基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)介紹課件

1、基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)介紹IEC61850技術(shù)-背景全稱變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，規(guī)范了變電站內(nèi)IED之間的通信行為。由IEC TC57制訂（19952004）。中國等同引用為DL/T860系列。目標(biāo) “一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”。代表了SAS技術(shù)的最新趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)。是一個(gè)十分龐大的標(biāo)準(zhǔn)體系，不僅僅是一個(gè)普通通信協(xié)議。 數(shù)字化變電站是以變電站一、二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，將物理設(shè)備虛擬化，對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，滿足安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的變電站。 數(shù)字化變電站特征數(shù)字化變電站兩大支柱 IEC

2、61850 電子式互感器IEC61850 介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀電力自動(dòng)化系統(tǒng)通訊體系的發(fā)展過程IEC61850主要特點(diǎn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處IEC61850標(biāo)準(zhǔn)全數(shù)字化變電站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)展情況IEC61850 介紹全稱變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，規(guī)范了變電站內(nèi)IED之間的通信行為。由IEC TC57制訂（19952004）。中國等同引用為DL/T860系列。目標(biāo) “一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”。代表了SAS技術(shù)的最新趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)。是一個(gè)十分龐大的標(biāo)準(zhǔn)體系，不僅僅是一個(gè)普通通信協(xié)議。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀 采集資源重復(fù)、設(shè)計(jì)復(fù)雜

3、 變電站內(nèi)存在多套系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集要求不一致 大量設(shè)備都有數(shù)據(jù)采集單元變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀 系統(tǒng)、設(shè)備之間互操作性差 通信規(guī)約繁雜 缺乏一致性測(cè)試、權(quán)威認(rèn)證 數(shù)據(jù)含義不明變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀 信息不標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范，難以充分應(yīng)用 原理、算法、模型不一致導(dǎo)致信息輸出不一致 裝置信息輸出不平衡 通訊規(guī)約的信息承載率低復(fù)雜一次、二次設(shè)備接口1 抗干擾能力差、運(yùn)行維護(hù)工作量大、工程調(diào)試周期長。2 電磁型電流互感器出現(xiàn)二次線圈開路，二次側(cè)產(chǎn)生高電壓；電磁型電壓互感 器出現(xiàn)短路或二次反送一次設(shè)備時(shí)，均危及設(shè)備和人身的安全。3 防誤閉鎖實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。4 投資大。二次設(shè)備互聯(lián)的問題220kV 及以上變電站保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)

4、絡(luò)通信與對(duì)時(shí)IEDIEDGPS脈沖擴(kuò)展箱通信規(guī)約轉(zhuǎn)換器對(duì)時(shí)報(bào)文脈沖校時(shí)103規(guī)約通信規(guī)約轉(zhuǎn)換器故障錄波裝置保護(hù)裝置保護(hù)裝置保護(hù)信息采集子站變電站監(jiān)控系統(tǒng)各廠家網(wǎng)絡(luò)103規(guī)約的差異 國電南自網(wǎng)絡(luò)103南瑞科技網(wǎng)絡(luò)103南瑞繼保網(wǎng)絡(luò)103北京四方網(wǎng)絡(luò)103許繼電氣網(wǎng)絡(luò)103深圳南瑞網(wǎng)絡(luò)103IEC61850 介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀電力自動(dòng)化系統(tǒng)通訊體系的發(fā)展過程IEC61850主要特點(diǎn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處IEC61850標(biāo)準(zhǔn)全數(shù)字化變電站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)展情況2000199019801970點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬接線、聲光私有和工業(yè)Modbus,CDT,U4f,8

5、890私有的規(guī)約公開規(guī)約DNP developed by westronicsUCA developed by EPRIHigh speed media ethernetIEC 60870 - x標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約IEC 61850國際標(biāo)準(zhǔn)變電站規(guī)約的歷史PhysicalLLC-like layerMAC-like layerFunc-tion 2.application servicesFunc-tion 1Func-tion TelecontrolUser processesIEC 870-5-1IEC 870-5-2IEC 870-5-5IEC 870-5-4IEC 870-5-3IEC 870-

6、5-101IEC 870-5-102IEC 870-5-103IEC 870-5-1043層結(jié)構(gòu)，應(yīng)用層得到加強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)：既簡(jiǎn)單，有效，又 功能強(qiáng),有許多定義 好的功能缺點(diǎn)：信息點(diǎn)表需要進(jìn)行 配置101/103/104規(guī)約變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)IEC 61850EPRI-方案 UCA 2.0 IEC 60870-5 & -6的經(jīng)驗(yàn) 簡(jiǎn)化和使變電站設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試、運(yùn)行及維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化的需要。 多個(gè)國際機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 通過UCA & IEC標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的世界各國電力公司的需要。 國際化的目標(biāo) IEC61850是什么?它不僅是一個(gè)通信規(guī)約它是一個(gè)全球的變電站自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)。使用面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)使用分布、分層體系使用

7、抽象通信服務(wù)接口（ACSI）、特殊通信服務(wù)映射SCSM技術(shù)使用MMS技術(shù)具有互操作性具有面向未來的、開放的體系結(jié)構(gòu)。 一個(gè)用于無縫通信的全球標(biāo)準(zhǔn)IEC61850 的內(nèi)容系統(tǒng)概貌1 介紹和概述2 術(shù)語3 總體要求4 系統(tǒng)和項(xiàng)目管理5 功能的通信要求和設(shè)備模型數(shù)據(jù)模型7-4 兼容邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類7-3 公用數(shù)據(jù)類抽象通信服務(wù)7-2 抽象通信服務(wù)接口(ACSI)7-1 原理和模型配置6 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置描述 語言映射到實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1 通過單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路采樣值 9-2 ISO8802-3之上的采樣值測(cè)試10 一致性測(cè)試IEC6185

8、0共由10個(gè)部分，14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成IEC61850介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀電力自動(dòng)化系統(tǒng)通訊體系的發(fā)展過程IEC61850主要特點(diǎn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處IEC61850標(biāo)準(zhǔn)全數(shù)字化變電站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)展情況開放性：全部通信協(xié)議集將基于已有的IEC/IEEE/ISO/ OSI可用 的通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上;不考慮具體實(shí)現(xiàn)先進(jìn)性：采用ACSI、SCSM、OO的技術(shù)采用抽象的MMS作為應(yīng)用層協(xié)議自我描述,在線讀取/修改參數(shù)和配置采用XML語言來描述變電站的配置 完整性：適用對(duì)象幾乎包容了變電站內(nèi)所有IED，例如：常規(guī)的測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、RTU、站級(jí)計(jì)算機(jī)、可選

9、的同期、VQC裝置未來可能廣泛使用的數(shù)字式一次設(shè)備如PT、CT、開關(guān) IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn) IEC61850數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能層和邏輯接口IF1：間隔層和變電站層間保護(hù)數(shù)據(jù)交換IF2：間隔層與遠(yuǎn)方保護(hù)間保護(hù)數(shù)據(jù)交換IF3：間隔層內(nèi)數(shù)據(jù)交換；IF4：過程層和間隔層間PT和CT瞬時(shí)數(shù)據(jù) 交換（尤其是采樣）IF5：過程層和間隔層間控制數(shù)據(jù)交換IF6：間隔和變電站層間控制數(shù)據(jù)交換IF7：變電站層與遠(yuǎn)方工程師間數(shù)據(jù)交換IF8：間隔之間直接數(shù)據(jù)交換IF9：變電站層內(nèi)數(shù)據(jù)交換IF10：變電站（裝置）和遠(yuǎn)方控制中心間 控制數(shù)據(jù)交換 功能、邏輯節(jié)點(diǎn)、裝置關(guān)系1) 變電站計(jì)算機(jī)2) 同期裝置3)

10、 距離保護(hù)+過流保護(hù)4) 開關(guān)單元控制器5) 電流互感器6) 電壓互感器7) 母線電壓互感器面向變電站對(duì)象的統(tǒng)一建模配置文件邏輯裝置虛擬化任意變電站的真實(shí)設(shè)備虛擬世界基本信息概念模型SERVER(服務(wù)器)所有其他ACSI模型是服務(wù)器的一部分。 注:服務(wù)器有兩種角色:和客戶通信 (DLIT860中的 大多數(shù)服務(wù)模型可以和客戶設(shè)備通信)，向?qū)Φ?設(shè)備發(fā)送信息 (例如采樣值)。 LOGICAL-DEVICE (LD邏輯設(shè)備) 包含由一組域特定應(yīng)用 功能產(chǎn)生和使用的信息;功能定義為 LOGICAL-NODE. LOGICAL-NODE (LN ) 包含由域特定應(yīng)用功能例如過電 壓保護(hù)或斷路器等產(chǎn)生和使

11、用的信息。 DATA 提供各種手段去規(guī)定包含在 LOGICAL-NODE內(nèi)的類 型信息，例如帶品質(zhì)信息和時(shí)標(biāo)的開關(guān)位置。服務(wù)器設(shè)備模型我是我有這些模型 客 戶自我描述我知道了!邏輯設(shè)備（LOGICAL DEVICE）邏輯節(jié)點(diǎn)1（XCBR）邏輯節(jié)點(diǎn)2（MMXU）數(shù)據(jù)屬性（Dattr）數(shù) 據(jù)（DATA）邏輯節(jié)LN（1到n）邏輯設(shè)LD（1到n）服務(wù)器服務(wù)器（SERVER）100/1000Mbps以太網(wǎng)面向?qū)ο竽Ｐ忘c(diǎn)通訊 對(duì)象描述的變革常規(guī)保護(hù) IEC 60870-103規(guī)約IEC 61850通信邏輯設(shè)備舉例IED包含四個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)PTOC：過流保護(hù)PDIS：距離保護(hù)PTRC：保護(hù)跳閘監(jiān)視XCBR：斷路

12、器IEC61850邏輯設(shè)備的概念 邏輯設(shè)備主要由邏輯節(jié)點(diǎn)和附加服務(wù)組成，例如GOOSE、采樣值交換、定值組。IEC61850模型實(shí)例名稱描述Axxx自動(dòng)控制（4）Cxxx監(jiān)視控制（5）Gxxx通用功能（3）Ixxx接口/歸檔（4）Lxxx系統(tǒng)邏輯節(jié)點(diǎn)（2）Mxxx計(jì)量/測(cè)量（8）Pxxx保護(hù)（28）Rxxx保護(hù)相關(guān)（10）Sxxx傳感器、監(jiān)視（4）Txxx互感器（2）Xxxx開關(guān)設(shè)備（2）Yxxx電力變壓器（4）Zxxx其他設(shè)備（15）XCBR邏輯節(jié)點(diǎn)采用XML語言描述變電站的配置 擴(kuò)展超文本標(biāo)志語言extended markup language SSD系統(tǒng)圖組態(tài)工具裝置模板組態(tài)工具ICD系

13、統(tǒng)組態(tài)工具SCD裝置實(shí)例組態(tài)工具IEC61850裝置CID全站系統(tǒng)配置文件一次系統(tǒng)配置文件裝置模板配置文件裝置配置IED描述文件SCL變電站配置描述語言數(shù)據(jù)自描述 與IEC608705面向點(diǎn)的描述方法不同，IEC61850對(duì)于信息均采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒ǎm然傳輸時(shí)開銷增加，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸速率提高，使得面向?qū)ο笞晕颐枋龇绞匠蔀閷?shí)現(xiàn)。目前所使用的傳輸協(xié)議傳輸信息的方法是變電站的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的某個(gè)信息，要和調(diào)度控制中心的數(shù)據(jù)庫預(yù)先約定，一一對(duì)應(yīng)，才能正確反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)，在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收前，必須將每一個(gè)信息動(dòng)作一次，以驗(yàn)證其正確性，這種技術(shù)是面向點(diǎn)的。由于新的技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站內(nèi)的新應(yīng)用

14、功能不斷出現(xiàn)，需要傳輸新的信息，已經(jīng)定義好的協(xié)議可能無法傳輸這些新的信息，使得新的功能的應(yīng)用受到限制，采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ň涂梢赃m應(yīng)這種形勢(shì)發(fā)展的要求，不受預(yù)先約定的限制，什么樣的信息都可以傳輸。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒?，傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的數(shù)據(jù)都帶說明，馬上建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收的驗(yàn)證工作簡(jiǎn)化，數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作量大大減少。 IEC61850與傳統(tǒng)規(guī)約比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)象映射IEC61850中的數(shù)據(jù)對(duì)象映射抽象服務(wù)接口（ACSI） ABSTRACT COMMUNICATION SERVICE INTERFACE 通信和應(yīng)用獨(dú)立， ACSI規(guī)定了抽象服務(wù)和對(duì)象集，使得應(yīng)用 和特定協(xié)議無關(guān)。

15、 ACSI獨(dú)立于通信協(xié)議,獨(dú)立于具體實(shí)現(xiàn), 通過特定通訊服務(wù)映射(SCSM)映射到不同的協(xié)議。 在給 定 的 SCSM 內(nèi)，規(guī)定ACSI到具體的應(yīng)用協(xié)議/通信協(xié)議服務(wù)集的映射。ACSI(抽象通信服務(wù)接口)通信方式抽象通信服務(wù)接口（ACSI） 協(xié)議棧接口 Client /Server 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 實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)性性要要求求 帶優(yōu)先級(jí)的以太鏈路層 以太物理層 IP TCP MMS 特定通訊服務(wù)映射（SCSM） 通用變電站對(duì)象事件（GOOSE） MMS 制造報(bào)文規(guī)范 MMS是一個(gè)與設(shè)備、與功能、與應(yīng)用均無關(guān)的極為抽象的通用標(biāo)準(zhǔn)，IEC61850中涉及到的

16、 MMS映射對(duì)象包括： 虛擬制造設(shè)備（VMD） 命名變量（Named Variable） 命名變量集（Named Variable List） 日志（Journal） 域（Domain） 文件（File） 在SCSM中使用的MMS對(duì)象及服務(wù)在SCSM中使用的MMS對(duì)象及服務(wù)ACSI服務(wù)概述（部分）報(bào)文類型和性能類映射 -類型1（快速報(bào)文） -類型1A（跳閘報(bào)文） -類型2（中速報(bào)文） -類型3（低速報(bào)文） -類型4（原始數(shù)據(jù)報(bào)文） -類型5（文件傳輸功能） -類型6（時(shí)間同步報(bào)文）互操作性 在IEC61850中互操作性被表述為：“來自同一制造廠或不同制造廠的IED之間交換信息，和正確使用信息協(xié)

17、同操作的能力”。 IEC61850介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀電力自動(dòng)化系統(tǒng)通訊體系的發(fā)展過程IEC61850主要特點(diǎn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處IEC61850標(biāo)準(zhǔn)全數(shù)字化變電站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)展情況IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處實(shí)現(xiàn)IEC61850對(duì)電力用戶的益處 1、開放式的系統(tǒng)聯(lián)接 2、選擇設(shè)備或系統(tǒng)時(shí)不依賴于生產(chǎn)廠家 3、以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化選擇可靠的設(shè)備 4、工程管理和運(yùn)行管理成本最小化 5、有大容量和大范圍的數(shù)據(jù)庫使用IEC61850對(duì)設(shè)備提供商的益處 1、市場(chǎng)范圍更大 2、低開發(fā)、調(diào)試和維護(hù)成本 3、更有效的工程實(shí)現(xiàn) 4、產(chǎn)品的類型

18、可以減少 5、建立了大容量和全面的運(yùn)行設(shè)備數(shù)據(jù)庫是未來電力系統(tǒng)信息化系統(tǒng)的最佳平臺(tái)IEC61850 有理由成為全球使用標(biāo)準(zhǔn) 通過SNTP時(shí)間同步系統(tǒng)構(gòu)建IEC 61850間隔與間隔之間的通信采用Comtrade格式的故障錄波使用TCP-IP的標(biāo)準(zhǔn)通信基于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)變電站組態(tài)語言定義保護(hù)和控制功能IEC61850 一個(gè)世界 一種技術(shù) 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)各廠家生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系下實(shí)現(xiàn)無縫聯(lián)接IEC61850建立的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互操作性 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)允許不同廠商生產(chǎn)的智能 電子設(shè)備IED之間進(jìn)行信息的交換并且 利用信息實(shí)現(xiàn)設(shè)備本身的特定功能建立系統(tǒng)的自由配置 IEC61850

19、標(biāo)準(zhǔn)允許變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功 能在不同的設(shè)備之間自由分配保持系統(tǒng)的長期穩(wěn)定 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)具有面向未來的特性，能夠 滿足不斷發(fā)展的通信技術(shù)與變電站自動(dòng)化 系統(tǒng)的需求數(shù)據(jù)自描述 與IEC608705面向點(diǎn)的描述方法不同，IEC61850對(duì)于信息均采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒?，雖然傳輸時(shí)開銷增加，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸速率提高，使得面向?qū)ο笞晕颐枋龇绞匠蔀閷?shí)現(xiàn)。目前所使用的傳輸協(xié)議傳輸信息的方法是變電站的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的某個(gè)信息，要和調(diào)度控制中心的數(shù)據(jù)庫預(yù)先約定，一一對(duì)應(yīng)，才能正確反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)，在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收前，必須將每一個(gè)信息動(dòng)作一次，以驗(yàn)證其正確性，這種技術(shù)是面向點(diǎn)的。由于新的技術(shù)的不斷發(fā)展

20、，變電站內(nèi)的新應(yīng)用功能不斷出現(xiàn)，需要傳輸新的信息，已經(jīng)定義好的協(xié)議可能無法傳輸這些新的信息，使得新的功能的應(yīng)用受到限制，采用面向?qū)ο笞晕颐枋龇椒ň涂梢赃m應(yīng)這種形勢(shì)發(fā)展的要求，不受預(yù)先約定的限制，什么樣的信息都可以傳輸。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒?，傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的數(shù)據(jù)都帶說明，馬上建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收的驗(yàn)證工作簡(jiǎn)化，數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作量大大減少。 IEC61850建立的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互操作性 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)允許不同廠商生產(chǎn)的智能 電子設(shè)備IED之間進(jìn)行信息的交換并且 利用信息實(shí)現(xiàn)設(shè)備本身的特定功能建立系統(tǒng)的自由配置 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)允許變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功 能在不同的設(shè)備之間自由

21、分配保持系統(tǒng)的長期穩(wěn)定 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)具有面向未來的特性，能夠 滿足不斷發(fā)展的通信技術(shù)與變電站自動(dòng)化 系統(tǒng)的需求IEC61850介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀電力自動(dòng)化系統(tǒng)通訊體系的發(fā)展過程IEC61850主要特點(diǎn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處IEC61850標(biāo)準(zhǔn)全數(shù)字化變電站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)展情況數(shù)字化變電站主要特點(diǎn)與應(yīng)用 智能化的一次設(shè)備的應(yīng)用智能設(shè)備的互操作性 實(shí)現(xiàn)變電站信息共享 數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu) 從物理上看：仍然是一次設(shè)備和二次設(shè)備(包括保護(hù)、測(cè)控、監(jiān)控和通信設(shè)備)兩個(gè)層面。由于一次設(shè)備的智能化，數(shù)字化變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的結(jié)合比

22、現(xiàn)在更加緊密。數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu) 從邏輯上看：可以分為三層，即過程層、間隔層和站級(jí)層。 過程層主要是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分，其功能有三類：電氣量參數(shù)檢測(cè)、設(shè)備健康狀態(tài)檢測(cè)和操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。 間隔層主要表現(xiàn)為對(duì)象的統(tǒng)一建模、通信信息的分層、通信接口的抽象化和自描述規(guī)范等技術(shù)的應(yīng)用。 站控層除實(shí)現(xiàn)變電站與控制系統(tǒng)的無縫通信外，基于信息共享的站級(jí)運(yùn)行支持功能可以與變電站運(yùn)行功能協(xié)調(diào)工作。 數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保護(hù)裝置數(shù)字化斷路器控制合并單元開關(guān)控制模塊間隔控制單元刀閘斷路器電子互感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站需要具備條件 智能一次設(shè)備已被逐步采用光纖通信及以太網(wǎng)技術(shù)已被普遍采用電力行業(yè)面向

23、對(duì)象的統(tǒng)一建模技術(shù)逐步被采用IEC為數(shù)字化變電站制定的無縫通信體系基本完成電子式互感器與常規(guī)互感器比較常規(guī)互感器絕緣復(fù)雜體積大、重量重CT動(dòng)態(tài)范圍小，有磁飽和電磁式PT易產(chǎn)生鐵磁諧振CT二次輸出不能開路電子式互感器絕緣簡(jiǎn)單體積小、重量輕CT動(dòng)態(tài)范圍寬，無磁飽和PT無諧振現(xiàn)象CT二次輸出可以開路 電壓等級(jí)越高，電子式互感器優(yōu)勢(shì)越明顯 中低電壓等級(jí)使用電子式互感器意義不大傳統(tǒng)保護(hù)控制裝置 早期的EVT/ECT接口 ： 低能量小信號(hào) 模數(shù)轉(zhuǎn)換 數(shù)模轉(zhuǎn)換 高能量信號(hào) DAC EVT/ECT 合并單元-電子式互感器與二次的接口1、 交流模擬量小信號(hào)輸出方式 EVT/ECT 新型保護(hù)控制裝置 現(xiàn)研制的EV

24、T/ECT接口 ： MU IEC618509 IEC60044-7/-8A相B相C相網(wǎng)絡(luò)口模擬信號(hào)輸入合并單元-電子式互感器與二次的接口1、 交流模擬量小信號(hào)輸出方式 EVT/ECT 新型保護(hù)控制裝置 現(xiàn)研制的EVT/ECT接口 ： MU IEC618509 IEC60044-7/-8A相B相C相網(wǎng)絡(luò)口模擬信號(hào)輸入合并單元-電子式互感器與二次的接口2、 數(shù)字信號(hào)輸出方式 新型保護(hù)控制裝置EVT/ECT MU 同步信號(hào)網(wǎng)絡(luò)口101101010001101101010001 IEC618509 IEC60044-7/-8電子PT/CT標(biāo)準(zhǔn)合并單元-電子式互感器與二次的接口3、 混合過渡接口方式（儀

25、用變換單元ITU & 合并單元MU）新型保護(hù)控制裝置網(wǎng)絡(luò)口10111011ITU(MU):IEC618509同步信號(hào)同步信號(hào)小模擬信號(hào)大模擬信號(hào)合并單元-電子式互感器與二次的接口應(yīng)用圖示合并單元-電子式互感器與二次的接口EVT/ECT MU 同步信號(hào)網(wǎng)絡(luò)口IEC618509數(shù)字接口網(wǎng)絡(luò)口數(shù)字式保護(hù)測(cè)控裝置 101101010001101101010001光纖 光纖 101101010001101101010001電子互感器及合并單元接口示意圖 合并單元(MU)儀用變換單元（ITU） 合并單元-電子式互感器與二次的接口IEC61850應(yīng)用中的難點(diǎn)和局限性 軟件復(fù)雜性 硬件升級(jí)代價(jià) GOOSE應(yīng)用

26、凸顯網(wǎng)絡(luò)重要性 與國內(nèi)需求的切合度 IEC61850自身不夠成熟的地方適應(yīng)數(shù)字化變電站的運(yùn)行、維護(hù)和管理方法 軟件復(fù)雜性IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)充分吸收了計(jì)算機(jī)信息處理中的面向?qū)ο竽Ｐ图夹g(shù)，并通過抽象通信接口等方法進(jìn)行層次型設(shè)計(jì)，希望能夠及時(shí)容納不斷發(fā)展中的通信新技術(shù)。這種設(shè)計(jì)固然保證了標(biāo)準(zhǔn)在較長時(shí)間內(nèi)具有良好的通用性，然而也不可避免地給標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)帶來相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。 硬件升級(jí)代價(jià)由于軟件的復(fù)雜性大大增加，導(dǎo)致對(duì)CPU速度以及內(nèi)存的需求和103等傳統(tǒng)規(guī)約相比有了數(shù)量級(jí)的飛躍。為了實(shí)現(xiàn)MMS通信，100M的CPU速度和8M動(dòng)態(tài)內(nèi)存應(yīng)該是基本配置，這導(dǎo)致各設(shè)備制造商必須升級(jí)已有硬件方能實(shí)現(xiàn)IEC61

27、850功能，一定程度上也會(huì)導(dǎo)致用戶初期采購成本的增加。GOOSE應(yīng)用凸顯網(wǎng)絡(luò)重要性傳統(tǒng)保護(hù)跳閘等應(yīng)用通過控制電纜來實(shí)現(xiàn)，各種保護(hù)是自足并且可能在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)某種程度的備用（比如主變保護(hù)作為出線的后備，等等），一旦所有跳閘以及聯(lián)絡(luò)都通過通信來實(shí)現(xiàn)，那么通信設(shè)備的可靠性將可能成為全站安全的瓶頸。如果大量通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接電纜連接的方式來實(shí)現(xiàn)GOOSE通信，似乎又有違IEC61850初衷，達(dá)不到減少控制電纜降低系統(tǒng)復(fù)雜性之目的。與國內(nèi)需求的切合度IEC61850模型更多地考慮了歐洲和北美的需求，并某種程度上按照西門子、ABB等廠家的習(xí)慣設(shè)計(jì)，當(dāng)在國內(nèi)裝置上實(shí)現(xiàn)時(shí)，感覺和我們傳統(tǒng)裝置的實(shí)現(xiàn)差別較大。尤其關(guān)于保

28、護(hù)邏輯節(jié)點(diǎn)以及定值等方面，必需按照標(biāo)準(zhǔn)作較大的擴(kuò)充和變化方能實(shí)現(xiàn)。另外IEC61850關(guān)于工程管理、變電站配置語言等方面，也必須和國內(nèi)的習(xí)慣進(jìn)行磨合后方能探索出切實(shí)可行的一條路。IEC61850自身不夠成熟的地方首先是關(guān)于保護(hù)信息處理方面（定值、帶參數(shù)信息的保護(hù)動(dòng)作事件、錄波），目前版本的IEC61850規(guī)定得不夠具體甚至相互矛盾（歐洲產(chǎn)品基本上這塊都在產(chǎn)品調(diào)試軟件中實(shí)現(xiàn)，回避了該問題）；其次在SCL變電站描述語言這一部分已被發(fā)現(xiàn)若干錯(cuò)誤；另外關(guān)于采樣值通信這部分有些超前當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)以及CPU硬件水平。IEC目前正在編寫、醞釀IEC61850的第二版。 適應(yīng)數(shù)字化變電站的運(yùn)行、維護(hù)和管理方法 數(shù)字

29、化變電站由于廣泛地采用智能設(shè)備，對(duì)現(xiàn)有地運(yùn)行、維護(hù)和管理方法提出了挑戰(zhàn)。例如許多設(shè)備的輸入輸出接口都由傳統(tǒng)的模擬接口和硬接線變?yōu)閿?shù)字通信接口，必須有新的調(diào)試和檢驗(yàn)設(shè)備以及相應(yīng)規(guī)程。還有許多原來由不同部門管理的功能由同一設(shè)備實(shí)現(xiàn)也造成一些問題。所以規(guī)劃數(shù)字式變電站時(shí)應(yīng)充分考慮運(yùn)行、維護(hù)和管理的因素，同時(shí)也應(yīng)根據(jù)數(shù)字化變電站的特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行、維護(hù)和管理的規(guī)程。 適應(yīng)數(shù)字化變電站的運(yùn)行、維護(hù)和管理方法 數(shù)字化變電站由于廣泛地采用智能設(shè)備，對(duì)現(xiàn)有地運(yùn)行、維護(hù)和管理方法提出了挑戰(zhàn)。例如許多設(shè)備的輸入輸出接口都由傳統(tǒng)的模擬接口和硬接線變?yōu)閿?shù)字通信接口，必須有新的調(diào)試和檢驗(yàn)設(shè)備以及相應(yīng)規(guī)程。還有許多原來由

30、不同部門管理的功能由同一設(shè)備實(shí)現(xiàn)也造成一些問題。所以規(guī)劃數(shù)字式變電站時(shí)應(yīng)充分考慮運(yùn)行、維護(hù)和管理的因素，同時(shí)也應(yīng)根據(jù)數(shù)字化變電站的特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行、維護(hù)和管理的規(guī)程。 前景與挑戰(zhàn) 基于IEC61850自動(dòng)化變電站的基本概念為變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等。數(shù)字化變電站建設(shè)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)能滿足上述特征的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)包括變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的總體要求、功能建模、數(shù)據(jù)建模、通信協(xié)議、項(xiàng)目管理和一致性檢測(cè)等一系列標(biāo)準(zhǔn)。按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的變電站，可以將不同廠商的設(shè)

31、備協(xié)調(diào)運(yùn)作，節(jié)約運(yùn)行及維護(hù)成本，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化、降低復(fù)雜程度。 數(shù)字化變電站應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)一、二次設(shè)備、以及二次專業(yè)中保護(hù)、自動(dòng)化、儀表專業(yè)界限劃分將重新組合，對(duì)人員的技術(shù)要求進(jìn)一步提高，數(shù)字化變電站應(yīng)用對(duì)各專業(yè)的劃分和管理將產(chǎn)生深刻的變革，為高效率的變電站管理開辟了全新的空間。 IEC61850介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀電力自動(dòng)化系統(tǒng)通訊體系的發(fā)展過程IEC61850主要特點(diǎn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)帶來的益處IEC61850標(biāo)準(zhǔn)全數(shù)字化變電站IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)展情況基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置 過程層配置模式電纜（PTCTSW）電纜（PTCTSW）電纜（EP

32、TECTSW）模式1光纜（OCTOCTSW）智能化電器模式2模式3模式4模式5光纜電纜光纜電纜光纜電纜光纜光纜IEDIEDIEDIEDIEDMU-A/IOP-AMU-A/IOP-AMU-D/IOP-D基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置 間隔層配置模式一PTCTMUIOBSWIED現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備PTCT：互感器MU：合并單元SW：開關(guān)IOB：智能操作箱IED：測(cè)控保護(hù)裝置配置模式1：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置 間隔層配置模式二IEDPTCTMUIOBSWPTCTMUIOBSW現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1N110KV每段線路主變?nèi)齻?cè)保護(hù)一體化全站故障錄波器全站備自投配置模式2：1:N現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

33、2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備NPTCTMUIOBSW基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置 間隔層配置模式三同1:N主機(jī)冗余配置通信冗余配置IEDPTCTMUIOBSWPTCTMUIOBSW現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1N2配置模式3：2:N現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備NIEDPTCTMUIOBSW基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置 信息共享和功能分配模式測(cè)控元件M(1)應(yīng)用功能A(1)Obj(1)測(cè)控元件M(2)應(yīng)用功能A(2)Obj(2)測(cè)控元件M(i)應(yīng)用功能A(i)Obj(i)SCADA測(cè)控元件M(1)Obj(1)測(cè)控元件M(2)Obj(2)測(cè)控元件M(i)Obj(i)SCADA應(yīng)用功能A(1)應(yīng)用功能A(2)應(yīng)用功能A

34、(i)網(wǎng)絡(luò)共享站控層信息秒級(jí)一般網(wǎng)絡(luò)共享過程層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)0.110毫秒級(jí)高速以太網(wǎng)傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)新一代數(shù)字化變電站基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型方案 典型方案一： ECT/OCT配置OCTEVTIED01VOCTEVTIED01VOCTEVTIED01VSCADAIEC61850間隔層有變化過程層變化較大適用于各電壓等級(jí)的變電站特點(diǎn)：基本不改變?cè)械南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：ECT優(yōu)點(diǎn)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型方案 典型方案二：10kV不變，其他就地?cái)?shù)字化OCTEVTMUIOPHMUIOPMMUIOPL主變保護(hù)線路保護(hù)10KV保護(hù)SCADAMUOCTEVTMUIOPGOOSE站控層變化不

35、大間隔層有變化過程層變化較大110KV及以下變電站特點(diǎn)：10KV部分不變，主變110KV線路過程層信息共享優(yōu)點(diǎn)： ECT優(yōu)點(diǎn)全站光纖化基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型方案 典型方案三：所有設(shè)備就地?cái)?shù)字化OCTEVTMUIOPHMUIOPMMUIOPL主變保護(hù)線路保護(hù)10KV保護(hù)SCADAMUOCTEVTMUIOPGOOSE站控層變化不大間隔層有變化過程層變化較大OCTEVTMUIOP110KV及以下變電站特點(diǎn)：過程層信息共享優(yōu)點(diǎn)： ECT優(yōu)點(diǎn)全站光纖化全部MU過程層數(shù)據(jù)共享基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)典型方案 典型方案四：智能化電器智能化電器1SCADAIEC61850智能化電器2

36、智能化電器3站控層變化不大過程層間隔層合并處理，變化較大超高壓變電站特點(diǎn)：基本不改變?cè)械南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：ECT優(yōu)點(diǎn)全站光纖化全部MU過程層數(shù)據(jù)共享基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品介紹 南瑞科技的此類變電站自動(dòng)化產(chǎn)品包括：站控層后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)（NS3000）通信控制器（NS3301等）保護(hù)信息子站（PSF3000）間隔層NS3600保護(hù)測(cè)控裝置（NS3611、NS3615 ）公用測(cè)控裝置（NS3520等）過程層智能操作箱（NS3658、NS3520AG ）合并單元（NS3261AD、NS3621DD）電子式互感器（NAEG）故障錄波（DPR2）、同步裝置鄭州110kV碧沙變數(shù)字化改造工程介紹

37、 主接線圖：鄭州110kV碧沙變數(shù)字化改造工程介紹 系統(tǒng)配置：鄭州110kV碧沙變數(shù)字化改造工程介紹通用組態(tài)工具：對(duì)裝置和系統(tǒng)均可組態(tài)SCL配置文件：ICD、CID、SSD和SCD文件工程組態(tài)過程：使用通用組態(tài)工具生成上述配置文件的過程遠(yuǎn)傳功能實(shí)現(xiàn)：通過解析SCL配置文件并將其中數(shù)據(jù)模型映射成調(diào)度規(guī)約中使用的信息量來實(shí)現(xiàn) 工程實(shí)施概述鄭州110kV碧沙變數(shù)字化改造工程介紹通用組態(tài)工具：對(duì)裝置和系統(tǒng)均可組態(tài)SCL配置文件：ICD、CID、SSD和SCD文件工程組態(tài)過程：使用通用組態(tài)工具生成上述配置文件的過程遠(yuǎn)傳功能實(shí)現(xiàn)：通過解析SCL配置文件并將其中數(shù)據(jù)模型映射成調(diào)度規(guī)約中使用的信息量來實(shí)現(xiàn) 工程實(shí)施概述鄭州110kV碧沙變數(shù)