有访问点，应在同一个ICD文件中体现。 (注:访问点以S、G、M描述)MMS goose sv 3、IED应用模型规范：逻辑设备（LD）建模原则 逻辑设备建模原则，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L
7、D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标准介绍-数据模型,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： o公用LD，inst 名为“LD0”； o测量LD，inst 名为“MEAS”； 遥测量 o保护LD，inst 名为“PROT”； o控制LD，inst 名为“CTRL”； o保护测控过程层访问点的LD，inst 名为“PI”；(或scld) o智能终端LD，inst 名为“RPIT”； o录波LD，inst 名为“RCD”； o 合并单元LD，inst 名为“MU”。 注：若装置中同一类型的LD 超过一个可通过添加两位数字尾
8、缀，如MU01、MU02。,IEC61850标准介绍-数据模型,3、IED应用模型规范：逻辑节点（LN）建模原则 每个最小功能单元建模为一个逻辑节点对象，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，若标准的LN类不满足功能对象的要求，可进行LN类扩展或者新建LN类。每个逻辑设备下面都应该有一个LN0节点。,IEC61850标准介绍-数据模型,IEC61850技术介绍-数据模型,Physical Device (network address),Logical Device (e.g. Relay1),MMXU1,MMXU2,DO,DO,DA,DA,Logical Nodes,源自于
9、CDC,IEC61850标准介绍-数据模型,IEC61850标准介绍-数据模型,IEC61850标准介绍-通信服务,IEC61850定义了9大类60种ACSI 。1）关联服务2）信息模型服务3）定值组服务4）主动上送的报告服务5）日志服务6）快速报文服务7）采样值服务8）对时9）文件服务,IEC61850标准介绍-通信服务,IEC61850的服务也是基于模型的，在通信网络上传输的，包含层次参数信息的有序功能报文。采用面向对象技术定义通信服务，用抽象建模方法设计出抽象通信服务接口，定义了变电站设备的公共的实用服务。主要定义了两种机制的通信服务。一种是客户机/服务器模型，它提供了控制、报告、取数据
10、值等服务。一种是发布/订阅模式，它提供GOOSE/GSSE服务（主要用在时间关键的应用中，如继电保护设备的快速、可靠地数据传输）、周期性的采样值的传输服务。,IEC61850标准介绍-通信服务,客户/服务器模式,IEC61850标准介绍-通信服务,发布/订阅模式,IEC61850标准介绍-通信服务,IEC61850标准介绍-通信协议,IEC61850标准介绍-通信服务,61850的服务有多种，选择报告服务、定值服务、控制服务、GOOSE服务和SV服务等。报告服务是在服务器和客户机之间，传输变化的事件、 告警、开入、模拟量等信息的服务。变化信息的报告上送，触发方式存在数据变化、品质变化、数据刷新
11、 完整性周期等。报告具有带缓存报告、无缓存报告。,IEC61850标准介绍-通信服务,报告的配置,IEC61850标准介绍-通信服务,事件：数据改变周期性报告总召唤,2种报告： 非缓存报告 缓存报告,IEC61850标准介绍-工程配置语言SCL,基于XML技术，IEC61850定义了一种变电站配置语言（SCL），描述变电站自动化系统与一次开关场之间的关系及IED配置情况。 SCL提供了统一工程数据格式。 SCL有4种文件类型，1）系统规范描述文件（SSD）2）系统配置描述文件（SCD）3）IED能力描述文件（ICD）4）IED配置后的描述文件（CID）,IEC61850标准介绍-工程配置语言S
12、CL,SLC文档应包含头、变电站、通信、智能电子设备和数据模板五个基本组成部分。 1、头：描述SCL文档的版本和修订号以及名称映射关系 2、变电站：从功能的角度描述开关场设备以及描述所有设备。目前还未实现 3、通信：描述与通信相关的对象类型、如子网、通信访问点，描述有关智能电子设备间的连接，作为逻辑节点客户和服务器间的通信路由基础。 4、智能电子设备：描述与变电站自动化系统产品相关的装置对象，如智能电子设备、逻辑节点实现等。 5、数据模板：详细定义了所有在文件中出现的逻辑节点、包括它的类型以及该逻辑节点所包含的数据对象DO。,IEC61850标准介绍-工程配置语言SCL,ICD、CID文件就目
13、前接触而言，差别不大CID文件中包含： 1、本装置的通信网络配置，包括GOOSE、MMS网络的IP地址、MAC地址、VLAN等配置信息。 2、装置的实例配置，装置所在的间隔名称、装置名称等配置信息。 3、相关的数据类模板DataTypeTemplates配置，包括LNodeType、DoType、DAType、EnumType等。,IEC61850标准介绍-工程配置语言SCL,SCL-实现了不同厂家工程工具的互操作，简化了工程实施过程。,IEC61850标准介绍-工程配置过程,IEC61850与数字化变电站的关系,数字化变电站关注功能 通信是数字化变电站的关键技术 互操作性对对数字化变电站的基
14、本要求 IEC61850提供了完整解决方案,IEC61850标准介绍-通信网络,IEC61850使用以太网技术。 总线型和环网以及双网或单网等多种形式。 以太网交换机必须支持优先级设置（IEEE802.1Q）和虚拟局域网（VLAN，IEEE802.1P）。,IEC61850变电站网络结构,变电站层双网通信冗余机制 双网双IP通信机制双网采用各自独立的IP网段地址进行通信。优点：是双网各自独立，网络底层不用切换，但应用层处理较复杂，双网可靠性取决于应用层双网处理机制，常见的有双发双收模式，热备用模式和冷备用模式。 双网单IP通信机制将双网绑定为一条逻辑链路，组成冗余网络，实现双网卡单IP通信。这
15、种机制优点是应用层处理和配置都较简单，和单网是一样。双网可靠性只取决于双网的网络底层切换。,连接站控层的计算机和间隔层IED。采用客户/服务器模式通信，站控层计算机为客户端，间隔层IED为服务器。完成IED级的五防功能。采用基于发布/订阅模式通信的GOOSE报文。可以用100M光以太网或电以太网。,间隔层网络,连接间隔层IED和过程层IED（例如合并单元、智能单元）。采用发布/订阅模式通信。主要完成传输测保装置需要的采样值（SV）和开关量（GOOSE）。一般用100M光以太网。,过程层网络,包括变电站监控系统、远动系统、防误闭锁系统、保护信息管理系统、通讯监控系统、电量远传系统、安防监视系统及火灾报警系统的功能 。站控层设备与间隔层设备之间采用IEC61850进行通信，实现网络共用、信息共享 。,站控层设备,
