当前位置:首页 >> 工作总结/汇报 >>

电力系统通信规约及系列标准介绍_图文

电力系统通信协议及 系列标准
1. 电力系统数据通信协议体系

2. IEC 61970( EMS—API )
3. IEC 61968
国电南瑞 谈苏伟

第一部分 电力系统数据通 信协议体系
? IEC60870-5系列:

远动通信协议体系
? IEC60870-6系列:

计算机数据通信协议体系
? IEC61850-7系列:

变电站数据通信协议体系

技术背景
? 随着计算机、网络和通讯技术的不断发展,电
力系统调度运行的信息传输要求不断提高,信 息传输方式已逐步走向数字化和网络化。为此 国际电工委员会电力系统控制及其通信技术委 员(IECTC57)根据形式发展的要求制定调度自 动化和变电站自动化系统的数据通信标准,以 适应和引导电力系统调度自动化的发展,规范 调度自动化及远动设备的技术性能。 电力市场迫使通信系统降低费用,避免多种不 兼容的标准和互相竞争的标准出现;同时在整 个电力系统制定统一协调的体系结构既有利于 用户,也有力于制造商。

IEC60870-5系列
? IEC TC57 WG03(远动规约) ? 基本标准(共分5篇)
第 第 第 第 第 一篇 二篇 三篇 四篇 五篇 60870-5-1 60870-5-2 60870-5-3 60870-5-4 60870-5-5 传输帧格式 链路传输规约 应用数据的一般结构 应用信息元素定义和编码 基本应用功能

? 配套标准
– – – –

IEC60870-5-101:基本远动任务 IEC60870-5-102:电能累计量 IEC60870-5-103:继电保护信号 IEC60870-5-104: IEC60870-5-101的网络访问

基本标准和配套标准
? 传统的远动通信规约一般不分层,IECWG03定
义的远动通信协议分为两层,一是链路层,由 IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述:一是应用 层,基础部分由IEC60870-5-3 、 IEC60870-54 、 IEC60870-5-5描述:应用层直接映射到链 路层.根据应用领域定义了一系列“配套标 准”。 基本标准是制定和理解配套标准的依据,配套 标准都要引用基本标准,配套标准针对具体应 用作了具体规定,使基本标准的原则更加明 确.等同采用基本标准和配套标准有利于更好 地贯彻标准,实现远动设备的互操作性.

?

表1

远动通信规约IEC60870-5系列体系结构

应用层 表示层 会话层

-5-101体系 102 ,103体系 -5-104体系 60870-5-101 102、103 60870-5-104
(基于 IEC60870-5-3/4/5) 映射 映射 映射

传输层
网络层 链路层 -5-101 FT2.1 102, 103 FT2.1 (基于IEC60870-5-1/2) V.24/V.27, X.21, X.21bits/s

RFC793TCP
RFC791IP
ISO8802.2.LLCl

ISO8802.X MAC

物理层

通信介质

IEC60870-6系列(1)
? IEC TC57 WG07工作组负责制定与ISO和ITU-T兼容的
用于电力系统控制的计算机数据通信协议,即IEC 60870-6 系列标准。该项工作始于己于1993年,当时 从已广泛应用的协议(如:挪威的ELCOM90、美国西 部电网的WSCC等)中选择了ELCOM90作为蓝本,开 始制定IEC 国际标准,称为远方控制应用单元 TASE(Tele-control Application Service Element, 后改 为TASE.1),后来发现该协议适应性较差与ISO/ITU-T 的兼容性不好,美国和德国坚决反对,强烈要求制定 一套与ISO/ITU-T兼容性好的协议,于是美国电科院 (EPRI) 急忙开发了ICCP ( Inter Control-center Communication Protocol ),于96年被纳入IEC体系, 称为TASE.2,与TASE.1并列为国际标准,但互不兼容。 一度形成欧洲与美国两个系列相争不下的局面。其中 TASE.1基于 ISO 9072-1/2 ROSE, TASE.2基于MMS ( Manufacturing Message Specification )。

IEC60870-6系列(2)
? 由于MMS已广泛应用于各行各业,所以TASE.2
?
比TASE.1适应性更强、更容易实现。 目前,国际电工委员会TC57委员会已采纳 TASE.2协议为控制中心间信息交换的标准协议。 中国国家标准委员会也已采纳TASE.2协议,将 它定义为国家标准以替代原来的我国电力行业 标准《电力系统实时数据通信应用层协议 DL476-92》。 TASE.2是应用层网络协议, 重要特点之一是通 过名字传输信息对象而不象其他众多通信规约 是通过地址(点号)传输信息对象。变量名单 端定义,双端使用。

?

IEC61850-7系列(1)
? 随着变电站自动化的快速发展,急需制定相应的
国际标准,IEC TC57为此成立了三个工作组,这 在历史上是很少见的。第10工作组负责变电站数 据通信协议的整体描述和总体功能要求,第11工 作组负责站级数据通信总线的定义,第12工作组 负责控制柜级数据通信协议的定义。这几种模型 都是基于ISO 9506 MMS的,变电站的数据通信总 线可以直接访问控制中心,不需要另加网关 (Gateway),是一种将变电站内数据通信协议 与广域网协议组合在一起的体系结构

IEC61850-7系列(2)
TC57在1999年9月召开的京都年会的战略会议 (SPAG)上决定在将来5-10年内TC57的工作重点是将该 标准作为整个电力系统传输的唯一国际标准,即“无缝 通信系统体系”,并定名为“变电站和控制中心通过 61850通信”. 采用面向对象的建模技术,面向未来通讯的可扩展 架构,实现“一个世界,一种技术,一个标准”的目标。

IEC61850之前的所有协议都是面向点的。采用 IEC61850的系统只需在信息源进行数据定义,其他节点 可以通过报文交换建立相关数据库。 困惑:和IEC61970 CIM的数据模型不一致

IEC61850标准特点
? 开放性
全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信 标准的基础上;不考虑具体实现

? 先进性:
采用ACSI、SCSM、OO的技术 采用抽象的 MMS 作为应用层协议 自我描述,在线读取/修改参数和配置 采用XML语言来描述变电站配置

? 完整性
适用对象几乎包括了变电站内所有IED、例如: 常规的测控装置、保护装置、RTU、站级计算机 可选的同期、VQC装置 未来可能广泛使用的数字式一次设备如PT、CT、开关

IEC61850内容
系统概貌 1.介绍和概述 2.术语 3.总体要求 4.系统和项目管理 5.功能的通信要求和设备模型 数据模型 变电站和馈 线设备的基本通信结构 7-4 兼容逻辑节点类和数据类 7-3 公用数据类 抽象通信服务 变电站和馈 线设备的基本通信结构 7-2 抽象通信服务接口(ASCI) 7-1 原理和模型

配置 6.变电站自动化系统配置描述 语言 测试 10.一致性测试

映射到实际通信网络 8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3 9-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样 9-2 ISO 8802-3 上的采样值

数据通信协议适用范围
? 远动通信协议、计算机数据通信协议、变
电站数据通信协议各有其适应范围,也可 以交叉使用。控制中心之间一般用IEC 60870-6 系列;发电厂与控制中心之间一 般采用IEC 60870-5系列;也可采用IEC 60870-6 系列;变电站与控制中心之间一 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工作组负责制定能量管理 系统的应用程序接口( EMS—API ),即 IEC 61970系列标准

IEC 61970系列标准(1)
?公用信息模型(Common Information Mode) CIM定义了覆盖各个应用的面向对象的电力系统 模型,是IEC61970的灵魂. ?组件接口规范(Component Interface Specification) CIM 描述了可能需要交换数据的共用信息模型, 如何交换信息还必须靠CIS来完成。CIS规定组件 之间交换信息和访问公共数据的接口,这些接口包 括一组标准的函数,每个函数描述特定的事件, 方法和性质. 支持CIS要求可以让第三方符合标准的应用在自己 的系统平台上即插即用,即提供标准插座,同时 要求自己的应用可在别人标准的系统平台上运行, 即提供标准插头。 具有CORBA支持的CIS可以实现不同系统跨平台 的数据库互访。

IEC 61970系列标准(2)
IEC 61970标准要求应用之间的互联接口要同 时满足CIM和 CIS两个方面的要求, CIM 要求在描 述电力系统时按其规定的语义来定义,CIS要求在 访问CIM是按其提供的语法来实现。

遵守CIM模型,描述对象的名字是一样的, 但不同系统实现的方法不一样,所以要提供CIS接 口规范,屏蔽内部实现细节。
CIM由包组成,包是将相关模型元件人为分 组的方法。CIM中每一个包是一组类的集合,每个 类包括类的属性和与此类有关系的类,

IEC 61970 内容(1)
CIM 301包括Core、Topology、Wires、Outage、Protection、 Meas、LoadModel、Generation和Domain共9个包。核心包(Core) 定义了厂站类Substation、电压等级类VoltageLevel等许多应用公用 的模型,拓扑包(Topology)定义连接节点ConnectivityNode和拓扑 岛TopologicalIsland等拓扑关系模型,电线包(Wires)定义断路器 Breaker、隔离刀闸Disconnector等网络分析应用需要的模型,停运 包(Outage)建立了当前及计划网络结构的信息模型,保护包 (Protection)建立了用于培训仿真的保护设备的模型,量测包 (Meas)定义了各应用之间交换变化测量数据如测点Measurement 和限值Limitset等描述,负荷模型包(LoadModel)定义了负荷预测 用的负荷模型,发电包(Generation)分成两个子包:生产包 (Production)和发电动态特性包(GenerationDynamics),前者 定义了用于AGC等应用的发电机模型,后者定义了用于DTS的原动 机和锅炉等模型。域包(Domain)是量与单位的数据字典,定义了可 能被其他任何包中任何类使用的属性(特性)的数据类型。

IEC 61970 内容(2)
未来的IEC61970-302,有三个包:
-财务包 financial。该包有9个类。 -能量计划包 EnergyScheduling。该包有18个类。 -预定包 Reservation。该包有13个类。

未来的IEC61970-303,有一个包:
-SCADA包,该包有13个类。

第三部分:IEC 61968
IEC 61968系列标准是为了促进支持配网管理的 分布式应用软件之间的集成: 提供把现有系统(包括 已有系统和符合这些标准的新建系统 ) 接口到 DMS 的一个集成框架。 IEC 61968不是要制定DMS各种应用的开发标 准,也不是开发中间件的标准接口,而是要提供和 制定控制中心间各种应用集成的一组指导原则和标 准:提供要不依赖于任何一组特殊的中间件服务的 基础结构或框架。IEC 61968在事件驱动基础上支 持应用之间的数据交换,系统集成者提供“胶水” 来把这些组件插入到系统环境中。IEC 61968仅限 于接口定义本身,不提供系统集成实现的具体技术。

IEC 61968内容

IEC 61968系列标准总共包括11部分。第1部 分是接口的总体框架和一般要求,随后的接口 规范都以此为基本准则开发。第2部分是术语, 第 3到10部分是具体的接口规范,最后一部分 是配电信息交换模型。目前,仅完成了前四部 分的初稿,其他部分正在起草阶段。 IEC 61968系列标准的开发资源:配网用例 图(use case )、EPRI CCAPI、UCA项目以及 开放应用组(OAG)资源。

电力系统系列标准体系图
TMS EMS TMR 。。。 CMS
应用系统IEC 61970 CIM/CIS 企业总线IEC 61968 UIB

主站侧

网关

网关
远程通信IEC 60870-6 TASE.2 或 IEC 61850、IEC61870 远程通信IEC 60870-6 TASE.2 或 IEC 61850、IEC61870

电力系统数据网络

站控系统

网关

厂站侧
站级总线IEC 61850 (以太网)

间隔单元

。。。

间隔单元 过程总线IEC 61850 (以太网)

测控单元

IED

测控单元

IED

谢谢

人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。