IEC61850技术体系分析.ppt

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1、技术体系分析,国电南思系统控制有限公司张结,IEC61850,IEC61850是一个技术体系，在追求互操作性的同时，也追求长期肯定性，和应用的灵活性。对长期肯定性，和应用灵活性的追求使IEC61850的互操作性成为一种“实现互操作性”的基础，并不等于互操作性本身。,引言,探讨IEC61850长期稳定性、应用灵活性、互操作性的本质和关系，以及其所建立的技术体系是本研究的基本目的。,以IEC61850技术体系为基础，明确IEC61850互操作性与应用互操作性的关系，建立应用所需要的互操作性的技术途径是本研究的现实目的。,IEC 61850 Communication Networks and Sy

2、stems in Substations 变电站通讯网络及系统系列标准,文档结构目标及作用互操作性、自由分布、长期稳定性开放性技术路线协议栈与通信服务的解偶协议栈通信服务与模型结构的偶合服务开放的建模模型对过程数据的支持描述语言,目录,文档结构,长期稳定性 标准应向后兼容,以适应通讯技术和系统要求的发展,目标与作用,互操作性 来自一个或多个厂家的IED之间交换信息和正确使用信息完成各自功能的能力,功能自由分布 标准需要支持各种策略以允许功能的自由分布，例如：集中式和分布式系统,传统通信协议信息规定在传输帧格式中协议的过时信息的扩展、通信技术的发展导致协议的不稳定103最明显IEC61850不受

3、通信技术发展的影响不受信息扩展的影响适用范围广一个标准2版的目标更明显 作用对标准化组织长期利益对产品开发过程中的利益对运行单位？信息的稳定性,目标与作用长期稳定性,数字化变电站中的功能自由分布变电站自动化形态的发展和变化可能数据、信号的共享是前提通信技术的支持是保障？IEC61850的作用覆盖过程层、间隔层、站控层 2版包括纵联通道、甚至远动传输信息的内容根据功能分布设计结果 与传统协议的对比前提是功能分布确定事实上不可能确定协议不体现设计结果产品、工程协议体现设计结果IEC61850本身不满足目前数字化变电站的矛盾所在,目标与作用功能自由分布（1）,目标与作用功能自由分布（2）,目标与作用

4、功能自由分布（3）,互操作性与其它目标的关系不受协议栈更换的影响长期肯定性一种通用的通讯协议中承载所有可能的数据和信息自由分布特性交换信息和理解信息作用最终价值IEC协议栈更换产品制造协议栈更换IEC61850修订 设计、运行数字化变电站发展,目标与作用互操作性（1）,目标与作用互操作性（2）,61850,通信服务,产品的通信方式,产品设计,通信信息如何通信,产品的通信内容,工程/运行设计,哪些信息向哪里通信,通信技术,通信协议栈,产品所采用的通信技术,变电站的通信内容和方案,自由分布,承载任何信息,一种通信标准,信息承载方式,目标与作用互操作性（3）,61850,产品的通信方式,产品设计,产

5、品的通信内容,设计/信息规范,产品所采用的通信技术,信息互操作性,通信互操作性,信息承载方式,数字化变电站互操作性,工程/运行设计,变电站的通信内容和方案,目标与作用互操作性（4）,目标与作用开放性,IEC61850怎样建立了互操作性产品如何应用IEC61850才能获得互操作性支持 IEC61850所建立的互操作性是什么样的互操作性什么情况下有必要应用IEC61850把对IEC61850应用的重点放在信息建模上不仅仅是实现一种通信应用的差异性导致无法实现互操作性互操作性分为不同的层次,技术路线探讨重点,协议栈与通信方式的解偶通信方式固定抽象通信服务（7-1、7-2）抽象通信服务向通信协议栈的映

6、射（8-1、9-1、9-2）协议栈更换再映射通信服务与模型结构的偶合模型决定了产品所具有的通信服务（6）模型表达了信息的承载方式（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）对过程数据的支持,技术路线,变电站自动化应用领域,通讯技术,技术路线协议栈与通信服务的解偶(1),如何使标准具有向后兼容性?,写 配置参数控制 设备(直接控制/选择控制)基于事件的 报告传输带时标的事件当地存储形成 记录获取 目录信息文件传输 例如：参数或软件下载上装监视信息，例如曲线或历史记录传输 变电站通用对象事件(GOOSE*)传输 采样值(SAV*),技术路线协议栈与通信

7、服务的解偶(2),技术路线协议栈与通信服务的解偶(3),技术路线协议栈比较（1）,Layer,Application,IEC 60870-5-101 Based on IEC60870-5-3/4/5,Presentaion,Session,Transport,Network,Data Link,Physical,V.24,X.21,.,IEC 60870-5-104,IEC 60870-5-102 Based on IEC60870-5-3/4/5,IEC 60870-5-101FT1.2;-5-1/2,IEC 60870-5-102FT1.2;-5-1/2,V.24,X.21,.,ISO

8、8802.2LLC2ISO 8802.X MAC,Media,RFC 791 IP,RFC 793 TCP,映射,映射,映射,CL WAN 5-101,CL WAN 5-104,CL WAN 5-102,技术路线协议栈比较（2）,Layer,CO TASE.1 Architecture,CO TASE.2 Architecture,Application,IEC 60870-6-501/502 TASE.1 ISO 9072-1/2 ROSE ISO 8650 ACSE,IEC 60870-6-503/802 TASE.2 ISO 9506 MMS ISO 8650 ACSE,Presenta

9、ion,ISO 8823/8825 BER,Session,ISO 8237,Transport,ISO 8072/8073 class4,2,0 or RFC 1006/TCP(with IP),Network,ISO 8348 Add.1/8473 CLNP or ITU-T X.25 PLP ISO 8208 or Frame Relay or RFC 791 IP,Data Link,ISO 8802.2 LLC1 or ISO 7776 LAPB or LLC2/ISDN,ISO 8802.X MAC or ISO 9314 FDDI MAC,Physical,media,X.21,

10、X.21bis,.,技术路线协议栈比较（3）,Layer,Application,IEC 61850-7-1/2/3/4 61850-8-1/2ISO 9506 MMSISO 8650 ACSE,Presentaion,Session,Transport,Network,Data Link,Physical,ISO 8802.2 LLC1/ISO8802.3 CSMA/CD,media,CL 3 LAYER,CL 7 LAYER,CO 7 LAYER,ISO 8823/8825ITU-T Fast Byte,ISO 8327,ISO 8072/8073CLASS 4,ISO9576/8825,

11、ISO 9548,ISO 8602,ISO 8348 A.1/8347 CLNP,映射,技术路线协议栈比较（4）,技术路线通信协议和通信服务的演示,技术路线通信服务与模型结构的偶合,模型的作用模型表达了信息的承载方式数据类型描述哪些信息需要通信数据、信号描述信息如何通信通信参数对模型体系的要求能够描述任何信息扩展传输单位灵活根据功能组合自由分布表达信息的语义,技术路线模型,技术路线分层模型结构,是全部吗?,依据可选数据判断是否完整!,对象列表,技术路线从信号列表到对象列表,技术路线信号在模型中的形式,变电所自动化系统中的通讯 信息在设备之间交换，所有设备 构成了系统 确切地讲,是贮流在设备中的

12、功能及功能模块之间在交换信息 在IEC 61850中称进行信息交换的最小功能模块为逻辑节点(LN)，在特定的设备中可以被独立实现 LN 是与功能相关的信息容器但通常完成了整体功能的一个部分,技术路线LN的概念（1）,变电站中的LN,技术路线LN的概念（2）,技术路线LN的概念（3）,L 系统 LN(2*)P 保护(28)R 保护相关(10)C 控制(5)G 一般(3)I 接口和记录(4)A 自动控制(4),M 计量和测量(8)S 传感器及监视(4)X 开关设备(2)T 仪用变压器(2)Y 电力变压器(4)Z 未来电力设备(15),以首写字母区分,技术路线LN的概念（3）,技术路线LN的内容（1

13、）,逻辑节点 包括 数据(对象)数据分为：必选(M),条件可选(C),和可选(O)M:针对该LN适应的功能都必须存在的数据C:在一定条件下这些数据必须存在O:可以存在或不存在数据表现为对象,数据 包括 属性属性分为：必选(M),条件可选(C),和可选(O)属性用于描述功能的特性属性携带了数据值,逻辑节点的组合和实现逻辑节点被组合在 逻辑设备(LD)中,例如：依据共同的使用特征。逻辑设备在 物理设备(IED)中实现,技术路线LN的内容（2）,技术路线DO的类型/CDC,*)Original representation form IEC 61850-7-3,具有共同数据属性的数据类型称为公共数据

14、类型(CDC).例如DPC 代表可控的双点信号量,技术路线模型/建模演示,技术路线SAV/GOOSE（1）,Merging Unit(MU)来自60044-7/8采样值(SAV)9-1固定9-2可自定义协议栈相同802.3/802.1PQ执行机构（被智能化为 Breaker IED）8-1GOOSE9-2协议栈802.3/802.1PQ 数据版本和响应时间使用意义仍然需要通信技术的保证（另述）,技术路线SAV/GOOSE（2）,技术路线SAV/GOOSE通信过程演示,设备和系统结构为了支持 互操作性 形式描述应包括 变电站自动化系统 的所有通讯连接 无歧义地描述所有的 IED 能力 无歧义地描

15、述所有的 通讯服务无歧义地描述变电站自动化系统数据与 现场数据的对应关系,描述语言作用（1）,为了进行形式描述，提供了变电站配置描述语言Substation Configuration description Language(SCL)基于 XML用于 设备配置描述文件(ICD)系统配置描述文件(SCD)系统功能定义文件(SSD)这些工程描述信息可以在工具之间交换!,描述语言作用（2）,描述语言作用（3）,61850,通信服务,产品的通信方式,产品设计,通信信息如何通信,ICD/CID,工程/运行设计,哪些信息向哪里通信,通信技术,通信协议栈,产品所采用的通信技术,SSD/SCD,自由分布,承

16、载任何信息,一种通信标准,信息承载方式,描述语言使用,强调“狭义应用”对IEC61850信息语义约定的应用对语义空间约定方法的应用“广义应用”不等于互操作性强调发挥IEC61850的价值 从变电站自动化整体考虑以“功能自由分布”为目标 从产品功能形态上支持,观点,补充（1）,补充（2）,TMS,EMS,TMR,CMS,网关,网关,电力系统数据网络,间隔单元,网关,站控系统,。,。,IED,测控单元,测控单元,IED,间隔单元,应用系统IEC 61970 CIM/CIS,企业总线IEC 61968 UIB,远程通信IEC 60870-6 TASE.2 或 IEC 61850+,站级总线IEC 61850（以太网）,过程总线IEC 61850（以太网）,远程通信IEC 60870-6 TASE.2 或 IEC 61850+,主站侧,厂站侧,