電力自動化系統(tǒng)規(guī)約及標(biāo)準(zhǔn)課件

電力自動化系統(tǒng)規(guī)約及標(biāo)準(zhǔn)電力自動化系統(tǒng)規(guī)約及標(biāo)準(zhǔn)1第一部分 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系IEC60870-5系列： 遠(yuǎn)動通信協(xié)議體系IEC60870-6系列： 計算機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系IEC61850-7系列： 變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系第一部分 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系2技術(shù)背景隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)調(diào)度運行的信息傳輸要求不斷提高，信息傳輸方式已逐步走向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。為此國際電工委員會電力系統(tǒng)控制及其通信技術(shù)委員(IECTC57)根據(jù)形式發(fā)展的要求制定調(diào)度自動化和變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)和引導(dǎo)電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的發(fā)展，規(guī)范調(diào)度自動化及遠(yuǎn)動設(shè)備的技術(shù)性能。

電力市場迫使通信系統(tǒng)降低費用，避免多種不兼容的標(biāo)準(zhǔn)和互相競爭的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)；同時在整個電力系統(tǒng)制定統(tǒng)一協(xié)調(diào)的體系結(jié)構(gòu)既有利于用戶，也有力于制造商。技術(shù)背景隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)調(diào)度運3IEC60870-5系列IECTC57WG03（遠(yuǎn)動規(guī)約）基本標(biāo)準(zhǔn)（共分5篇） 第一篇 60870-5-1 傳輸幀格式 第二篇 60870-5-2 鏈路傳輸規(guī)約 第三篇 60870-5-3 應(yīng)用數(shù)據(jù)的一般結(jié)構(gòu) 第四篇 60870-5-4 應(yīng)用信息元素定義和編碼 第五篇 60870-5-5 基本應(yīng)用功能配套標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-101：基本遠(yuǎn)動任務(wù)IEC60870-5-102：電能累計量IEC60870-5-103：繼電保護(hù)信號IEC60870-5-104：IEC60870-5-101的網(wǎng)絡(luò)訪問 IEC60870-5系列IECTC57WG03（遠(yuǎn)動規(guī)約4基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動通信規(guī)約一般不分層，IECWG03定義的遠(yuǎn)動通信協(xié)議分為兩層，一是鏈路層，由IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述：一是應(yīng)用層，基礎(chǔ)部分由IEC60870-5-3、IEC60870-5-4、IEC60870-5-5描述：應(yīng)用層直接映射到鏈路層．根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域定義了一系列“配套標(biāo)準(zhǔn)”。基本標(biāo)準(zhǔn)是制定和理解配套標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，配套標(biāo)準(zhǔn)都要引用基本標(biāo)準(zhǔn)，配套標(biāo)準(zhǔn)針對具體應(yīng)用作了具體規(guī)定，使基本標(biāo)準(zhǔn)的原則更加明確．等同采用基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)有利于更好地貫徹標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)遠(yuǎn)動設(shè)備的互操作性．基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動通信規(guī)約一般不分層，IECWG05-5-101體系102,103體系-5-104體系應(yīng)用層60870-5-101102、10360870-5-104（基于IEC60870-5-3/4/5）表示層映射映射

映射會話層傳輸層RFC793TCP網(wǎng)絡(luò)層RFC791IP鏈路層-5-101FT2.1102,103FT2.1ISO8802.2.LLCl(基于IEC60870-5-1/2)ISO8802.XMAC物理層V.24/V.27,X.21,X.21bits/s通信介質(zhì)表1 遠(yuǎn)動通信規(guī)約IEC60870-5系列體系結(jié)構(gòu)-5-101體系102,103體系-5-104體系應(yīng)用層66IEC60870-6系列（1）IECTC57WG07工作組負(fù)責(zé)制定與ISO和ITU-T兼容的用于電力系統(tǒng)控制的計算機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，即IEC60870-6系列標(biāo)準(zhǔn)。該項工作始于己于1993年，當(dāng)時從已廣泛應(yīng)用的協(xié)議（如：挪威的ELCOM90、美國西部電網(wǎng)的WSCC等）中選擇了ELCOM90作為藍(lán)本，開始制定IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，稱為遠(yuǎn)方控制應(yīng)用單元TASE(Tele-controlApplicationServiceElement,后改為TASE.1)，后來發(fā)現(xiàn)該協(xié)議適應(yīng)性較差與ISO/ITU-T的兼容性不好，美國和德國堅決反對，強(qiáng)烈要求制定一套與ISO/ITU-T兼容性好的協(xié)議，于是美國電科院(EPRI)急忙開發(fā)了ICCP(InterControl-centerCommunicationProtocol)，于96年被納入IEC體系，稱為TASE.2，與TASE.1并列為國際標(biāo)準(zhǔn)，但互不兼容。一度形成歐洲與美國兩個系列相爭不下的局面。其中TASE.1基于ISO9072-1/2ROSE，TASE.2基于MMS(ManufacturingMessageSpecification)。IEC60870-6系列（1）IECTC57WG07工作7IEC60870-6系列（2）由于MMS已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，所以TASE.2比TASE.1適應(yīng)性更強(qiáng)、更容易實現(xiàn)。目前，國際電工委員會TC57委員會已采納TASE.2協(xié)議為控制中心間信息交換的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。中國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會也已采納TASE.2協(xié)議，將它定義為國家標(biāo)準(zhǔn)以替代原來的我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議DL476-92》。

TASE.2是應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,重要特點之一是通過名字傳輸信息對象而不象其他眾多通信規(guī)約是通過地址（點號）傳輸信息對象。變量名單端定義，雙端使用。IEC60870-6系列（2）由于MMS已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)8IEC61850-7系列(1)隨著變電站自動化的快速發(fā)展，急需制定相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，IECTC57為此成立了三個工作組，這在歷史上是很少見的。第10工作組負(fù)責(zé)變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議的整體描述和總體功能要求，第11工作組負(fù)責(zé)站級數(shù)據(jù)通信總線的定義，第12工作組負(fù)責(zé)控制柜級數(shù)據(jù)通信協(xié)議的定義。這幾種模型都是基于ISO9506MMS的，變電站的數(shù)據(jù)通信總線可以直接訪問控制中心，不需要另加網(wǎng)關(guān)（Gateway），是一種將變電站內(nèi)數(shù)據(jù)通信協(xié)議與廣域網(wǎng)協(xié)議組合在一起的體系結(jié)構(gòu)IEC61850-7系列(1)隨著變電站自動化的快速發(fā)展，急9IEC61850-7系列(2) TC57在1999年9月召開的京都年會的戰(zhàn)略會議（SPAG)上決定在將來5－10年內(nèi)TC57的工作重點是將該標(biāo)準(zhǔn)作為整個電力系統(tǒng)傳輸?shù)奈ㄒ粐H標(biāo)準(zhǔn)，即“無縫通信系統(tǒng)體系”，并定名為“變電站和控制中心通過61850通信”. 采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，面向未來通訊的可擴(kuò)展架構(gòu)，實現(xiàn)“一個世界，一種技術(shù)，一個標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)。 IEC61850之前的所有協(xié)議都是面向點的。采用IEC61850的系統(tǒng)只需在信息源進(jìn)行數(shù)據(jù)定義，其他節(jié)點可以通過報文交換建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫。 困惑：和IEC61970CIM的數(shù)據(jù)模型不一致IEC61850-7系列(2) TC57在1999年9月召開10IEC61850標(biāo)準(zhǔn)特點開放性 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語言來描述變電站配置完整性 適用對象幾乎包括了變電站內(nèi)所有IED、例如： 常規(guī)的測控裝置、保護(hù)裝置、RTU、站級計算機(jī) 可選的同期、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)特點開放性11IEC61850內(nèi)容系統(tǒng)概貌數(shù)據(jù)模型1.介紹和概述變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)2.術(shù)語7－4兼容邏輯節(jié)點類和數(shù)據(jù)類3.總體要求7－3公用數(shù)據(jù)類5.功能的通信要求和設(shè)備模型抽象通信服務(wù)變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)7－2抽象通信服務(wù)接口（ASCI）配置7－1原理和模型語言映射到實際通信網(wǎng)絡(luò)8－1映射到MMS和ISO/IEC8802-3測試9－1通過單向多路點對點串行通信鏈路采樣10.一致性測試9－2ISO8802-3上的采樣值IEC61850內(nèi)容系統(tǒng)概貌12數(shù)據(jù)通信協(xié)議適用范圍遠(yuǎn)動通信協(xié)議、計算機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議各有其適應(yīng)范圍，也可以交叉使用。控制中心之間一般用IEC60870-6系列；發(fā)電廠與控制中心之間一般采用IEC60870-5系列；也可采用IEC60870-6系列；變電站與控制中心之間一般采用IEC61850-7系列；也可采用IEC60870-6系列或IEC60870-5系列。數(shù)據(jù)通信協(xié)議適用范圍遠(yuǎn)動通信協(xié)議、計算機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、變電站13第二部分 IEC61970（EMS—API)

IECTC57WG13工作組負(fù)責(zé)制定能量管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口（EMS—API)，即IEC61970系列標(biāo)準(zhǔn)第二部分 IEC61970（EMS—API)

IEC14公用信息模型（CommonInformationMode） CIM定義了覆蓋各個應(yīng)用的面向?qū)ο蟮碾娏ο到y(tǒng) 模型，是IEC61970的靈魂．組件接口規(guī)范（ComponentInterfaceSpecification） CIM描述了可能需要交換數(shù)據(jù)的共用信息模型， 如何交換信息還必須靠CIS來完成。CIS規(guī)定組件 之間交換信息和訪問公共數(shù)據(jù)的接口,這些接口包 括一組標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)，每個函數(shù)描述特定的事件， 方法和性質(zhì)．

支持CIS要求可以讓第三方符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用在自己 的系統(tǒng)平臺上即插即用，即提供標(biāo)準(zhǔn)插座，同時 要求自己的應(yīng)用可在別人標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺上運 行， 即提供標(biāo)準(zhǔn)插頭。

具有CORBA支持的CIS可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)跨平臺 的數(shù)據(jù)庫互訪。IEC61970系列標(biāo)準(zhǔn)（1）公用信息模型（CommonInformation15IEC61970系列標(biāo)準(zhǔn)（2） IEC61970標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)用之間的互聯(lián)接口要同時滿足CIM和CIS兩個方面的要求，CIM要求在描述電力系統(tǒng)時按其規(guī)定的語義來定義，CIS要求在訪問CIM是按其提供的語法來實現(xiàn)。 遵守CIM模型，描述對象的名字是一樣的，但不同系統(tǒng)實現(xiàn)的方法不一樣，所以要提供CIS接口規(guī)范，屏蔽內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)。 CIM由包組成，包是將相關(guān)模型元件人為分組的方法。CIM中每一個包是一組類的集合，每個類包括類的屬性和與此類有關(guān)系的類，IEC61970系列標(biāo)準(zhǔn)（2） IEC61970標(biāo)準(zhǔn)要求16IEC61970內(nèi)容（1） CIM301包括Core、Topology、Wires、Outage、Protection、Meas、LoadModel、Generation和Domain共9個包。核心包（Core）定義了廠站類Substation、電壓等級類VoltageLevel等許多應(yīng)用公用的模型，拓?fù)浒═opology）定義連接節(jié)點ConnectivityNode和拓?fù)鋶uTopologicalIsland等拓?fù)潢P(guān)系模型，電線包（Wires）定義斷路器Breaker、隔離刀閘Disconnector等網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用需要的模型，停運包（Outage）建立了當(dāng)前及計劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息模型，保護(hù)包（Protection）建立了用于培訓(xùn)仿真的保護(hù)設(shè)備的模型，量測包（Meas）定義了各應(yīng)用之間交換變化測量數(shù)據(jù)如測點Measurement和限值Limitset等描述，負(fù)荷模型包（LoadModel）定義了負(fù)荷預(yù)測用的負(fù)荷模型，發(fā)電包（Generation）分成兩個子包：生產(chǎn)包（Production）和發(fā)電動態(tài)特性包（GenerationDynamics），前者定義了用于AGC等應(yīng)用的發(fā)電機(jī)模型，后者定義了用于DTS的原動機(jī)和鍋爐等模型。域包(Domain)是量與單位的數(shù)據(jù)字典，定義了可能被其他任何包中任何類使用的屬性(特性)的數(shù)據(jù)類型。

IEC61970內(nèi)容（1） CIM301包括Core、17IEC61970內(nèi)容（2）未來的IEC61970-302，有三個包：－財務(wù)包financial。該包有9個類。－能量計劃包EnergyScheduling。該包有18個類。－預(yù)定包Reservation。該包有13個類。未來的IEC61970-303，有一個包：－SCADA包，該包有13個類。IEC61