变电事业部智能变电站SMV通讯培训课件.ppt

1、变电事业部智能变电站培训变电事业工程服务部变电事业工程服务部主讲人：吕光明 2012.7 SMVSMV介绍介绍 规约介绍规约介绍 9-29-2报文报文 采样同步采样同步 模型中的模型中的SMVSMV SMVSMV软压板软压板 SMVSMV品质对装置的影响品质对装置的影响主要内容主要内容2 什么是SMV?Sampled Measured ValueSampled Measured Value 采样测量值，也称为采样测量值，也称为SV SV(Sampled Value),(Sampled Value),一种用于实时传输数字采样信息一种用于实时传输数字采样信息的通信服务的通信服务 从发展历史来说，从

2、发展历史来说，SMVSMV的发展先后经历：的发展先后经历：IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2 目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8SMVSMV介绍介绍3典型采样过程典型采样过程4典型采样过程典型采样过程5 IEC 60044-7:电子式电压互感器 IEC 60044-8:电子式电流互感器 IEC 61850-9-1：特定通信服务映射通过单向多路点对点串行通信链路的采样值 IEC 61850-9-2：特定通信服务映射通过ISO/IEC 8802-3的采样值 UCA 9-2 LE:IEC61850-9-2 应用指南,简化版9-2 Q/GD

3、W441-2010智能变电站继电保护技术规范：定义了点对点9-2，扩展FT3相关标准发展相关标准发展6 IEC60044-8IEC60044-8是国际电工委员会为电子式互感器专门制定的是国际电工委员会为电子式互感器专门制定的一个标准，点对点光纤串行数据接口一个标准，点对点光纤串行数据接口 采用采用IEC69870-5-1IEC69870-5-1的的FT3FT3格式，故常称之为格式，故常称之为FT3FT3格式格式 传输延时确定传输延时确定 可以采用再采样技术实现同步采样可以采用再采样技术实现同步采样 硬件和软件实现简单硬件和软件实现简单 通道传送瞬时标幺值通道传送瞬时标幺值 固定固定1212通道

4、通道IEC60044-8IEC60044-87IEC60044-8IEC60044-8数字输出额定值数字输出额定值8Range-flag=0 表示保护表示保护ECT的的50倍额定；倍额定；Range-flag=1 表示保护表示保护ECT的的100倍额定；倍额定；IEC60044-8IEC60044-8应用层帧格式应用层帧格式9IEC60044-8IEC60044-8默认通道布局默认通道布局10IEC60044-8IEC60044-8状态字状态字11 为了满足变电站更加灵活的需求，国网公司在为了满足变电站更加灵活的需求，国网公司在Q/GDW441-Q/GDW441-20102010智能变电站继电

5、保护技术规范智能变电站继电保护技术规范对对60044-860044-8所定义的通所定义的通用帧格式从用帧格式从1212通道扩展到通道扩展到2222通道，一般称之为扩展通道，一般称之为扩展FT3FT3格式格式支持通道可配置的扩展支持通道可配置的扩展 IEC 60044-8IEC 60044-8协议（扩展协议（扩展FT3FT3）12扩展扩展FT3FT3应用帧格式应用帧格式13数据集长度数据集长度本标准定义的点对点链接的长度是62（十进制）。数据集名（数据集名（DataSetNameDataSetName）由于扩展协议中通道映射为可配置，不是标准通道映射，所以DataSetName=FE H（十进制

6、254）。样本计数器样本计数器 帧格式位置发生变化数据通道数据通道扩展至22路状态字状态字有效无效位扩展至22路扩展扩展FT3FT3应用帧格式的不同点应用帧格式的不同点14 IEC61850-9-2IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准：是国际电工委员会标准IEC 61850-9-2IEC 61850-9-2：特定通信服务映射特定通信服务映射(SCSM)(SCSM)中所定义的一种采样值传输方中所定义的一种采样值传输方式，网络数据接口式，网络数据接口 传输延时不确定传输延时不确定 无法准确采用再采样技术无法准确采用再采样技术 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高硬件软件比较通用，但对交换

7、机要求极高 硬件和软件实现都将困难硬件和软件实现都将困难 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等保护的数据处理保护的数据处理 通道传送一次瞬时值通道传送一次瞬时值IEC61850-9-2IEC61850-9-215IEC61850-9-2IEC61850-9-2的简化版（的简化版（light editionlight edition）IEC61850-9-2/LE版规约是UCA推出，由ABB、SIMENS、AREVA、OMICRON、美国GE、日本TMT&D、东芝（欧洲）、加拿大等公司和实验室的国际知名专家联合起草的，IEC6185

8、0-9-2的工程实现指南，事实上是IEC61850-9-2的更为明确定义的配套规范/标准。与标准9-2的不同点：只支持采样值发送，去掉9-2有关的其它通信服务；定义了MU的标准模型；采样率统一为支持80点和256点2种；统一定义了SAV的格式；约定了Mod支持的属性及含义对应的MU的行为；对时间同步作了补充规范；因此，细化明确了报文格式和SCL配置格式。IEC61850-9-2/LEIEC61850-9-2/LE16ISO/IEC 8802-3ISO/IEC 8802-3以太网帧结构对比（以太网帧结构对比（9-29-2与与9-2LE9-2LE）1761850-9-2附录附录A9-2LE附录附录

9、AAPDUAPDU帧结构对比（帧结构对比（9-29-2与与9-2LE9-2LE）1861850-9-2附录附录A9-2LE附录附录A数据通道编码（数据通道编码（9-2LE9-2LE）19 9-2LE的APPID固定4000 9-2LE的通道固定8路，且通道排序为（IA,IB,IC,IN,UA,UB,UC,UN）去掉数据集（0 x81）,刷新时间（0 x84）,采样率（0 x86）等数据帧 9-2LE的一个周波80点的通过一个ASDU表示，一个周波265的通过8个ASDU表示。9-29-2与与9-2LE9-2LE帧结构上的几个区别帧结构上的几个区别20 基于9-2LE，但是APPID，通道顺序及

10、个数灵活可配。具体说明如下，此说明来自于公司的9-2数据帧格式。国内现行组网国内现行组网9-29-2与与9-2LE,61850-9-29-2LE,61850-9-2区别区别21前导字节（前导字节（PreamblePreamble）前导字段，7字节。Preamble字段中1和0交互使用，接收站通过该字段知道导入帧，并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的方法。帧起始分隔符字段（帧起始分隔符字段（Start-of-Frame DelimiterStart-of-Frame Delimiter）帧起始分隔符字段，1字节。字段中1和0交互使用。以太网以太网macmac地址报头地址报头以

11、太网mac地址报头包括目的地址（6个字节）和源地址（6个字节）。目的地址可以是广播或者多播以太网地址。源地址应使用唯一的以太网地址。IEC 61850-9-2 多点传送采样值，建议目的地址为01-0C-CD-04-00-00 到 01-0C-CD-04-01-FF。优先级标记优先级标记 （Priority taggedPriority tagged）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。优先级标记头的结构：9-29-2以太网帧结构说明（以太网帧结构说明（1 1）22TPID值：0 x8100User priorit

12、y：用户优先级，用来区分采样值，实时的保护相关的GOOSE报文和低优先级的总线负载。高优先级帧应设置其优先级为47，低优先级帧则为13，优先级1 为未标记的帧，应避免采用优先级0，因为这会引起正常通信下不可预见的传输时延，优先级默认为4。采样值传输优先级设置为优先级4CFI：若值为1，则表明在ISO/IEC 8802-3 标记帧中，Length/Type 域后接着内嵌的路由信息域(RIF)，否则应置0。VID：虚拟局域网标识，VLAN ID。以太网类型以太网类型EthertypeEthertype由IEEE著作权注册机构进行注册，可以区分不同应用。9-29-2以太网帧结构说明（以太网帧结构说明

13、（1 1）23应用协议数据单元应用协议数据单元APDUAPDU APPID：应用标识，建议在同一系统中采用唯一标识，面向数据源的标识。为采样值保留的APPID值范围是0 x4000-0 x7fff。可以根据报文中的APPID来确定唯一的采样值控制块。在9-2 LE版本中APPID值默认为0 x4000。如果使用固定APPID=0 x4000，根据报文中的svID来确定唯一的采样值控制块。长度Length：从APPID开始的字节数。保留4个字节APDU格式说明请参考下一部分。帧校验序列帧校验序列4个字节。该序列包括32位的循环冗余校验（CRC）值，由发送 MAC方生成，通过接收MAC方进行计算得

14、出，以校验被破坏的帧。9-29-2以太网帧结构说明（以太网帧结构说明（1 1）24IEC 61850-9-2 IEC 61850-9-2 采样值报文采样值报文 APDUAPDU结构（结构（2 2）25IEC 61850-9-2 IEC 61850-9-2 采样值报文采样值报文 ASDUASDU结构（结构（3 3）26IEC 61850-9-2 IEC 61850-9-2 采样值报文采样值序列按间隔配置，典型采样值报文采样值序列按间隔配置，典型1212通道的结构示意如下（通道的结构示意如下（4 4）27模拟采样值需要乘上比例因子，模拟采样值需要乘上比例因子，保护电流和测量电流采样精度保护电流和测

15、量电流采样精度（最小单位）为（最小单位）为1mA，测量电压，测量电压采样精度（最小单位）为采样精度（最小单位）为10mV。IEC61850-9-2数据帧报文通道数数据帧报文通道数根据一个间隔最多采样量来定。根据一个间隔最多采样量来定。采样值通道数量可以灵活配置。采样值通道数量可以灵活配置。使用使用Validity、Test属性，其他属性暂不考虑。属性，其他属性暂不考虑。数据品质（数据品质（5 5）28 为了满足变电站更加可靠的需求，合并单元不再依赖时钟源进行同步，国网公司在Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范定义了点对点9-2的方式，具体技术要求如下：合并单元应输出电子式互感器

16、整体的采样响应延时，额定延时时间不大于2ms。采样值发送间隔离散值应小于10S.通道延时需要在采样数据集中作为一路通道发送。IEC61850-9-2IEC61850-9-2（点对点）（点对点）29各个规约比较各个规约比较30标准来源网络类型带宽组网数据模型数据通道个数支持服务配置国外应用FT3IEC60044-8串行口2.5M点对点 固定12N/A无配置有扩展FT3国网441规范串行口5M点对点个数固定，顺序不固定22N/A简单配置无9-2IEC61850-9-2以太网10M/100M组网灵活配置灵活配置采样值发送及数据模型访问复杂配置没有实现9-2LEUCA-9-2LE以太网10M/100M

17、组网固定8据模型访问简单配置有9-2国内组网 UCA-9-2LE以太网10M/100M组网灵活配置灵活配置采样值发送简单配置无9-2国内点对点国网441规范以太网10M/100M点对点 灵活配置灵活配置采样值发送简单配置无44-844-8报文（借助仪器）报文（借助仪器）319-29-2报文标注报文标注32源源MAC目的目的MACAPPID长度长度SVID计数器计数器0-3999同步标记同步标记瞬时值瞬时值品质品质 数据同步是指二次设备需要的采样数据是在同一时间点上采的，即采样数据的时间同步，以避免相位和幅值产生误差。在电力系统中精确时间同步是十分重要的，它广泛应用于继电保护、故障测距、故障分析

18、、自动控制以及电度采集等方面，例如一般的传输线路保护，时间同步精度应在4S以内。对于电磁式互感器输出的模拟信号不存在这个问题，而电子式互感器输出的数字信号就必须含有时间信息。解决时间同步问题有插值计算和使用公共时钟脉冲同步两种方法。合并单元的采样同步合并单元的采样同步33插值法插值法34对于插值法，要求合并单元提供采样的传输延时，保护测控设备通过减去延时还原站内实际采样时刻，然后通过插值算法通过非同步样本点来计算同步样本点（适用于点对点方式9-2和44-8）时钟同步法时钟同步法35对于利用公共时钟脉冲的同步方法，各合并单元必须有时钟输入，并具备依照时钟输入信号给定的时间状态取得同步样本（适用于

19、组网方式9-2）ICDICD中的中的SMVSMV信息（合并单元部分）信息（合并单元部分）36 合并单元的访问点定义为 M1，合并单元 LD的 inst名为“MU”（来自智能变电站继电保护规范）SV发送信息配置在dsSV中，一般位于M1中的LN0中 IEC61850-9-2推荐配置到DO，IEC60044-8应配置到DA（主要原因是两者的品质放在不同的地方，9-2通道排列采用幅值+品质，44-8采用品质统一放在状态字，通道排列只有幅值）9-2通道延时一般放在dsSV中的第一通道中，44-8 帧格式中有通道延时因而不需要。ICDICD中的中的SMVSMV信息（保护测控部分）信息（保护测控部分）37

20、保护装置的访问点定义为 M1，LD的 inst名为“SVLD”（来自智能变电站继电保护规范）保护装置的每个采样值接收，对应一个SVIN前缀的TCTR或 TVTR；双A/D 采样数据在同一逻辑节点中实现CIDCID中的中的SMVSMV信息（合并单元增加信息（合并单元增加SMVCBSMVCB）38 保留ICD中所有的SMV信息通过SCD工具新建控制块产生，一般位于MU的LN0中CIDCID中的中的SMVSMV信息（合并单元增加通讯信息）信息（合并单元增加通讯信息）39 通过SCD工具在commuication分配组播地址产生 SMV建议取值范围要求:01-0c-cd-04-00-00 到 01-0

21、c-cd-04-01-FF（一般国内现场对此不作要求）APPID 建议范围0 x4000-0 x7FFF 44-8为串口协议，以上信息虽然在SCD可以配置，但是实际不需要 CIDCID中的中的SMVSMV信息（保护测控增加信息（保护测控增加InputsInputs）40 通过SCD工具连线后产生，连线信息即为Inputs，一般位于LN0最后一个DO之后 Inputs 由外部ExtRef 和 intAddr 构成，相当于将内部信号与外部信号一一关联 通过Inputs 可以知道其连线信息的级别是DO还是DA，一般要求DO对DO,DA对DA,9-2连线推荐DO对DO,44-8都是DA对DA.通过解读

22、bin1来完成的9-2的发送和接收，解读bin2来实现功能应用。9-2的注意点：采用独立板卡完成SMV接收与发送，默认光卡0。SV和GOOSE不要共卡。下载配置后，无自检出错信息。装置如何实现装置如何实现9-29-241通过解读bin1来完成的44-8的发送和接收，解读bin2来实现功能应用。44-8的注意点：44-8报文为光纤串口的FT3格式，主要用来电压采样。下载配置后，无自检出错信息。装置如何实现装置如何实现44-844-842 9-2基于发布/订阅的数据模型，接收方应严格检查 MAC,AppID、Svid,通道个数，等参数是否匹配；扩展FT3没有以上要求，一般只要两边都整定成相同波特率

23、，相同通道数目，就可以通上。SMVSMV接收匹配原则接收匹配原则439-29-2双网接收机制双网接收机制44 不是对两单网完全解码，而是以最先到达接收装置的采样值内容尽快更新接收缓冲区；在较快到达的采样值数据出现丢帧情况下，以较慢到达的另一网络数据实现丢帧补偿；在单网故障或双网交替故障时确保采样值接收正确。SV相关报警全部在链路层实现，包括A网链路出错、SV数据无效，MU失步，SV检修态不一致、SV总报警等9-29-2的各种报警含义的各种报警含义45 如何判断SMV断链？数据超时、解码出错、采样计数器出错做“或”处理，然后：延时10个采样点报警，报警之后展宽1S返回。链路异常报警链路异常报警4

24、6 什么是数据无效报警？读取数据帧中的无效标志位，然后：延时10个采样点报警，报警之后展宽1S返回数据无效报警数据无效报警47 什么是检修态不一致报警？在接收软压板投入的情况下，接收到采样信号与装置自身的检修状态不同时，装置报检修态不一致。检修态不一致告警检修态不一致告警48 什么是SMV总报警？包括A网链路中断，SV数据出错、SV数据无效，MU失步，SV检修态不一致等；所有告警都消失后复归SMVSMV总报警总报警49 SMV接收软压板 一般必须开放，有多少SMVCB 接收就对应多少个SMVCB接收软压板，SMVCB接收软压板退出，不判断该SMVCB的断链信息，SMV相关数据始终不参与计算SM

25、VSMV接收软压板接收软压板50 只接收才存在单双网的说法，发送没有单双网的说法。发送都是无差别的，只有源mac不同，接收方自己来判断单双网。SMVSMV单网、双网单网、双网51SMVSMV的品质的品质52 品质因素对测控的影响品质因素对测控的影响53SV数据无效数据无效对测控的影响对测控的影响所有通道数据无效无效数据显示0，闭锁检无压，检同期遥控电流通道数据无效同上电压通道数据无效同上同期电压通道数据无效同上SV数据失步数据失步对测控的影响对测控的影响所有数据失步测控装置不判断是否失步。如果电流和电压来自两个数据接收块。测控能同步这两个数据库的话，就认为都有效。如果不能同步的话，就认为两个都无效或其中一个无效。仅电压失步同上仅电流失步同上同期电压失步同上SV数据检修数据检修对测控的影响对测控的影响所有数据带检修不一致 测控报sv检修不一致信号，但是不处理检修品质，仍然实时处理SV采样。仅电压带检修不一致同上仅电流带检修不一致同上同期电压带检修不一致同上54感谢观映感谢观映变电事业部智能变电站培训