IEC61850最近进展

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,IEC61850,最近进展,1,61850：,1 IEC 61850-9-1,2 IEC61850-90-3,：,Using IEC 61850 for condition monitoring diagnosis and analysis,3 IEC61850-90-4,：,Guidelines of Ethcrnet Network Switch Engineering,2,4 IEC6150,第二版修改举例：,GOOSE,数据格式,5 IEC61850,和,CIM,协调,IEC61850-90-2,6 09,年,06,月,IEC TC57 WG10,会议的一些信息,3,1 IEC 61850-9-1,国际电工委员会决定撤消,IEC 61850-9-1,背景：,1999,年,4,原因：,IEC 61850-9-1,的编码源于,IEC 60044-8.,IEC 60044-8,采用,IEC,60870-5-1,的,FT3,帧格式。,随着,IEC 61850-9-2,的出版，,UCA,制定了按照,IEC 61850-9-2,实现的导则作为第一代产品的电子,CT/PT,和保护的串行通信。,TC38,已经计划用,61869-9-2(,参照,UCA,的标准,),取代,IEC 60044-8,5,因此今天巳经没有了支持,IEC61850-9-1,的需求，,IEC TC57,已于,2008,年,10,月邀请各个国家委员会就取消,IEC61850-9-1,，发表意见,(57_979_DC),，以避免出现开发基于两种不同的、不兼容的两种标准的产品。,时标、电压,/,电流一块,A/D,转换，无灵活性,61850-9-2,能配置、带时标,6,投票结果：,有投票权国家,26,，投票同意,20,个，没投票,6,个，投票反对为,0,。,2009,年,1,月,23,日,(57_990_INF),正式通知各个国家委员会取消,IEC61850-9-1,7,TC38,修订,IEC60044-7/8,的情况,1 IEC60044-7/8,将废除,2,将制订,IEC61869-1/7/8/9-1/-9-1/-9-2/10/11/12,8,61869-9-2取代60044-8,9,IEC 61869-7,电子电压互感器,(Electronic Voltage Transformers),IEC 61869-8,电子电压互感器,( Electronic Current Transformers),10,IEC 61869-9-1,电子仪用互感器一般要求,11,IEC61869-9-2,数字输出的一般要求,基于,:,IEC 61850-9-2,UCA User Guide 9-2 LE,NCITs,Cigre Brochure,(to be published),IEC 62271-3 (interface IEC 61850-8-1 for CB),取消,FT3,传输幀格式,12,IEC 61869-9-3 Draft:,独立的合并单元,(SAMU),Product standard :,基于,61869-9-2,的数字输出,基于,61869-9-x,的标准化的模拟量输入,13,IEC61869-10and11Draft:,低功率独立传感器,Part 10: Rogowsky,线圈和低功率,CT,Part 11:,低功率独立电压传感器,IEC 6186912,综合的仪用互感器一般要求,14,2 IEC61850_ 90_3,高压电器设备的状态监视,15,2008,年在韩国首尔召开的会议上提出建议制订,IEC61850,用于高压电器设备的状态监视，,事实上,IEC61044,风力发电标准有一个分册也是有关,IEC61850,用于高压电器设备的状态监视,16,当前韩国提出建议稿即,57_1007_DC,(IEC61850_90_3,：,Using IEC 61850 for condition monitoring diagnosis and analysis),IEC 61850,用于状态监视、诊断和分析,17,09,年,06,月维也纳会议明确如下几个问题：,1 IEC61850-90-3,范围：,CMD,应用、,建模,和设备管理系统通信的相关方面,2,专题工作组同意首先写出使用案例，进行建模，将有关内容进行了分工。,18,3 CMD,应用涵盖,GIS,和,AIS,监视、,线路监视、,变压器监视,变压器分接头调节、,水电发电机、,风力发电、,地下电缆、,配电线,19,LN Group S in Ed.2,SARC:,电,弧监视和诊断,SCBR:,断路器磨损监视,SIMG:,绝,缘介质监视,(gas),SIML:,绝,缘介质监视,(liquid),SLTC:,分,接头调节器监视,SOPM:,运,行机制监视,SPDC:,局,部放电监視和诊断,SPTR:,电,力变压器监视,SSWI:,刀,闸监视,STMP:,温,度监视,SVBR:,振,动监视,20,LN Group S proposed by S. Korea,SCTR: current,SPRS: pressure,SWER: aging,SVTR: voltage,SFLW: flow speed,SLVL: level,SPRS: pressure,SPOS: position,SINC:,21,GIS CMD,举例,2009. 6. 16,1 SLDM :,断路器扰乱动监视,功能：用扰动数据监视断路器,SCBR,：断路器磨损监视,MMXU,RDRS,22,SPDM,绝缘监视,功能 用化学传感器降低,UHF,局部放电方法噪声,SPDC,局,部放电监視和诊断,SCSM,用化学传感器在绝缘气体检测分解气体容量,23,SGSM,气体区监视,功能 在,GIS,气体区检出电弧故障和定位,STMP,绝,缘气体温度,SIMG,绝缘气体压力吿警,TTMP,温度,SGAM,气体区绝缘击穿时加速度测量,24,SWMD,开关运动检出,功能 用振动加速度传感器准确分析断开开关,SCBR,断路器磨损监视,SARC,从电流数据切断电弧计数器,SOPM,最近两次充电运行的时间间隔,SSWI,当打开时振动,(,加速度数据,),25,3,IEC61850,_90_4,“Guidelines of Ethcrnet Network Switch Engineering.”,09,年,6,月,18,日专题工作组会议意见,其中一部分：,采用,61588,协议实现网络对时微秒准确度,26,1 Overview of Related Standards and Papers,2 Reference Network Topologies,Star Topology,Simple Ring Topology,Ring-Ring Topology,Redundant Star,Redundant Ring,Separated Station and Process Bus Rings,27,3 Performance issues,3.1 Station Bus,3.1.1 Requirements,3.2 Process Bus,3.2.1,Requirements,28,4,Redundancy,4.1.1,RSTP,Rapid Spanning Tree Protocol,4.1.2 MRP Media Redundancy Protocol,4.1.3 PRP Parallel Redundancy Protocol,4.1.4HSR High-availability Seamless Ring,29,4.2,Redundant, feedback free coupling,4.,2.1Reasons for coupling,4. 2.2HSR/PRP Redundancy Boxes,5 Physical layout,6,Quality of service,7 Multicast and VLAN management,30,8 Clock Synchronization,8.1Need for clock synchronization,8.2Current synchronization mechanisms in,IEC61850,8.3 Trends for synchronization mechanisms in IEC61850,31,8.4 Time synchronization on HSR,8.4.1 Context,8.4.2 Boundary clock vs. transparent clock,8.4.3 End to end clock (E2E) vs. peer to peer (P2P)clock,8.4.4,BMC algorithm vs. alternate master,8.5,One step vs. two step clock,8.6 Summary,32,9,Network Security,IEC 62351,10,Network Management,建议网络交换机类似于,IEC61850 IED,定义数据模型和关鍵数据属性,11,Conformance Testing,33,网络对时要求,仪用互感器的标准智能电子设备,(IED),时间同步要求,时间性 精度,s,引用 相角,(,）,能类,50Hz,T3,25 P1 27,T4,4 P2 M1 4,T5,1 P3 M2/3 1,34,SNTP,对时不准主要由于：,1,软件准备好报文，报文给,MAC,发送，什么时候能发送不知道？,2,交换机延时多少不知道？,35,若电压,/,电流或差动电流,A/D,转换不在同一个,A/D,转换内完成，,IEC61850,标准就时间同步准确到微秒级的问题，提出了技术要求，,如何实现标准中没有解决。,用网络传输电压采样值，省去敷设电压电缆,网络对时省去敷设,GPS,秒脉冲、,B,码网线,36,美国的,IEEE,于,2002,年颁布了“,IEEE Std 1588-2002 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems-,网络测量和控制系统的准确时间同步协议”第,1,版，,2004,年,IEC,等同采用这个标准命名为,IEC61588,。,37,IEEE,于,2008,年,6,月颁布了该标准的第,2,版，,2008,年,12,月,IEC,同样等同采用这个标准命名为,IEC61588 V.2,技术关健点：,1,测量发送、接收端口的报文的时标，,2,传输这些时标的协议、,3,测量交换机延时、,4,不同传输路径延时,38,IEC TC57 WG10,工作组在,2008,年召开几次会议中讨论了,IEC61588,标准在变电站的应用，,倾向于制定一个协议子集，,由一个,IED,和网络的一个节点链路的解决方案,向用,IEC61588,通过网络实现全变电站范围时间分布的解决方案,(a solution for a substation wide time distribution),，,39,并于,2009,年,2,月,IEC TC57,第十工作组会议上决定成立专题工作组制定有关网络的标准，标准取名为,，,2009,年,6,月在奥地利第,10,工作组会议讨论关鍵问题于,10/03,形成文件第,1,稿,40,IEEE,电力系统保护委员会,(PSRC),于,2009,年,1,月,14,日,IEEE,变电站委员会继电保护通信分委员会,(H7),决定成立,C7,分委员会：,IEEE 1588 Pro Power System Applications,专门讨论为变电站制定网络对时标准提供文件名为“,IEEE1588,精确时间协议用于电力系统保护等应用的,IEEE,标准协议集”。,41,IEEE,文件拟于,2010,年完成，,IEC61850-90-4,标准什么时候完成未知。,42,4 IEC61850,第二版,43,-6,-7-2,-7-3 CDV,巳投票，正准备,FDIS,文件,其它处于,CDV,投票阶段,44,IEC61850,第,2,版修改举例,IEC61850-7-3 FDIS V.2,1,定义用于其它应用领域的公共数据类和用于表示统计和历史数据的公共数据类,29-39,45,Cell,定义正方形,CalendarTime,definition,Enumerated status (ENS),Histogram (HST),Visible String Status (VSS),Enumerated status setting (ENG),Object reference setting group (ORG),Time setting group (TSG),Currency setting group (CUG),Curve shape setting (CSG),46,2,对,IEC61850-7-3 V.1,的一些内容明确对一些文字错误修攺。,47,5 IEC61850,和,CIM,协调,IEC61850_90_2,：,Use of IEC 61850 for the communication between control centers and substations(IEC61850,用于控制中心和变电站之间通信,),48,IEC Sector Board 1,临时第,3,工作组于,1999,年,9,月发表了“中压配电网”最终报告，该报告分析了如下几方面：,当前的形势；,电力工业内部变化的影响；,电力工业将来的需求。,49,最终报告提出如下建议：,1),为了将来能很好地为每个核心业务制定标准，,IEC,及其活动应如市场要求的哪样去做，朝着,无缝,解决方面发展。,2)TC57,各个工作组的建模工作应紧密地协调。应特别研究为电网运行,统一的建模,。,3),实现上述各项不仅要求,SB1,及相关技术委员会采取具体措施，也要求,IEC,中心局支持,50,1999,年日本京都,TC57,年会上，由于要制定,IEC61850,用于变电站和控制中心之间通信，德国专家,W.Marz,先生提出建立,无缝通信系统,的建议：,1)IEC TC57,正在制定许多标准但是没有一个,统一的体系结构,；,2),电力市场要求系统运行降低成本，,避免不兼容标准间的协议转换；,3),IEC TC57,应对,IEC SB1,的建议有一个详细,回答,；,51,4),应注意到,IEC SB1,建议对,TC57,有关标准的发展方面有着,重要影响,；,5),协调后的统一的体系结构对整个远动系统（,Telecontrol system,）有利，也对制造商有利。,并建议成立“,Possible future unified Telecontrol communication Architecture(TCA) based on harmonized existing standards”,临时工作组。,52,在,TC57,年会就上面意见进行讨论，最后形成一个文件“,Communication Architecture for Future”,53,该文件谈到下一次,SPAG,会议将要分析当前体系现状,要求所有工作组组长对,TC57,的体系现状提出分析意见供下一次,SPAG,临时会议讨论，也殷切希望电力企业代表能发表意见。,SPAG,收集了意见进行分析后决定是否需要继续进行工作，并向,TC57,或其它,IEC,机构提出报告。,54,第,10,工作组组长、第,3,工作组组长、,W.Marz,、,K.shewarz,联合编写了一篇关于无缝通信系统的文章,2001,年,WG13,工作组组长,T.Saxton,提出了“,Reference Architecture for TC57”,。,在,SPAG,会议上交流,结论是要协调,IEC61850,和,IEC61970,的,CIM,开始进行协调工作,55,最初成立第,7,临时工作组负责这方面的工作,后来专门成立第,19,工作组负责,TC57,协调“,Interoperability within TC 57 in the long term-TC57,内长期的互操作,”,2002,年开始协调,IEC61970 CIM,和,IEC61850,的对象模型。,56,2007,年,EPRI(,美国电力科学研究院,),提出两个技术报告：,1“Harmonization of Utility Common Information Model (CIM) with Other IEC Power System Management Standards,” EPRI, Palo Alto, CA: 2007. 1012492.,2“Harmonize UCA (IEC 61850) and the CIM Standards,” EPRI, Palo Alto, CA:2007. Project update: 37.018,.,57,电力系统的控制系统发展方向:,控制电力过程的设备和系统,实现系统集成,的解决方案;,要求自动化系统是,开放的,;,减少同一信息多处定义，,限制,多重数据管理，,为电力系统自动化实现,无缝连接，,要求,设备和系统应是互操作的,，,接口、协议和数据模型必需是兼容的，,这是电力系统用户的强烈要求，,也是智能电网提出的要求,适应,应用技术,迅猛发展的需求;,58,协调一致数据类型是：,语义模型和创建不同表示之间关系的综合协调，,使得一个标准中的对象表示可以无歧意地映射到另一个标淮的对象表示成为可能，,使得互操作和信息交换不丢失数据或损坏数据。,59,协调,IEC 61850,和,IEC 61970 CIM,有如下几方面：,协调的内客将在,IEC61850_90_2,中反映,60,1,数据模型,1.1,在,CIM,中需要增加如下一些内容,1),在,CIM,中增加,IEC 61850 SCL,的,LNode,和数据类；,2),在,CIM,中增加,IEC 61850 SCL,的描述分相的内容，扩充,SubEquipment,；,3),在,CIM,中增加,IEC 61850 SCL,的建模辅助设备的,Function,和,SubFunction,，例如自动门、防火告警等。,61,1.2 SCL,需要重复使用,CIM,的有关内容,1) SCL,重复使用,CIM,的,Substation,VoltageLevel,Bay,Equipment,PowerTransformer,基本容器结构，,将,Lnode,依附于,PowerSystemResource s,，任意容器对象和设备类型将有依附的,LNode,；,62,2) SCL,重复使用,CIM,的,connectivity/topology,模型,并允许将,LNodes,依附,ConnectivityNode,；,3),将,IEC 61850,中,SCL,的测量和控制功能和,CIM,相应的,Measurement-related,类连系,63,1.3,测量和品质码,(Measurements and Quality Codes),1 ).,在,IEC 61850 SCL,的测量和控制功能可语义地和,CIM,中的,Measurement-related,类关联。,2 ).,在,LNode,和,MeasurementValue,之间语义映射和连接，在变电站和,SCADA,数据之间实现完全的关联是可能的。,3 ).,这种关联可用两种方法实现：,4 ).,在,CIM,中的,MeasurementTypes,列表需要扩充，使得包含所有,IEC61850,的,LNode DataAttributes,。,64,IEC61850,和,IEC61970,都制定了品质码，,TC57 WG19,分析各个标准的品质码情况，制订了一个品质码标准，试图成为,TC57,内统一的品质码标准。,65,1.4,设备类型协调,2.,命名规则协调,3 XML,使用协调,经过这些年的工作，,IEC61850,和,IEC61970,协调工作基本结束，,66,“,Reference Architecture for TC57”,几经修改现在为,r5l,版已经成熟可以正式出版，,IC61850-90-2,：,Use of IEC 61850 for the communication between control centers and substations(IEC61850,用于控制中心和变电站之间通信,),。标准即将正式启动,67,09,年,06,月会议提出的进度：,标准名,DC DTR,-7-5 09/12 10/11,-7-500 09/12 10/11,7-510 09/12 10/11,-7-10 09/11,-90-2 09/10,-90-3 10/03,-90-4 10/03,68,-7-10 Web based access to models,-7-500 Use of logical nodes to model functions of a substation automation system,- 7-510 Use of logical nodes to model functions of a hydro power plant,-90-1 Using IEC 61850 for the communication between substations,-90-2 Using IEC 61850 for the communication between substations and control centres09-10,-90-3 Using IEC 61850 for condition monitoring diagnosis and analysis,-90-4 Guidelines of Ethcrnet Network Switch Engineering,69,6 09,年,06,月,IEC TC57 WG10,会议的讨论如下问题：,70,1,努力实现,IEEE1588,协议子集定义,-IEC61850-90-4,2,新建议由,IEEE,和,IEC,联合制定同步相位计,Synchrophasors,公共标准,-IEC61850-90-5,。,3,采用,IEC61850,逻辑节点数据,COMTRADE,配置。,4 IEC61850,和智能电网的关系,71,4 IEC61850,和智能电网的关系,IEC TC57,实现无缝通信系统和统一建模工作从十年前就已开始,符合今天开展智能电网的大趋势，并在智能电网的大框架下得到进一步完善和提高。,72,1),在,09,年,06,月,16,日,IEC TC57 WG10,会议上,SMB,报告了有关智能电网的事项,73,SMB Decision 133/20:,已成立智能电网的策略组,(SG),负责制定包括协议和模型标准的框架，以达到智能电网设备和系统互操作。,13,个国家委员会参加,: BR, CA, CH, CN,DE, FR, GB, IT, JP, KR, NL, SE , US,11,国家委员会代表参加第,1,次会议,74,SG3,提出工作范围的建议：,“智能电网是电网现代化的概念，智能电网在任意发电点和任意用户点集成电的和信息技术。”,优化运行、维修和电网的发展,现有基础上进行,提出了现有,IEC,的有关标准可用于智能电网,报告也提出了美国,NIST,的报吿指出。美国现有,16,个标准可用于智能电网，美国,NIST,提出今后要制定的新标准。,75,2)09,年,06,月维也纳会议纪要中谈到智能电网：,76,1 2030,年制定出“智能电网互操作导则”，关于电力系统、终端用户应用和负荷的能量技术和信息技术运行的互操作。,2,三个工作组从事智能电网的电力、信息技术、和通信三方面工作。,3,智能电网对制定标准提出更高要求。,77,4 NIST,确认,IEC61850,为智能电网第,1,个启动标准之一。,5 NIST,协调制订框架。,78,3)2007,年给美国商业部国家标准和技术研究院,(NIST),一个任务：,“,主要任务是协调制定一个框架,-,包含信息管理的协议和模型标准，以达到智能电网设备和系统的互操作性,”,79,美国电力科学院,.2009.6.17,“,关于智能电网互操作标准思路给,NIST,的报告,”,“,Report to NIST on the Smart Grid Interoperability Standards Roadmap,”,80,EPRI,向,NIST,建议近期开展智能电网的工作：,1,制定一个公共的价格模型,(IEC,参予,),2,时间同步和管理,(1),制定基于时间同步导则的应用,(IEC TC57,参予,),81,3,公共语义模型,制定公共语义模型,(,IEC TC57WG10,、,13,、,13,参予,),3.1,公共气象和地理模型,(IEC,TC57 61850,有关,),(1),采用公共语义模型制定气象、地理信息系统、调度,(IEC TC57,参予,),3.2,公共调度机制,(3),制定新的智能电网调度模型,(IEC,参予,),82,4,基于网络技术的以太网应用,5,研究无执照无线电频段的通信干扰,83,优先功能,1,需求响应,(1),制定,DR,信号标准,(IECTC57,参予,),(3),制定,DER,有关标准,(IECTC57,参予,),84,2,广泛范围应用：,(1),制定基于时间同步导则的应用,(,IEC61850,),(3),制定和扩展,IEC61850,和,IEC61970,的数据和报文,由第,19,工作组指导第,10,工作组和第,13,工作组将,IEC61850,从变电站推广应用变电站和控制中心和其它领域，支持需求响应和能量存储的实时要求也包括市场信号、天气和其它非技术信息,85,3,电能存儲,(3),制定儲能设备特定公共信息模利用,IEC61850-7-420,4,电力输送,(IEC,参予,),5,高级计量设备,86,6,配电网管理,(1) CIM(IEC TC7 WG14 CIM),(3),扩充,IEC61968,、,IEC61850,配电网管理对于设备层通信，长远应采用,IEC61850,并需作扩充。,87,谢谢大家！,88,