PCS系列装置IEC61850功能介绍
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扩充逻辑节点表二
名称 RREC RSYN SCAS SIML TCTR TVTR XCBR 描述 重合闸 同期、检同期 冷控失电 绝缘介质监视 电流互感器 电压互感器 电流断路器
NRR_CSWI(开关控制器)
NRR_GGIO_SPC(软压板)
NRR_GGIO_IND(状态信号)
NRR_GGIO_ALM(告警、自检)
名称 Axxx Cxxx Gxxx Ixxx Lxxx Mxxx Pxxx Rxxx Sxxx Txxx Xxxx Yxxx Zxxx 描述 自动控制 监视控制 通用功能 接口/归档 系统逻辑节点 计量/测量 保护 保护相关 传感器、监视 互感器 开关设备 电力变压器 其他设备
公共数据类表一
名称 SPS DPS INS ACT ACD SEC BCR MV CMV SAV WYE DEL SEQ HMV HWYE 定义 单点状态 双点状态 整数状态 保护动作 方向保护动作信息 安全违例计数 二进制计数器 测量值 复杂测量值 采样值 3相系统的相地测量值 3相系统的相相测量值 序分量 谐波值 3相系统的相地谐波测量值
变电站通信体系分层示意图
应用、逻辑节点、逻辑设备关系
•
•1) 站控计算机. •2) 同期装置. •3) 距离保护+过流保护 •4) 开关单元控制器 •5) 电流互感器 •6) 电压互感器 •7) 母线电压互感器.
IEC61850层次模型
抽象通信服务数据模型
服务器(IED) 控制块 有缓冲报告控制块(BRCB) 无缓冲报告控制块(URCB) 逻辑设备(LD) 记录控制块(LCB) 记录 逻辑节点(LN) LLN0 定值组控制(SGCB) GOOSE控制块(GOCB) GSSE控制块(GCB) 多播采样值控制(MSVCB) 单播采样值控制(USVCB) 数据(DO)
功能约束FC 功能约束FC
功能名（ ） 功能名（FC） ST MX CO SP SV CF DC SG SE EX BR RP LG GO GS MS US 定义 状态信息 测量值 控制 参数 替代 配置 描述 定值组 可编辑定值组 扩展定义 有缓冲报告控制块 无缓冲报告控制块 日志控制块 GOOSE控制块 GSSE控制块 多播采样值控制块 单播采样值控制块
ICD数据集配置
ICD报告控制块配置
ICD GOOSE控制块配置
ICD定值控制块配置
ICD导入界面
SCD头配置界面
SCD通讯配置界面MMS部分
SCD通讯配置界面GSE部分
SCD GOOSE配置之input配置界面
SCD GOOSE配置之GOOSE配置文件导出界面
CID导出界面
IEC61850应用介绍 应用介绍
IEC61850协议介绍 协议介绍
• 概述
同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个 单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导 了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。该标准 通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术 和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操 作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高 变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，节约开发验收维护 的人力物力，实现完全的互操作。
扩充逻辑节点表一
名称 CSWI GGIO MDIF MHAI MMXU MSQI PDIF PDIS PSCH PTOC PTOV PTRC PTTR PTUF RBRF RDRE RFL0 用途 开关控制器 通用过程I/O 差动测量 谐波测量 测量 序列和失衡测量 差动保护 距离保护 保护配置 过流保护 过压保护 保护跳闸 过负荷保护 低周保护 失灵保护 故障录波 故障定位
GOOSE接收流程 接收流程 GOOSE接收状态机如右图所示： 1）收到GOOSE报文，启动存活时间超时定 时器。 2）重传定时器超时。 3）收到一个有效的GOOSE报文或者重传， 再次启动定时器。
保护测试仪
模拟输入 1. 仿真故障 2. 跳闸 3. 新位置 4. 重合 5. 新位置 以太网
公共数据类表二
名称 HDEL SPC DPC INC BSC ISC APC SPG ING ASG CURVE DPL LPL CSD 定义 3相系统的相相谐波测量值 单点控制 双点控制 整数状态控制 可控制的二进制步位置 可控制的整数步位置 可控制的模拟量设定点 单点定值 整型定值 模拟量定值 曲线定值 装置铭牌 逻辑节点铭牌 曲线形状描述
Generic object oriented systemevents(GOOSE) system-wide events Transmission of sampled values Control
Time and time synchronisation File transfer
GOOSE发送流程 发送流程 GOOSE发送状态机如右图所示： 1）检测到GOOSE数据集成员的值的变化， GOOSE报文发出，同时启动一个基于报文存 活时间的重传定时器，sqnum为0。（定时器 超时时间推荐为存活时间的一半。） 2）重传定时器超时，sq怒骂增加。 3）GOOSE重传报文发出，基于新的报文存 活时间的重传定时器再次启动。（报文重传间 隔是一个本地时间，最大不超过60s。） 4）再次检测到GOOSE数据集成员的值的变 化，stnum增加，sqnum清0，GOOSE报文再 次被发送，状态机重新启动。
• 概述
IEC61850服务使用抽象通信服务接口(ACSI)，通过SCSM（专用通 服务使用抽象通信服务接口(ACSI)，通过SCSM（ 服务使用抽象通信服务接口(ACSI) SCSM 信服务映射）映射到制造报文规范(MMS) TCP以及以太网;MMS协议基 (MMS)和 以及以太网;MMS 信服务映射）映射到制造报文规范(MMS)和TCP以及以太网;MMS协议基 于传输控制协议／网际协议(TCP IP)协议 进一步映射到以太网。 (TCP／ 协议， 于传输控制协议／网际协议(TCP／IP)协议，进一步映射到以太网。 IEC61850标准映射到MMS的服务包括 目录读取、数据（ 标准映射到MMS的服务包括： IEC61850标准映射到MMS的服务包括：目录读取、数据（集）读写 服务、数据属性读取、报告、控制、文件操作；映射到TCP/IP TCP/IP的为时 服务、数据属性读取、报告、控制、文件操作；映射到TCP/IP的为时 间同步服务；直接映射到以太网的包括GSSE GOOSE和SMV。 GSSE、 间同步服务；直接映射到以太网的包括GSSE、GOOSE和SMV。 映射到MMS服务的应用包括定值、遥信、开入、遥测、 MMS服务的应用包括定值 映射到MMS服务的应用包括定值、遥信、开入、遥测、遥控和故障 报告；映射到GOOSE服务的应用为跳闸和联锁；映射到SMV GOOSE服务的应用为跳闸和联锁 SMV服务的为采 报告；映射到GOOSE服务的应用为跳闸和联锁；映射到SMV服务的为采 样值传输。 样值传输。
NRR_MMXU(测量)
NRR_PDIF(差动保护)
NRR_RFL0(故障定位)
NRR_SIML(绝缘介质监视)
NRR_TCTR_PM(电流互感器)
NRR_XCBR(测量)
IEC61850配置工具介绍 配置工具介绍
• 概述
IEC61850配置文件基于XML语言，配置起来比较繁琐； 而且，随着装置类型的增加和变电站规模的增大，动辄数 十个甚至数百个装置的配置工作量将会急剧增大。为此， PCS系列装置提供了配置工具。 配置工具的主要功能如下：ICD配置、SCD配置、 GOOSE文件导出。
Substitution Setting group control
ACSI模型提供的服务
模型名称 Reporting and logging 服务 Report GetNextBufReportControl GetReportControlAttributeValue SetReportControlAttributeValue GetLogControlValue SetLogControlValue QueryLogByTime QueryLogByEntry GetLogStatusValue GetGOOSEControlValue SetGOOSEControlValue GetMSMVCValues SetMSMVCValues GetUMSMVCValues SetUMSMVCValues GetNextUSMVC Select SelectWithValue Cancel Operate CommandTermination Synchrocheck TimeActivatedOperate SNTP IRGB GetFile SetFile DeleteFile FileDirectory
ServerDirectory Associate Abort Release LogicalDeviceDirectory LogicalNodeDirectory GetDataValues SetDataValues GetDataDefinition GetDataDirectory GetDataSetValue SetDataSetValue CreateDataSet DeleteDataSet GetDataSetDirectory Substitute（未实现） ActivateSG SetSGValues GetSGValues GetSGControl
通信功能演示
物理设备
IEC61850保护模型介绍 保护模型介绍
• 标准模型
IEC61850规约提供的标准模 板包括逻辑节点、公共数据类和基 本数据类型三类。这些模型涵盖了 电力系统应用的各个方面。 作为最基本的功能单元，逻辑 节点按照可以划分为13大类，以首 字母区分。逻辑节点由更基本的 CDC（公共数据类）组成。 CDC是描述数据对象的标准结 构，由预先定义的简单对象组成的 复杂对象，通过FC（功能约束）组 织起来。 FC用来将CDC中的DA（数据属 性）按照用途组织起来，方便遥信、 遥测、定值等功能的实现。
PCS系列装置 系列装置IEC61850功能 功能 系列装置 介绍
培训内容
• • • • • • 前言 IEC61850协议概述 IEC61850保护模型介绍 IEC61850配置工具介绍 IEC61850应用介绍 总结
前言
• IEC61850标准是迄今为止最为完善的变电站自动化标 准。 • 从装置研发角度来看，IEC61850标准的实现主要分为 三个部分：MMS服务、GOOSE服务、SMV服务。其中， MMS服务用于装置和后台之间的数据交互，GOOSE服务 用于装置之间的通讯，SMV服务用于采样值传输。目前， PCS系列装置IEC61850模块支持上述所有服务，只是保 护模块与SMV服务的接口尚未实现。 • 从用户使用角度来看，IEC61850标准的实现主要分为 客户端（装置）、服务器端（后台）、配置工具三个部分。 配置文件是联系三者的纽带。
61850协议映射模型
模型（对象和服务） 时间同步 ACSI核心服务 SV（采样值） GOOSE
SNTP
MMS
UDP/IP
TCP/IP
以太网链路层
ACSI模型提供的服务
模型名称 服务
Server Application association Logical device Logical node Data Data set
数据集 （DatSet）
替代 数据属性(DA) 控制
对时 文件
后台
装置 对等网络通信方式 客户/服务器通信方式
应用 抽象通信服务 接口客户端 报 告 服务器端 数据 数据 数据
•对等网络通信方式的应用 •断路器跳闸 断路器跳闸: 断路器跳闸 •传送采样值 传送采样值
请求/响应 请求 响应
物装置
服务器端 请求 /响应 响应 GOOSE Message Sampled Values 多播 数据 数据 数据 应用 应用
扩充逻辑节点表二
名称 RREC RSYN SCAS SIML TCTR TVTR XCBR 描述 重合闸 同期、检同期 冷控失电 绝缘介质监视 电流互感器 电压互感器 电流断路器
NRR_CSWI(开关控制器)
NRR_GGIO_SPC(软压板)
NRR_GGIO_IND(状态信号)
NRR_GGIO_ALM(告警、自检)
名称 Axxx Cxxx Gxxx Ixxx Lxxx Mxxx Pxxx Rxxx Sxxx Txxx Xxxx Yxxx Zxxx 描述 自动控制 监视控制 通用功能 接口/归档 系统逻辑节点 计量/测量 保护 保护相关 传感器、监视 互感器 开关设备 电力变压器 其他设备
公共数据类表一
名称 SPS DPS INS ACT ACD SEC BCR MV CMV SAV WYE DEL SEQ HMV HWYE 定义 单点状态 双点状态 整数状态 保护动作 方向保护动作信息 安全违例计数 二进制计数器 测量值 复杂测量值 采样值 3相系统的相地测量值 3相系统的相相测量值 序分量 谐波值 3相系统的相地谐波测量值
变电站通信体系分层示意图
应用、逻辑节点、逻辑设备关系
•
•1) 站控计算机. •2) 同期装置. •3) 距离保护+过流保护 •4) 开关单元控制器 •5) 电流互感器 •6) 电压互感器 •7) 母线电压互感器.
IEC61850层次模型
抽象通信服务数据模型
服务器(IED) 控制块 有缓冲报告控制块(BRCB) 无缓冲报告控制块(URCB) 逻辑设备(LD) 记录控制块(LCB) 记录 逻辑节点(LN) LLN0 定值组控制(SGCB) GOOSE控制块(GOCB) GSSE控制块(GCB) 多播采样值控制(MSVCB) 单播采样值控制(USVCB) 数据(DO)
功能约束FC 功能约束FC
功能名（ ） 功能名（FC） ST MX CO SP SV CF DC SG SE EX BR RP LG GO GS MS US 定义 状态信息 测量值 控制 参数 替代 配置 描述 定值组 可编辑定值组 扩展定义 有缓冲报告控制块 无缓冲报告控制块 日志控制块 GOOSE控制块 GSSE控制块 多播采样值控制块 单播采样值控制块
ICD数据集配置
ICD报告控制块配置
ICD GOOSE控制块配置
ICD定值控制块配置
ICD导入界面
SCD头配置界面
SCD通讯配置界面MMS部分
SCD通讯配置界面GSE部分
SCD GOOSE配置之input配置界面
SCD GOOSE配置之GOOSE配置文件导出界面
CID导出界面
IEC61850应用介绍 应用介绍
IEC61850协议介绍 协议介绍
• 概述
同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个 单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导 了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。该标准 通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术 和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操 作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高 变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，节约开发验收维护 的人力物力，实现完全的互操作。
扩充逻辑节点表一
名称 CSWI GGIO MDIF MHAI MMXU MSQI PDIF PDIS PSCH PTOC PTOV PTRC PTTR PTUF RBRF RDRE RFL0 用途 开关控制器 通用过程I/O 差动测量 谐波测量 测量 序列和失衡测量 差动保护 距离保护 保护配置 过流保护 过压保护 保护跳闸 过负荷保护 低周保护 失灵保护 故障录波 故障定位
GOOSE接收流程 接收流程 GOOSE接收状态机如右图所示： 1）收到GOOSE报文，启动存活时间超时定 时器。 2）重传定时器超时。 3）收到一个有效的GOOSE报文或者重传， 再次启动定时器。
保护测试仪
模拟输入 1. 仿真故障 2. 跳闸 3. 新位置 4. 重合 5. 新位置 以太网
公共数据类表二
名称 HDEL SPC DPC INC BSC ISC APC SPG ING ASG CURVE DPL LPL CSD 定义 3相系统的相相谐波测量值 单点控制 双点控制 整数状态控制 可控制的二进制步位置 可控制的整数步位置 可控制的模拟量设定点 单点定值 整型定值 模拟量定值 曲线定值 装置铭牌 逻辑节点铭牌 曲线形状描述
Generic object oriented systemevents(GOOSE) system-wide events Transmission of sampled values Control
Time and time synchronisation File transfer
GOOSE发送流程 发送流程 GOOSE发送状态机如右图所示： 1）检测到GOOSE数据集成员的值的变化， GOOSE报文发出，同时启动一个基于报文存 活时间的重传定时器，sqnum为0。（定时器 超时时间推荐为存活时间的一半。） 2）重传定时器超时，sq怒骂增加。 3）GOOSE重传报文发出，基于新的报文存 活时间的重传定时器再次启动。（报文重传间 隔是一个本地时间，最大不超过60s。） 4）再次检测到GOOSE数据集成员的值的变 化，stnum增加，sqnum清0，GOOSE报文再 次被发送，状态机重新启动。
• 概述
IEC61850服务使用抽象通信服务接口(ACSI)，通过SCSM（专用通 服务使用抽象通信服务接口(ACSI)，通过SCSM（ 服务使用抽象通信服务接口(ACSI) SCSM 信服务映射）映射到制造报文规范(MMS) TCP以及以太网;MMS协议基 (MMS)和 以及以太网;MMS 信服务映射）映射到制造报文规范(MMS)和TCP以及以太网;MMS协议基 于传输控制协议／网际协议(TCP IP)协议 进一步映射到以太网。 (TCP／ 协议， 于传输控制协议／网际协议(TCP／IP)协议，进一步映射到以太网。 IEC61850标准映射到MMS的服务包括 目录读取、数据（ 标准映射到MMS的服务包括： IEC61850标准映射到MMS的服务包括：目录读取、数据（集）读写 服务、数据属性读取、报告、控制、文件操作；映射到TCP/IP TCP/IP的为时 服务、数据属性读取、报告、控制、文件操作；映射到TCP/IP的为时 间同步服务；直接映射到以太网的包括GSSE GOOSE和SMV。 GSSE、 间同步服务；直接映射到以太网的包括GSSE、GOOSE和SMV。 映射到MMS服务的应用包括定值、遥信、开入、遥测、 MMS服务的应用包括定值 映射到MMS服务的应用包括定值、遥信、开入、遥测、遥控和故障 报告；映射到GOOSE服务的应用为跳闸和联锁；映射到SMV GOOSE服务的应用为跳闸和联锁 SMV服务的为采 报告；映射到GOOSE服务的应用为跳闸和联锁；映射到SMV服务的为采 样值传输。 样值传输。
NRR_MMXU(测量)
NRR_PDIF(差动保护)
NRR_RFL0(故障定位)
NRR_SIML(绝缘介质监视)
NRR_TCTR_PM(电流互感器)
NRR_XCBR(测量)
IEC61850配置工具介绍 配置工具介绍
• 概述
IEC61850配置文件基于XML语言，配置起来比较繁琐； 而且，随着装置类型的增加和变电站规模的增大，动辄数 十个甚至数百个装置的配置工作量将会急剧增大。为此， PCS系列装置提供了配置工具。 配置工具的主要功能如下：ICD配置、SCD配置、 GOOSE文件导出。
Substitution Setting group control
ACSI模型提供的服务
模型名称 Reporting and logging 服务 Report GetNextBufReportControl GetReportControlAttributeValue SetReportControlAttributeValue GetLogControlValue SetLogControlValue QueryLogByTime QueryLogByEntry GetLogStatusValue GetGOOSEControlValue SetGOOSEControlValue GetMSMVCValues SetMSMVCValues GetUMSMVCValues SetUMSMVCValues GetNextUSMVC Select SelectWithValue Cancel Operate CommandTermination Synchrocheck TimeActivatedOperate SNTP IRGB GetFile SetFile DeleteFile FileDirectory
ServerDirectory Associate Abort Release LogicalDeviceDirectory LogicalNodeDirectory GetDataValues SetDataValues GetDataDefinition GetDataDirectory GetDataSetValue SetDataSetValue CreateDataSet DeleteDataSet GetDataSetDirectory Substitute（未实现） ActivateSG SetSGValues GetSGValues GetSGControl
通信功能演示
物理设备
IEC61850保护模型介绍 保护模型介绍
• 标准模型
IEC61850规约提供的标准模 板包括逻辑节点、公共数据类和基 本数据类型三类。这些模型涵盖了 电力系统应用的各个方面。 作为最基本的功能单元，逻辑 节点按照可以划分为13大类，以首 字母区分。逻辑节点由更基本的 CDC（公共数据类）组成。 CDC是描述数据对象的标准结 构，由预先定义的简单对象组成的 复杂对象，通过FC（功能约束）组 织起来。 FC用来将CDC中的DA（数据属 性）按照用途组织起来，方便遥信、 遥测、定值等功能的实现。
PCS系列装置 系列装置IEC61850功能 功能 系列装置 介绍
培训内容
• • • • • • 前言 IEC61850协议概述 IEC61850保护模型介绍 IEC61850配置工具介绍 IEC61850应用介绍 总结
前言
• IEC61850标准是迄今为止最为完善的变电站自动化标 准。 • 从装置研发角度来看，IEC61850标准的实现主要分为 三个部分：MMS服务、GOOSE服务、SMV服务。其中， MMS服务用于装置和后台之间的数据交互，GOOSE服务 用于装置之间的通讯，SMV服务用于采样值传输。目前， PCS系列装置IEC61850模块支持上述所有服务，只是保 护模块与SMV服务的接口尚未实现。 • 从用户使用角度来看，IEC61850标准的实现主要分为 客户端（装置）、服务器端（后台）、配置工具三个部分。 配置文件是联系三者的纽带。
61850协议映射模型
模型（对象和服务） 时间同步 ACSI核心服务 SV（采样值） GOOSE
SNTP
MMS
UDP/IP
TCP/IP
以太网链路层
ACSI模型提供的服务
模型名称 服务
Server Application association Logical device Logical node Data Data set
数据集 （DatSet）
替代 数据属性(DA) 控制
对时 文件
后台
装置 对等网络通信方式 客户/服务器通信方式
应用 抽象通信服务 接口客户端 报 告 服务器端 数据 数据 数据
•对等网络通信方式的应用 •断路器跳闸 断路器跳闸: 断路器跳闸 •传送采样值 传送采样值
请求/响应 请求 响应
物装置
服务器端 请求 /响应 响应 GOOSE Message Sampled Values 多播 数据 数据 数据 应用 应用