電力系統(tǒng)通信規(guī)約及系列標(biāo)準(zhǔn)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,電力系統(tǒng)通信協(xié)議及系列標(biāo)準(zhǔn),1.,電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系,2.IEC61970,（,EMSAPI),IEC61968,內(nèi)部資料 請予保密,國電南瑞談蘇偉,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,技術(shù)背景,隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)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(luò)化。為此國際電工委員會電力系統(tǒng)控制及其通信技

2、術(shù)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(biāo)準(zhǔn)，以,適應(yīng)和引導(dǎo)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(shè)備的技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)和互相競爭的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)既有利于用戶，也有力于制造商。,IEC60870-5,系列,IEC TC57 WG03,（,遠動規(guī)約,）,基本標(biāo)準(zhǔn)（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(yīng)用數(shù)據(jù)的一般結(jié)構(gòu),第 四,篇,60870-5-4,應(yīng)用信息元素

3、定義和編碼,第 五篇,60870-5-5,基本應(yīng)用功能,配套標(biāo)準(zhǔn),IEC60870-5-101,：,基本遠動任務(wù),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(luò)訪問,基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn),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(yīng)用層，基礎(chǔ)部分由,IEC60870-5-3,、,IEC60870-5-4,、,IEC60870-5-5,描述：應(yīng)用層直接映射到鏈路層根據(jù)

4、應(yīng)用領(lǐng)域定義了一系列“配套標(biāo)準(zhǔn)”。,基本標(biāo)準(zhǔn)是制定和理解配套標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，配套標(biāo)準(zhǔn)都要引用基本標(biāo)準(zhǔn)，配套標(biāo)準(zhǔn)針對具體應(yīng)用作了具體規(guī)定，使基本標(biāo)準(zhǔn)的原則更加明確等同采用基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)有利于更好地貫徹標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)遠動設(shè)備的互操作性,-5-101,體系,102,103,體系,-5-104,體系,應(yīng)用層,60870-5-101,102,、,103,60870-5-104,（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(luò)層,RFC791IP,鏈路層,-5-101 FT2.1,102,103 FT2.1,ISO8802.2.LLCl,(,基于

5、,IEC60870-5-1/2),ISO8802.X MAC,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(jié)構(gòu),IEC60870-6,系列（,1,）,IEC TC57 WG07,工作組負責(zé)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,IEC 60870-6,系列標(biāo)準(zhǔn)。該項工作始于己于,1993,年，當(dāng)時從已廣泛應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，稱為遠方控制應(yīng)用單元,TASE(Tel

6、e-control Application Service Element,后改為,TASE.1),，,后來發(fā)現(xiàn)該協(xié)議適應(yīng)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(Inter Control-center Communication Protocol),，,于,96,年被納入,IEC,體系，稱為,TASE.2,，與,TASE.1,并列為國際標(biāo)準(zhǔn)，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,ISO 9072-1/2 ROSE,，,

7、TASE.2,基于,MMS(Manufacturing Message Specification),。,IEC60870-6,系列（,2,）,由于,MMS,已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，所以,TASE.2,比,TASE.1,適應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。中國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會也已采納,TASE.2,協(xié)議，將它定義為國家標(biāo)準(zhǔn)以替代原來的我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議,DL476-92,。,TASE.2,是應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)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

8、信息對象。變量名單端定義，雙端使用。,IEC61850-7,系列,(1),隨著變電站自動化的快速發(fā)展，急需制定相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn),，,IEC TC57,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(zé)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(zé)站級數(shù)據(jù)通信總線的定義，第,12,工作組負責(zé)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,ISO 9506 MMS,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(guān)（,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(jié)構(gòu),IEC61850-7,系列,(2),TC57,在,1999

9、,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(biāo)準(zhǔn)作為整個電力系統(tǒng)傳輸?shù)奈ㄒ粐H標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)，面向未來通訊的可擴展架構(gòu)，實現(xiàn)“一個世界，一種技術(shù)，一個標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)。,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(guān)數(shù)據(jù)庫。,困惑：和,IEC61970 CIM,的數(shù)據(jù)模型不一致,IEC61850,標(biāo)準(zhǔn)特點,開放性,全部通信協(xié)議集將基于已有的,IEC/IE

10、EE/ISO/OSI,可用的通信 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上；不考慮具體實現(xiàn),先進性：,采用,ACSI,、,SCSM,、,OO,的技術(shù),采用抽象的,MMS,作為應(yīng)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(shè)備如,PT,、,CT,、,開關(guān),IEC61850,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(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu),2.,術(shù)語,7,4,兼容邏輯節(jié)點類和數(shù)據(jù)類,3.,總體要求,7,3,

11、公用數(shù)據(jù)類,4.,系統(tǒng)和項目管理,5.,功能的通信要求和設(shè)備模型 抽象通信服務(wù),變電站和饋 線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu),7,2,抽象通信服務(wù)接口（,ASCI,）,配置,7,1,原理和模型,6.,變電站自動化系統(tǒng)配置描述,語言 映射到實際通信網(wǎng)絡(luò),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,9,2 ISO 8802-3,上的采樣值,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(yīng)范圍，也可以交叉使用?？刂浦行闹g一般用,IEC 60870-6,系列；發(fā)電廠與控制中心之間一般采用,IE

12、C 60870-5,系列；也可采用,IEC 60870-6,系列；變電站與控制中心之間一般采用,IEC 61850-7,系列；也可采用,IEC60870-6,系列或,IEC 60870-5,系列,。,第二部分,IEC 61970,（,EMSAPI),IEC TC57 WG13,工作組負責(zé)制定能量管理,系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口（,EMSAPI),，,即,IEC 61970,系列標(biāo)準(zhǔn),公用信息模型（,Common Information Mode,）,CIM,定義了覆蓋各個應(yīng)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（,Component Interface Specifi

13、cation,）,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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用在自己的系統(tǒng)平臺上即插即用，即提供標(biāo)準(zhǔn)插座，同時要求自己的應(yīng)用可在別人標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺上運行，即提供標(biāo)準(zhǔn)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。,IEC 61970,系列標(biāo)準(zhǔn)（,1,）,IEC 61970,系列標(biāo)準(zhǔn)（,2,）,IEC 61970,標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)用之間的互聯(lián)接口要同時滿足,CIM,和,CI

14、S,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(guān)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(guān)系的類，,IEC 61970,內(nèi)容（,1,）,CIM,301,包括,Core,、,Topology,、,Wires,、,Outage,、,Protection,、,Meas,、,LoadModel,、,Generation,和,Do

15、main,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(yīng)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(guān)系模型，電線包（,Wires,）,定義斷路器,Breaker,、,隔離刀閘,Disconnector,等網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用需要的模型，停運包（,Outage,）,建立了當(dāng)前及計劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息模型，保護包（,Protection,）,建立了用于培訓(xùn)仿真的保護設(shè)備的模型，量測包（,Meas,）,定義了各應(yīng)用之間交換變化測量數(shù)

16、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(yù)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(yīng)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。,IEC 61970,內(nèi)容（,2,）,未來的,IEC61970-302,，,有三個包：,財務(wù)包,financial,。,該包有,9,個類。,能量計劃包,EnergyScheduling,。該,包有,18,個類。,預(yù)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。,第三部分：,IEC 61968,IEC 61968,系列標(biāo)準(zhǔn)是為了促進支持配網(wǎng)管理的分布式應(yīng)用軟件之間的集成,:,提供把現(xiàn)有系統(tǒng),(,包括已有系統(tǒng)和符