iec61850簡介

1、 IEC 61850 通信標準添加您的?；誰ogo系統(tǒng)概貌1 介紹和概述2 術(shù)語3 總體要求4 系統(tǒng)和項目管理5 功能的通信要求和設備模型數(shù)據(jù)模型7-4 兼容邏輯節(jié)點類和數(shù)據(jù)類7-3 公用數(shù)據(jù)類抽象通信服務7-2 抽象通信服務接口(ACSI)7-1 原理和模型配置6 變電站自動化系統(tǒng)配置描述語言映射到實際通信網(wǎng)絡8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1 通過單向多路點對點串行通信鏈路采樣值 9-2 ISO8802-3之上的采樣值測試10 一致性測試IEC61850共由10個部分，14個標準組成IEC61850 的內(nèi)容智能變電站結(jié)構(gòu)智能變電站結(jié)構(gòu)深藍色清新簡潔大氣嚴禁學術(shù)風格添加您

2、的?；誰ogo 目 錄CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV總結(jié)S C L 基 于 可 擴 展 標 記 語 言X M L ( E x t e n s i b l e M a r k u p Language)1.0,是變電端配置描述語言，是IEC61850的模型語言，也是不同廠家進行互操作的語言基礎。變電站配置語言變電站配置描述語言變電站配置描述語言SCL (Substation configuration description language)SCL基礎知識 數(shù)據(jù)本身的信息對數(shù)據(jù)進行編碼的方法，置標語言就是對數(shù)據(jù)進行編碼的語言。變電站配置語言置標語言組成數(shù)據(jù) 標記置標語言置標

3、語言. 變電站配置語言 智能變電站 張三 25.00 IEC 61850簡介 李四 25.00 XML實例實例數(shù)據(jù)交換中，只要采用支持XML的相關(guān)軟件，可實現(xiàn)異種數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)交換，簡化數(shù)據(jù)交換過程。3 3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是簡單的文本格式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是簡單的文本格式。2 21 1變電站配置語言SCL語言的優(yōu)點語言的優(yōu)點XML本身就是一種網(wǎng)絡語言，本身就是一種網(wǎng)絡語言，適合在網(wǎng)絡上傳輸適合在網(wǎng)絡上傳輸。變電站配置語言描述了SCL配置文件的版本,名稱等。描述了變電站的變壓器、間隔、電壓等級等信息。描述了智能電子設備模型，包括提供的服務、訪問點、邏輯設備、邏輯節(jié)點等。描述了邏輯節(jié)點間的通信連接和IED的訪問點

4、。邏輯節(jié)點類型模板。 HeaderSCL語言結(jié)構(gòu)語言結(jié)構(gòu)變電站配置語言.標識 SCL 文件及其版本、命名規(guī)則描述以單線圖給出的變電站的拓撲結(jié)構(gòu)，也可以描述 IED 與一次設備的連接關(guān)系利用邏輯總線和 IED 訪問點來描述通信網(wǎng)絡的連接關(guān)系描述一個 IED 的功能，包含訪問點、邏輯設備、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)等信息.定義了可實例化的邏輯節(jié)點類型，邏輯節(jié)點類型中又包含了數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)屬性等信息變電站配置語言1、ICD文件（文件（IED capability Description）由）由IED配配置工具傳輸?shù)较到y(tǒng)配置工具的文件。置工具傳輸?shù)较到y(tǒng)配置工具的文件。Header IED LN TYPE 2、IID文

5、件（文件（Instantiated IED Description），用于），用于IED配置工具重傳到系統(tǒng)配置工具進行配置工具重傳到系統(tǒng)配置工具進行IED實例工程規(guī)實例工程規(guī)范數(shù)據(jù)的修改。范數(shù)據(jù)的修改。3、SSD（System Configuration Description）由系）由系統(tǒng)說明工具傳輸?shù)较到y(tǒng)配置工具的文件。統(tǒng)說明工具傳輸?shù)较到y(tǒng)配置工具的文件。Header Substation （IED）SCL文件類型文件類型.4、SED文件（文件（System Exchange Descreption)在不同工在不同工程項目的系統(tǒng)配置工具間傳輸?shù)奈募?，程項目的系統(tǒng)配置工具間傳輸?shù)奈募琒CD

6、的一個子集。的一個子集。5、SCD文件（文件（System Specification Description）由系統(tǒng)配置工具傳輸?shù)接上到y(tǒng)配置工具傳輸?shù)絀ED配置工具的文件。配置工具的文件。Header Substation Communication IED DataTypetemplates6、CID文件（文件（Configured IED Description）由）由IED配置工配置工具傳輸?shù)骄邆鬏數(shù)絀ED的文件的文件Header Communication IED DataTypeTemplatesSCL文件類型文件類型變電站配置語言.SCL文件在智能變電站系統(tǒng)中的應用文件在智能變電

7、站系統(tǒng)中的應用變電站配置語言ICD文件實例文件實例變電站配置語言 ICD文件實例文件實例變電站配置語言. 01 ICD文件實例文件實例變電站配置語言. ICD文件實例文件實例變電站配置語言.ICD文件實例文件實例變電站配置語言.ICD文件實例文件實例變電站配置語言 目 錄CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV總結(jié)深藍色清新簡潔大氣嚴禁學術(shù)風格添加您的校徽logo MMSMMS基礎知識制造報文規(guī)范 MMS (Manufacturing Message Specification) 是 ISO/IEC 9506 標準所定義的一套為了解決在異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境下智能設備之間實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換與監(jiān)控

8、信息的國際報文規(guī)范。MMS 規(guī)范了多廠商設備之間的通信，為制造設備入網(wǎng)提供方便，易于實現(xiàn)信息互通和資源共享，只要是符合 MMS 標準的能實現(xiàn)相同功能的設備就可以進行設備替換。IEC61850標準把MMS引入智能變電站系統(tǒng)，變電站層和間隔層的通信采用抽象通信服務接口 ACSI (Abstract Communication Service Interface)映射到 MMS。因此，實現(xiàn) IEC 61850 的關(guān)鍵是實現(xiàn)協(xié)議中規(guī)范的 ACSI映射到 MMS 。 MMSMMS模型MMS客戶/服務器模型協(xié)議數(shù)據(jù)單元(ProtocolDataUnit)；PDU采用ASN.1編碼規(guī)范；并映射為ACSE-關(guān)

9、聯(lián)控制服務元素。 MMSMMS模型MMS對象和服務模型 MMSMMS的通信協(xié)議制制造報文規(guī)范；關(guān)聯(lián)控制服務元素造報文規(guī)范；關(guān)聯(lián)控制服務元素面向連接的表示；抽象語法描述面向連接的表示；抽象語法描述 ASN.1面向連接的會話面向連接的會話TCP 協(xié)議（協(xié)議（RFC793）ICMP 協(xié)議（協(xié)議（RFC792）；）；IP 協(xié)議協(xié)議（RFC791）；）；ARP 協(xié)議協(xié)議IEEE802.3光口或網(wǎng)口光口或網(wǎng)口MMS-PDU-ACSETCP/IP包MMS報文 MMSIEC61850和MMS的映射ACSI MMSIEC61850和MMS的映射 目 錄CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV總結(jié)GOO

10、SE目前GOOSE通信機制在智能變電站中獲得了廣泛的應用，例如保護、測控裝置跳合閘命令的輸出，不同保護裝置之間的閉、啟動失靈，監(jiān)控系統(tǒng)不同間隔之間的聯(lián)閉鎖等等。GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)是面向通用對象的變電站事件的簡稱，它是IEC61850中的一種快速報文傳輸機制，用于傳輸變電站內(nèi)IED之間重要的實時性信號。GOOSE基礎知識GOOSE采用網(wǎng)絡信號代替了常規(guī)變電站裝置之間硬接線的通信方式。大大簡化了變電站二次電纜接線，一方面降低了工程造價，另一方面簡化了工程實施；而且GOOSE通過通信過程的不斷自檢，實現(xiàn)了裝置間二次回路的智能

11、化監(jiān)測,具有高傳輸成功概率。GOOSE采用連續(xù)多次傳送的方式實現(xiàn)可靠傳輸：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5sGOOSE實現(xiàn)原理GOOSE報文時間間隔圖中從第圖中從第28號直至第號直至第316號的號的5幀報文為心跳報文，相鄰兩個報文的時幀報文為心跳報文，相鄰兩個報文的時間間隔為間間隔為T0（5秒）。隨后發(fā)生了事件變化，裝置立即發(fā)送第一幀變位秒）。隨后發(fā)生了事件變化，裝置立即發(fā)送第一幀變位報文，即第報文，即第331號報文。第一幀報文發(fā)出后裝置以最短時間間隔號報文。第一幀報文發(fā)出后裝置以最短時間間隔T1（2ms）快速重發(fā)兩次變位報文，即第）快速重發(fā)兩次變位報文，即第332、333號

12、報文。在兩次重發(fā)號報文。在兩次重發(fā)完成后，裝置分別以完成后，裝置分別以T2（4ms）和）和T3（8ms）時間間隔發(fā)出第）時間間隔發(fā)出第334號報號報文和第文和第335號報文。之后號報文。之后GOOSE再次進入穩(wěn)態(tài)傳輸過程，以再次進入穩(wěn)態(tài)傳輸過程，以T0時間間時間間隔循環(huán)發(fā)送隔循環(huán)發(fā)送GOOSE心跳報文。心跳報文。GOOSE報文發(fā)送規(guī)律GOOSEGoose Message: 位置位置A公司保護B公司保護智能一次設備保護測試儀以太網(wǎng)以太網(wǎng)模擬輸入模擬輸入1. 仿真故障仿真故障2. 跳閘跳閘4. 重合重合Goose Message: 重合重合3. 新位置新位置Goose Message: 位置位置G

13、oose Message: 跳閘跳閘5. 新位置新位置GOOSE應用演示GOOSE應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層GOOSE9-2 SVIEC 61850-8-1ASN.1ASN.1MAC頭PDUFCS0101110101001000010采用GOOSE傳輸保護跳閘等重要的實時性報文，應滿足繼電保護“可靠性、速動性”的要求。IEC 61850規(guī)定GOOSE報文傳輸?shù)难舆t應在4毫秒以內(nèi)，對GOOSE傳輸?shù)膶崟r性要求非常高。GOOSE PDU在經(jīng)過表示層ASN.1規(guī)則編碼后，生成的數(shù)據(jù)包不經(jīng)TCP/IP協(xié)議，直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層和物理層傳輸。這種映射方式避免了通信堆棧造成的傳輸延時，

14、保證了報文傳輸?shù)目焖傩?。GOOSE通信服務的映射GOOSE前導碼幀首定界符目的地址源地址Tag類型APPID長度保留位1保留位2APDU幀校驗序列TPIDTCIOx8100User PriorityCFIVLAN ID16 bit3 bit1 bit12 bit1）目的地址和源地址長度為6個字節(jié)。對于GOOSE和9-2 SV報文的目的地址，前三個字節(jié)固定為“01-0C-CD”，第四個字節(jié)為“01”時代表GOOSE，為“04”時代表9-2 SV報文。2）VLAN和用戶優(yōu)先級：SV報文和GOOSE報文默認優(yōu)先級為4，而其他報文優(yōu)先級一般為1，從而保證在過程層網(wǎng)絡上GOOSE和采樣值報文能夠優(yōu)先傳輸

15、。3）類型值：IEC 61850中各種報n文的以太網(wǎng)類型已經(jīng)由IEEE的著作權(quán)注冊機構(gòu)進行了注冊，是獨一無二的；其中9-2采樣值報文的以太網(wǎng)類型值被注冊為0 x88BA，GOOSE報文的以太網(wǎng)類型值是0 x88B8。4）應用標識APPID:長度為2個字節(jié)。對于網(wǎng)卡接收上來的每一幀數(shù)據(jù)，應用程序會判斷APPID的值，如果和CID文件中預先配置的值一致才繼續(xù)解析報文，如果不一致則丟棄報文。5)長度字段占2個字節(jié)，它的值是從APPID開始到APDU結(jié)束的全部字節(jié)數(shù)，即“APPID+長度+保留位1+保留位2+APDU”五個字段的長度。6)保留位1和保留位2供將來擴展時用，共占有4個字節(jié)，默認值為0。7

16、) GOOSE PDU在經(jīng)過表示層ASN.1規(guī)則編碼后，生成的數(shù)據(jù)包就是APDU。GOOSE數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)GOOSEGOOSE報文舉例GOOSE報文頭部分GOOSE PDU部分GOOSE1）6個字節(jié)的目的地址“01 0c cd 01 00 08”和6個字節(jié)的源地址“08 00 c0 bc 6f 15”。2）地址字段后面是4個字節(jié)的Tag標簽頭信息“81 00 80 01”?！?1 00”是TPID的固定值；“8001”換算成二進制數(shù)為“1000000000000001”，它包括三個部分的內(nèi)容，用戶優(yōu)先級占據(jù)前三個Bit位“100”，CFI占第四個Bit位“0”，VLAN ID占最后十二個Bit位

17、“000000000001”，換算成十進制數(shù)后可以看出優(yōu)先級為4，VLAN ID為1。3）Tag標簽頭后是以太網(wǎng)類型值“88 b8”，代表該數(shù)據(jù)幀是一個GOOSE報文。4）緊接著是應用標識APPID“00 01”，該值全站唯一。5）APPID后面是長度字段“00 b9”，換算成十進制數(shù)為185，表示數(shù)據(jù)幀從APPID開始到APDU結(jié)束的部分共有185個字節(jié)。6）保留位1和保留位2共占有4個字節(jié)，默認值為“00 00 00 00”。GOOSE報文頭部分GOOSE報文頭各參數(shù)含義GOOSE1）Control Block Reference：即GOOSE控制塊引用，由分層模型中的邏輯設備名、邏輯節(jié)點

18、名、功能約束和控制塊名級聯(lián)而成。2）Time Allowed to Live：即報文允許生存時間，該參數(shù)值一般為心跳時間T0值的2倍，如果接收端超過2T0時間內(nèi)沒有收到報文則判斷報文丟失，在4T0時間內(nèi)沒有收到下一幀報文即判斷為GOOSE通信中斷，判出中斷后裝置會發(fā)出GOOSE斷鏈報警。3）DataSetReference：即GOOSE控制塊所對應的GOOSE數(shù)據(jù)集引用名，由邏輯設備名、邏輯節(jié)點名和數(shù)據(jù)集名級聯(lián)而成。報文中Data部分傳輸?shù)木褪窃摂?shù)據(jù)集的成員值。4）GOOSE ID：該參數(shù)是每個GOOSE報文的唯一性標識，該參數(shù)的作用和目的地址、APPID的作用類似。接收方通過對目的地址、AP

19、PID和GOOSE ID等參數(shù)進行檢查，判斷是否是其所訂閱的報文。5）Event TimeStamp：即事件時標，其值為GOOSE數(shù)據(jù)發(fā)生變位的時間，而非裝置發(fā)出本條報文的時間。6）StateNumber：即狀態(tài)序號StNum，用于記錄GOOSE數(shù)據(jù)發(fā)生變位的總次數(shù)。GOOSE PDU各參數(shù)含義GOOSE7）SequenceNumber：即順序號SqNum，用于記錄穩(wěn)態(tài)情況下報文發(fā)出的幀數(shù)，裝置每發(fā)出一幀GOOSE報文，SqNum應加1；當有GOOSE數(shù)據(jù)變化時，該值歸0，從頭開始重新計數(shù)。8）TEST：檢修標識，用于表示發(fā)出該GOOSE報文的裝置是否處于檢修狀態(tài)。當檢修壓板投入時，TEST標

20、識應為TRUE。9）配置版本號：Config Revision是一個計數(shù)器，代表GOOSE數(shù)據(jù)集配置被改變的次數(shù)。當對GOOSE數(shù)據(jù)集成員進行重新排序、刪除等操作時，GOOSE數(shù)據(jù)集配置被改變。配置每改變一次，版本號應加1。10）Needs Commissioning：該參數(shù)是一個布爾型變量，用于指示GOOSE是否需要進一步配置。11）Number DataSet Entries：即數(shù)據(jù)集條目數(shù)，圖中其值為“18”，代表該GOOSE數(shù)據(jù)集中含有18個成員，相應地報文Data部分含有18個數(shù)據(jù)條目。12）Data：該部分是GOOSE報文所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)當前值。Data部分各個條目的含義、先后次序和所

21、屬的數(shù)據(jù)類型都是由配置文件中的GOOSE數(shù)據(jù)集定義的。GOOSE PDU各參數(shù)含義GOOSE 目 錄CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV總結(jié)和GOOSE一樣，采樣值PDU在經(jīng)過表示層ASN.1基本編碼規(guī)則BER編碼后，生成的數(shù)據(jù)包不經(jīng)TCP/IP協(xié)議，直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。9-2 SV基礎知識作為實時性要求比較高的兩種通信服務，采樣值傳輸SV和GOOSE均采用了發(fā)布方/訂閱者通信模式。采樣值。交換采樣數(shù)據(jù)集中的采樣值的相關(guān)模型對象和服務，以及這些模型對象和服務到ISO/IEC8802-3幀之間的映射。9-2 SV應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理

22、層GOOSE9-2 SVIEC 61850-8-1ASN.1ASN.1MAC頭PDUFCS01011101010010000109-2 SV通信服務的映射9-2 SV9-2 SV報文舉例報文頭部分9-2 SV9-2 SV報文舉例采樣值 PDU部分9-2 SV1）svID：即采樣值控制塊標識，由合并單元模型中的邏輯設備名、邏輯節(jié)點名和控制塊名級聯(lián)組成。2）smpCnt：采樣計數(shù)器用于檢查數(shù)據(jù)內(nèi)容是否被連續(xù)刷新，合并單元每發(fā)出一個新的數(shù)據(jù)smpCnt應加1。3）confRef：配置版本號的含義與GOOSE報文中的Config Revision類似。配置每改變一次，配置版本號應加1。4）smpSync：同步標識位用于反映合并單元的同步狀態(tài)。當同步脈沖丟失后，合并單元先利用內(nèi)部晶振進行守時。當守時精度能夠滿足同步要求時，應為TRUE；當不能夠滿足同步要求時，應變?yōu)镕ALSE5）PhsMeas1“PhsMeas1”中各個通道的含義、先后次序和所屬的數(shù)據(jù)類型都是