IEC技術(shù)體系分析.pptx

1、IEC61850是一個(gè)技術(shù)體系，在追求互操作性的同時(shí)，也追求長(zhǎng)期肯定性，和應(yīng)用的靈活性。對(duì)長(zhǎng)期肯定性，和應(yīng)用靈活性的追求使IEC61850的互操作性成為一種“實(shí)現(xiàn)互操作性”的基礎(chǔ)，并不等于互操作性本身。引言探討IEC61850長(zhǎng)期穩(wěn)定性、應(yīng)用靈活性、互操作性的本質(zhì)和關(guān)系，以及其所建立的技術(shù)體系是本研究的基本目的。以IEC61850技術(shù)體系為基礎(chǔ)，明確IEC61850互操作性與應(yīng)用互操作性的關(guān)系，建立應(yīng)用所需要的互操作性的技術(shù)途徑是本研究的現(xiàn)實(shí)目的。 IEC 61850 Communication Networks and Systems in Substations 變電站通訊網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)系列標(biāo)

2、準(zhǔn)文檔結(jié)構(gòu)目標(biāo)及作用互操作性、自由分布、長(zhǎng)期穩(wěn)定性開放性技術(shù)路線協(xié)議棧與通信服務(wù)的解偶協(xié)議棧通信服務(wù)與模型結(jié)構(gòu)的偶合服務(wù)開放的建模模型對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的支持描述語(yǔ)言目錄向具體協(xié)議棧的映射 (SCSM)Part 8-1:Mapping to MMS and to ISO/IEC 8802-3Part 9-1:Sampled Values over Serial UnidirectionalMultidrop Point-to-Point linkPart 9-2:Sampled values over ISO 8802-3Part 7-2:Abstract Communication Services

3、 (ACSI)Part 7-1:Principles and Models抽象通訊服務(wù)Part 7-4:Compatible Logical Node Classes and Data ClassesPart 7-3:Common Data Classes信息模型Part 10:Conformance Testing 測(cè)試Part 1: Introduction andOverview系統(tǒng)部分Part 2: GlossaryPart 3: General RequirementsPart 4: System and ProjectManagementPart 5: Comm. Requirem

4、entsfor Functions andDevice Models配置Part 6:Configuration Languagefor electricalSubstation IEDs 文檔結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定性 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)向后兼容, 以適應(yīng)通訊技術(shù)和系統(tǒng)要求的發(fā)展目標(biāo)與作用互操作性 來(lái)自一個(gè)或多個(gè)廠家的IED之間交換信息和正確使用信息完成各自功能的能力 功能自由分布 標(biāo)準(zhǔn)需要支持各種策略以允許功能的自由分布，例如：集中式和分布式系統(tǒng) 傳統(tǒng)通信協(xié)議信息規(guī)定在傳輸幀格式中協(xié)議的過(guò)時(shí)信息的擴(kuò)展、通信技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致協(xié)議的不穩(wěn)定103最明顯IEC61850不受通信技術(shù)發(fā)展的影響不受信息擴(kuò)展的影響適用范圍廣一個(gè)

5、標(biāo)準(zhǔn)2版的目標(biāo)更明顯 作用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化組織長(zhǎng)期利益對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的利益對(duì)運(yùn)行單位 ？信息的穩(wěn)定性目標(biāo)與作用長(zhǎng)期穩(wěn)定性數(shù)字化變電站中的功能自由分布變電站自動(dòng)化形態(tài)的發(fā)展和變化可能數(shù)據(jù)、信號(hào)的共享是前提通信技術(shù)的支持是保障？IEC61850的作用覆蓋過(guò)程層、間隔層、站控層 2版包括縱聯(lián)通道、甚至遠(yuǎn)動(dòng)傳輸信息的內(nèi)容根據(jù)功能分布設(shè)計(jì)結(jié)果 與傳統(tǒng)協(xié)議的對(duì)比前提是功能分布確定事實(shí)上不可能確定協(xié)議不體現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)品、工程協(xié)議體現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果IEC61850本身不滿足目前數(shù)字化變電站的矛盾所在目標(biāo)與作用功能自由分布（1）目標(biāo)與作用功能自由分布（2）目標(biāo)與作用功能自由分布（3）邏輯設(shè)備“合并單元”LN PCTRLN

6、PCTRLN TVTRLN PCTRLN PCTRLN TCTR邏輯設(shè)備“斷路器 IED”LN PCTRLN PCTRLN XCBR邏輯設(shè)備“斷路器 IED”LN PCTRLN PCTRLN XCBRPDIS 線路保護(hù)傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)采樣值IEC 61850保護(hù)跳閘互操作性與其它目標(biāo)的關(guān)系不受協(xié)議棧更換的影響長(zhǎng)期肯定性一種通用的通訊協(xié)議中承載所有可能的數(shù)據(jù)和信息自由分布特性交換信息和理解信息作用最終價(jià)值IEC協(xié)議棧更換產(chǎn)品制造協(xié)議棧更換IEC61850修訂 設(shè)計(jì)、運(yùn)行數(shù)字化變電站發(fā)展目標(biāo)與作用互操作性（1）目標(biāo)與作用互操作性（2）61850通信服務(wù)產(chǎn)品的通信方式產(chǎn)品設(shè)計(jì)通信信息如何通信產(chǎn)品的通信

7、內(nèi)容工程/運(yùn)行設(shè)計(jì)哪些信息向哪里通信通信技術(shù)通信協(xié)議棧產(chǎn)品所采用的通信技術(shù)變電站的通信內(nèi)容和方案自由分布承載任何信息一種通信標(biāo)準(zhǔn)信息承載方式目標(biāo)與作用互操作性（3）61850產(chǎn)品的通信方式產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品的通信內(nèi)容設(shè)計(jì)/信息規(guī)范產(chǎn)品所采用的通信技術(shù)信息互操作性通信互操作性信息承載方式數(shù)字化變電站互操作性工程/運(yùn)行設(shè)計(jì)變電站的通信內(nèi)容和方案目標(biāo)與作用互操作性（4）通訊服務(wù)信息模型結(jié)構(gòu)語(yǔ)義空間結(jié)構(gòu)信息語(yǔ)義約定 語(yǔ)義約定的機(jī)制 內(nèi)容形式確定性目標(biāo)與作用開放性適應(yīng)各種業(yè)務(wù)邏輯的變化各種設(shè)備之間的互操作性方便通訊調(diào)試和維護(hù)適應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)通訊技術(shù)的發(fā)展開放*) 開放存在多個(gè)種類IEC61850怎樣建立

8、了互操作性產(chǎn)品如何應(yīng)用IEC61850才能獲得互操作性支持 IEC61850所建立的互操作性是什么樣的互操作性什么情況下有必要應(yīng)用IEC61850把對(duì)IEC61850應(yīng)用的重點(diǎn)放在信息建模上不僅僅是實(shí)現(xiàn)一種通信應(yīng)用的差異性導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)互操作性互操作性分為不同的層次技術(shù)路線探討重點(diǎn)協(xié)議棧與通信方式的解偶通信方式固定抽象通信服務(wù)（7-1、7-2）抽象通信服務(wù)向通信協(xié)議棧的映射（8-1、9-1、9-2）協(xié)議棧更換再映射通信服務(wù)與模型結(jié)構(gòu)的偶合模型決定了產(chǎn)品所具有的通信服務(wù)（6）模型表達(dá)了信息的承載方式（7-3、7-4）信息建模描述哪些信息需要通信（7-4、6）描述信息如何通信（7-2、6）對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)

9、的支持技術(shù)路線信息模型對(duì)象服務(wù)應(yīng)用：開關(guān)設(shè)備，保護(hù)，控制，命令，事件報(bào)警, 變電站自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域 通訊技術(shù)Split !技術(shù)路線協(xié)議棧與通信服務(wù)的解偶(1)慢快 技術(shù)發(fā)展和變化如何使標(biāo)準(zhǔn)具有向后兼容性 ?ISO/OSI七層參考模型通訊消息,報(bào)文, 幀格式物理介質(zhì)7654321寫 配置參數(shù)控制 設(shè)備 (直接控制 /選擇控制)基于事件的 報(bào)告?zhèn)鬏攷r(shí)標(biāo)的事件當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)形成 記錄獲取 目錄信息文件傳輸 例如： 參數(shù)或軟件下載上裝監(jiān)視信息，例如曲線或歷史記錄傳輸 變電站通用對(duì)象事件 (GOOSE*) 傳輸 采樣值 (SAV*) 技術(shù)路線協(xié)議棧與通信服務(wù)的解偶(2)協(xié)議棧接口Client /Server

10、通訊模擬量采樣值 (SAV)模型 (對(duì)象,服務(wù)) 抽象通訊服務(wù)接口 (ACSI)實(shí)時(shí)性要求以太鏈路層帶優(yōu)先級(jí)的以太物理層 IPTCPMMS特定通訊服務(wù)映射(SCSM)通用變電站對(duì)象事件 (GOOSE)通訊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：變電站自動(dòng)化技術(shù)路線協(xié)議棧與通信服務(wù)的解偶(3)技術(shù)路線協(xié)議棧比較（1）LayerApplication IEC 60870-5-101 Based on IEC60870-5-3/4/5PresentaionSessionTransportNetworkData LinkPhysicalV.24, X.21,. IEC 60870-5-104 IEC 60870-5-102 B

11、ased on IEC60870-5-3/4/5IEC 60870-5-101FT1.2 ; -5-1/2IEC 60870-5-102FT1.2 ; -5-1/2V.24, X.21,.ISO 8802.2LLC2ISO 8802.X MACMediaRFC 791 IPRFC 793 TCP映射映射映射CL WAN 5-101CL WAN 5-104CL WAN 5-102技術(shù)路線協(xié)議棧比較（2）LayerCO TASE.1 ArchitectureCO TASE.2 ArchitectureApplicationIEC 60870-6-501/502 TASE.1 ISO 9072-1/

12、2 ROSE ISO 8650 ACSEIEC 60870-6-503/802 TASE.2 ISO 9506 MMS ISO 8650 ACSEPresentaionISO 8823/8825 BERSessionISO 8237TransportISO 8072/8073 class4,2,0 or RFC 1006/TCP (with IP)NetworkISO 8348 Add.1/8473 CLNP or ITU-T X.25 PLP ISO 8208 or Frame Relay or RFC 791 IPData LinkISO 8802.2 LLC1 or ISO 7776 L

13、APB or LLC2/ISDNISO 8802.X MAC or ISO 9314 FDDI MACPhysicalmedia,X.21,X.21bis,.技術(shù)路線協(xié)議棧比較（3）LayerApplicationIEC 61850-7-1/2/3/4 61850-8-1/2ISO 9506 MMSISO 8650 ACSEPresentaionSessionTransportNetworkData LinkPhysicalISO 8802.2 LLC1 / ISO8802.3 CSMA/CDmediaCL 3 LAYERCL 7 LAYERCO 7 LAYERISO 8823/8825ITU

14、-T Fast ByteISO 8327ISO 8072/8073CLASS 4ISO9576/8825ISO 9548ISO 8602ISO 8348 A.1 / 8347 CLNP映射技術(shù)路線協(xié)議棧比較（4）技術(shù)路線通信協(xié)議和通信服務(wù)的演示技術(shù)路線通信服務(wù)與模型結(jié)構(gòu)的偶合服務(wù)器邏輯設(shè)備邏輯節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)屬性LLN0帶緩存報(bào)告不帶緩存報(bào)告報(bào)告控制塊記錄定值組控制通用事件測(cè)量數(shù)據(jù)集合數(shù)值取代控制文件模型的作用模型表達(dá)了信息的承載方式數(shù)據(jù)類型描述哪些信息需要通信數(shù)據(jù)、信號(hào)描述信息如何通信通信參數(shù)對(duì)模型體系的要求能夠描述任何信息擴(kuò)展傳輸單位靈活根據(jù)功能組合自由分布表達(dá)信息的語(yǔ)義技術(shù)路線模型特性 屬性

15、值屬性值邏輯設(shè)備 (LD) 組合物理設(shè)備 (IED)定義為服務(wù)器 實(shí)現(xiàn)邏輯節(jié)點(diǎn) (LN)數(shù)據(jù) (對(duì)象)數(shù)據(jù) 間隔單元 (名稱非標(biāo)準(zhǔn)化)控制 (名稱非標(biāo)準(zhǔn)化)CSWI (開關(guān)控制)Pos (位置)ctlVal (控制值/命令) off/onstVal (狀態(tài)值) Intermediate-state/off/on/bad-state技術(shù)路線分層模型結(jié)構(gòu)LN XCBR斷路器LN IHMI站級(jí)人機(jī)界面LN CSWI開關(guān)控制是全部嗎 ?依據(jù)可選數(shù)據(jù)判斷是否完整 !對(duì)象列表技術(shù)路線從信號(hào)列表到對(duì)象列表.信號(hào)列表技術(shù)路線信號(hào)在模型中的形式IED（任意名稱）LD（任意名稱，如“距離保護(hù)”）LN（XJ_I_P

16、DIS1）DO（Op）DA（如t表示動(dòng)作時(shí)間）變電所自動(dòng)化系統(tǒng)中的通訊 信息在設(shè)備之間交換，所有設(shè)備 構(gòu)成了系統(tǒng) 確切地講, 是貯流在設(shè)備中的功能及功能模塊之間在交換信息 在IEC 61850中稱進(jìn)行信息交換的最小功能模塊為邏輯節(jié)點(diǎn)(LN) ，在特定的設(shè)備中可以被獨(dú)立實(shí)現(xiàn) LN 是與功能相關(guān)的信息容器但通常完成了整體功能的一個(gè)部分 技術(shù)路線LN的概念（1）二次設(shè)備控制Q0/CSWIQ8/CSWIQ9/CSWI間隔層界面 IHMI距離保護(hù)PDIS變電站中的LN 斷路器Q0_L1/XCBRGas濃度監(jiān)測(cè)Q0_L1/SIMG一次設(shè)備隔離刀閘Q9_L1/XSWIGas濃度監(jiān)測(cè)Q9_L1/SIMG接地開

17、關(guān) Q8_L1/XSWIGas 濃度監(jiān)測(cè)Q8_L1/SIMG技術(shù)路線LN的概念（2）技術(shù)路線LN的概念（3）設(shè)備舉例: 保護(hù)，測(cè)控一體化裝置設(shè)備舉例: 斷路器設(shè)備舉例: 站級(jí)工作站XCBR(斷路器)TCTR(CT)TVTR(PT)CSWI(開關(guān)控制)PDIS(距離保護(hù))IHMI(人機(jī)界面 IF)設(shè)備舉例: 一體化測(cè)量L 系統(tǒng) LN (2*)P 保護(hù) (28)R 保護(hù)相關(guān) (10)C 控制 (5)G 一般 (3)I 接口和記錄 (4)A 自動(dòng)控制 (4)M 計(jì)量和測(cè)量 (8)S 傳感器及監(jiān)視 (4)X 開關(guān)設(shè)備 (2)T 儀用變壓器 (2)Y 電力變壓器 (4)Z 未來(lái)電力設(shè)備 (15)例如：P

18、DIF: 差動(dòng)保護(hù)RBRF: 斷路器失靈XCBR: 斷路器CSWI: 開關(guān)控制MMXU: 測(cè)量單元YPTR: 電力變壓器以首寫字母區(qū)分技術(shù)路線LN的概念（3）技術(shù)路線LN的內(nèi)容（1）邏輯節(jié)點(diǎn) 包括 數(shù)據(jù) (對(duì)象)數(shù)據(jù)分為：必選 (M), 條件可選 (C), 和可選 (O)M : 針對(duì)該LN適應(yīng)的功能都必須存在的數(shù)據(jù)C : 在一定條件下這些數(shù)據(jù)必須存在O: 可以存在或不存在數(shù)據(jù)表現(xiàn)為對(duì)象 數(shù)據(jù) 包括 屬性屬性分為：必選 (M), 條件可選 (C), 和可選 (O)屬性用于描述功能的特性屬性攜帶了數(shù)據(jù)值 邏輯節(jié)點(diǎn)的組合和實(shí)現(xiàn)邏輯節(jié)點(diǎn)被組合在 邏輯設(shè)備(LD)中,例如：依據(jù)共同的使用特征。邏輯設(shè)備在

19、 物理設(shè)備 (IED)中實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線LN的內(nèi)容（2）技術(shù)路線DO的類型/CDC*) Original representation form IEC 61850-7-3具有共同數(shù)據(jù)屬性的數(shù)據(jù)類型稱為公共數(shù)據(jù)類型(CDC).例如DPC 代表可控的雙點(diǎn)信號(hào)量 技術(shù)路線模型/建模演示技術(shù)路線SAV/GOOSE（1）邏輯設(shè)備“合并單元”LN PCTRLN PCTRLN TVTRLN PCTRLN PCTRLN TCTR邏輯設(shè)備“斷路器 IED”LN PCTRLN PCTRLN XCBR邏輯設(shè)備“斷路器 IED”LN PCTRLN PCTRLN XCBRPDIS 線路保護(hù)傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)采樣值IEC 61850保護(hù)跳閘 Merging Unit (MU)來(lái)自60044-7/8采樣值 (SAV)9-1固定9-2可自定義協(xié)議棧相同802.3/802.1PQ執(zhí)行機(jī)構(gòu)（被智能化為 Breaker IED）8-1GOOSE9-2協(xié)議棧802.3/802.1PQ 數(shù)據(jù)版本和響應(yīng)時(shí)間使用意義仍然需