智能化变电站系统介绍

IEC61850如何实现互操作-数据模型
数据组织： IEC61850使用了动态方法。采用面向对象建模方
法，提供了基本素材，使用者可以灵活采用建立自 己的模型，也允许扩展。 优点：
1）能够满足各种IED的个性化需求； 2）能够互操作； 缺点： 实现复杂，对硬件要求高。
IEC61850如何实现互操作-数据模型
IEC61850技术
映射到实际的通信网络 •IEC61850-8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3 •IEC61850-9-1通过单向多路点对点串行通信链路采样值 •IEC61850-9-2 通过ISO/IEC8802-3传输采样值 配置 •IEC61850-6 变电站IED的配置语言SCL 测试 •IEC61850-10 一致性测试
该标准搜集了整个61850系列标准所涉及的术语解释、缩写名词定义、规 范性引用文件
IEC61850-3 总体要求
从质量要求、环境条件、供电条件三个方面对SAS系统的性能进行了规范
IEC61850-4 系统和项目管理
该标准主要规范了SAS的参数化、文档化等工程管理要求 SAS及其IED始于研发阶段直至停产和退出运行的生命周期内的质量管理
IEC61850
※网络结构：
两层一网
两层一网
三层两网
重点工程--唐山220kV郭家屯变电站
唐山220kV郭家屯变电站
※国内第一个完全意义上的智能化变电站 ※国内第一个在220kV实现测保一体化的变电站
※国内第一个以分散录波方式解决了智能化变电站集中录 波技术难题
※国内第一个在智能化变电站条件下实现程序化控制（顺 控）
智能化变电站与常规站、61850变电站的不同
常规变电站
※一次设备 ： 电磁式互感器
传统开关
61850变电站 智能化变电站
电磁式互感器 传统开关
非常规互感器 智能组合电器
※二次设备 ： 传统保护测控设备 传统保护测控设备
电缆硬连接
※通信标准：
电缆硬连接
网络化装置 SV/GOOSE
私有协议如以太网103 IEC61850
。
IEC61850如何实现互操作-通信服务
IEC61850定义了10大类60种ACSI 。 1）关联服务 2）信息模型服务 3）定值组服务 4）主动上送的报告服务 5）日志服务 6）快速报文服务 7）采样值服务 8）对时 9）文件服务 10）控制类服务
IEC61850如何实现互操作-通信服务 ACSI-通用服务
SCL提供了统一工程数据格式。 SCL有4种文件类型，
1）系统规范描述文件（SSD） 2）系统配置描述文件（SCD） 3）IED能力描述文件（ICD） 4）IED配置后的描述文件（CID）
IEC61850如何实现互操作-一致性测试
从IEC61850开始，四方已经领先市场
任雁铭博士为标委会成员，参与61850标准的制定 2005年11月12日，CSC-2000（V2）变电站自动化系
61850的提出
国际电工委员会（IEC）在充分考虑上述变电站自动 化系统的功能和要求，特别是互操作性要求的基础上，制 定了变电站内通信网络与系统的通信标准体系IEC 61850 标准。
61850的目的
互操作性 不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用交
换的信息完成各自的功能 自由配置
能够支持不同的设计理念，允许功能的自由分配 长期稳定性
IEC61850-5 功能的通信要求和设备模型
阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个概念以及三者的相互关系
IEC61850技术
数据模型 •IEC61850-7-4 兼容逻辑节点类和数据类 •IEC61850-7-3 公用数据类 抽象通信服务 •IEC61850-7-1 原理和模型 •IEC61850-7-2 抽象通信服务接口（ACSI）
统通过了中国电机工程学会组织的技术鉴定，国内 通过鉴定的第一套支持IEC61850的系统 2008年1月四方公司间隔层6大类设备通过KEMA公 司IEC61850一致性测试
重点工程--西安330kV聂刘变电站
GOOSE通讯机制-可靠性
GOOSE通讯机制-快速性
保护柜-唐山郭家屯
户外柜-唐山郭家屯
※国内第一个实现分散就地布置的智能化变电站 ※国内第一个网络化方式实现的变压器非电量保护 ※国内第一个将故障信息子站功能与监控后台集成设计
IEC61850如何实现互操作- 途径
统一数据模型 统一服务模型 统一通信协议 统一物理网络 统一工程数据交换格式 统一一致性测试标准
IEC61850如何实现互操作-数据模型
数据组织： 传统技术使用的都是静态方法，试图通过定义一
个完备的数据定义表来统一不同厂家的信息表达。 优点： 简单。
IEC61850数据组织示例：
V
A
Functional Constraint
MX
MX
Logical Nodes
MMXU1
MMXU2
Logical Device (e.g. Relay1)
Physical Device
(network address)
“MMXU2$MX$A” =
Feeder #2 Current Measurements
智能化变电站的定义
《智能变电站技术导则》给出的定义
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设 备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共 享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、 控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需 要支持电网实时自动化控制、智能调节、在线分析 决策、协同互动等高级功能的变电站。
IEC61850如何实现互操作-数据模型
发展： IEC61850 ED1定义了90多种LN IEC61850 ED2 新增70多种LN
IEC61850如何实现互操作-通信服务
数据访问： IEC61850定义了60多种服务，可以满足变电站通
信需求。 特点： 1）支持在线获取数据模型； 2）支持保护设备之间横向通信（GOOSE报文）
IEC61850如何实现互操作-通信网络
IEC61850使用以太网技术。 总线型和环网以及双网或单网等多种形式。 以太网交换机必须支持优先级设置（IEEE802.1Q）
和虚拟局域网（VLAN，IEEE802.1P）。
IEC61850如何实现互操作-工程配置语言SCL
基于XML技术，IEC61850定义了一种变电站配置语 言（SCL），描述变电站自动化系统与一次开关场 之间的关系及IED配置情况。
理解智能化网络结构，你已成为初级专家
PPS IRIG-B
1588 天线
IRIG-B SNTP
GPS\北斗
61850的提出
变电站自动化技术经过10多年的发展已经达到一定的 水平，可是不同厂家甚至同一厂家的不同型号的IED所采 用的通信协议和用户界面的不相同，导致难以实现自动化 系统的无缝集成和互操作，因为需要额外的硬件（如规约 转换器）和软件来实现IED互联，这在很大程度上削弱了 变电站能化变电站的提出和定义 通过网络结构来了解智能化变电站 61850提出的目的和介绍 智能化变电站与常规站、61850变电站的对比 四方公司重点工程简介
智能化变电站的提出
智能变电站派生于智能电网
就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成 的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量 技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策 支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高 效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、 激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的 电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场 以及资产的优化高效运行。
缺点： 1）不能满足用户各种需求，往往需要扩充； 2）扩充后不能相互识别，无法互操作。
IEC61850如何实现互操作-数据模型
传统技术数据组织示例：
It is in Register 4023 and 4024
I need the Phase A voltage for the 345KV primary feeder #1
面向未来发展，既能够适应通信技术的快速发展 ，又能满足电力系统需求长期的稳定性
IEC61850技术
系统概貌：
IEC61850-1 介绍和概述
介绍了整个61850系列标准的制定目的、历史沿革，对61850的其它标准 的核心内容作了一个提炼并加以介绍，对以后的标准中涉及的核心概念作 了初步的阐述
IEC61850-2 术语