数字化变电站的IEC61850建模课件

深圳市国电南思系统控制有限公司深圳市国电南思系统控制有限公司张结张结IEC61850模型不仅是数字化变电站装置信息的形式化表达，也是体现数字化变电站设计结果的主要内容，同时也是数字化变电站调试过程、甚至运行中的主要依据和载体。研究IEC61850建模的本质、形式、内容、方法是本研究的基本目的。使所建立的模型满足目前数字化变电站设计、调试、运行的需要，是本研究的现实目的。 IEC61850IEC61850建模的实质建模的实质 模型在数字化变电站的使用模型在数字化变电站的使用 IEC61850IEC61850模型的形态模型的形态 ICDICD建模建模 数字化变电站建模数字化变电站建模 SCDSCD建模建模 一致性要求（另述）一致性要求（另述） 利用利用IEC61850的的“解偶解偶”特征特征- 语义互操作性- 通信互操作性- 通信服务- 通信协议 作用作用- 使通信承载的信息可描述通信角度- 使信息表达方式具有一致性信息应用 结果结果- 成为互操作性实现的关键超出IEC61850范围IED配置配置IED数据库数据库当地文件传输当地文件传输远程文件传输远程文件传输IED能力描述能力描述 (LN, DO, 等等)采用采用IEC61850服务进行文服务进行文件传输和参数初始化件传输和参数初始化工程配置工程配置变电站自动化系统变电站自动化系统IEDIEDIEDIED变电站网关变电站网关 单线图，预制报单线图，预制报表等的关联表等的关联工程工作站工程工作站系统配置系统配置 基于基于 XMLXML不同工具之间交换不同工具之间交换 设备配置描述文件设备配置描述文件 ( (ICD) ICD) 系统配置描述文件系统配置描述文件 ( (SCD) SCD) 系统功能定义文件系统功能定义文件 ( (SSD)SSD) 变电站一次描述变电站一次描述(SID)(SID) 特性 属性属性值属性属性值逻辑设备逻辑设备 (LD) 组合物理设备物理设备 (IED)定义为服务器 实现逻辑节点逻辑节点 (LN)数据数据 (对象对象)数据 间隔单元间隔单元 (名称非标准化)控制控制 (名称非标准化)CSWI (开关控制)Pos (位置)ctlVal (控制值/命令) off/onstVal (状态值) Intermediate-state/off/on/bad-state 包括包括 (对象对象)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 包括包括 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的组合和实现逻辑节点被组合在 (LD)中,例如：依据共同的使用特征。逻辑设备在 (IED)中实现L 系统系统 LN (2*)P 保护保护 (28)R 保护相关保护相关 (10)C 控制控制 (5)G 一般一般 (3)I 接口和记录接口和记录 (4)A 自动控制自动控制 (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)PDIF: 差动保护RBRF: 断路器失灵XCBR: 断路器CSWI: 开关控制MMXU: 测量单元YPTR: 电力变压器通讯服务通讯服务信息模型信息模型结构结构语义空间语义空间结构结构信息模型语义信息模型语义语义约定的语义约定的机制机制 内容内容形式形式确确定定性性语义互操作性语义互操作性工程中最大的问题工程中最大的问题 语义互操作性语义互操作性 表达装置的信息构成表达装置的信息构成- 层次结构的- 信息内容 表达装置传送和接收信息的方式表达装置传送和接收信息的方式- 通信服务- 与数据集合挂钩 IEC61850所负责的所负责的- 根据建模结果进行通信- 并不约束建模过程 站控层需要站控层需要- 相当于传统的产品说明书中的信息表，也称为软信号- IED中的REPORT控制块及相应的DATASET- REOPRT参数决定了传送模式- 如：周期、是否缓存等- 甚至决定了传送对象- 数量依据站控层需求：5-8个- 还有接收控制的方式：定值、遥控、人工置数 间隔层间隔层/过程层需要过程层需要- 相当于传统的装置端子- 以GOOSE控制块及相应的DATASET表示- 以SMV控制块和相应的DATASET表示- 以inputs表示需要的输入- 传输参数代表着信号模式，如：自保持的状态信号、跳闸信号、事件信号（闭锁、先合） 站控层要求站控层要求- 信息的监视和显示依赖于DU否则就是人工对点- 信息的机器识别依赖于模型中个层次的名称- REPORT是否支持动态生成有利有弊- 定值的顺序问题DATASET解决- 人工置数的响应为了间隔防误 间隔层间隔层/过程层要求过程层要求- 信号的一致表达- GOOSE控制块的划分事实上依赖设计- GOOSE和SMV控制块的参数- 对输入端子的表达inputs 标准化标准化- 针对数字化变电站的发展需要- IEC61850通信一致性、模型语法一致性- 信号语义一致性的规范 检测检测- IEC61850检测通信、语法- 没有依据模型及信息语义一致性- 没有管理方案是否满足数字化变电站需要 设计设计- 信号设计成为必然的内容- 产品制造/设计的界限- IEC61850只支持描述和通信- 数字化变电站是设计的结果数字化变电站中数字化变电站中AUTOCAD图所能表现的图所能表现的-一次设备的安装-二次设备的配置-二次系统的物理网络结构/VLAN划分还需要的设计还需要的设计-装置端子/屏柜端子GOOSE/SMV控制块-二次回路信号在网络上的逻辑传输关系inputs-由于通信的实现机制（广播），设计还包括：-VLAN-GOOSE化分涉及到界线问题-组播地址的安排-信号模式GOOSE/SMV控制块参数由由SCD文件承载文件承载作为监控系统的输入作为监控系统的输入-变电站一次结构-二次设备配置-装置信息-装置控制点作为装置的输入作为装置的输入-初始数据-信号来源inputs-表现为GOOSE的组播地址屏柜端子排-信号通信-参数-地址-模式与与SID和和CID文件关系文件关系设计设计-一次-二次-回路-通信复制复制-IED-类型定义目前的问题目前的问题-过大-类型定义重复、不一致-ICD/SCD的界限不清-产品不依据设计、甚至无关 产品模型产品模型/ICD/ICD的内容和界限的内容和界限 表明产品的能力产生信号语义的上下文逻辑 表明产品向站控层可报告的信号/数据（REPORT） 表明产品可接受的站控层命令（CONTROL、SGCB） 表明产品的开出”端子“（包括跳闸方式相关信号） 表明产品的开入”端子“（供inputs使用） 表明产品的输入数值（“A/D端子”） 信号语义由ICD给定（基础是字典） 信号的传输方式依赖设计信号的传输方式依赖设计 除与站控层的信息交换（因为是可定制的） 自动化装置GOOSECB及附属的信号集 MU如采用9-2SMV及附属的信号集 智能单元GOOSECB及附属的信号集 性质上是广播方式下的逻辑接线（与物理网络、VLAN、接收端都有关系） 变电站模型变电站模型/SCD/SCD的内容和界限的内容和界限 各装置的安装位置 网络构成（MAC、VLAN、广播目标地址） 数字二次回路（ inputs 描述，不仅限于外部，“端子”的作用） GOOSECB及附属的信号集 如采用9-2SMV及附属的信号集表明产品的输入数值（“A/D端子”） 初始参数（如变比、压板、定值描述、定值步长、通信参数等） 形成形成CIDCID 是装置运行的依据 是变电站改造的载体 是运行监视的依据 信号/字典一致性 传统端子的总结、归纳 接收端利用模型上下文（如安装位置/智能单元、I段、II段等/站控） 开放办法 一致性举例一致性举例 信息 字典 类型定义