電力自動化系統(tǒng)規(guī)約及標準課件

電力自動化系統(tǒng)規(guī)約及標準電力自動化系統(tǒng)規(guī)約及標準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： 遠動通信協(xié)議體系IEC60870-6系列： 計算機數(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技術背景隨著計算機、網(wǎng)絡和通訊技術的不斷發(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)絡化。為此國際電工委員會電力系統(tǒng)控制及其通信技術委員(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)通信標準，以適應和引導電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的發(fā)展，規(guī)范調(diào)度自動化及遠動設備的技術性能。

電力市場迫使通信系統(tǒng)降低費用，避免多種不兼容的標準和互相競爭的標準出現(xiàn)；同時在整個電力系統(tǒng)制定統(tǒng)一協(xié)調(diào)的體系結構既有利于用戶，也有力于制造商。技術背景隨著計算機、網(wǎng)絡和通訊技術的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)調(diào)度運3IEC60870-5系列IECTC57WG03（遠動規(guī)約）基本標準（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 應用數(shù)據(jù)的一般結構 第四篇 60870-5-4 應用信息元素定義和編碼 第五篇 60870-5-5 基本應用功能配套標準IEC60870-5-101：基本遠動任務IEC60870-5-102：電能累計量IEC60870-5-103：繼電保護信號IEC60870-5-104：IEC60870-5-101的網(wǎng)絡訪問 IEC60870-5系列IECTC57WG03（遠動規(guī)約4基本標準和配套標準傳統(tǒng)的遠動通信規(guī)約一般不分層，IECWG03定義的遠動通信協(xié)議分為兩層，一是鏈路層，由IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述：一是應用層，基礎部分由IEC60870-5-3、IEC60870-5-4、IEC60870-5-5描述：應用層直接映射到鏈路層．根據(jù)應用領域定義了一系列“配套標準”?；緲藴适侵贫ê屠斫馀涮讟藴实囊罁?jù)，配套標準都要引用基本標準，配套標準針對具體應用作了具體規(guī)定，使基本標準的原則更加明確．等同采用基本標準和配套標準有利于更好地貫徹標準，實現(xiàn)遠動設備的互操作性．基本標準和配套標準傳統(tǒng)的遠動通信規(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 遠動通信規(guī)約IEC60870-5系列體系結構-5-101體系102,103體系-5-104體系應用層66IEC60870-6系列（1）IECTC57WG07工作組負責制定與ISO和ITU-T兼容的用于電力系統(tǒng)控制的計算機數(shù)據(jù)通信協(xié)議，即IEC60870-6系列標準。該項工作始于己于1993年，當時從已廣泛應用的協(xié)議（如：挪威的ELCOM90、美國西部電網(wǎng)的WSCC等）中選擇了ELCOM90作為藍本，開始制定IEC國際標準，稱為遠方控制應用單元TASE(Tele-controlApplicationServiceElement,后改為TASE.1)，后來發(fā)現(xiàn)該協(xié)議適應性較差與ISO/ITU-T的兼容性不好，美國和德國堅決反對，強烈要求制定一套與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并列為國際標準，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已廣泛應用于各行各業(yè)，所以TASE.2比TASE.1適應性更強、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準協(xié)議。中國國家標準委員會也已采納TASE.2協(xié)議，將它定義為國家標準以替代原來的我國電力行業(yè)標準《電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應用層協(xié)議DL476-92》。

TASE.2是應用層網(wǎng)絡協(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，急需制定相應的國際標準，IECTC57為此成立了三個工作組，這在歷史上是很少見的。第10工作組負責變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議的整體描述和總體功能要求，第11工作組負責站級數(shù)據(jù)通信總線的定義，第12工作組負責控制柜級數(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（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構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準作為整個電力系統(tǒng)傳輸?shù)奈ㄒ粐H標準，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，面向未來通訊的可擴展架構，實現(xiàn)“一個世界，一種技術，一個標準”的目標。 IEC61850之前的所有協(xié)議都是面向點的。采用IEC61850的系統(tǒng)只需在信息源進行數(shù)據(jù)定義，其他節(jié)點可以通過報文交換建立相關數(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標準特點開放性 全部通信協(xié)議集將基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信 標準的基礎上；不考慮具體實現(xiàn)先進性： 采用ACSI、SCSM、OO的技術 采用抽象的MMS作為應用層協(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、保護裝置、RTU、站級計算機 可選的同期、VQC裝置 未來可能廣泛使用的數(shù)字式一次設備如PT、CT、開關 IEC61850標準特點開放性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備的基本通信結構2.術語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備模型抽象通信服務變電站和饋線設備的基本通信結構7－2抽象通信服務接口（ASCI）配置7－1原理和模型語言映射到實際通信網(wǎng)絡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)議適用范圍遠動通信協(xié)議、計算機數(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)議適用范圍遠動通信協(xié)議、計算機數(shù)據(jù)通信協(xié)議、變電站13第二部分 IEC61970（EMS—API)

IECTC57WG13工作組負責制定能量管理系統(tǒng)的應用程序接口（EMS—API)，即IEC61970系列標準第二部分 IEC61970（EMS—API)

IEC14公用信息模型（CommonInformationMode） CIM定義了覆蓋各個應用的面向?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 括一組標準的函數(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準的應用在自己 的系統(tǒng)平臺上即插即用，即提供標準插座，同時 要求自己的應用可在別人標準的系統(tǒng)平臺上運 行， 即提供標準插頭。

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系列標準（1）公用信息模型（CommonInformation15IEC61970系列標準（2） IEC61970標準要求應用之間的互聯(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)細節(jié)。 CIM由包組成，包是將相關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系的類，IEC61970系列標準（2） IEC61970標準要求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等許多應用公用的模型，拓撲包（Topology）定義連接節(jié)點ConnectivityNode和拓撲島TopologicalIsland等拓撲關系模型，電線包（Wires）定義斷路器Breaker、隔離刀閘Disconnector等網(wǎng)絡分析應用需要的模型，停運包（Outage）建立了當前及計劃網(wǎng)絡結構的信息模型，保護包（Protection）建立了用于培訓仿真的保護設備的模型，量測包（Meas）定義了各應用之間交換變化測量數(shù)據(jù)如測點Measurement和限值Limitset等描述，負荷模型包（LoadModel）定義了負荷預測用的負荷模型，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等應用的發(fā)電機模型，后者定義了用于DTS的原動機和鍋爐等模型。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：－財務包financial。該包有9個類。－能量計劃包EnergyScheduling。該包有18個類。－預定包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