IEC61850系列标准简介(中)课件.ppt
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1、IEC61850系列标准简介(中),61850-7服务模型,数据交换模型,IED,智能电子设备,具有可访问的数据模型,WHAT,交换什么,IEC 61850-7-3IEC 61850-7-4,HOW,(怎么交换),IEC 61850-7-2,请求,响应,事件,Self descNot like modbus register,ACSI通信方法,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事
2、件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK),Client/Server 服务,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(T
3、ime&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK),数据集(DATASET)模型,为了客户(client)的方便,由数据(DATA)或数据属性(DataAttribute)组成的一个有序的集合 交换信息时可以只传递DATA SET名和成员所引用的值,提高传输效率,DATA SET 在逻辑节点中,同一DATA 或DataAttribute 可以被多个DATA SET引用 当DATA或DataAttribute作为DATA-SET成员被引时,期望DATA或DataAttribute始终存在 DATA-SET成员的当地再配置可引起严重的错误操 作,应防
4、止DATA-SET配置时发生非预期的改变 数据集分永久性和非永久性两种DATA SET,可视性和存在周期不一致,特点,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK),关联,应用关联模型包括
5、:1、关联类定义(双边和多路广播)2、访问控制(服务器如何限制对实例访问),关联类,1、双边应用关联类传送服务用于客户和服务器之间的请求和响应(确认和无确认)服务 2、多路广播应用关联类是单向无确认服务,用于 GOOSE报文和传输采样值,关联,双边应用关联1、双向面向连接2、可靠的3、点对点多路广播应用关联1、单方向2、1 对 1 或 1 对多3、能够检出信息丢失与重复,访问控制,访问控制模型通过虚拟访问视窗约束实例或属性的可视性与可用的ACSI服务,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLO
6、CK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK),概述,1、报告提供将组合的DATA实例值上传的机制,包括立刻传送和延时传送两种方式。2、日志模型将事件顺序地存储到日志中,客户可以在任何时候查询。3、报告与日志是事件驱动的,减少了对网络带宽的影响,减少了扫描与召唤的频率。,RpdID由客户端提供的关键词,识别缓存报告控制块。RptE
7、na远方使能/停止使能报告过程。DatSet 引用数据集,其值报告。ConfRev 配置版本号,指明删除数据集成员或成员的重新排序。OptFlds 指出包含在报告中有哪些选域 a)sequence-number(顺序号)得到事件的正确顺序;b)report-time-stamp(报告时标)通知客户何时发出报告;c)reason-for-inclusion(包含的原因)指出引起值报告的触发原因;d)data-set-name(数据集名)指明哪个数据集其值已产生报告;e)data-reference(数据引用)包含值的objectreference。TrgOps 触发选项,包含引起控制块将值写入报
8、告中的原因。报告的原因可以是在逻辑节点内数据属性的数据变化dchg、数据刷新dupd或品质变化qchg。IntgPd完整性周期,在给定周期由服务器启动报告所有值。GI 总召唤,由客户启动报告所有值。BufTm数据集内发生第1个事件后等待的时间,BRCB控制报告过程某些属性,概述,报告与日志的基本组成部分,报告日志模型,报告,1、REPORT-CONTROL_BLOCK(报告控制块)控制从一个或多个LOGICAL-NODE向一个客户报告DATA值的过程。2、必须预先在服务器中定义报告控制实例。3、服务器保证在同一时刻只能有一个客户访问报告控制实例。4、报告控制类有多个实例,允许多个客户接收相同的
9、数据。,报告,1、BRCB将(数据变化,品质变化,数据刷新引起的)内部事件立刻或缓冲后发送,不会因为通讯中断而丢失。BRCB提供SOE功能。2、URCB将(数据变化,品质变化,数据刷新引起的)内部事件尽可能立刻发送,如果关联不存在或者通道阻塞,事件将被丢弃。,报告,报告模型允许向多个客户发送报告,对于URCB,有两种实现方法:1、服务器创建多个URCB的实例,用下标(1.n)来区分每一个实例名。所有客户都可以访问这些实例。客户可配置成直接使用特定实例,或者自己浏览并找到一个可用的实例。若URCB为一个客户保留,所有其它客户不得存取其参数。2、服务器根据客户连接或认证视窗来控制对URCB实例的访
10、问。实例名对每个客户都是相同的,服务器将管理各实例的分离。使用这些实例的客户数目受服务器的资源限制。,报告,报告模型允许向多个客户发送报告,对于BRCB1、客户需要配置BRCB实例。2、客户由配置或者命名约定知道BRCB的实例名。3、BRCB实例的可视性由访问控制完成。4、当BRCB实例被使能时,所有其他客户不能存取其参数。5、客户应显式停止BRCB实例。,缓冲,1、当接收到内部通知(dchg,qchg,dupd),BRCB启动缓存定时器。定时器到期后,BRCB将收到的所有内部通知组合到一个报告中发送。2、缺省值0指明BRCB不使用缓存属性,每个内部通知都将引起BRCB发送报告。3、缓存时间从
11、1毫秒直到1小时。4、在缓存时间内,如果收到同一数据的笫二个内部通知,对于状态信息,应立即发送报告,并重新启动定时器,处理第二个通知。对于模拟信息,可以采用与状态信息相同的方式,或者直接用新值替换原值。,触发选项,TrgOp(触发选项)规定了由BRCB监视的(引起发出报告)触发条件。包括以下值:dchg数据变化qchg品质变化dupd数据刷新全数据GI总召唤,报告实例,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL
12、-BLOCK)通用变电站事件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK),控制类(CONTROL)模型,控制对象,可控的单点(SPC)可控的双点(DPC)可控的整数状态(INC)二进被控步位置信息(BSC)整数被控步位置信息(ISC)模拟设点(APC),控制模型原理,操作员,A,控制对象,(,DATA,实例,),1,ctlVal,(,受控值,),操作,open,T,operTim,(,TimeActivatedOperate,剗,操作员,
13、A,搣,服务操作时的时间,),实,origin,(,谁发出服务,),际,操作,响应,ctlNum,(,控制序号,),控制状态机,设,2,备,stVal,(,报告值,),报告,TRUE,t,q,dchg,t,(,变化的时间,),q,(,值的品质,),3,控制模型,常规安全的直接控制(direct-operate);常规安全的SBO控制(operate-once单次操作或operate-many多次操作);增强安全的直接控制(direct-operate);增强安全的SBO控制(operate-once或operate-many)。,常规安全,控制对象不对状态值的改变进行监视 没有控制失败的返回信
14、息客户端不能从控制对象得知是否成功,但可以从报告中得知状态值的改变,增强安全,控制对象对状态值进行监视命令序列由Command-Termination(命令终止)服务原语所终止,直接控制,用于当地DATA(例如LED测试)用于外部设备返回信息不受监视(例如加热器上的开关)(switch on a heating),选择命令的检查,客户的访问权限没有被其它客户选择 设备是可操作 没有挂限制操作的标志牌,控制服务的参数,ControlObjectReferenceValueT Test CheckAddCauseTimOperRsp,Value,全部DataAttribute,ctlVal(控制值
15、)operTim(TimeActivatedOperate服务的操作时间)origin(指出谁发出服务)ctlNum(控制顺序号)。,Check,针对DPC类,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTR
16、OL-BLOCK),概述,SGCB定义:SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK,概述,SGCB在整个ACSI模型中的位置:,SERVER,LD,LPHD,LLN0,LN1N,SGCB,概述,SGCB基本模型:,类定义,模型总结,1、与普通的DATA实例不同:有多个(套)值,一个(套)激活2、数据可以来源于多个逻辑节点(是否可以来源于不同的逻辑设备)3、可读可写:SE 可读:SG 其它区均不可操作4、可以没有SGCB,通过SetValue(FC=SP)来设点(值),服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPO
17、RT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Generic substion even)取代模型(Substitution)时间和时间同步模型(Time&time-synchronization)日志控制块(LOG-CONTROL-BLOCK),在分布式变电站的自动化系统中,智能电子设备(IED)共同协助完成自动化功能的应用场合越来越多,例如间隔层设备之间的防误闭锁、分布式母线保护等,这些功能得以完成的重要前提条件是众多IED之间数据通讯的可靠性和实时性。IEC61850中定义了通用变电站事件(G
18、SE-generic substation event model),该模型提供了在全系统范围内快速可靠地输入、输出数据值的功能。,深入理解-GOOSE,GSE分为2种不同的控制类和报文结构:1、GOOSE(generic object oriented substation event)面向通用对象的变电站事件2、GSSE(generic substation state event)通用变电站状态事件,深入理解-GOOSE,GOOSE:为面向通用对象变电站事件并支持由DATA-SET组织的公共数据广范围的交换 GSSE:为通用变电站状态事件并支持提供传输状态变化信息(双比特),深入理解-G
19、OOSE,报文内容,GOOSE报文的核心内容可由用户灵活、自由定义,不仅可传输状态信息,而且可传输模拟量信息,应用范围广泛。GSSE报文一般只用于传输保护跳闸、闭锁 等状态变化信息,内容比较单一。它是UCA GOOSE在61850中的一种延续。,深入理解-GOOSE,深入理解-GOOSE,A公司保护,B公司保护,智能一次设备,保护测试仪,以太网,2.跳闸,4.重合,3.新位置,5.新位置,GOOSE应用演示,报文实时性,GSE 报文时间延迟规定在4MSGOOSE 报文的传输服务是应用层到表示层(经ASN.1编码)后,直接映射到底层(数据链路层和物理层),不经网络层和传输层,并采用了较先进的交换
20、式以太网各种技术(如VLAN、优先级、多播等),从而保证了报文传输的实时间性。GSSE报文的传输服务映射于OSI的7层协议堆栈中,一方面,存在协议堆栈传输延时,另一方面,它仍是基于传统的以太网实现的(不支持VLAN、优先级、多播等),这使德当网络负荷比较重时,很难保证报文的实时性。,深入理解-GOOSE,重传报文机制,重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数,用于通知接收方等待下一次重传的最长时间。如果在该时间间隔内部没有收到新报文,接收方将认为关联丢失。重发间隔的最大时间应该 60s。网络延迟 4ms,深入理解-GOOSE,1ms 2ms 4ms 8ms.,GOOSE采用广播方式发送信息,
21、这意味着没有确认信号,所以使用重复发送机制确保信息安全传送,Z=500ms,重发时间间隔例如:Z=500 ms(该报文的目的是监视接收方接收GOOSE报文的状态)事件后第N个重发时间间隔 tS=2N*S(N=0,1,2,3for tS Z后,从事件后GOOSE重发切换到稳定状态重发,深入理解-GOOSE,额外链路,普通报文缓冲,交换机,GOOSE,普通报文,GOOSE报文优先发送,深入理解-GOOSE,GoCB模型,一次设备接线,VLAN=000,ExtGGIO1 Ind1.stVal Ind2.stVal,GSE MEA1VLAN-ID:000VLAN-PRIORITY:4MAC-Addre
22、ss:01-0C-CD-01-00-CFAPPID:0000,InputsExRef 1 iedName:MEA3 lnClass:ExGGIO1 doName:Ind1ExRef 2 iedName:MEA3 lnClass:ExGGIO1 doName:Ind2,GSE MEA2VLAN-ID:000VLAN-PRIORITY:4MAC-Address:01-0C-CD-01-00-86APPID:0001,50517XSWI Pos.stVal,50527XSWI Pos.stVal,测控装置3,测控装置1,测控装置2,深入理解-GOOSE,NSD500,XSWI,XCBR,XSWI,T
23、CTR,TVTR,CSWI,CILO,CSWI,CSWI,CILO,CILO,ExtGGIO,GOOSE,BIOVO1=D1Q1CILO1.EnaOpn.stValVD1=D1Q1ExtGGIO.Ind1.stValVD2=D1Q1ExtGGIO.Ind2.stValVO1=VD1&VD2,GOOSE,MMXU,SWITCH,D1Q1,服务模型通用服务数据集(DATA-SET)关联(Application association)报告控制块(REPORT-CONTROL-BLOCK)控制(CONTROL)定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)通用变电站事件(Ge
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