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2019年-IEC61850系列标准简介(中)-PPT精选文档_图文


IEC61850
系列标准简介
(中)

61850-7 服务模型

数据交换模型

请求
IED
响应
智能电子设备
事件
HOW(怎么交换)
IEC 61850-7-2

具有可访问 的数据模型
WHAT 交换什么
IEC 61850-7-3 IEC 61850-7-4
Self desc Not like modbus register

ACSI通信方法

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

Client/Server 服务

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

数据集(DATASET)模型
? 为了客户(client)的方便,由数据(DATA) 或数据属性(DataAttribute)组成的一个有 序的集合
? 交换信息时可以只传递DATA SET名和成员 所引用的值,提高传输效率

DATA SET 在逻辑节点中

LOGICAL-NODE 类 属性名 LNName LNRef Data [1..n] DataSet [0..n] BufferedReportControlBlock [0..n] UnbufferedReportControlBlock [0..n] LogControlBlock [0..n]

属性类型 ObjectName ObjectReference DATA DATA-SET BRCB URCB LCB

解释 实例名 路径名

特点
同一DATA 或DataAttribute 可以被多个DATA SET引用 当DATA或DataAttribute作为DATA-SET成员被引时,
期望DATA或DataAttribute始终存在 DATA-SET成员的当地再配置可引起严重的错误操 作 ,
应防止DATA-SET配置时发生非预期的改变 数据集分永久性和非永久性两种DATA SET,可视性和存
在周期不一致

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

关联
应用关联模型包括: 1、 关联类定义(双边和多路广播)
2、访问控制(服务器如何限制对实例访问)

关联类
1、双边应用关联类传送服务用于客户和服务器之间 的请求和响应(确认和无确认)服务
2、多路广播应用关联类是单向无确认服务,用于 GOOSE报文和传输采样值

关联
双边应用关联
1、 双向面向连接 2、可靠的 3、点对点
多路广播应用关联 1、 单方向 2、1 对 1 或 1 对多 3、能够检出信息丢失与重复

访问控制
访问控制模型通过虚拟访问视窗约束实例或属性 的可视性与可用的ACSI服务

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

概述
1、报告提供将组合的DATA实例值上传的机制,包括立刻 传送和延时传送两种方式。 2、日志模型将事件顺序地存储到日志中,客户可以在任 何时候查询。 3、报告与日志是事件驱动的,减少了对网络带宽的影响, 减少了扫描与召唤的频率。

BRCB控制报告过程某些属性

RpdID 由客户端提供的关键词,识别缓存报告控制块。 RptEna 远方使能/停止使能报告过程。 DatSet 引用数据集,其值报告。 ConfRev 配置版本号,指明删除数据集成员或成员的重新排序。 OptFlds 指出包含在报告中有哪些选域∶
a) sequence-number (顺序号)得到事件的正确顺序; b )report-time-stamp(报告时标)通知客户何时发出报告; c) reason-for-inclusion(包含的原因)指出引起值报告的触发原因; d) data-set-name(数据集名)指明哪个数据集其值已产生报告;

e) data-reference(数据引用)包含值的objectreference。

TrgOps 触发选项,包含引起控制块将值写入报告中的原因。报告的原因可 以是∶在逻辑节点内数据属性的数据变化dchg、数据刷新dupd或 品质变化qchg。

IntgPd 完整性周期,在给定周期由服务器启动报告所有值。

GI

总召唤,由客户启动报告所有值。

BufTm 数据集内发生第1个事件后等待的时间

概述
报告与日志的基本组成部分

报告日志模型

?

± ¨??

?

BRCName BufTim

DataSetRef

6

?? ?? ?? ??

?

RptEna

IntgPd

?

DiscBuf

TrgOps(dchg,qch,g

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?

?? ?? dupd,integrity,gi)

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± ¨?? ?? ??

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?

· ? ?? ?? ± ¨??

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?

?? ?? ?? ± ?

?

URCName

TrgOps(dchg,qch,g

dchg)

?

RptEna

IntgPd dupd,integrity,gi)

?? ?? ?? ??

?

DataSetRef

± à ?? × é

?? ?ò ?? ± ?

?

?? ??

DataSetRef

?

LCName

?

LogEna

?

TrgOps(dchg,qch,g

?

?é ??

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dupd)

?

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?

?? ?? ?? ± ? (dchg)
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?·?? ?? ± ? ( dchg)

?

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?

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?? ± à ??

?

?±± ê

?

?

?

DL/ T860.72

报告
1、 REPORT-CONTROL_BLOCK(报告控制块)控制从一 个或多个LOGICAL-NODE向一个客户报告DATA值的过 程。
2、必须预先在服务器中定义报告控制实例。
3、服务器保证在同一时刻只能有一个客户访问报告 控制实例。
4、报告控制类有多个实例,允许多个客户接收相同 的数据。

报告
1、BRCB将(数据变化,品质变化,数据刷新引起的) 内部事件立刻或缓冲后发送,不会因为通讯中断而 丢失。BRCB提供SOE功能。
2、URCB将(数据变化,品质变化,数据刷新引起的) 内部事件尽可能立刻发送,如果关联不存在或者通 道阻塞,事件将被丢弃。

报告
报告模型允许向多个客户发送报告,对于URCB,有 两种实现方法:
1、服务器创建多个URCB的实例,用下标(1..n)来区 分每一个实例名。所有客户都可以访问这些实例。 客户可配置成直接使用特定实例,或者自己浏览并 找到一个可用的实例。若URCB为一个客户保留,所 有其它客户不得存取其参数。
2、服务器根据客户连接或认证视窗来控制对URCB实 例的访问。实例名对每个客户都是相同的,服务器 将管理各实例的分离。使用这些实例的客户数目受 服务器的资源限制。

报告
报告模型允许向多个客户发送报告,对于BRCB 1、客户需要配置BRCB实例。 2、客户由配置或者命名约定知道BRCB的实例名。 3、BRCB实例的可视性由访问控制完成。
4、当BRCB实例被使能时,所有其他客户不能存取其 参数。
5、客户应显式停止BRCB实例。

缓冲
1、当接收到内部通知(dchg,qchg,dupd),BRCB启动缓存 定时器。定时器到期后,BRCB将收到的所有内部通知组合 到一个报告中发送。
2、缺省值0指明BRCB不使用缓存属性,每个内部通知都将引 起BRCB发送报告。
3、缓存时间从1毫秒直到1小时。 4、在缓存时间内,如果收到同一数据的笫二个内部通知,对
于状态信息,应立即发送报告,并重新启动定时器,处理 第二个通知。对于模拟信息,可以采用与状态信息相同的 方式,或者直接用新值替换原值。

触发选项
TrgOp(触发选项)规定了由BRCB监视的(引起发出报 告)触发条件。包括以下值: dchg数据变化 qchg品质变化 dupd数据刷新 全数据 GI总召唤

报告实例

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

控制类(CONTROL)模型

控制对象
? 可控的单点(SPC) ? 可控的双点(DPC) ? 可控的整数状态(INC) ? 二进被控步位置信息(BSC) ? 整数被控步位置信息(ISC) ? 模拟设点(APC)

控制模型原理

操作员A

控制对象(DATA 实例)

1 操作 open, T, 剗操作员 A搣
操作响应 2

ctlVal (受控值)

operTim (TimeActivatedOperate

服务操作时的时间)



origin (谁发出服务)



ctlNum (控制序号)

控制状态机 设



报告 TRUE, t, q, dchg 3

stVal (报告值) t (变化的时间) q (值的品质)

控制模型
? 常规安全的直接控制(direct-operate) ; ? 常规安全的SBO控制(operate-once单次操
作或operate-many多次操作) ; ? 增强安全的直接控制(direct-operate) ; ? 增强安全的SBO控制(operate-once或
operate-many) 。

常规安全
? 控制对象不对状态值的改变进行监视 ? 没有控制失败的返回信息 ? 客户端不能从控制对象得知是否成功,但可以
从报告中得知状态值的改变
增强安全
? 控制对象对状态值进行监视 ? 命令序列由Command-Termination (命令终止)服务原语所终止

直接控制
? 用于当地DATA(例如LED测试) ? 用于外部设备返回信息不受监视 (例如加
热器上的开关)(switch on a heating)

选择命令的检查
? 客户的访问权限 ? 没有被其它客户选择 ? 设备是可操作 ? 没有挂限制操作的标志牌

控制服务的参数
? ControlObjectReference ? Value ?T ? Test ? Check ? AddCause ? TimOperRsp

? 全部DataAttribute

Value

? ctlVal (控制值) ? operTim (TimeActivatedOperate服
务的操作时间) ? origin (指出谁发出服务)
ctlNum(控制顺序号)。

Check

? 针对DPC类

Check condition type

属性名

属性类型

值/值域/解释

Check

PACKED LIST

Synchrocheck BOOLEAN interlock-check BOOLEAN

TRUE进行同期检查 (synchrocheck)
TRUE进行互锁检查 ( interlock-check)

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

概述
SGCB定义: SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK

概述

SGCB在整个ACSI模型中的位置:
SERVER LD LPHD

LLN0

SGCB

LN1…N

SGCB基本模型:

概述

SGCB类 属性名 SGCBName SGCBRef NumOfSG ActSG EditSG CnfEdit LActTm Services SelectActiveSG GetSGValues

类定义

属性类型 ObjectName ObjectReference INT8U INT8U INT8U BOOLEAN TimeStamp
SelectEditSG GetSGCBValues

FC

TrgOp

值/值域/解释

-

-

SGCB实例的实例名

-

-

SGCB实例的路径名

SP

-

n = NumOfSG(定值组个数)

SP

dchg

允许的值域: 1 ... n

SP

dchg

允许的值域: 0 ... n

SP

dchg

SP

dchg

SetSGValues

ConfirmEditSGValues

模型总结
1、与普通的DATA实例不同:有多个(套)值,一 个(套)激活
2、数据可以来源于多个逻辑节点(是否可以来源 于不同的逻辑设备)
3、可读可写:SE 可读:SG 其它区均不可操作 4、可以没有SGCB,通过SetValue (FC=SP)来设点
(值)

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

深入理解 - GOOSE
在分布式变电站的自动化系统中,智能电子设备 (IED)共同协助完成自动化功能的应用场合越来越多, 例如间隔层设备之间的防误闭锁、分布式母线保护等,这 些功能得以完成的重要前提条件是众多IED之间数据通讯 的可靠性和实时性。
IEC61850中定义了通用变电站事件(GSE -generic substation event model),该模型提供了在全系统范围 内快速可靠地输入、输出数据值的功能。

深入理解 - GOOSE
GSE分为2种不同的控制类和报文结构:
1、 GOOSE(generic object oriented substation event) 面向通用对象的变电站事件
2、GSSE(generic substation state event) 通用变电站状态事件

深入理解 - GOOSE
GOOSE: 为面向通用对象变电站事件并支持由
DATA-SET组织的公共数据广范围的交换
GSSE: 为通用变电站状态事件并支持提供传
输状态变化信息(双比特)

深入理解 - GOOSE
报文内容
GOOSE报文的核心内容可由用户灵活、自由定 义,不仅可传输状态信息,而且可传输模 拟量信息,应用范围广泛。
GSSE报文一般只用于传输保护跳闸、闭锁 等 状态变化信息,内容比较单一。它是UCA GOOSE在61850中的一种延续。

深入理解 - GOOSE

GOOSE应用演示

模拟输入

1. 仿真故障 2. 跳闸 3. 新位置 4. 重合 5. 新位置

A公司保护

智能一次设备

保护测试仪

B公司保护

以太网
G跳G位G位oo闸o置置ooossseeeMMMeeessssssaaagggeee:::G重o合ose Message:

深入理解 - GOOSE
报文实时性
GSE 报文时间延迟规定在4MS
GOOSE 报文的传输服务是应用层到表示层(经 ASN.1编码)后,直接映射到底层(数据链路层和物理 层),不经网络层和传输层,并采用了较先进的交换 式以太网各种技术(如VLAN、优先级、多播等),从 而保证了报文传输的实时间性。
GSSE报文的传输服务映射于OSI的7层协议堆栈中, 一方面,存在协议堆栈传输延时,另一方面,它仍是 基于传统的以太网实现的(不支持VLAN、优先级、多 播等),这使德当网络负荷比较重时,很难保证报文 的实时性。

深入理解 - GOOSE
重传报文机制
传输时间

T0

(T0)

T1 T1 T2 T3

T0

事件

T0: (T0): T1: T2, T3:

稳定条件(长时间无事件)下重传 稳定条件下的重传可能被事件缩短 事件发生后,最短的传输时间 直到获得稳定条件的重传时间

重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数,用于通知接收 方等待下一次重传的最长时间。如果在该时间间隔内部没有收到 新报文,接收方将认为关联丢失。
重发间隔的最大时间应该 < 60s。 网络延迟 < 4ms

深入理解 -GOOSE
GOOSE采用广播方式发送信息,这意味着没有确认信号
,所以使用重复发送机制确保信息安全传送

Z=500ms

1ms 2ms 4ms

8ms . . . . . . . .

? 重发时间间隔例如: Z = 500 ms (该报文的目的是监视接收方接收GOOSE报文的状 态)
? 事件后第N个重发时间间隔 tS = 2N*S (N=0,1,2,3…for tS < Z, S = 1 ms) ? 当 t > Z后,从事件后GOOSE重发切换到稳定状态重发

深入理解 - GOOSE

GOOSE 普通报文

GOOSE报文优先发送
交换机
额外链路
普通报文缓冲

GoCB模型

ACSI ?? ?§·? Subscriber GetDataValue.req GetDataValue.rsp

?±?? ?? ??
Pull.req Pull.rsp NewData.ind

?? ?? ?? ?? ??

CommLoss.ind SetGSEControleValue.req SetGSEControleValue.rsp

ACSI

·? ?? ·? Publisher DATA cf-attr
dc- attr

?¨?? ?? ?? ?? ?¨
·? ?? ?? ?? ??

st-attr

MemberOffset

mx-attr

mx-attr

?±?? ?? ??

DATA-SET FCD

mx-attr

Member#1 FCD

Publish.req

Member#2

FCDA

Member#3

?? ?? ?? ?? ??

GOOSE ?? ??

MemberReference ¨? =?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ??
,?? ?? ?? ?? ?? ?? )

深入理解 - GOOSE

测控装置1

50517XSWI … Pos.stVal

GSE MEA1
VLAN-ID: 000 VLAN-PRIORITY: 4 MAC-Address: 01-0C-CD01-00-CF APPID: 0000

测控装置3

一次设备接线
VLAN = 000
50527XSWI … Pos.stVal

Inputs
ExRef 1 iedName: MEA3 lnClass: ExGGIO1 doName: Ind1 ExRef 2 iedName: MEA3 lnClass: ExGGIO1 doName: Ind2
ExtGGIO1
Ind1.stVal Ind2.stVal …

测控装置2
GSE MEA2
VLAN-ID: 000 VLAN-PRIORITY: 4 MAC-Address: 01-0C-CD01-00-86 APPID: 0001

D1Q1

GOOSE

GOOSE

XSWI

XCBR XSWI TCTR TVTR

SWITCH

NSD500
CSWI CILO CSWI CILO CSWI CILO ExtGGIO MMXU

BIO
VO1 = D1Q1CILO1.EnaOpn.stVal VD1 = D1Q1ExtGGIO.Ind1.stVal VD2 = D1Q1ExtGGIO.Ind2.stVal
VO1 = VD1 & VD2

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

概述
取代模型:Substitution model 用途:提供对DataAttribute的功能约束为
MX(模拟值)或ST(状态值)值的取代(将 特定数据属性设置成和过程无关的值 ) 功能约束: FC = SV

取代模型

取代操作步骤
1.设置用于取代的值 2.设置取代使能

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

NTP定时原理
NTP采用客户/服务器结构,参考时钟为NTP服务器提供标准时钟, NTP客户通过NTP向NTP服务器对时。 时间同步协议测定服务器时钟和
客户机时钟之间的时间偏移量(Time Offset)。客户端请求对时时在 数据包中发送自己当前时间,当服务器接受到该数据包时,将接受时 间写入该数据包,然后将带有发送时间的数据包返回到客户端,当客 户端接收到返回的报文时,就可以计算出数据包的传输时间。 ? 假设网络是对称的,单程的传输时间等于总的传输时间减去服务器处 理时间后的二分之一。通过以上的时间差就可以推算出准确时间。通 常要通过几个数据包的交换,以得到较好的统计数据后才进行对时。

网络时间协议(NTP)的特点
? 从UTC获取标准时间网路校时协议,提供在互连的网路上提供校时服 务和发送供给标准时间给计算机。目前已成为Internet上时间同步的标 准协议。 NTP提供准确时间,首先要有准确的时间来源,这一时间应是国际标 准时间UTC。NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟,天文台,卫星, 也可以从Internet上获取。这样就有了准确而可靠的时间源。
? NTP服务器分层提供服务 时间按NTP服务器的等级传播。按照离外部UTC源的远近将所有服务 器归入不同的Stratum(层)中。Stratum-1在顶层,有外部UTC接入, 而Stratum-2则从Stratum-1获取时间,Stratum-3从Stratum-2获取时间, 以此类推,但Stratum层的总数限制在15以内。所有这些服务器在逻辑 上形阶梯式的架构相互连接,而Stratum-1的时间服务器是整个系统的 基础。

网络时间协议(NTP)的特点
? 过滤算法选择时间的最佳路径和来源计算机主机 一般同多个时间服务器连接,利用统计学的算法过滤来自 不同服务器的时间包,以选择最佳的路径和来源来校正主 机时间。即使主机在长时间无法与某一时间服务器相联系 的情况下,NTP服务依然有效运转。
? 识别机制抗干扰和恶意破坏 为防止对时间服务器的恶意破坏,NTP使用了识别 (Authentication)机制,检查来对时的信息是否是真正来自 所宣称的服务器并检查资料的返回路径,以提供对抗干扰 的保护机制。

时间和时间同步模型
间隔层总线采取SNTP(Simple Network Time Protocol)

时间和时间同步模型
间隔层总线采取SNTP(Simple Network Time Protocol) 超过2000KM的WAN上可以稳定的做到10毫秒级别, 在LAN上可以稳定的做到1毫秒级别

时间和时间同步模型
P1 典型应用于配电线间隔 P2 典型应用于输电线间隔 P3 典型用于输电线间隔,
具备满足同步和断路器分合时间差的最好性能

时间和时间同步模型
过程层采用IEEE1588协议

服务模型

?

通用服务

?

数据集(DATA-SET)

?

关联(Application association)

?

报告控制块 (REPORT-CONTROL-BLOCK)

?

控制(CONTROL)

?

定值组控制块(SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK)

?

通用变电站事件 (Generic substion even)

?

取代模型(Substitution)

?

时间和时间同步模型(Time & time-synchronization)

?

日志控制块 (LOG-CONTROL-BLOCK)

概述
1、历史数据可以分为两类:周期记录和事件触发。
2、日志与外部应用和通信传输无关。
3、记录与检索是两个异步的过程。
4、历史记录产生的速率在某些情况下(例如高速故障记录)可能 比报告这些值的通信过程要快得多。
5、检索记录时可请求整个历史数据库的一个子集。
6、数据可能储存在设备的外部。
7、时间或者顺序对于记录具有相当重要的意义,要求赋予顺序 号。

概述

概述
1、LOG的条目由EntryID(条目标识)与 TimeOfLog(日 志时间)唯一标识。
2、EntryID是一个计数值,达到最大值后归零。 3、客户可用EntryID或TimeOfLog查询LOG。

概述
1、LCB控制DataAttribute值(日志条目)存入LOG的过 程。
2、每一个使能的LCB和日志的DATA-SET相关。
3、DATA-SET成员值改变将作为LOG条目存储。
4、多个LCB允许多个DATA-SET存入单一LOG(日志) 中。
5、防止非法客户修改LCB是访问控制的责任。

日志
1、日志按照先入-先出的原则写入。
2、当日志条目表存储数据已达到最大日志容量, 老的日志条目将被覆盖。
3、新增加的日志条目EntryID(条目标识)顺序 递增。

二 内容简介及理解

?

61850(1-5)

?

61850-6

?

61850-7

?

61850-8

?

61850-9

?

61850-10

内容概述
? 61850-8-1:特定通信服务映射(SCSM) – 在ISO8802-3上 映射到MMS (ISO/IEC9506第1部分和第2部分) 该标准将ACSI映射到MMS,形成了基于802.3,传输层至少 支持TCP/IP的应用层协议,该协议适用于站级和间隔级设 备,或间隔级设备间,或站级设备间的通讯

内容概述
? ACSI
ACSI(Abstract Communication Service Interface)即抽象通信服 务接口,它是独立于通信协议,独立于具体实现,独立于操作系统的抽 象的对服务过程和相关数据类的描述。它通过不同的SCSM映射到不同 的协议
? SCSM
SCSM(Specific Communication Service Mapping)即特定通信服务映 射,它在抽象的ACSI和具体的某一特定协议之间建立映射关系

ACSI通信方法

IEC61850映射到通信栈

MMS — 制造报文规范
MMS(Manufacturing Message Specification)即制造 报文规范,在80年代初期,为了美国通用汽车公司的MAP(制造 自动化协议)项目而开发,它主要是规范工业自动化领域内智 能设备间的通信行为,广泛地应用于工业过程控制、工业机器 人等领域。PROFIBUS-FMS,TASE.2,UCA等标准均符合MMS。MMS 的特点在于它是一个与设备、与功能、与应用均无关的极为抽 象的通用标准。最初基于OSI通信栈和令牌总线(IEEE 802.4 ),后MMS开始基于以太网(IEEE 802.3). MMS标准由两部分所组成 : [1] ISO/IEC 9506-1: 工业自动化系统 – 制造报文规范
Part 1: 服务定义 中国国家标准GB/T 16720.1-2019 [2] ISO/IEC 9506-2:工业自动化系统 – 制造报文规范
Part 2: 协议规范 中国国家标准 GB/T 16720.2-2019
美国波音公司决定采用基于ISO OSI基本参考模型(包括MMS) 的局域网协议( TCP/IP), 被称为TOP(技术和办公协议 )

MMS -虚拟制造设备 (VMD)

由一组包含在域内的过程和数据 元素及执行控制信息组成

有名变量

程序调用

有名变量列表

表示在VMD内的一个

抽象对象(如一个程序) 域

设备本身也是一个VMD对象

类型

用于交互操作

操作界面

事务处理

文件

加时标的事件、变量 数据和注释集合
处理MMS服务

日志

事件条件

事件活动

信号 事件登录

存取共享资源 的概念锁

表示事件状 态的对象

当事件条件对象状态改变时 将事件条件和事件活动相连接 表示MMS服务的执行动作 并将事件变迁结果和客户相连接

由于生产设备的种类很多,不失其共性,MMS中引入了抽象客体模型,并在此基础上 提出了虚拟制造设备(VMD)的概念。 VMD是一种客体模型,它抽象地表示了某个实际制造 设备的资源和外部可见行为,从而在功能上,某个VMD可以与某个真实的制造设备相对应。

MMS – 对象服务

为了支持设备之间的通信及适应各种应用环境的要求,MMS提供了丰 富的服务(约80多种),按照操作功能的不同,这些服务又被分为10类

VMD支持 域管理 程序调用管理

环境和通用管理 文件管理

MMS 服务

变量存取 信号量管理

操作员通信 日志管理 事件管理

SCSM通信映射

MMS与61850只见映射案例

二 内容简介及理解

?

61850(1-5)

?

61850-6

?

61850-7

?

61850-8

?

61850-9

61850-9-1

61850-9-2

?

61850-10

概念介绍
IEC618509-1规定了用于间隔层和过程层 之间通信的特定通信服务映射,它规定了建 立在与IEC 60044-8相一致的单向多路点对点 连接之上的映射。
它可用于变电站内电子式电流互感器 (ECT)或电压互感器(EVT)的合并单元与诸如 继电保护这样的间隔层设备之间的通信。

内容概述
? 61850-9-1 特定通信服务映射 (SCSM) – 串行单方向多点共线点 对点链接
该标准将61850-7中有关采样测 量值传输的部分映射过来,形成了 Control Protection 基于802.3,LLC采用无应答无连接, 不使用网络层、传输层、会话层及 表示层的应用层协议,该协议适用 于间隔级设备和过程级设备间的通 Point-to-Point Ethernet 信
Merging Unit
Signal Processing

内容概述

? 61850-9-2 特定通信服务映射-过程总 线

与61850-9-1类似,区别有: ? 非点到点 ? 双向,可配置MU中参数

Control Protection LAN Ethernet

Merging Unit
Signal Processing

概念介绍

合并单元

电子互感器、智能控制器

通信协议栈

通信协议栈

通信协议栈

目的地址:
服务
GOOSE GSSE
多播采样值

建议的地址范围

起始地址 (十六进制)
01-0C-CD-01-00-00 01-0C-CD-02-00-00 01-0C-CD-04-00-00

结束地址 (十六进制)
01-0C-CD-01-01-FF 01-0C-CD-02-01-FF 01-0C-CD-04-01-FF

源地址为本装置MAC地址。

通信协议栈
为了区分与保护应用相关的强实时高优先 级的总线负载和低优先级的总线负载,采用了 符合IEEE 802.1Q的优先级标记。
采样值的优先级标志为4。

通信协议栈
采样值的以太网类型为88-BA。

通信协议栈
APDU被递交到传输缓冲区以前将若 干个ASDU链接成一个APDU。

通信协议栈
本部分指定了两种ASDU:与IEC 60044-8兼容的通用数据集ASDU和状 态量数据集ASDU。但两种ASDU不可链 接在同一APDU中。

通用数据集ASDU

通用数据集ASDU

通用数据集ASDU

四、状态量数据集ASDU

状态量数据集ASDU

状态量数据集ASDU

状态量的意义如下所示:

S1-S16 : 16路独立的状态值;

Q1-Q16: 16路独立的与状态值相关的品质;

RE:

Reserved ;

IC:

Inconsistent ;

OD:

OldData;

状态量数据集ASDU

EE:

Failure, external error;

OS:

Oscillatory;

IV:

Valid;

NS:

时钟未与参考源同步;

CF:

时钟功能不可靠;

LK:

SecondsSinceEpoch中包含闰秒.

二 内容简介及理解

?

61850(1-5)

?

61850-6

?

61850-7

?

61850-8

?

61850-9

61850-9-1

61850-9-2

?

61850-10

协议应用概述
ISO应用协议子集(A子集)和 传输协议子集(T子集)被用 来描述各种各样的协议栈 (参见图1)。ISO A子集是与 ISO的OSI参考模型上面三 层(也就是应用层、表示层 和会话层)有关的一组规范 和协定,ISO的T子集是与 ISO的OSI参考模型下面四 层(也就是传输层、网络层、 链路层和物理层)有关的一 组规范和协定。

协议应用概述
为了传输采样值和访问相关的采样值控制 块,9-2标准定义了两种A子集和T子集两个 协议的使用组合。两个不同的协议组合被 用于: 1、按照本标准第8-1部分所述基于MMS的 Client/Server 服务 2、基于数据链路层的采样值服务

Client/Server 服务

采样值服务

关于数据集合编码说明
旧版9-2中数据集编码规则为 “sample [7] IMPLICIT SEQUENCE OF Data ” (需要ASN.1编码)
新版9-2中数据集编码规则改为 “sample [7] IMPLICIT OCTET STRING ” (不需要ASN.1编码)

9-2 与 9-1区别
1、为了能传输采样值缓冲区的内容,需要对 关联的控制块中的“SvEna”属性进行写操 作
2、9-2作为本标准第9-1部分描述的通用数据 集的补充,本映射描述了与采样值模型有关 的数据集的传输,它并不支持第9-1部分同时 定义的状态指示数据集,因为传输二进制状 态指示可以通过其他通信方式来实现

9-2 与 9-1区别
3、为与第6部分一致并保证互操作性,在工程 应用阶段采样值的数据集(本标准第9-1部分 中定义的通用数据集除外)将采用XML语言 进行描述。

9-2 与 9-1区别
4、为传输采样值,数据集在逻辑节点“LLN0” 中定义,除了本标准第9-1部分中确定和定义 的通用数据集以外,所有采样值数据集的描 述都作为智能电子设备配置说明的一部分。

SMV 应用

合并单元

同步数据

二 内容简介及理解

?

61850(1-5)

?

61850-6

?

61850-7

?

61850-8

?

61850-9

?

61850-10

61850-10 一致性测试

61850-10 一致性测试
PICS - Protocol Implementation Conformance Statement 协议实现一致性陈述
MICS - Model lmplementation conformance Statement 模型实现一致性陈述
PIXIT - Protocol Implementation extra information for Testing 测试协议实现之外的信息

名字空间
定义名字空间是为了规范现有的IEC-61850-7-3 和IEC-61850-7-4定义的扩展。名字空间基于从 逻辑节点零LLN0自顶向下到公用数据类CDC 的分层结构。

名字空间
名字和语义的定义

名字空间
一个名字两种意义

名字空间
作为类档案库的名字空间

名字空间

逻辑节点铭牌公用数据类(LPL)

LPL类

属性名

属性类型

FC Trg Op

值 /值域

DataName 从数据类继承 (见DL/T860.72)

DataAttribute

配置,描述和扩展

...

...

... ... ...

ldNs

VISIBLE

EX

STRING255

仅包含在 LLN0; 例如 "DL/T860.74:2019"

lnNs

VISIBLE

EX

STRING255

" DL/T860.74:2019 "

M/O/C
... AC_LN0_
M AC_DLD_
M

LDName/LLN0.NamPlt.ldNs , ldNs用以指出整个逻 辑设备采用哪种技术规范作为基本名字空间。

LDName/LNName.NamPlt.lnNs

名字空间

公用数据类摘要

所有公用数据类采用

属性名

属性类型

FC Trg Op

Value / Value Range

DataNa 从数据类继承 (见DL/T860.72) me

DataAttribute

...

...

... ... ...

配置,描述和扩展

cdcNs VISIBLE

EX

STRING255

" DL/T860.73:2019 "

dataNs VISIBLE

EX

STRING255

" DL/T860.74:2019 "

M/O/C
... AC_DLND
A_M AC_DLN_
M

LDName/LNName.DataName[.DataName[. ...]].cdcNs

LDName/LNName.DataName[.DataName[. ...]].dataNs

名字空间
名字空间扩展(概念性)

基本规定
逻辑节点(LN) ·如果现有逻辑节点类适合待建模的功能,应使用该逻辑节 点的一个实例及其全部指定数据。在IEC61850-7-2中给出 唯一实例规定;
·如 果 这 个 功 能 具 有 相 同 的 基 本 数 据 , 但 存 在 许 多 变 化 , (如,接地、单相、区间A、区间B等),应使用该逻辑节 点的不同实例;
·如果现有逻辑节点类不适合待建模的功能,应根据专用逻 辑节点类规定,创建新的逻辑节点类;
·在变电站自动化领域内,不允许使用其他扩展方法。

基本规定
数据 ·如果除指定数据外,现有可选数据满足待建模功能的需要, 应使用这些可选数据; ·如果相同的数据(指定或可选)需要在逻辑节点中多次定 义,对新增数据加以编号扩展;
·如果在逻辑节点中,分配的功能没包含所要的数据,第一 选择应使用IEC61850 7-4 第6章列表中的数据; ·如果第6章列表中没有一个数据覆盖功能开放要求,应依 据新数据规定,创建新的数据; ·在变电站自动化领域内,不允许使用其他扩展方法。

逻辑节点类多重实例

定时过电流例

逻辑节点类名:PTOC(定时过电流)

逻辑节点实例名 含 义

“起动 值”StrVal 含 义

GFDPTOC

接地故障检测 “接地起动值”

PFDPTOC

单相故障检测 “单相起动值”

逻辑节点类多重实例
距离保护例

逻辑节点类名:PDIS(距离)

逻辑节点实例名 (无逻辑节点前缀)
PDIS1

含义 距离保护I段

PDIS2

距离保护II段

PDIS3

距离保护III段

……

……

逻辑节点类多重实例

变压器例

逻辑节点名:YPTR(电力变压器)

逻辑节点名 (无逻辑节点前缀)
YPTR1

含义 变压器单元A相

YPTR2

变压器单元B相

YPTR3

变压器单元C相

逻辑节点类多重实例

辅助网络例

逻辑节点名:ZAXN(辅助网络)

逻辑节点名 (无逻辑节点前缀)
ZAXN1

含义 220V DC

ZAXN2

60V DC

ZAXN3

380V AC

使用编号数据规定实例

逻辑节点名:YPTR(电力变压器)

数据名:HPTmp(绕组热点温度,单位:℃)

HPTMP1

绕组热点1温度,(℃)

HPTMP2

绕组热点2温度,(℃)

HPTMP3

绕组热点3温度,(℃)

HPTMP4

绕组热点4温度,(℃)

新逻辑节点命名规则
·第一个字符应选择同相关可用的逻辑节点组前缀 相一致;
·其它字符应以与新逻辑节点英文名称相关字符定 义;
·新逻辑节点类应依据IEC61850-7-1中的概念和规 定 以 及 IEC61850-7-3 中 给 出 的 属 性 , 采 用 “ 名 称 空间属性”加以标志。

新逻辑节点例

新逻辑节点“自动门入口控制”

第1字符 逻辑节点组
A “Automatic
Control”

第2字符
D “Door”

第3字符
E “Entrance”

第4字符
C “Control”

新逻辑节点
ADEC
“Automatic Door
Entrance Control”

新逻辑节点例

新逻辑节点“着火保护 ”

第1字符 逻辑节点组
Z “Further equipment”

第2字符
F “Fire”

第3字符
P “Protection”

第4字符
T “Transform
er”

新逻辑节点
ZFPT
“Fire Protection of a power transformer”

新数据命名规则
·为构成新数据名,应使用IEC61850-7-4第4章中缩写,如 果这些缩写可用的话。仅在其它情况中,允许使用数据英 文名称以外新的缩写;
·指定一个IEC61850-7-3中定义的公用数据类。如果无标准 的公用数据类满足新数据的需要,可扩展或使用新的数据 类;
·任何数据名应仅分配指定一个公用数据类(CDC);
·新 数 据 名 应 依 据 IEC61850-7-1 中 的 概 念 和 规 定 以 及 IEC61850-7-3中给出的属性,采用“名称空间属性”加以 标志。

新数据例
例:变压器油颜色 新数据名:ColrTOil 属性类型(CDC):INS(整数状态)

新公用数据类命名规定
IEC61850-7-3给出了创建新公用数据类的规定。 依据IEC61850-7-1中的概念和规定以及 IEC61850-7-3中给出的属性,新的公用数据类应 由“名称空间属性” 加以标志。

名字空间属性

属性 ldNs lnNs cdcNs
dataNs

应用

规范该属性的标准 范围

如逻辑设备的名称空间偏离了“IEC61850- IEC61850-7-4 7-4:2019”,那么数据属性ldNs应包含在逻 ( IEC61850-7-3引用) 辑节点LLN0中。

如逻辑节点的名称空间偏离了定义该逻辑 IEC61850-7-4 节点的规范中的定义,那么数据属性lnNs ( IEC61850-7-3引用) 应被包括在内。

如公用数据类的至少有一个数据属性的定
义偏离了定义该数据的公用数据类的规范 中的定义,那么数据属性cdcNs应被包括 在内。

IEC61850-7-3

如数据的名称空间偏离了定义逻辑节点及
其数据的规范中的定义,那么数据属性 dataNs应被包括在内。

IEC61850-7-4 ( IEC61850-7-3引用)

谢谢!



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