電力自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)約及標(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(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,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. IEC 61970（ EMS—API ),,IEC 61968,,,內(nèi)部資料 請(qǐng)予保密,,,國(guó)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(yuǎn)動(dòng)通信協(xié)議體系,,,IEC60870-6,系列：,,計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)、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(yùn)行的信息傳輸要求不斷提高，信息傳輸方式已逐步

2、走向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。為此國(guó)際電工委員會(huì)電力系統(tǒng)控制及其通信技術(shù)委員(IECTC57)根據(jù)形式發(fā)展的要求制定調(diào)度自動(dòng)化和變電站自動(dòng)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(dòng)化的發(fā)展，規(guī)范調(diào)度自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的技術(shù)性能。,,,電力市場(chǎng)迫使通信系統(tǒng)降低費(fèi)用，避免多種不兼容的標(biāo)準(zhǔn)和互相競(jìng)爭(zhēng)的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)；同時(shí)在整個(gè),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(yuǎn)動(dòng)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

3、數(shù)據(jù)的一般結(jié)構(gòu),,第 四 篇 60870-5-4 應(yīng)用信息元素定義和編碼,,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(yuǎn)動(dòng)任務(wù),,IEC60870-5-102：電能累計(jì)量,,IEC60870-5-103：繼電保護(hù)信號(hào),,IEC60870-5-104： IEC60870-5-101的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn),基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn),傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約一般不分層，IECWG03定義的遠(yuǎn)動(dòng)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,、,IEC6087

4、0-5-5描述：應(yīng)用層直接映射到鏈路層．根據(jù)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(duì)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)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(huì)話層,,,,傳輸層,,,RFC793TCP,網(wǎng)絡(luò)層,,,RFC791IP,鏈路層,-5-101 FT2

5、.1,102, 103 FT2.1,ISO8802.2.LLCl,,(基于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(yuǎn)動(dòng)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(fù)責(zé)制定與ISO和ITU-T兼容的用于電力系統(tǒng)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，即IEC 60870-6 系列標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)工作始于己于1993年，當(dāng)時(shí)從已廣泛應(yīng)用的協(xié)議（如：挪威的ELCOM90、美國(guó)西部電網(wǎng)的WSCC等）中選擇了ELCOM90作為藍(lán)本，開始制定IE

6、C 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，稱為遠(yuǎn)方控制應(yīng)用單元TASE(Tele-control Application Service Element, 后改為TASE.1)，后來(lái)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(guó)和德國(guó)堅(jiān)決反對(duì)，強(qiáng)烈要求制定一套與ISO/ITU-T兼容性好的協(xié)議，于是美國(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但互不兼容。一度形成歐洲與美國(guó)兩個(gè)系列相爭(zhēng)不下的局面。其中TASE.1基于 ISO 9072-1/2

7、 ROSE， 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(qiáng)、更容易實(shí)現(xiàn)。,,目前，國(guó)際電工委員會(huì)TC57委員會(huì)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)也已采納TASE.2協(xié)議，將它定義為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以替代原來(lái)的我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(diǎn)之一是通過(guò)名字傳輸信息對(duì)象而不象其他眾多通信規(guī)約是通過(guò)地址（點(diǎn)號(hào)）傳輸信息對(duì)象。

8、變量名單端定義，雙端使用。,IEC61850-7系列(1),隨著變電站自動(dòng)化的快速發(fā)展，急需制定相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，IEC TC57為此成立了三個(gè)工作組，這在歷史上是很少見的。第10工作組負(fù)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(fù)責(zé)站級(jí)數(shù)據(jù)通信總線的定義，第12工作組負(fù)責(zé)控制柜級(jí)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(wèn)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年9月召開的京都年會(huì)的戰(zhàn)略會(huì)議（SPAG)上決定在

9、將來(lái)5－10年內(nèi)TC57的工作重點(diǎn)是將該標(biāo)準(zhǔn)作為整個(gè)電力系統(tǒng)傳輸?shù)奈ㄒ粐?guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即“無(wú)縫通信系統(tǒng)體系”，并定名為“變電站和控制中心通過(guò)61850通信”.,,采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，面向未來(lái)通訊的可擴(kuò)展架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)。,,IEC61850之前的所有協(xié)議都是面向點(diǎn)的。采用IEC61850的系統(tǒng)只需在信息源進(jìn)行數(shù)據(jù)定義，其他節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)報(bào)文交換建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。,,困惑：和IEC61970 CIM的數(shù)據(jù)模型不一致,,,,IEC61850標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn),開放性,,全部通信協(xié)議集將基于已有的,IEC/IEEE/ISO/OSI,可用的通信 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上；不考慮具體實(shí)現(xiàn)

10、,,先進(jìn)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(yǔ)言來(lái)描述變電站配置,,完整性,,適用對(duì)象幾乎包括了變電站內(nèi)所有,IED,、,例如：,,常規(guī)的測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、,RTU,、,站級(jí)計(jì)算機(jī),,可選的同期、,VQC,裝置,,未來(lái)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

11、 變電站和饋 線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu),,2.術(shù)語(yǔ) 7－4 兼容邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類,,3.總體要求 7－3 公用數(shù)據(jù)類,,4.系統(tǒng)和項(xiàng)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(dòng)化系統(tǒng)配

12、置描述,,語(yǔ)言 映射到實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò),,8－1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3,,測(cè)試 9－1 通過(guò)單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路采樣,,10.一致性測(cè)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(yuǎn)動(dòng)通信協(xié)議、計(jì)算機(jī)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-

13、6 系列；發(fā)電廠與控制中心之間一般采用IEC 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（ EMS—API ),,IEC TC57 WG13工作組負(fù)責(zé)制定能量管理,,系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口（ EMS—API )，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(gè)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（

14、,Component Interface Specification,）,,,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(lái),完成。,CIS,規(guī)定組件 之間交換信息和訪問(wèn)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(gè)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(tái)上即插即用，即提供標(biāo)準(zhǔn)插座，同時(shí) 要求自己的應(yīng)用可在別人標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn) 行， 即提供標(biāo)準(zhǔn)插頭。,,,具有,CORBA,支持的,CIS,可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)跨平臺(tái) 的數(shù)據(jù)庫(kù)互訪。,IEC 61970系列標(biāo)準(zhǔn)（1）,,,IEC 61970系

15、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(shí)滿足CIM和CIS兩個(gè)方面的要求，CIM要求在描述電力系統(tǒng)時(shí)按其規(guī)定的語(yǔ)義來(lái)定義，CIS要求在訪問(wèn)CIM是按其提供的語(yǔ)法來(lái)實(shí)現(xiàn)。,,遵守CIM模型，描述對(duì)象的名字是一樣的，但不同系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)細(xì)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(gè)包是一組類的集合，每個(gè)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

16、,、,LoadModel,、,Generation,和,Domain,共,9,個(gè)包。核心包（,Core,）定義了廠站類,Substation,、電壓等級(jí)類,VoltageLevel,等許多應(yīng)用公用的模型，拓?fù)浒?Topology,）定義連接節(jié)點(diǎn),ConnectivityNode,和拓?fù)鋶u,TopologicalIsland,等拓?fù)潢P(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(yùn)包（,Outage,）建立了當(dāng)前及計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息模型，保護(hù)包（,Protection,）建立了用于培訓(xùn)仿真的保護(hù)設(shè)備的模型，量測(cè)包（

17、,Meas,）定義了各應(yīng)用之間交換變化測(cè)量數(shù)據(jù)如測(cè)點(diǎn),Measurement,和限值,Limitset,等描述，負(fù)荷模型包（,LoadModel,）定義了負(fù)荷預(yù)測(cè)用的負(fù)荷模型，發(fā)電包（,Generation,）,分成兩個(gè)子包：生產(chǎn)包（,Production,）,和發(fā)電動(dòng)態(tài)特性包（,GenerationDynamics,），前者定義了用于,AGC,等應(yīng)用的發(fā)電機(jī)模型，后者定義了用于,DTS,的原動(dòng)機(jī)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(lái)的IEC61970-30

18、2，有三個(gè)包：,,,－財(cái)務(wù)包 financial。該包有9個(gè)類。,,－能量計(jì)劃包 EnergyScheduling。該包有18個(gè)類。,,－預(yù)定包 Reservation。該包有13個(gè)類。,,,未來(lái)的IEC61970-303，有一個(gè)包：,,,－SCADA包，該包有13個(gè)類。,第三部分：IEC 61968,,IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)是為了促進(jìn)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)和符合這些標(biāo)準(zhǔn)的新建系統(tǒng))接口到DMS的一個(gè)集成框架。,,IEC 61968不是要制定DMS各種應(yīng)用的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，也不是開發(fā)中間件的標(biāo)準(zhǔn)接口，而是要提供和制定控制中心間各種應(yīng)用集成的一組指導(dǎo)

19、原則和標(biāo)準(zhǔn)：提供要不依賴于任何一組特殊的中間件服務(wù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或框架。IEC 61968在事件驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上支持應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)集成者提供“膠水”來(lái)把這些組件插入到系統(tǒng)環(huán)境中。IEC 61968僅限于接口定義本身，不提供系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)的具體技術(shù)。,,IEC 61968內(nèi)容,,IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)總共包括11部分。第1部分是接口的總體框架和一般要求，隨后的接口規(guī)范都以此為基本準(zhǔn)則開發(fā)。第2部分是術(shù)語(yǔ)，第3到10部分是具體的接口規(guī)范，最后一部分是配電信息交換模型。目前，僅完成了前四部分的初稿，其他部分正在起草階段。,,IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)資源：配網(wǎng)用例圖（use case ）、EPRI CCAPI、UCA項(xiàng)目以及開放應(yīng)用組（OAG）資源。,,電力系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)體系圖,,,,謝謝,,,