ZH3D技術(shù)說明書

1、ZH-3D 數(shù)字故障錄波分析裝置數(shù)字故障錄波分析裝置 技術(shù)說明書技術(shù)說明書 武漢中元華電科技股份有限公司武漢中元華電科技股份有限公司 Wuhan Zhongyuan Huadian Science & Technology Co., Ltd 歷史記錄歷史記錄 修改歷史記錄修改歷史記錄 序號(hào)日期修改情況版本號(hào)簽字 012009.2.18創(chuàng)建1.0趙銀鳳 校閱歷史記錄校閱歷史記錄 序號(hào)日期校對(duì)情況簽字 012009.4.7排版校對(duì)無誤謝文勤 批準(zhǔn)歷史記錄批準(zhǔn)歷史記錄 序號(hào)日期批準(zhǔn)情況簽字 目目 錄錄 1.概述概述.1 2.工作原理工作原理 .2 2.1.硬件系統(tǒng) .2 2.2.軟件系統(tǒng) .5 2.

2、3.技術(shù)特點(diǎn) .6 3.關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) .7 3.1.多通道 DMA 的 8 端口內(nèi)存共享技術(shù).7 3.2.基于 FPGA 的 24 通道解碼器 .7 3.3.IEC60044-8 采樣值同步追蹤補(bǔ)償.7 3.4.支持?jǐn)?shù)字化變電站全通信規(guī)約.7 3.5.可配置的報(bào)文集中器 .7 3.6.互操作性 .10 4.技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) .11 5.附錄附錄.12 5.1.附錄一 60044-8 和 IEC61850-9-1 報(bào)文格式.12 5.2.附錄二 IEC61950-9-2 報(bào)文格式.14 5.3.附錄三 IEC61850 GOOSE 報(bào)文格式.15 1.概述概述 ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄

3、波分析裝置適應(yīng)了數(shù)字化變電站的發(fā)展，可以接入數(shù)字 化變電站的過程層網(wǎng)絡(luò)的 SAV（采樣值）報(bào)文和 GOOSE（變電站狀態(tài)事件）報(bào)文。為 了適應(yīng)每個(gè)數(shù)字化變電站應(yīng)用模式，ZH-3D 數(shù)字故障錄波分析裝置同時(shí)也兼容了傳統(tǒng)模 擬電壓、電流及開關(guān)量信號(hào)的接入。ZH-3D 數(shù)字故障錄波分析裝置與站控層設(shè)備的通信 采用 IEC61850 MMS 通信規(guī)約，實(shí)現(xiàn)與站控層設(shè)備的互操作。 2.工作原理工作原理 2.1.硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置硬件系統(tǒng)主要由管理機(jī)單元、數(shù)字式錄波單 元、報(bào)文集中器以及必要的網(wǎng)絡(luò)附件組成，其中“報(bào)文集中器”又分為以下五種，可根 據(jù)變電站網(wǎng)絡(luò)配置情況

4、選擇搭配組合： TDM SAV 報(bào)文集中器； IEC60044-8 SAV 報(bào)文集中器； IEC61850-9-1 SAV 報(bào)文集中器； IEC61850-9-2 SAV 報(bào)文集中器； IEC61850 GOOSE 報(bào)文集中器； ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置硬件系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖如下： 交換機(jī)（含光接口） 數(shù)字式錄波單元 ZHP405RTDM 錄波管理機(jī)單元 其他后臺(tái) TDM 接入 IRIG-B NTP/SNTP PTP TDM SAV 集中器 ZHP405R8 IEC60044-8 接入 IEC60044-8 SAV 集中器 ZHP405R91 IEC61850-9-1 接入 IEC

5、61850-9-1 SAV 集中器 ZHP405F8 ZHP405R92 IEC61850-9-2 SAV 集中器 ZHP405F8 ZHP405RGOOSE GOOSE 集中器 ZHP405F8 IEC61850-9-2 接入 GOOSE 接入 MMS 2.1.1.錄波管理機(jī)單元錄波管理機(jī)單元 作為人機(jī)交互接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)錄波單元進(jìn)行修改定值、進(jìn)行配線等操作； 實(shí)現(xiàn)電壓電流波形顯示、分析等功能。 2.1.2.數(shù)字式錄波分析單元數(shù)字式錄波分析單元 數(shù)字式錄波單元接收來自各個(gè)報(bào)文集中器的 SAV 報(bào)文和 GOOSE 報(bào)文，進(jìn)行錄波判 啟動(dòng)等算法。數(shù)字式錄波單元同時(shí)通過 IEC61850 MMS 通信

6、規(guī)約實(shí)現(xiàn)對(duì)站控層設(shè)備的通 信，該分析單元組成如下： ZH-ADSP：接收各個(gè)集中器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行傅立葉計(jì)算，錄波判啟動(dòng)計(jì)算等； ZHCPU：實(shí)現(xiàn)與站控層設(shè)備的 IEC61850 MMS 通信，以及和錄波管理機(jī)單元的 通信。 2.1.3.TDM 集中器和集中器和 60044 集中器集中器 TDM SAV 集中器和 IEC60044-8 集中器分別用于采集 TDM SAV 報(bào)文和 IEC60044- 8 SAV 報(bào)文。TDM SAV 集中器和 IEC60044-8 集中器都采用了相同的硬件結(jié)構(gòu)，采用了 “2U”機(jī)箱結(jié)構(gòu)。該硬件系統(tǒng)為 PowerPC405EX CPU，處理能力為 500MIPS。 該

7、硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)如下： 采用 POWERPC405 CPU，CPU 主頻為 400MHz； 采用多個(gè)通道 DMA 控制器和 8 端口內(nèi)存共享技術(shù)； 采用基于 FPGA 的 24 通道硬件解碼器； 1 個(gè) PPS 和 B 碼兼容的對(duì)時(shí)端子。 2.1.3.1.TDM SAV 報(bào)文集中器報(bào)文集中器 TDM SAV 報(bào)文集中器是記錄數(shù)字化變電站過程層網(wǎng)絡(luò)的 TDM SAV 報(bào)文，TDM SAV 報(bào)文是通過時(shí)分復(fù)用技術(shù)采用單光纖通道傳輸多通道 SAV 報(bào)文，3 路光纖信號(hào)作為 一組 SAV 報(bào)文傳輸信號(hào)。TDM SAV 報(bào)文集中器主要由 ZHP405RTDM 模塊組成，該模 塊主要特點(diǎn)如下： ZH

8、P405RTDM 具備 24 路光口，可以接收 8 組 SAV 報(bào)文傳輸信號(hào)，并實(shí)現(xiàn) 8 組 SAV 報(bào)文的同步； ZHP405RTDM 實(shí)現(xiàn)對(duì) TDM SAV 報(bào)文的解析，并將處理后的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字錄 波單元。 2.1.3.2.IEC60044-8 SAV 報(bào)文集中器報(bào)文集中器 IEC60044-8 報(bào)文集中器是記錄數(shù)字化變電站過程層網(wǎng)絡(luò)的 IEC60044-8 SAV 報(bào)文， IEC60044-8 報(bào)文是采用曼徹斯特編碼，每路光纖傳輸固定 12 路 SAV 報(bào)文。IEC60044- 8 SAV 報(bào)文集中器主要由 ZHP405R8 模塊組成，該模塊主要特點(diǎn)如下： ZHP405R8 具備 24

9、 路光口，接收 24 路光纖傳輸?shù)?IEC60044-8 SAV 報(bào)文，采用 FPGA 實(shí)現(xiàn)解碼，并實(shí)現(xiàn) 24 路 SAV 報(bào)文的同步； ZHP405R8 實(shí)現(xiàn)對(duì) IEC60044-8 報(bào)文的解析,并將處理后的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字錄波單 元。 2.1.4.IEC61850 集中器集中器 IEC61850 集中器進(jìn)行采集基于 IEC61850 通信規(guī)約的數(shù)字化變電站的 SAV 報(bào)文和 GOOSE 報(bào)文。IEC61850 集中器包括 IEC61850-9-1 SAV 集中器、IEC61850-9-2SAV 集中器和 IEC61850 GOOSE 集中器。每個(gè)集中器和光口擴(kuò)展模塊都采用插件結(jié)構(gòu)，并 且采用

10、“3U”機(jī)箱結(jié)構(gòu)。IEC61850 集中器主要包含 ZHP405R91、ZHP405R92、ZHP405RGOOSE 數(shù)據(jù)集中模塊和 ZHP405F8 光擴(kuò)展模塊。 根據(jù)數(shù)字化變電站的實(shí)施模式，可以選擇配置不同的數(shù)據(jù)集中模塊和光擴(kuò)展模塊，并且 每個(gè)數(shù)據(jù)集中模塊最大可以擴(kuò)展兩個(gè)光擴(kuò)展模塊。 集中器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： 采用 POWERPC405CPU，處理能力為 500MIPS； 4 個(gè) 10/100M 電口以太網(wǎng)； 2 個(gè)光電互換（SC）以太網(wǎng)； 可擴(kuò)展 18 路全雙工 100Mbps 光纖以太網(wǎng)； 采用多通道 DAM 的 8 端口內(nèi)存共享技術(shù)，光口擴(kuò)展板和數(shù)據(jù)集中模塊之間通信 帶寬達(dá) 10200

11、Mbytes/s。 1)IEC61850-9-1 SAV 報(bào)文集中器 IEC61850-9-1 報(bào)文集中器是記錄數(shù)字化變電站過程層網(wǎng)絡(luò)的 IEC61850-9-1 SAV 報(bào) 文. IEC61850-9-1 SAV 報(bào)文集中器。該集中器組成如下： ZHP405R91：IEC61850-9-1 SAV 數(shù)據(jù)集中模塊，可擴(kuò)展兩塊 ZH91Pt8 光纖擴(kuò) 展模塊，可實(shí)現(xiàn) 16 路 IEC61850-9-1 SAV 報(bào)文的同步接收，并將處理后的報(bào)文轉(zhuǎn) 發(fā)給數(shù)字錄波單元。 ZHP405F8：光口擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn) ZHP405R91 模塊的光口擴(kuò)展，每個(gè) ZHP405F8 光口擴(kuò)展模塊可實(shí)現(xiàn) 8 路光口擴(kuò)展

12、。 2)IEC61850-9-2 SAV 報(bào)文集中器 IEC61850-9-2 報(bào)文集中器是記錄數(shù)字化變電站過程層網(wǎng)絡(luò)的 IEC61850-9-2 SAV 報(bào) 文。該集中器組成如下： ZHP405R92：IEC61850-9-2 SAV 數(shù)據(jù)集中模塊，可擴(kuò)展兩塊 ZHP405F8 光纖擴(kuò) 展模塊，可實(shí)現(xiàn) 16 路 IEC61850-9-2 SAV 報(bào)文的同步接收，并將處理后的報(bào)文轉(zhuǎn) 發(fā)給數(shù)字錄波單元； ZHP405F8：光口擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn) ZHP405N92 模塊的光口擴(kuò)展，每個(gè) ZHP405F8 光口擴(kuò)展模塊可實(shí)現(xiàn) 8 路光口擴(kuò)展。 3)IEC61850 GOOSE 報(bào)文集中器 IEC618

13、50 GOOSE 報(bào)文集中器是記錄數(shù)字化變電站過程層網(wǎng)絡(luò)的 IEC61850 GOOSE 報(bào)文。該集中器組成如下： ZHP405RGOOSE：IEC61850 GOOSE 數(shù)據(jù)集中模塊，具備 2 路光口，可以接 收 2 路光纖傳輸?shù)?IEC61850 GOOSE 報(bào)文，并可擴(kuò)展 ZHP405F8 光口擴(kuò)展模塊。 ZHP405F8：光口擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn) ZHP405RGOOSE 模塊的光口擴(kuò)展，每個(gè) ZHP405F8 光口擴(kuò)展模塊可實(shí)現(xiàn) 8 路光口擴(kuò)展。 2.2.軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置軟件系統(tǒng)主要由調(diào)度端軟件系統(tǒng)、管理機(jī)軟 件系統(tǒng)、數(shù)字式錄波單元軟件系統(tǒng)和報(bào)文集

14、中器軟件系統(tǒng)組成，其中報(bào)文集中器的軟件 系統(tǒng)又根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的差別分為如下幾個(gè)子系統(tǒng)： TDM 報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)； IEC60044-8 SAV 采樣值報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)； IEC61850-9-1 SAV 采樣值報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)； IEC61850-9-2 SAV 采樣值報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)； IEC61850 GOOSE 報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)。 2.2.1.調(diào)度端軟件系統(tǒng)調(diào)度端軟件系統(tǒng) 調(diào)度端軟件系統(tǒng)支持以太網(wǎng)和電話撥號(hào)兩種方式與錄波裝置建立連接，連接后可實(shí) 現(xiàn)錄波波形的查詢和調(diào)取、實(shí)時(shí)波形及裝置現(xiàn)場工況瀏覽、查看和修改配置（需要高級(jí) 權(quán)限） 、遙控啟動(dòng)錄波等；

15、可離線分析已經(jīng)調(diào)取的錄波波形，波形分析功能見 CAAP2008 操作說明書 。 2.2.2.管理機(jī)軟件系統(tǒng)管理機(jī)軟件系統(tǒng) 管理機(jī)軟件系統(tǒng)是 ZH-3D 的現(xiàn)場人機(jī)接口，軟件實(shí)現(xiàn)了錄波波形的查詢和調(diào)取、實(shí) 時(shí)波形及裝置現(xiàn)場工況瀏覽、查看和修改配置（需要高級(jí)權(quán)限） 、遙控啟動(dòng)錄波等；可離 線分析已經(jīng)調(diào)取的錄波波形，波形分析功能見CAAP2008 操作說明書 。 2.2.3.數(shù)字式錄波單元軟件系統(tǒng)數(shù)字式錄波單元軟件系統(tǒng) 數(shù)字式錄波單元軟件系統(tǒng)運(yùn)行于 VxWorks 5.5 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)上，是 ZH-3D 的 核心部件之一，負(fù)責(zé)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù)的一級(jí)存儲(chǔ)、對(duì) DSP 的管理和監(jiān)控、對(duì)管理機(jī)、

16、調(diào)度端以及其他后臺(tái)的通信，除了支持與 ZH-3x 完全兼容的通信規(guī)約外，還支持 IEC61850-8 的 MMS 通信協(xié)議。 采用 VxWorks 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，具有高可靠性、高實(shí)時(shí)性以及對(duì)計(jì)算機(jī)病毒的 天生免疫等優(yōu)點(diǎn)。 2.2.4.TDM 和和 IEC60044-8 SAV 采樣值報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)采樣值報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng) TDM 和 IEC60044-8 SAV 采樣值報(bào)文解碼軟件是基于 FPGA 編寫的硬邏輯程序， 具有極高的實(shí)時(shí)性、可靠性和運(yùn)行效率；該系統(tǒng)負(fù)責(zé)多路 TDM 報(bào)文和 IEC60044-8 報(bào)文 的接入和集中組合，將組合后的數(shù)據(jù)提交給數(shù)字式錄波單元軟件系統(tǒng)

17、做進(jìn)一步的高級(jí)處 理。 該軟件系統(tǒng)采用的同步追蹤補(bǔ)償技術(shù)可有效消除由于發(fā)送源的晶振不同步導(dǎo)致的報(bào) 文失步問題。 2.2.5.IEC61850 報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng) IEC61850 報(bào)文解碼集中組合軟件系統(tǒng)運(yùn)行于 VxWorks 5.5 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)上， 包括 IEC61850-9-1 SAV 解碼系統(tǒng)、IEC61850-9-2 SAV 解碼系統(tǒng)和 IEC61850 GOOSE 解碼系統(tǒng)，負(fù)責(zé)多路 IEC61850 報(bào)文的接入和集中組合，將組合后的數(shù)據(jù)提交給數(shù)字式 錄波單元軟件系統(tǒng)做進(jìn)一步的高級(jí)處理。 采用 VxWorks 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，具有高可靠性、高

18、實(shí)時(shí)性以及對(duì)計(jì)算機(jī)病毒的 天生免疫等優(yōu)點(diǎn)。 2.3.技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn) 全面支持 IEC61850 的過程層和站控層的全部規(guī)范，建立了錄波器的 IEC61850 模 型，并已經(jīng)通過國家級(jí)的互操作一致性測試。 單個(gè)自主開發(fā)的集中器模塊通過增加光擴(kuò)展插件(ZHP405F8)，最多可提供 22 個(gè)獨(dú) 立的 100M 全雙工以太網(wǎng)接口（其中 4 個(gè) RJ45 電口，18 個(gè)光口） ，豐富的網(wǎng)絡(luò)接口使 裝置可全面支持?jǐn)?shù)字化變電站過程層的多種組網(wǎng)方式，包括 IEC60044-8 和 IEC61850- 9-1 的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)、IEC61850-9-2 的通過交換機(jī)集中組網(wǎng)。GOOSE 可單獨(dú)組網(wǎng)，也可 通過交

19、換機(jī)集中組網(wǎng)，并支持雙網(wǎng)互備的冗余配置。 核心組件均采用硬編碼或 VxWorks 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，大大提高了裝置的可靠性、 穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和健壯性，天生對(duì)計(jì)算機(jī)病毒免疫。 裝置的后臺(tái)人機(jī)接口部分與 ZH-3 幾乎沒有區(qū)別，給用戶提供的數(shù)據(jù)格式依然是標(biāo)準(zhǔn) 的 COMTRADE 格式，數(shù)據(jù)的分析方法和手段與 ZH-3 完全一致，對(duì)老用戶而言，僅需 了解前端組網(wǎng)如何接線和配置即可，數(shù)據(jù)的管理和分析不必再重新培訓(xùn)。 3.關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 3.1.多通道多通道 DMA 的的 8 端口內(nèi)存共享技術(shù)端口內(nèi)存共享技術(shù) TDM 集中器和 IEC60044-8 集中器都采用了多個(gè)通道的 DMA 控制器和 8

20、端口內(nèi)存 共享技術(shù)。這樣可以保證具有非常高的網(wǎng)絡(luò)吞吐能力。并且該報(bào)文集中器具備多個(gè)獨(dú)立 網(wǎng)卡，各個(gè)獨(dú)立網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)都可以分別進(jìn)行控制，這樣可以適應(yīng)網(wǎng)段較多而且各個(gè)網(wǎng)段 之間不能有數(shù)據(jù)連通的的場合。 3.2.基于基于 FPGA 的的 24 通道解碼器通道解碼器 TDM 集中器和 IEC60044-8 集中都采用了基于 FPGA 的 IEC60044-8 24 通道解碼器。 該集中器采用高端 FPGA 作為前端 IEC60044-8 和 TDM 通信規(guī)約處理，并且具有 24 個(gè) 獨(dú)立的全雙工以太網(wǎng)網(wǎng)卡，支持同時(shí)處理 24 個(gè)通道的 IEC60044-8 采樣值報(bào)文或者 8 組 TDM 采樣值報(bào)文。

21、3.3.IEC60044-8 采樣值同步追蹤補(bǔ)償采樣值同步追蹤補(bǔ)償 對(duì)于 IEC60044-8 采樣值的接入，由于源合并單元（MU）個(gè)體晶振差異將導(dǎo)致數(shù)據(jù) 同步采樣出現(xiàn)偏差，這個(gè)偏差積累后將導(dǎo)致傳輸給錄波器的多個(gè)合并單元（MU）的數(shù)據(jù) 組合困難。ZHP405R8 采用了同步追蹤補(bǔ)償技術(shù)，有效修正了這個(gè)偏差，確保錄波器記 錄的數(shù)據(jù)是同步對(duì)齊的。 3.4.支持?jǐn)?shù)字化變電站全通信規(guī)約支持?jǐn)?shù)字化變電站全通信規(guī)約 數(shù)字故障錄波裝置支持?jǐn)?shù)字化變電站全部通信規(guī)約。過程層通信規(guī)約支持采樣值傳 輸規(guī)約和開關(guān)量傳輸規(guī)約，其中采樣值傳輸規(guī)約有 IEC61850-9-1、IEC61850-9- 2、IEC60044-

22、8 和 TDM 傳輸規(guī)約，開關(guān)量傳輸規(guī)約有 IEC61850 GOOSE 通信規(guī)約。站 控層通信規(guī)約支持 IEC61850 MMS 通信規(guī)約。 3.5.可配置的報(bào)文集中器可配置的報(bào)文集中器 ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置具有多個(gè) SAV 報(bào)文集中器。根據(jù)數(shù)字化變電 站的 SAV 報(bào)文傳輸通信規(guī)約進(jìn)行配置不同的 SAV 報(bào)文集中器。 3.5.1.配置模式一配置模式一 數(shù)字化變電站 SAV 傳輸規(guī)約為 TDM 協(xié)議或者 IEC60044-8 協(xié)議，開關(guān)量通過 IEC61850GOOSE 協(xié)議傳輸。ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置需要一臺(tái)“2U” TDM SAV 集中器或者一臺(tái)“2

23、U”的 IEC60044-8 SAV 集中器，以及一臺(tái)“3U” IEC61850 集中器。該 IEC61850 集中器配置有 ZHP405RGOOSE 數(shù)據(jù)集中模塊以及相 應(yīng)的光擴(kuò)展模塊。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： 交換機(jī)（含光接口） 數(shù)字式錄波單元 ZHP405RTDM 錄波管理機(jī)單元 其他后臺(tái) TDM 接入 IRIG-B NTP/SNTP PTP TDM 集中器 ZHP405R8 IEC60044-8 接入 IEC60044-8 集中器 ZHP405RGOOSE GOOSE 集中器 ZHP405F8 GOOSE 接入 MMS 或 3.5.2.配置模式二配置模式二 數(shù)字化變電站 SAV 傳輸規(guī)約為

24、 IEC6180-9-1 協(xié)議，開關(guān)量通過 IEC61850GOOSE 協(xié)議傳輸。ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置只需要配置一臺(tái)“3U”結(jié)構(gòu)的 IEC61850 集中器，該集中器配置有 ZHP405R91 數(shù)據(jù)集中模塊、ZHP405RGOOSE 數(shù) 據(jù)集中模塊以及相應(yīng)的光擴(kuò)展模塊。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： 交換機(jī)（含光接口） 數(shù)字式錄波單元 錄波管理機(jī)單元 其他后臺(tái) IRIG-B NTP/SNTP PTP ZHP405R91 IEC61850-9-1 接入 IEC61850-9-1 集中器 ZHP405F8 ZHP405RGOOSE GOOSE 集中器 ZHP405F8 GOOSE 接入

25、MMS 3.5.3.配置模式三配置模式三 數(shù)字化變電站 SAV 傳輸規(guī)約為 IEC6180-9-2 協(xié)議，開關(guān)量通過 IEC61850GOOSE 協(xié)議傳輸。ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字故障錄波分析裝置只需要配置一臺(tái)“3U”結(jié)構(gòu)的 IEC61850 集中器，該集中器配置有 ZHP405R92 數(shù)據(jù)集中模塊、ZHP405RGOOSE 數(shù) 據(jù)集中模塊以及相應(yīng)的光擴(kuò)展模塊。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： 交換機(jī)（含光接口） 數(shù)字式錄波單元 錄波管理機(jī)單元 其他后臺(tái) IRIG-B NTP/SNTP PTP ZHP405R92 IEC61850-9-2 接入 IEC61850-9-2 集中器 ZHP405F8 ZHP4

26、05RGOOSE GOOSE 集中器 ZHP405F8 GOOSE 接入 MMS 3.6.互操作性互操作性 ZH-3D 電力系統(tǒng)數(shù)字錄波分析裝置采用 IEC61850 通信規(guī)約與過程層網(wǎng)絡(luò)及站控層 網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)故障錄波裝置與合并單元，智能操作箱，保護(hù)裝置以及故障信息子站的 無縫連接，具有互操作性。ZH-3D 數(shù)字錄波裝置于 2008 年 1 月通過中國電科院電力工 業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心的一致性測試，測試報(bào)告編號(hào)為；并且于 2008 年 7 月通過南方電網(wǎng)的互操作實(shí)驗(yàn)。 ZH-3D 數(shù)字故障錄波分析裝置建立了基于 IEC61850 通信規(guī)約的故障錄波裝置模型， 該模型的主要特點(diǎn)如下

27、： 建立了暫態(tài)錄波事件模型和穩(wěn)態(tài)錄波事件模型； 穩(wěn)態(tài)錄波事件文件命名規(guī)則為：裝置名_LD 名稱_年月日_時(shí)分秒_毫秒#年月日_ 時(shí)分秒_毫秒，表示此段時(shí)刻的穩(wěn)態(tài)錄波文件； RADR 和 RBDR 作為錄波裝置的模擬量啟動(dòng)和開關(guān)量啟動(dòng)邏輯節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)面向?qū)ο蟮脑瓌t建立了線路模型定值數(shù)據(jù)集、母線模型定值數(shù)據(jù)集和變壓器 模型定值數(shù)據(jù)集。 ZH-3D 數(shù)字故障錄波分析裝置與站控層設(shè)備的通信主要支持以下服務(wù)： IEC61850 File 文件服務(wù)，傳輸故障錄波文件以及故障錄波簡報(bào)； IEC61850 SGCB 定值組控制塊服務(wù)，實(shí)現(xiàn)定值投運(yùn)，查看以及定值修改； IEC61850 Report 報(bào)告服務(wù)，

28、傳送故障裝置故障信號(hào)以及故障錄波啟動(dòng)信號(hào)； IEC61850 Control 控制服務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方啟動(dòng)錄波和復(fù)歸錄波告警信號(hào)。 4.技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 1)交流電源供電為單相 220V，允許偏差-20%+15%，頻率 50Hz，允許偏差3Hz； 2)直流電源供電為 220V、110V，允許偏差-20%+15%，紋波系數(shù)5； 3)軟、硬件采取了多種抗干擾措施，抗干擾能力達(dá)到 GB/T14598.10 規(guī)定的 IV 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)； 4)啟動(dòng)精度，越限啟動(dòng)量優(yōu)于2，突變啟動(dòng)量優(yōu)于5； 5)單個(gè)集中器組件最大可提供 22 個(gè)獨(dú)立的 100M 全雙工以太網(wǎng)接口，其中有 4 個(gè)電口， 18 個(gè)光口； 6)經(jīng)挑選的

29、SAV 采樣值組合后最大可達(dá) 96 路； 7)經(jīng)挑選的 GOOSE 信號(hào)組合后最大可達(dá) 256 路； 8)GOOSE 事件的分辨能力不大于 1ms； 9)GOOSE 事件與采樣值的同步偏差不超過 1ms； 10) 最高采樣率完全適應(yīng)源合并單元（MU） ，并能提供不低于 800Hz 采樣率的穩(wěn)態(tài)記錄 功能； 11) 過程層全面支持 TDM SAV、IEC60044-8 SAV、IEC61850-9-1 SAV、IEC61850-9- 2 SAV、IEC61850 GOOSE 等規(guī)范； 12) 站控層全面支持 IEC61850-8 MMS 通信規(guī)范，并建立的錄波器的 IEC61850 模型； 13

30、) 金屬性短路優(yōu)于 2； 14) 穩(wěn)態(tài)記錄采樣率不低于 800Hz，可支持獨(dú)立的穩(wěn)態(tài)記錄插件。 5.附錄附錄 5.1.附錄一附錄一 60044-8 和和 IEC61850-9-1 報(bào)文格式報(bào)文格式 報(bào)文格式： DATDST ADDR SRC ADDR 802.1Q 標(biāo)記 TYPE PDUAPDU 66428341488 DST ADDR SRC ADDR TPIDTCITYPEAPPIDLEN保留 1保留 2APDU 662222222 81 00 80 0088 B800 0000 0000 00 【DST ADDR】 （目的地址）域?yàn)槎嗖セ驈V播地址，建議的多播地址：01-0C-CD- 04

31、-00-00 到 01-0C-CD-04-01-FF； 【SRC ADDR】 （源地址）域?yàn)榘l(fā)送設(shè)備的 MAC 地址； 【TPID】 （標(biāo)記協(xié)議標(biāo)識(shí)符）標(biāo)記分配給 802.1Q 以太網(wǎng)解碼數(shù)據(jù)幀的以太網(wǎng)類。 域?yàn)?8100H（81H，00H） ； 【TCI】 （標(biāo)記控制信息）域?yàn)?8000H（80H，00H） ，User priority=4，CFI=0，VLAN ID=0（此為缺省值） ； 【TYPE】域?yàn)?88BAH（88H，BAH） ； 【APPID】SAV 的預(yù)留范圍是 0 x4000 到 0 x7fff。如果 APPID 未配置，其缺省值 為 0 x4000； 【LEN】域?yàn)椤綝AT

32、】域的字節(jié)數(shù)。 ASDU 說明如下： 偏移類型符號(hào)說明 01UI16Len 本 ASDU 的長度，從 LNName 開始的字節(jié)數(shù)，總 是 002CH 2UI8LNName邏輯接點(diǎn)名稱，總是為 02H 3UI8 DataSetNam e 數(shù)據(jù)集名稱，總是為 01H 45UI16LDName邏輯設(shè)備名稱，為 0001H 67I16額定相電流 89I16額定中線電流 1011I16額定相電壓 1213I16額定延時(shí) 1415I16CH1保護(hù)用 A 相電流 1617I16CH2保護(hù)用 B 相電流 1819I16CH3保護(hù)用 C 相電流 2021I16CH4保護(hù)用中線電流 2223I16CH5測量用 A

33、 相電流 2425I16CH6測量用 B 相電流 2627I16CH7測量用 C 相電流 2829I16CH8A 相電壓 3031I16CH9B 相電壓 3233I16CH10C 相電壓 3435I16CH11零序電壓 3637I16CH12母線電壓 3839UI16Sta1狀態(tài)字 1 4041UI16Sta2狀態(tài)字 2 4243UI16SmpCnt采樣計(jì)數(shù) 44UI8SmpRate每周波采樣點(diǎn)數(shù) 45UI8ConfRev配置版本 報(bào)文定義： 參數(shù)名值/值域/解釋 noASDU每幀報(bào)文傳送的采樣值點(diǎn)數(shù) svID采樣值標(biāo)識(shí) smpCnt采樣值計(jì)數(shù)器 confRev配置版本 smpSynch采樣同

34、步標(biāo)記 Sequence ASDU1 DataSet數(shù)據(jù)集配置的采樣值 svID采樣值標(biāo)識(shí) smpCnt采樣值計(jì)數(shù)器 confRev配置版本 smpSynch采樣同步標(biāo)記 Sequence ASDU2 DataSet數(shù)據(jù)集配置的采樣值 svID采樣值標(biāo)識(shí) smpCnt采樣值計(jì)數(shù)器 confRev配置版本 smpSynch采樣同步標(biāo)記 Sequence ASDUn DataSet數(shù)據(jù)集配置的采樣值 5.2.附錄二附錄二 IEC61950-9-2 報(bào)文格式報(bào)文格式 報(bào)文格式： DATDST ADDR SRC ADDR 802.1Q 標(biāo)記 TYPE PDUAPDU 66428341488 DST A

35、DDR SRC ADDR TPIDTCITYPEAPPID LEN 保留 1保留 2APDU 662222222 81 0080 0088 B800 0000 0000 00 說明如下： 1)【DST ADDR】 （目的地址）域?yàn)槎嗖セ驈V播地址，建議的多播地址、01-0C-CD-04- 00-00 到 01-0C-CD-04-01-FF； 2)【SRC ADDR】 （源地址）域?yàn)榘l(fā)送設(shè)備的 MAC 地址； 3)【TPID】 （標(biāo)記協(xié)議標(biāo)識(shí)符）標(biāo)記分配給 802.1Q 以太網(wǎng)解碼數(shù)據(jù)幀的以太網(wǎng)類。域 為 8100H（81H，00H） ； 4)【TCI】 （標(biāo)記控制信息）域?yàn)?8000H（80H，

36、00H） ，User priority=4，CFI=0，VLAN ID=0（此為缺省值） ； 5)【TYPE】域?yàn)?88BAH（88H，BAH） ； 6)【APPID】SAV 的預(yù)留范圍是 0 x4000 到 0 x7fff。如果 APPID 未配置，其缺省值為 0 x4000； 7)【LEN】域?yàn)椤綝AT】域的字節(jié)數(shù)。 8)IEC61850-9-2 報(bào)文按照 ASN.1 編碼方式進(jìn)行編碼，報(bào)文定義如下： 參數(shù)名值/值域/解釋 noASDU每幀報(bào)文傳送的采樣值點(diǎn)數(shù) security Sequence of ASDU svID采樣值標(biāo)識(shí) smpCnt采樣值計(jì)數(shù)器 confRev配置版本 smpSynch采樣同步標(biāo)記 ASDU1 DataSet數(shù)據(jù)集配置的采樣值 svID采樣值標(biāo)識(shí) smpCnt采樣值計(jì)數(shù)器 confRev配置版本 smpSynch采樣同步標(biāo)記 ASDU2 DataSet數(shù)據(jù)集配置的采樣值 svID采樣值標(biāo)識(shí) smpCnt采樣值計(jì)數(shù)器 confRev配置版本 smpSynch采樣同步標(biāo)記 ASDUn DataSet數(shù)據(jù)集配置的采樣值 5.3.附錄三附錄三 IEC61850 GOOSE 報(bào)文格式報(bào)文格式