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物聯網@電力系統通信協議

字體: 放大字體  縮小字體 發布日期:2019-10-30  瀏覽次數:17

 

 技術背景

隨著計算機、網絡和通訊技術的不斷發展,電力系統調度運行的信息傳輸要求不斷提高,信息傳輸方式已逐步走向數字化和網絡化。為此國際電工委員會電力系統控制及其通信技術委員(IECTC57)根據形式發展的要求制定調度自動化和變電站自動化系統的數據通信標準,以適應和引導電力系統調度自動化的發展,規范調度自動化及遠動設備的技術性能。電力市場迫使通信系統降低費用,避免多種不兼容的標準和互相競爭的標準出現;同時在整個電力系統制定統一協調的體系結構既有利于用戶,也有利于制造商。

 

IEC 60870-5

遠動通信協議體系 

基本標準 

60870-5-1     傳輸幀格式 

60870-5-2     鏈路傳輸規約 

60870-5-3     應用數據的一般結構 

60870-5-4     應用信息元素定義和編碼 

60870-5-5     基本應用功能

配套標準 

60870-5-101  基本遠動任務 

60870-5-102   電能累計量 

60870-5-103  繼電保護信號 

60870-5-104  IEC60870-5-101的網絡訪問

遠動通信協議分為兩層,一是鏈路層,由IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述;一是應用層,基礎部分由IEC60870-5-3、 IEC60870-5-4 、 IEC60870-5-5描述,應用層直接映射到鏈路層。根據應用領域定義了一系列“配套標準”。基本標準是制定和理解配套標準的依據,配套標準都要引用基本標準,配套標準針對具體應用作了具體規定,使基本標準的原則更加明確。

 

IEC 60870-6

計算機數據通信協議體系

IEC TC57 WG07工作組負責制定與ISO和ITU-T兼容的用于電力系統控制的計算機數據通信協議,即IEC 60870-6系列標準。該項工作始于1993年,當時從已廣泛應用的協議(如:挪威的ELCOM90、美國西部電網的WSCC等)中選擇了ELCOM90作為藍本,開始制定IEC 國際標準,稱為遠方控制應用單元TASE(Tele-controlApplication Service Element, 后改為TASE.1),后來發現該協議適應性較差,與ISO/ITU-T的兼容性不好,于是美國電科院 (EPRI) 開發了ICCP ( Inter Control-center Communication Protocol ),于96年被納入IEC體系,稱為TASE.2,與TASE.1并列為國際標準,但互不兼容。一度形成歐洲與美國兩個系列相爭不下的局面。其中TASE.1基于 ISO 9072-1/2, TASE.2基于MMS ( Manufacturing Message Specification )。由于MMS已廣泛應用于各行各業,所以TASE.2比TASE.1適應性更強、更容易實現。 

目前,國際電工委員會TC57委員會已采納TASE.2協議為控制中心間信息交換的標準協議。中國國家標準委員會也已采納TASE.2協議,將它定義為國家標準以替代原來的我國電力行業標準《電力系統實時數據通信應用層協議DL476-92》。 

TASE.2是應用層網絡協議, 重要特點之一是通過名字傳輸信息對象而不像其他眾多通信規約是通過地址(點號)傳輸信息對象。變量名單端定義,雙端使用。

 

IEC 61850-7

變電站數據通信協議體系 

隨著變電站自動化的快速發展,急需制定相應的國際標準,IECTC57為此成立了三個工作組,這在歷史上是很少見的。第10工作組負責變電站數據通信協議的整體描述和總體功能要求,第11工作組負責站級數據通信總線的定義,第12工作組負責控制柜級數據通信協議的定義。這幾種模型都是基于ISO 9506 MMS的,變電站的數據通信總線可以直接訪問控制中心,不需要另加網關(Gateway),是一種將變電站內數據通信協議與廣域網協議組合在一起的體系結構。

TC57在1999年9月召開的京都年會的戰略會議(SPAG)上決定在將來5-10年內TC57的工作重點是將該標準作為整個電力系統傳輸的唯一國際標準,即“無縫通信系統體系”,并定名為“變電站和控制中心通過61850通信”。采用面向對象的建模技術,面向未來通訊的可擴展架構,實現“一個世界,一種技術,一個標準”的目標。IEC61850之前的所有協議都是面向點的。采用IEC61850的系統只需在信息源進行數據定義,其他節點可以通過報文交換建立相關數據庫。

IEC 61850標準特點

開放性: 

全部通信協議集將基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信標準的基礎上;不考慮具體實現。 

先進性: 

采用ACSI、SCSM、OO的技術 

采用抽象的 MMS 作為應用層協議 

自我描述,在線讀取/修改參數和配置 

采用XML語言來描述變電站配置 

完整性:

適用對象幾乎包括了變電站內所有IED、例如:常規的測控裝置、保護裝置、RTU、站級計算機、VQC裝置、未來可能廣泛使用的數字式一次設備如PT、CT、開關等

 

IEC 61970

IEC TC57 WG13工作組負責制定能量管理系統的應用程序接口( EMS—API ),即IEC 61970系列標準,具體內容如下:

公用信息模型(Common  Information Mode)

CIM定義了覆蓋各個應用的面向對象的電力系統模型,是IEC61970的靈魂。 

組件接口規范(Component  Interface Specification) 

CIS規定組件之間交換信息和訪問公共數據的接口,這些接口包括一組標準的函數,每個函數描述特定的事件、方法和性質。支持CIS 要求可以讓第三方符合標準的應用在自己的系統平臺上即插即用,即提供標準插座,同時要求自己的應用可在別人標準的系統平臺上運行,即提供標準插頭。具有 CORBA支持的CIS可以實現不同系統跨平臺的數據庫互訪。     

61970標準要求應用之間的互聯接口要同時滿足CIM和CIS兩個方面的要求,CIM要求在描述電力系統時按其規定的語義來定義,CIS要求在訪問CIM是按其提供的語法來實現。遵守CIM模型,描述對象的名字是一樣的,但不同系統實現的方法不一樣,所以要提供CIS接口規范,屏蔽內部實現細節。

 

IEC 61968

IEC 61968系列標準是為了促進支持配網管理的分布式應用軟件之間的集成,提供把現有系統接口到DMS的一個集成框架。 

61968不是要制定DMS各種應用的開發標準,也不是開發中間件的標準接口,而是要提供和制定控制中心間各種應用集成的一組指導原則和標準:提供不依賴于任何一組特殊的中間件服務的基礎結構或框架。IEC 61968在事件驅動基礎上支持應用之間的數據交換,系統集成者提供“膠水”來把這些組件插入到系統環境中。IEC 61968僅限于接口定義本身,不提供系統集成實現的具體技術。

IEC 61968系列標準總共包括11部分。第1部分是 接口的總體框架和一般要求,隨后的接口規范都以此為基本準則開發。第2部分是術語,第3到10部分是具體的接口規范,最后一部分是配電信息交換模型。

 
 
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