基于IEC61850标准数字化变电站技术方案.ppt
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1、基于IEC61850标准数字化变电站技术方案 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本文内容本文内容1.光学式电压电流互感器光学式电压电流互感器 2.变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850研究研究 3.IEC61850标准配置体系标准配置体系 4.IEC61850标准变电站相关产品标准变电站相关产品5.数字化变电站特点与设计原则数字化变电站特点与设计原则 6.数字化变电站总体方案数字化变电站总体方案 7.数字化变电站通信网络结构数
2、字化变电站通信网络结构 8.数字化变电站功能技术展望数字化变电站功能技术展望 光学式电压电流互感器光学式电压电流互感器 光学式电压互感器光学式电压互感器 有根据泡克尔斯有根据泡克尔斯(Pockels)效应的原理工作的,由于泡克尔斯效应的原理工作的,由于泡克尔斯元件晶体光的双折射率随电场强度而变化,元件晶体光的双折射率随电场强度而变化,因此可以根据光电二极管的输出电压来确定因此可以根据光电二极管的输出电压来确定施加于晶体上的电压大小施加于晶体上的电压大小光学电流互感器光学电流互感器OCT 可以分为法拉第旋光可以分为法拉第旋光效应原理的全光式电流互感器和罗柯夫斯基效应原理的全光式电流互感器和罗柯夫
3、斯基(Rogowiski)线圈原理的混合式电流互感器两线圈原理的混合式电流互感器两类。类。罗柯夫斯基混合式电流互感器罗柯夫斯基混合式电流互感器 优点优点 提高了互感器的动态响应范围具有宽广的线性特性,在提高了互感器的动态响应范围具有宽广的线性特性,在所测量或保护的电流范围内不会出现饱和所测量或保护的电流范围内不会出现饱和 缺点缺点 不能测量重要的电力系统动态量非周期分量;不能测量重要的电力系统动态量非周期分量;原理难以满足互感器精度标准要求原理难以满足互感器精度标准要求 高压传感头必然是有源方式高压传感头必然是有源方式 精度受环境温度和电磁干扰的影响精度受环境温度和电磁干扰的影响 优点优点 与
4、电流大小和波形无关的线性化动态响应能力与电流大小和波形无关的线性化动态响应能力 可以测量各种交流谐波,而且可以测量直流量可以测量各种交流谐波,而且可以测量直流量 传感头由绝缘材料制成,绝缘性能天然优良传感头由绝缘材料制成,绝缘性能天然优良 缺点缺点 测量精度受到运行环境温度的影响,达不到计量的要求测量精度受到运行环境温度的影响,达不到计量的要求 运行稳定性差,无法在现场长期使用运行稳定性差,无法在现场长期使用 法拉第旋光效应全光式电流互感器法拉第旋光效应全光式电流互感器 全光式电流互感器关键技术全光式电流互感器关键技术 独立量自适应光学电流传感原理。独立量自适应光学电流传感原理。螺线管聚磁光路
5、结构技术。螺线管聚磁光路结构技术。分布参数琼斯矩阵模型。分布参数琼斯矩阵模型。全光式电流互感器测试接线全光式电流互感器测试接线 大大电电流流发发生生器器光光学学电电流流互互感器感器测试系统测试系统温度传感器温度传感器温度调节箱温度调节箱标准标准CT标标准准电电阻阻激光器激光器全光式电流互感器测试数据全光式电流互感器测试数据 温度温度在下列在下列额额定定电电流百分比下的流百分比下的比比值误值误差差(%)在下列在下列额额定定电电流百分比下的流百分比下的相位相位误误差差()备备注注520100120520100120测试时测试时间间电电流流改改变变+600.0392-0.00120.03150.06
6、761.0151.443-0.620-2.13412:30上升0.06350.00040.04670.08520.7991.534-0.847-2.179下降+200.0086-0.05070.0156-0.02581.4312.464-0.241-2.53215:30上升0.0035-0.02450.01930.02070.4931.846-0.845-2.272下降+200.0417-0.04470.00310.03043.6161.528-0.387-2.42115:40上升0.0410-0.04450.02350.04573.3572.035-0.673-2.363下降-40-0.08
7、55-0.1262-0.0834-0.06922.5752.4710.631-0.70518:15上升-0.0584-0.1182-0.1138-0.09952.4672.5850.533-0.694下降-40-0.0714-0.1185-0.0895-0.07383.1042.9640.591-0.71318:25上升-0.0533-0.1155-0.0747-0.06542.9153.2180.690-0.750下降变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究内容体系内容体系配置配置Part 6:变电站中智能电子设备通信配置描述语言抽象通信服务抽
8、象通信服务变电站和线路(馈线)设备的基本通信结构Part 7-2:抽象通信服务接口(ACSI)Part 7-1:原理和模型测试测试Part 10:一致性测试特殊通信服务映射特殊通信服务映射(SCSM)Part 8-1:映射到制造商报文MMSPart 9-1:通过单向多路点对点串行通信连接模拟采样值Part 9-2:IEEE 802.3之上的模拟采样值系统方面系统方面Part 1:介绍和概述Part 2:术语Part 3:总体要求Part 4:系统和项目管理Part 5:功能通信要求和设备模型数据模型数据模型变电站和线路(馈线)设备的基本通信结构Part 7-4:兼容逻辑节点和数据类Part 7
9、-3:公共数据类变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究分层分层过程层过程层间隔层间隔层变电站层变电站层各层间信息交互划分了逻辑接口各层间信息交互划分了逻辑接口互 操 作 性不同设备提供商的设备或者同一厂家不同型号设备之间交换数据的能力功能自由配置标准应该支持变电站功能的自由分布,对于集中控制(RTU)或者非集中控制(SCS)系统,业务处理是相同的。长期稳定性抽象通讯服务接口ACSI把应用接口和具体实现彻底分离,从而标准支持今后通讯技术的发展,而标准本身是稳定的。变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850研究研究目标目标 变
10、电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究变电站数据分散式管理与功能自由配置变电站数据分散式管理与功能自由配置A A 站层工作站IHMI:人机界面LN变电站层间隔层过程层保护和控制一体化装置CSWI:开关控制LNPDIS:距离保护LN断路器设备XCBR:断 路器LN光电式互感器TCTR:电流传感器LNTVTR:电压传感器LN变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究变电站数据分散式管理与功能自由配置变电站数据分散式管理与功能自由配置B B 站层工作站IHMI:人机界面LN变电站层间隔层过程层保护装置PDI
11、S:距离保护LN控制装置XCBR:断路器LN光电式互感器TCTR:电流传感器LNTVTR:电压传感器LNCSWI:开关控制LN变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-标准长期的相对稳定性标准长期的相对稳定性 IEC61850-7-2部分只定义了交互数据信息的抽象通讯服部分只定义了交互数据信息的抽象通讯服务接口,而没有规定具体的实现细节。如何完成对本地务接口,而没有规定具体的实现细节。如何完成对本地或者远方数据的访问不是或者远方数据的访问不是ACSI部分的范畴部分的范畴。对于远方的对于远方的IEC61850数据对象信息的获取,需要依赖于数据对象信
12、息的获取,需要依赖于具体的特殊通讯服务影射具体的特殊通讯服务影射SCSM。IEC61850-8-1是影射到制造报文规范是影射到制造报文规范MMS(ISO9506-1和和ISO9506-2)和)和TCP/IP(ISO/IEC8802-3)协议上)协议上。基于这种架构的设计,今后网络通讯技术的更新,不会基于这种架构的设计,今后网络通讯技术的更新,不会修改具体的服务接口部分,只需修改或者添加特殊服务修改具体的服务接口部分,只需修改或者添加特殊服务影射部分影射部分 变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口ACSIACSI
13、 服务接口总体分为关联、目录和数据定义服务、数据读写、取代、数服务接口总体分为关联、目录和数据定义服务、数据读写、取代、数据集操作、定值管理、报告、日志、控制、据集操作、定值管理、报告、日志、控制、GOOSE、SV、文件操作、文件操作、SNTP协议对时服务等十三个类别对于远方的协议对时服务等十三个类别对于远方的IEC61850数据对象信息数据对象信息的获取,需要依赖于具体的特殊通讯服务影射的获取,需要依赖于具体的特殊通讯服务影射SCSM。变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口的主站仿真系统图抽象
14、通讯服务接口的主站仿真系统图 变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口1 1关联服务关联服务 这里所提的关联服务是指这里所提的关联服务是指C/S模式的通讯通道的建立和模式的通讯通道的建立和释放,包括建立关联释放,包括建立关联Association、关闭关联、关闭关联Release、和、和终止关联终止关联Abort三个服务。三个服务。变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接
15、口2 2目录和数据定义服务目录和数据定义服务 目录服务如图目录服务如图1010所示分为服务器所示分为服务器ServerServer、逻辑设备、逻辑设备LDLD、逻辑节点逻辑节点LNLN、数据实例、数据实例DODO或者数据集目录四个层次或者数据集目录四个层次 变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口3 3数据读写服务数据读写服务 为即时查询为即时查询IED设备的数据当前值和在线获取设备的数据当前值和在线获取IED设备设备数据字描述信息提供了技术保证。它主要包括数据实例数据字描述信息提
16、供了技术保证。它主要包括数据实例DO的读写、读取逻辑节点全部数据、数据集全部数据的的读写、读取逻辑节点全部数据、数据集全部数据的读写服务、和各种控制块的属性数据的读写服务。读写服务、和各种控制块的属性数据的读写服务。特别指出的是在完成这些服务的读写功能时,需要考虑特别指出的是在完成这些服务的读写功能时,需要考虑功能约束的限制功能约束的限制 某些数据的写操作,例如某些数据的写操作,例如SGCBSGCB的的ActSGActSG属性的写操作具有属性的写操作具有特殊的业务意义,它代表着切换定值区操作,而非简单特殊的业务意义,它代表着切换定值区操作,而非简单的数据写操作。的数据写操作。变电站通信网络和系
17、统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口4 4取代取代服务服务 取代服务是使用于检修模式或者过程层值获取有问题时,取代服务是使用于检修模式或者过程层值获取有问题时,以设定的取代值来取代过程层的值以设定的取代值来取代过程层的值 变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口5 5数据集数据集DataSetDataSet 数据集给客户端对服务器端的数据管理提供了方便,诸数据集给客户端对服务器端的数
18、据管理提供了方便,诸如报告控制块、如报告控制块、GOOSE服务等都需要数据集的参与。服务等都需要数据集的参与。不仅可以在配置时配置永久性的数据集,还可以在运行不仅可以在配置时配置永久性的数据集,还可以在运行时创建数据集时创建数据集 变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口6 6定值管理定值管理 变电站通信网络和系统协议变电站通信网络和系统协议IEC61850IEC61850研究研究-IEC61850IEC61850抽象通讯服务接口抽象通讯服务接口7 7报告服务报告服务 用于变电站中
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