IEC技術(shù)體系分析.pptx

1、IEC61850是一個技術(shù)體系，在追求互操作性的同時，也追求長期肯定性，和應(yīng)用的靈活性。對長期肯定性，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)開放的建模模型對過程數(shù)據(jù)的支持描述語言目錄向具體協(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 來自一個或多個廠家的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)議的過時信息的擴展、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展的影響適用范圍廣一個

5、標(biāo)準(zhǔn)2版的目標(biāo)更明顯 作用對標(biāo)準(zhǔn)化組織長期利益對產(chǎn)品開發(fā)過程中的利益對運行單位 ？信息的穩(wěn)定性目標(biāo)與作用長期穩(wěn)定性數(shù)字化變電站中的功能自由分布變電站自動化形態(tài)的發(fā)展和變化可能數(shù)據(jù)、信號的共享是前提通信技術(shù)的支持是保障？IEC61850的作用覆蓋過程層、間隔層、站控層 2版包括縱聯(lián)通道、甚至遠動傳輸信息的內(nèi)容根據(jù)功能分布設(shè)計結(jié)果 與傳統(tǒng)協(xié)議的對比前提是功能分布確定事實上不可能確定協(xié)議不體現(xiàn)設(shè)計結(jié)果產(chǎn)品、工程協(xié)議體現(xiàn)設(shè)計結(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 線路保護傳感器執(zhí)行機構(gòu)采樣值IEC 61850保護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、運行數(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)計通信信息如何通信產(chǎn)品的通信

7、內(nèi)容工程/運行設(shè)計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)計產(chǎn)品的通信內(nèi)容設(shè)計/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/運行設(shè)計變電站的通信內(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)語義空間結(jié)構(gòu)信息語義約定 語義約定的機制 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IEC61850應(yīng)用的重點放在信息建模上不僅僅是實現(xiàn)一種通信應(yīng)用的差異性導(dǎo)致無法實現(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）對過程數(shù)據(jù)

9、的支持技術(shù)路線信息模型對象服務(wù)應(yīng)用：開關(guān)設(shè)備，保護，控制，命令，事件報警, 變電站自動化應(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 報告?zhèn)鬏攷r標(biāo)的事件當(dāng)?shù)卮鎯π纬?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 (對象,服務(wù)) 抽象通訊服務(wù)接口 (ACSI)實時性要求以太鏈路層帶優(yōu)先級的以太物理層 IPTCPMMS特定通訊服務(wù)映射(SCSM)通用變電站對象事件 (GOOSE)通訊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：變電站自動化技術(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)點數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)屬性LLN0帶緩存報告不帶緩存報告報告控制塊記錄定值組控制通用事件測量數(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)、信號描述信息如何通信通信參數(shù)對模型體系的要求能夠描述任何信息擴展傳輸單位靈活根據(jù)功能組合自由分布表達信息的語義技術(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 實現(xiàn)邏輯節(jié)點 (LN)數(shù)據(jù) (對象)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站級人機界面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 !對象列表技術(shù)路線從信號列表到對象列表.信號列表技術(shù)路線信號在模型中的形式IED（任意名稱）LD（任意名稱，如“距離保護”）LN（XJ_I_P

16、DIS1）DO（Op）DA（如t表示動作時間）變電所自動化系統(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中稱進行信息交換的最小功能模塊為邏輯節(jié)點(LN) ，在特定的設(shè)備中可以被獨立實現(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PDIS變電站中的LN 斷路器Q0_L1/XCBRGas濃度監(jiān)測Q0_L1/SIMG一次設(shè)備隔離刀閘Q9_L1/XSWIGas濃度監(jiān)測Q9_L1/SIMG接地開

17、關(guān) Q8_L1/XSWIGas 濃度監(jiān)測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，測控一體化裝置設(shè)備舉例: 斷路器設(shè)備舉例: 站級工作站XCBR(斷路器)TCTR(CT)TVTR(PT)CSWI(開關(guān)控制)PDIS(距離保護)IHMI(人機界面 IF)設(shè)備舉例: 一體化測量L 系統(tǒng) LN (2*)P 保護 (28)R 保護相關(guān) (10)C 控制 (5)G 一般 (3)I 接口和記錄 (4)A 自動控制 (4)M 計量和測量 (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 未來電力設(shè)備 (15)例如：P

18、DIF: 差動保護RBRF: 斷路器失靈XCBR: 斷路器CSWI: 開關(guān)控制MMXU: 測量單元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 包括 數(shù)據(jù) (對象)數(shù)據(jù)分為：必選 (M), 條件可選 (C), 和可選 (O)M : 針對該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)點的組合和實現(xiàn)邏輯節(jié)點被組合在 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 代表可控的雙點信號量 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 線路保護傳感器執(zhí)行機構(gòu)采樣值IEC 61850保護跳閘 Merging Unit (MU)來自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)時間使用意義仍然需