數(shù)字化變電站的IEC61850建模課件

數(shù)字化變電站 IEC61850建模深圳市國(guó)電南思系統(tǒng)控制有限公司

張結(jié)IEC61850模型不僅是數(shù)字化變電站裝置信息的形式化表達(dá)，也是體現(xiàn)數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)結(jié)果的主要內(nèi)容，同時(shí)也是數(shù)字化變電站調(diào)試過程、甚至運(yùn)行中的主要依據(jù)和載體。引言研究IEC61850建模的本質(zhì)、形式、內(nèi)容、方法是本研究的基本目的。使所建立的模型滿足目前數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行的需要，是本研究的現(xiàn)實(shí)目的。IEC61850建模的實(shí)質(zhì)模型在數(shù)字化變電站的使用IEC61850模型的形態(tài)ICD建模數(shù)字化變電站建模SCD建模一致性要求（另述）目錄利用IEC61850的“解偶”特征語義互操作性通信互操作性通信服務(wù)通信協(xié)議作用使通信承載的信息可描述——通信角度使信息表達(dá)方式具有一致性——信息應(yīng)用結(jié)果成為互操作性實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵——超出IEC61850范圍IEC61850建模的實(shí)質(zhì)IED配置IED數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)?shù)匚募鬏斶h(yuǎn)程文件傳輸IED能力描述(LN,DO,等)采用IEC61850服務(wù)進(jìn)行文件傳輸和參數(shù)初始化工程配置變電站自動(dòng)化系統(tǒng)IEDIEDIEDIED變電站網(wǎng)關(guān)單線圖，預(yù)制報(bào)表等的關(guān)聯(lián)工程工作站系統(tǒng)配置IEC61850模型在數(shù)字化變電站的使用變電站配置描述語言SubstationConfigurationdescriptionLanguage(SCL)

基于XML——不同工具之間交換

設(shè)備配置描述文件(ICD)

系統(tǒng)配置描述文件(SCD)

系統(tǒng)功能定義文件(SSD)變電站一次描述(SID)IEC61850模型的形態(tài)ICD建?！募Y(jié)構(gòu)（1）<?xmlversion="1.0"><SCLxmlns=

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</DAType></DataTypeTemplates></SCL>特性

屬性值屬性值邏輯設(shè)備(LD)

組合物理設(shè)備(IED)

定義為服務(wù)器

實(shí)現(xiàn)邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)數(shù)據(jù)(對(duì)象)數(shù)據(jù)

間隔單元(名稱非標(biāo)準(zhǔn)化)控制(名稱非標(biāo)準(zhǔn)化))CSWI(開關(guān)控制)Pos(位置)ctlVal

(控制值/命令)off/onstVal

(狀態(tài)值)Intermediate-state/off/on/bad-stateICD建?！狪ED信息模型（1）邏輯節(jié)點(diǎn)

包括

數(shù)據(jù)(對(duì)象)

數(shù)據(jù)分為：必選(M),條件可選(C),和可選(O)

M:針對(duì)該LN適應(yīng)的功能都必須存在的數(shù)據(jù)

C:在一定條件下這些數(shù)據(jù)必須存在

O:可以存在或不存在

數(shù)據(jù)表現(xiàn)為對(duì)象數(shù)據(jù)

包括

屬性

屬性分為：必選(M),條件可選(C),和可選(O)

屬性用于描述功能的特性 屬性攜帶了數(shù)據(jù)值

邏輯節(jié)點(diǎn)的組合和實(shí)現(xiàn)

邏輯節(jié)點(diǎn)被組合在邏輯設(shè)備(LD)中,例如：依據(jù)共同的使用特 征。

邏輯設(shè)備在

物理設(shè)備(IED)中實(shí)現(xiàn)ICD建?！狪ED信息模型（2）L系統(tǒng)

LN(2*)P

保護(hù)(28)R

保護(hù)相關(guān)(10)C

控制(5)G

一般(3)I

接口和記錄(4)A

自動(dòng)控制(4)M

計(jì)量和測(cè)量(8)S

傳感器及監(jiān)視(4)X

開關(guān)設(shè)備(2)T

儀用變壓器(2)Y

電力變壓器(4)Z

未來電力設(shè)備(15)例如：PDIF:差動(dòng)保護(hù)RBRF:斷路器失靈XCBR:斷路器CSWI:開關(guān)控制MMXU:測(cè)量單元YPTR:電力變壓器以首寫字母區(qū)分ICD建模——IED信息模型（3）ICD建?！^程演示數(shù)字化變電站建模——IED模型的作用（1）通訊服務(wù)信息模型結(jié)構(gòu)語義空間結(jié)構(gòu)信息模型語義語義約定的機(jī)制

內(nèi)容形式確定性語義互操作性——工程中最大的問題語義互操作性表達(dá)裝置的信息構(gòu)成層次結(jié)構(gòu)的信息內(nèi)容表達(dá)裝置傳送和接收信息的方式通信服務(wù)與數(shù)據(jù)集合掛鉤IEC61850所負(fù)責(zé)的根據(jù)建模結(jié)果進(jìn)行通信并不約束建模過程數(shù)字化變電站建?！狪ED模型的作用（2）站控層需要相當(dāng)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品說明書中的信息表，也稱為軟信號(hào)IED中的REPORT控制塊及相應(yīng)的DATASETREOPRT參數(shù)決定了傳送模式如：周期、是否緩存等甚至決定了傳送對(duì)象數(shù)量依據(jù)站控層需求：5-8個(gè)還有接收控制的方式：定值、遙控、人工置數(shù)間隔層/過程層需要相當(dāng)于傳統(tǒng)的裝置端子以GOOSE控制塊及相應(yīng)的DATASET表示以SMV控制塊和相應(yīng)的DATASET表示以inputs表示需要的輸入傳輸參數(shù)代表著信號(hào)模式，如：自保持的狀態(tài)信號(hào)、跳閘信號(hào)、事件信號(hào)（閉鎖、先合）數(shù)字化變電站建模——對(duì)模型的需要站控層要求信息的監(jiān)視和顯示依賴于DU——否則就是人工對(duì)點(diǎn)信息的機(jī)器識(shí)別依賴于模型中個(gè)層次的名稱REPORT是否支持動(dòng)態(tài)生成——有利有弊定值的順序問題——DATASET解決人工置數(shù)的響應(yīng)——為了間隔防誤間隔層/過程層要求信號(hào)的一致表達(dá)GOOSE控制塊的劃分——事實(shí)上依賴設(shè)計(jì)GOOSE和SMV控制塊的參數(shù)對(duì)輸入端子的表達(dá)——inputs數(shù)字化變電站建?！獙?duì)模型的要求標(biāo)準(zhǔn)化針對(duì)數(shù)字化變電站的發(fā)展需要IEC61850——通信一致性、模型語法一致性信號(hào)語義一致性的規(guī)范檢測(cè)IEC61850檢測(cè)——通信、語法沒有依據(jù)——模型及信息語義一致性沒有管理方案——是否滿足數(shù)字化變電站需要設(shè)計(jì)信號(hào)設(shè)計(jì)——成為必然的內(nèi)容產(chǎn)品制造/設(shè)計(jì)的界限IEC61850只支持描述和通信數(shù)字化變電站是設(shè)計(jì)的結(jié)果數(shù)字化變電站建?！恢滦缘男枨髷?shù)字化變電站中AUTOCAD圖所能表現(xiàn)的一次設(shè)備的安裝二次設(shè)備的配置二次系統(tǒng)的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)/VLAN劃分還需要的設(shè)計(jì)裝置端子/屏柜端子——GOOSE/SMV控制塊二次回路——信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上的邏輯傳輸關(guān)系inputs由于通信的實(shí)現(xiàn)機(jī)制（廣播），設(shè)計(jì)還包括：VLANGOOSE化分——涉及到界線問題組播地址的安排信號(hào)模式——GOOSE/SMV控制塊參數(shù)由SCD文件承載SCD建模——設(shè)計(jì)需求<SCL><HeaderRef=""Revision=""NameStructure=""/><Substation> <VoltageLevelVoltage=""> <BayRef=""> <LNodeRef=""LNClass=""IEDRef=""/> <DeviceRef=""Type="CTR"> <LNode/> <ConnectionTNodeRef=""/> </Device> <DeviceRef=""Type="PTR"> <LNode/> <LNode/> <Connection/> <Connection/> </Device> </Bay> </VoltageLevel> <VoltageLevelVoltage=""> </VoltageLevel></Substation>SCD建?！募Y(jié)構(gòu)（1）<Communication> <BusRef=""Type=""> <ConnectedAPIEDRef=""Ref=""> <Address> </Address> </ConnectedAP> </Bus></Communication><IED></IED><IED></IED><DataTypeTemplates></DataTypeTemplates></SCL>

SCD建模——文件結(jié)構(gòu)（2）SCD建?！^程舉例作為監(jiān)控系統(tǒng)的輸入變電站一次結(jié)構(gòu)二次設(shè)備配置裝置信息裝置控制點(diǎn)作為裝置的輸入初始數(shù)據(jù)信號(hào)來源——inputs表現(xiàn)為GOOSE的組播地址——屏柜端子排信號(hào)通信參數(shù)地址模式與SID和CID文件關(guān)系SCD建?！Ｐ偷氖褂迷O(shè)計(jì)一次二次回路通信復(fù)制IED類型定義目前的問題過大類型定義重復(fù)、不一致ICD/SCD的界限不清產(chǎn)品不依據(jù)設(shè)計(jì)、甚至無關(guān)SCD建模——模型的生成過程產(chǎn)品模型/ICD的內(nèi)容和界限表明產(chǎn)品的能力——產(chǎn)生信號(hào)語義的上下文邏輯表明產(chǎn)品向站控層可報(bào)告的信號(hào)/數(shù)據(jù)（REPORT）表明產(chǎn)品可接受的站控層命令（CONTROL、SGCB）表明產(chǎn)品的開出”端子“（包括跳閘方式相關(guān)信號(hào)）表明產(chǎn)品的開入”端子“（供inputs使用）表明產(chǎn)品的輸入數(shù)值（“A/D端子”）信號(hào)語義由ICD給定（基礎(chǔ)是字典）信號(hào)的傳輸方式依賴設(shè)計(jì)除與站控層的信息交換（因?yàn)槭强啥ㄖ频模┳詣?dòng)化裝置——GOOSECB及附屬的信號(hào)集MU——如采用9-2SMV及附屬的信號(hào)集智能單元——GOOSECB及附屬的信號(hào)集性質(zhì)上是廣播方式下的邏輯接線（與物理網(wǎng)絡(luò)、VLAN、接收端都有關(guān)系）一致性要求變電站模型/SCD的內(nèi)容和界限各裝置的安裝位置網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成（MAC、VLAN、廣播目標(biāo)地址）數(shù)字二次回路（inp