IEC61850系列標準簡介(下)課件

1、IEC61850系列標準簡介(下) 第1頁，共59頁。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)和項目管理5 功能的通信要求和設(shè)備模型數(shù)據(jù)模型 變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)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(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(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(luò)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 一致性測試第2頁，共59頁。什么是IEC 6185

2、0?IEC 61850 全球統(tǒng)一的標準 第3頁，共59頁。隨著在變電站設(shè)備中的實現(xiàn)，出現(xiàn)了一些需要進一步澄清的技術(shù)問題(TISSUES)這些問題經(jīng)過標準化組織和UCA用戶組國際成員的聯(lián)合努力得以解決 下一步發(fā)展 第4頁，共59頁?；谶@些技術(shù)問題TISSUES, 正在準備標準的第2版第2版標準包括了一些新的要求，比如power quality metering 下一步發(fā)展 第5頁，共59頁。IEC 61850 用于變電站之外57/759/NP: IEC 61850 應(yīng)用于變電站之間的通信NW has been acceptedWG10負責(zé)這一工作57/760/NP: IEC 61850 應(yīng)用于

3、控制中心和變電站之間NW has been acceptedWG19負責(zé)這一工作 下一步發(fā)展 第6頁，共59頁。IEC 61850 用于發(fā)電IEC 61400-25, 風(fēng)力發(fā)電場的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的通信IEC 62350, 分布式能源的通信系統(tǒng)IEC 62344, 水電廠的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的通信 下一步發(fā)展 第7頁，共59頁。IEC 61850 用于發(fā)電ClientClient遠程 SCADAServerServerServer路由器ServerOthercomponentsPropr.Server(Proxy)ClientPropr.Server本地 SCADAother distributed

4、source 下一步發(fā)展 第8頁，共59頁。IEC 61850 用于發(fā)電kV = 11.8kV = 11.8kV = 11.8本地控制器DER Management System分布式操作Local LoadsUtility Grid 下一步發(fā)展 第9頁，共59頁。IEC 61850 用于發(fā)電Water control systemUnit controlTurbine controlGenerator controlVoltage controlProtectionsRectifier controlGovernor controlCombinatorTemperature supervis

5、ionVibration monitoringLeakage monitoringProduction controlUpper and lower water levelsGuide wane settingSpeed supervision 下一步發(fā)展 第10頁，共59頁。前途一片光明 全部符合IEC 61850網(wǎng)絡(luò)管理中心資產(chǎn)管理系統(tǒng)保護工程師站 下一步發(fā)展 第11頁，共59頁。目前還有許多工作要做.已經(jīng)實現(xiàn)IEC 61850應(yīng)用于變電站，包括過程級的總線連接即將實現(xiàn)IEC 61850 應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、水電和其他分布式能源IEC 61850應(yīng)用于變電站到控制中心未來展望IEC 61850

6、 作為電力系統(tǒng)操作和管理的主干 下一步發(fā)展 第12頁，共59頁。IEC 62351 : Data and communication security Part 1: Introduction and overview Part 2: Glossary of terms Part 3: Profiles including TCP/IP Part 4: Profiles including MMS Part 5: Security for IEC 60870-5 and Derivatives CD Part 6: Security for IEC 61850 profiles Part 7:

7、 Objects for Network Management 下一步發(fā)展 第13頁，共59頁。三 工程應(yīng)用1 互操作試驗2 典型工程第14頁，共59頁。草案定稿國際標準 ABB, ALSTOM, SIEMENS在市場上推出互聯(lián)產(chǎn)品IEC 61850標準和互操作性的一般性工作已經(jīng)展開一個世界一種技術(shù)一個標準草案表決2019201920192019國外互操作試驗第15頁，共59頁。國外互操作試驗國外前期進行的幾次實驗（2019年2019年），主要是研究和探索性的。一方面驗證了IEC61850草案的正確性，另一方面各個廠家也進行了樣機（變電站層主站軟件和間隔層IED）的研發(fā)、技術(shù)的積累，以及對標準

8、理解、實現(xiàn)技術(shù)的相互磨合。這為以后各個廠家的設(shè)備達到IEC61850基礎(chǔ)上的互操作奠定了基礎(chǔ)。國外后期進行的幾次實驗（2019年今），是在前期所積累的基礎(chǔ)上進行的，是面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的。進行了比較詳細的實驗，至此各個廠家基于IEC61850的產(chǎn)品和系統(tǒng)達到了可商業(yè)應(yīng)用的水平。第16頁，共59頁。國外互操作試驗德國從2019年1月到2000年11月進行了旨在測試IEC 61850標準的實驗性項目。在這項稱之為變電站開放式通信（Open Communication in Substation，OCIS）的項目中，H. Schubert等人研究了以Ethernet/MMS作為站級總線（station

9、 bus）的中壓變電站自動化通信系統(tǒng)的性能。試驗表明，由于以太網(wǎng)具有足夠?qū)挼膸?，以及更寬帶寬的快速以太網(wǎng)和G比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，因而在試驗中未出現(xiàn)預(yù)先設(shè)想的可能會遇到的時間和性能上的問題第17頁，共59頁。國外互操作試驗CIGRE2019_PARIS第18頁，共59頁。2019年11月第一個采用IEC61850的變電站投入使用第19頁，共59頁。一個月以后，第二個IEC 61850 項目多設(shè)備廠家項目，也投入了使用GatewayStation unitIEC 60870-5-101Time synchronizationNCCLocal control IEC 61850 Bay contro

10、l unitMain 1 protectionMain 2 protection第20頁，共59頁。 The TVA Bradley 500kV 變電站 ABB AREVA Multilin SIEMENS UCI RUGGEDEDCOM第21頁，共59頁。到目前為止，數(shù)百個IEC 61850 的變電站已經(jīng)啟用所有主要的智能設(shè)備生產(chǎn)商均在他們的設(shè)備中實現(xiàn)了IEC 61850第22頁，共59頁。時間：2019年11月30日單位：中國電科院、國電南瑞、南瑞繼保、四方繼保、國電南自及北京融科聯(lián)創(chuàng)公司內(nèi)容：對計劃、安排、試驗大綱等內(nèi)容進行了討論結(jié)論：會議認為互操作試驗應(yīng)分階段、多次進行的方式來開展，并

11、確定互操作試驗應(yīng)在2年內(nèi)完成標準互操作試驗準備會國調(diào)中心互操作試驗第23頁，共59頁。中國電力科學(xué)研究院質(zhì)檢中心國電南瑞中國電力科學(xué)研究院變電站自動化公司北京四方繼保自動化股份有限公司國電南京自動化股份有限公司南京南瑞繼保電氣有限公司北京融科聯(lián)創(chuàng)電力科技公司山東積成電子股份有限公司東方電子股份公司國調(diào)中心互操作試驗第24頁，共59頁。2019年05月10日至11日第一次互操作試驗?zāi)康模焊鲝S家設(shè)備之間鏈路層互連的實現(xiàn)、基本ACSI服務(wù)互操作功能的實現(xiàn)按照互操作試驗測試大綱制定的試驗要求和項目，第一次互操作試驗進行了基本功能的互聯(lián)互通測試，測試過程中，各參加單位密切配合，對試驗的過程進行了跟蹤和記

12、錄，對出現(xiàn)的問題共同分析和討論，經(jīng)過2天的測試，達到了第一次互操作試驗的目的，即：各廠家設(shè)備之間鏈路層互連的實現(xiàn)、基本ACSI服務(wù)互操作功能的實現(xiàn)。國調(diào)中心互操作試驗第25頁，共59頁。2019年10月18日至19日第二次互操作試驗內(nèi)容：數(shù)據(jù)模型配置、模型的描述和交換以及特定服務(wù)的互操作，主要有報告（BRCB、URCB和控制（SBO CONTROL）參加互操作試驗的單位對試驗作了充分準備，使整個試驗進展較為順利國調(diào)中心互操作試驗第26頁，共59頁。2019年1月16日至18日 第三次61850互操作試驗內(nèi)容：配置文件驗證、文件操作、替代、定值、歷史記錄和對時參加的廠家增加了許繼電器國調(diào)中心互操

13、作試驗第27頁，共59頁。2019年04月17日至19日 第四次互操作試驗內(nèi)容：goose和采樣值傳輸，并進行產(chǎn)品功能測試。 國調(diào)中心互操作試驗第28頁，共59頁。2019年08月16日至18日 第5次互操作試驗內(nèi)容：由電科院檢測中心對各廠家的裝置進行產(chǎn)品功能測試，主要內(nèi)容包括關(guān)聯(lián)、報告、遙測、遙信、遙控、定值。檢測機構(gòu)增加到兩家，分別是電科院檢測中心和國網(wǎng)自動化研究院檢測中心國調(diào)中心互操作試驗第29頁，共59頁。2019年12月12日至15日 第6次互操作試驗內(nèi)容：進行了后臺和保護測控裝置的功能測試(14家)參加的廠家增加了ABB、SIEMEMS、AREVA、SEL和深圳南瑞。國調(diào)中心互操作

14、試驗第30頁，共59頁。不同廠家的IEC61850產(chǎn)品互連，還是需要雙方的技術(shù)人員充分溝通和調(diào)試，但調(diào)試的時間和難度較IEC60870系列規(guī)約大大減少。IEC61850產(chǎn)品互連的主要難點不在通訊服務(wù)，而在數(shù)據(jù)模型的理解。但通訊服務(wù)作為入門的門檻，比傳統(tǒng)規(guī)約要高的多。國調(diào)中心產(chǎn)品簡介互操作試驗感受第31頁，共59頁。模型數(shù)據(jù)的必選項限制功能的實現(xiàn)61850的模型中有很多的數(shù)據(jù)為可選項實現(xiàn)，不同廠家的裝置混合使用，功能實現(xiàn)依賴于共同實現(xiàn)的部分互操作中存在的問題第32頁，共59頁。模型數(shù)據(jù)定義不足，需要擴充使用GGIO邏輯節(jié)點不標準的擴充定義存在的影響互操作中存在的問題第33頁，共59頁。雙IP網(wǎng)

15、?國內(nèi)產(chǎn)品大多采用兩個IP地址的方式進行網(wǎng)絡(luò)通訊,信息可以在兩個網(wǎng)絡(luò)上作負載平衡和冗余處理61850的協(xié)議只考慮單IP地址通訊互操作中存在的問題第34頁，共59頁。產(chǎn)品互換 ?功能的自由分配給模型的劃分帶來了自由不同廠家的保護功能實現(xiàn)模型的差異給裝置互換后的維護帶來不便互操作中存在的問題第35頁，共59頁。本地化 ?模型數(shù)據(jù)為全英文簡寫國家沒有標準的中文簡寫各廠家產(chǎn)品的界面在中文的表示上必然上存在差異互操作中存在的問題第36頁，共59頁。調(diào)度接口 ?61850與61970的模型不一致互操作中存在的問題第37頁，共59頁。三 工程應(yīng)用1 互操作試驗2 典型工程第38頁，共59頁。 2019年3月

16、開發(fā)出第一套試驗系統(tǒng)，參加了第一次互操作試驗。 2019年8月開發(fā)出第一套嵌入式試驗系統(tǒng)，參加了第二次互操作試驗。 2019年12月開發(fā)出支持IEC61850的后臺監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)機，參加了第三次互操作試驗。 2019年12月與廣東試驗研究所簽訂了合作進行“基于61850的合并單元研究項目”合同，2019年7月交貨。 2019年12月和SIEMENS 7SJ63裝置成功進行了互連，測試了數(shù)據(jù)讀寫、遙測、遙信、遙控和報告。 2019年1月和AREVA C264C裝置成功進行了互連，測試了數(shù)據(jù)讀寫、遙測、遙信、遙控、報告、取代、對時。2019年8月推出基于61850的NSD500測控裝置和NSR

17、600系列保 護裝置產(chǎn)品我們的產(chǎn)品第39頁，共59頁。一致性測試 采用KEMA軟件進行一致性測試 全程參加6次國調(diào)中心組織的互操作實驗與ABB、 SIEMENS 、 AREVA等國外廠家實現(xiàn)互聯(lián)互通第40頁，共59頁。北京順義500kV數(shù)字化變電站工程浙江紹興外陳220kV變電站工程華北北網(wǎng)承德110kV數(shù)字化變電站工程試點工程 第41頁，共59頁。 第一階段：建立IEC 61850網(wǎng)，接入66kV測控裝置北京順義500kV 變電站工程項目第42頁，共59頁。北京順義500kV 變電站工程項目第二階段：接入220kV和500kV測控裝置第43頁，共59頁。北京順義500kV 變電站工程項目第三

18、階段：接入保護裝置和其它智能電子裝置第44頁，共59頁。北京順義500kV 變電站工程項目第四階段：實現(xiàn)IEC 61850數(shù)據(jù)的遠傳 IEC 62445-2 substation to control center(GW19) 包括61850/CIM 數(shù)據(jù)的一致性工作第45頁，共59頁。優(yōu)點 基于IEC 61850的統(tǒng)一的建模和通信，提高了保護和自動化通信的性能，運行人員得到更多的共享信息。取消保護管理機、網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換等裝置，保護、自動化調(diào)試的工作量減少，工期大大縮短采用先進技術(shù)和成熟產(chǎn)品，所有產(chǎn)品均通過互操作試驗，最大限度的保證了系統(tǒng)的可靠性，減少改造過程中的調(diào)試維護時間將改造過程分為四個階

19、段，四個階段均有明確的階段性目標，減少了實施難度把已改造設(shè)備單獨組網(wǎng)，最大程度的保證了未改造設(shè)備的穩(wěn)定運行，而且避免了不同協(xié)議產(chǎn)生的數(shù)據(jù)沖突第46頁，共59頁。裝置動態(tài)建模 基于IEC61850的實時對象模型數(shù)據(jù)庫裝置對象模型組態(tài)化，與嵌入式應(yīng)用軟件程序分離，各種測控保護裝置擁有一套程序作為統(tǒng)一軟件平臺，如用于高壓保護只需配置既可通過組態(tài)工具根據(jù)裝置的類型、IO容量動態(tài)配置生成裝置數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存鏡像文件內(nèi)存鏡像文件在裝置啟動時直接加載，大大減少啟動時間第47頁，共59頁。統(tǒng)一組態(tài)工具 基于JAVA開發(fā)的跨平臺組態(tài)工具，可以運行在Windows、Solaris、Linux等多個平臺圖形化編輯生成或

20、導(dǎo)入導(dǎo)出符合IEC61850的四種SCL文件后臺通過導(dǎo)入配置生成的全站SCD文件自動生成全站測點數(shù)據(jù)庫記錄，包括通信配置、測點名和遙測系數(shù)等各項配置第48頁，共59頁。后臺系統(tǒng)兼容性支持IEC61850模型與體系容納非IEC61850的裝置既可用于全新數(shù)字化變電站又可用于老站改造第49頁，共59頁。只采用SISCO MMS部分，脫離MVL，自主開發(fā)模型數(shù)據(jù)庫及ACSI，可靠性得到保障，為版權(quán)自有化打下基礎(chǔ)(61970/CORBA)模型及服務(wù)的實現(xiàn)自主研發(fā)第50頁，共59頁。間隔級測控裝置的全站邏輯閉鎖 用模擬信號交叉接入新老系統(tǒng) 用雙向規(guī)約轉(zhuǎn)換器(10361850)老站改造過渡期可能存在的問題

21、第51頁，共59頁。 作為國內(nèi)第一個在500kV變電站間隔層、站控層同時應(yīng)用IEC 61850的改造工程填補了國內(nèi)超高壓變電站應(yīng)用IEC 61850的技術(shù)空白，將為以后大規(guī)模推廣數(shù)字化變電站積累寶貴的經(jīng)驗北京順義500kV數(shù)字化變電站工程第52頁，共59頁。三級調(diào)度主機/人機工作站1主機/人機工作站2工程師工作站 遠動裝置1/2 100MB星形以太網(wǎng)工業(yè)級以太網(wǎng)交換機浙江省電力公司220kV外陳變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖激光打印機針式打印機220kV繼電器小室測控IED保護IED智能操作箱公用信息管理機保護子站主變、110kV繼電器小室測控IED主變保護IED公用信息管理機110kV測

22、控保護IED100MB光纖環(huán)網(wǎng)35kV配電裝置小室保護測控一體IED保護測控一體IED三級調(diào)度 電力數(shù)據(jù)網(wǎng) 省電力數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)記錄儀網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)記錄儀浙江220kV外陳變電站工程第53頁，共59頁。外陳220kV變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng) 2019年11月18日，國電南瑞科技股份有限公司中標浙江省電力公司220kV外陳變電站項目，成為外陳變計算機監(jiān)控系統(tǒng)集成商。這是繼北京順義500kV變電站和承德西地110kV變電站后，國電南瑞中標的第三個應(yīng)用IEC 61850的變電站監(jiān)控系統(tǒng)。中標項目包括后臺監(jiān)控系統(tǒng)、測控裝置、統(tǒng)一組態(tài)工具、保護子站、遠動工作站和IEC 61850測試工具。 該項目是國內(nèi)第一個多廠家、全IEC