DIN EN 61850 Bb 1-2006 Communication networks and systems in substations - Supplement 1 Introduction and overview (IEC TR 61850-1 2003)《变电站的通信网络和系统 补充件1 引言和综述(IEC TR 61850-1-2003)》.pdf

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1、Oktober 2006 DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 33.040.40!,oS“9

2、762748www.din.deDDieses Beiblatt enthlt Informationen zuDIN EN 61850, jedoch keine zustzlichgenormten Festlegungen.DIN EN 61850 Beiblatt 1Kommunikationsnetze und -systeme in Stationen Beiblatt 1: Einfhrung und bersicht (IEC/TR 61850-1:2003)Communication networks and systems in substations Supplement

3、 1: Introduction and overview (IEC/TR 61850-1:2003)Rseaux et systmes de communication dans les postes Supplment 1: Introduction et vue densemble (IEC/TR 61850-1:2003)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 33 SeitenDIN EN 61850 Bbl 1:2006-10 2 Vorwort

4、Fr dieses Beiblatt ist das nationale Arbeitsgremium K 952 Netzleittechnik“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (http:/www.dke.de) zustndig. Es enthlt die deutsche bersetzung des Internationalen Fachberichts IEC/TR 61850-1:2003. Fr den Fall einer u

5、ndatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verwe

6、isung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel

7、: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Unter dem allgemeinen Titel Kommunikationsnetze und -systeme in Stationen“ umfassen die Normen der Reihe IEC 61850 folgende Teile: Teil 1 Einfhrung und bersicht Teil 2 W

8、rterverzeichnis Teil 3 Allgemeine Anforderungen Teil 4 System- und Projektverwaltung Teil 5 Kommunikationsanforderungen fr Funktionen und Gertemodelle Teil 6 Sprache fr die Beschreibung der Konfiguration fr die Kommunikation in Stationen mit intelligenten elektronischen Gerten (IED) Teil 7-1 Grundle

9、gende Kommunikationsstruktur fr stations- und feldbezogene Ausrstung Grundstze und Modelle Teil 7-2 Grundlegende Kommunikationsstruktur fr stations- und feldbezogene Ausrstung Abstrakte Schnittstelle fr Kommunikationsdienste (ACSI) Teil 7-3 Grundlegende Kommunikationsstruktur fr stations- und feldbe

10、zogene Ausrstung Gemeinsame Datenklassen Teil 7-4 Grundlegende Kommunikationsstruktur fr stations- und feldbezogene Ausrstung Kompatible Logikknoten- und Datenklassen Teil 8-1 Spezifische Abbildung von Kommunikationsdiensten (SCSM) Abbildungen auf MMS (nach ISO 9506-1 und ISO 9506-2) und ISO/IEC 880

11、2-3 Teil 9-1 Spezifische Abbildung von Kommunikationsdiensten (SCSM) Abgetastete Werte ber serielle Simplex-Mehrfach-Punkt-zu-Punkt-Verbindung Teil 9-2 Spezifische Abbildung von Kommunikationsdiensten (SCSM) Abgetastete Werte ber ISO/IEC 8802-3 Teil 10 Konformittsprfung Das vorliegende Schriftstck b

12、einhaltet eine Einleitung und bersicht ber die Normen der Reihe DIN EN 61850. Es beschreibt deren Inhalte und grundlegenden Anstze sowie die von weiteren Schriftstcken, die in die Erarbeitung mit einbezogen wurden. DIN EN 61850 Bbl 1:2006-10 3 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.5 2 Verweisun

13、gen.5 3 Begriffe und Abkrzungen5 3.1 Begriffe.5 3.2 Abkrzungen 7 4 Ziele8 5 Geschichte .9 6 Vorgehensweise fr die Erarbeitung einer anwendbaren Norm10 6.1 Allgemeines10 6.2 Funktionen und logische Knoten10 6.3 Stationstopologien13 6.4 Dynamische Szenarien 14 6.5 Anforderungen an ein physikalisches K

14、ommunikationssystem.14 7 Wie man der hohen Innovationsrate der Kommunikationstechnologie begegnet .15 7.1 Unabhngigkeit von Kommunikation und Applikation15 7.2 Datenmodellierung und Dienste.16 8 Allgemeine Systemaspekte17 8.1 Motivation.17 8.2 Engineering-Tools und Parameter .18 8.3 Konfigurationssp

15、rache fr das Stationsautomationssystem 18 8.4 Qualitts- und Lebenszyklusmanagement.19 8.5 Allgemeine Anforderungen.20 9 Konformittsprfung.20 10 Struktur und Inhalt der Normenreihe21 Anhang A (informativ) Stationstypen und Kommunikationsbusstrukturen23 A.1 Definitionen typischer Stationskonfiguration

16、en23 A.2 Stationstypen23 A.2.1 D1 Kleine Verteilnetzstation.23 A.2.2 D2 Mittlere Verteilnetzstation .24 A.2.3 D3 Groe Verteilnetzstation.24 A.2.4 T1 Kleine bertragungsnetzstation25 A.2.5 T2 Groe bertragungsnetzstation25 A.2.6 Kombinationen .26 A.3 Stationstypen und benutzte Schnittstellen .26 A.4 Ko

17、mmunikationsbusstrukturen.27 A.4.1 Allgemeines27 DIN EN 61850 Bbl 1:2006-10 4 SeiteA.4.2 Typische physikalische Einheiten (Felder) 28 A.4.3 Typische Schutzzonen 29 A.4.4 Kommunikationsstrukturen des Prozessbusses . 29 A.4.5 Kommunikationsstrukturen des Stationsbusses . 30 A.4.6 Zusammenfassung 31 An

18、hang B (informativ) Dokumente, die in der Normenreihe IEC 61850 bercksichtigt wurden 32 Bilder Bild 1 Logische Schnittstellen eines SAS . 9 Bild 2 Schnittstellenmodell eines Stationsautomatisierungssystems . 11 Bild 3 Beziehung zwischen Funktionen, logischen Knoten und physikalischen Knoten (Beispie

19、le) 12 Bild 4 Typen von Mittel- und Hochspannungsstationen . 14 Bild 5 Abbildung logischer auf physikalische Schnittstellen; Abbildung der logischen Schnittstelle 8 auf den Stationsbus. 15 Bild 6 Abbildung logischer auf physikalische Schnittstellen; Abbildung der logischen Schnittstelle 8 auf den Pr

20、ozessbus. 15 Bild 7 Grundlegendes Referenzmodell. 16 Bild 8 Modellierung nach IEC 61850 17 Bild 9 Austausch von Systemparametern. 18 Bild 10 Zeitrume fr Lieferverpflichtungen (Beispiel) 20 Bild A.1 Beispiele typischer einpoliger Schaltplne fr Typ D1 24 Bild A.2 Beispiele typischer einpoliger Schaltp

21、lne fr den Typ D2. 24 Bild A.3 Beispiele typischer einpoliger Schaltplne fr den Typ D3. 25 Bild A.4 Beispiele typischer einpoliger Schaltplne fr Typ T1 25 Bild A.5 Beispiel eines typischen einpoligen Schaltplans fr Typ T2 .26 Bild A.6 Mgliche Anordnungen von Strom- und Spannungswandlern in Station D

22、2-2. 28 Bild A.7 Zuordnung von Feldeinheiten (Beispiel) . 28 Bild A.8 Typische Schutzzonen 29 Bild A.9 Lsungen fr den Kommunikationsbus der Prozessebene 30 Tabellen Tabelle 1 Nachrichtentypen 13 Tabelle 2 Errechneter Informationsfluss an logischen Schnittstellen (Beispiel). 14 Tabelle A.1 Stationsty

23、pen und benutzte Schnittstellen 26 Tabelle A.2 Stationstypen und benutzte Funktionen 27 DIN EN 61850 Bbl 1:2006-10 5 1 Anwendungsbereich Dieser Technische Bericht gilt fr Stationsautomatisierungssysteme (SAS). Er definiert die Kommunikation zwischen Intelligenten Elektronischen Gerten (IEDs) in der

24、Station und darauf bezogene Systemanforde-rungen. Dieser Teil gibt eine Einfhrung und einen berblick ber die Normen der Reihe IEC 61850. Er verweist auf diese und enthlt Texte und Bilder aus ihnen. 2 Verweisungen IEC 60870-5-103:1997, Telecontrol equipment und systems Part 5: Telecontrol protocols S

25、ection 103: Companion standard for the informative interface of protection equipment. IEC 61850-3, Communication networks and systems in substations Part 3: General requirements. IEC 61850-5, Communication networks and systems in substations Part 5: Communication requirements for functions and devic

26、e models. IEC 61850-7-1, Communication networks and systems in substations Part 7-1: Basic communication struc-ture for substation and feeder equipment Principles and models. IEC 61850-7-2, Communication networks and systems in substations Part 7-2: Basic communication struc-ture for substation and

27、feeder equipment Abstract Communication Service Interface (ACSI). IEC 61850-7-3, Communication networks and systems in substations Part 7-3: Basic communication struc-ture for substation and feeder equipment Common data classes. IEC 61850-7-4, Communication networks and systems in substations Part 7

28、-4: Basic communication struc-ture for substation and feeder equipment Compatible logical node classes and data classes. ISO 9001:2001, Quality management systems Requirements. IEEE Std C37.2:1996, Electrical Power System Device Function Numbers und Contact Designation. IEEE 100:1996, IEEE Standard

29、Dictionary of Electrical and Electronic Terms. IEEE-SA TR 1550:1999, Utility Communications Architecture (UCA) Version 2.0 Part 4: UCA Generic Object Models for Substation and Feeder Equipment (GOMSFE). 3 Begriffe und Abkrzungen 3.1 Begriffe Fr die Anwendung des Technical Reports gelten die folgende

30、n Begriffe. 3.1.1 Abstract Communication Service Interface ACSI virtuelle Schnittstelle eines IEDs, welche abstrakte Kommunikationsdienste vorsieht, die unabhngig vom aktuellen Protokollstack und den benutzten Profilen sind, zum Beispiel Dienste fr Verbindung, Variablen-zugriff, unbesttigte Datenber

31、tragung, Gertesteuerung und File-Transfer 3.1.2 Feld (en: bay) eine Station besteht aus eng miteinander verbundenen Teilen mit einer gemeinsamen Funktionalitt. Bei-spiele sind die Schalter zwischen einer Einspeisung oder einer abgehenden Leitung und der Sammelschiene, DIN EN 61850 Bbl 1:2006-10 6 di

32、e Kupplung mit ihrem Leistungsschalter und zugehrigen Trennschaltern und Erdungsschaltern oder der Transformator mit seinen zugehrigen Schaltern zwischen den beiden Sammelschienen, welche die beiden Spannungsebenen reprsentieren. Das Feld-Konzept kann auf 1 Leistungsschalter- und Ring-Sammel-schiene

33、n-Anordnungen angewendet werden, indem die Leistungsschalter und zugehrigen Betriebsmittel zu einem virtuellen Feld zusammengefasst werden. Diese Felder stellen eine Teilmenge des Hochspannungs-systems dar, welches wie ein Transformator oder das Ende einer Leitung geschtzt werden muss, und die Steue

34、rung seiner Schalter unterliegt einigen gemeinsamen Einschrnkungen wie gegenseitige Verriegelung oder genau definierte Schaltsequenzen. Die Identifikation solcher Teile ist fr Instandhaltungszwecke wichtig (welche Teile knnen zur selben Zeit ausgeschaltet sein mit einem minimalen Einfluss auf den Re

35、st der Sta-tion) oder fr Erweiterungsplanungen (was muss hinzugefgt werden, wenn eine neue Leitung angehngt wird). Diese Teile werden Felder“ genannt, knnen durch Gerte mit dem allgemeinen Namen Feldsteue-rung“ bedient werden und knnen Schutzsysteme haben, die Feldschutz“ genannt werden. Das Konzept

36、 eines Feldes wird nicht weltweit angewandt. Die Feldebene stellt eine zustzliche Leitebene unterhalb der bergreifenden Stationsebene dar. 3.1.3 Datenobjekt (en: data object, DO) Teil eines logischen Knotens, der eine spezifische Information darstellt, z. B. Zustand oder Messwert. Objektorientiert g

37、esehen ist ein Datenobjekt eine Instanz eines Datenobjekt-Klasse“. Datenobjekte werden blicherweise als Transaktionsobjekte benutzt, d. h., sie sind Datenstrukturen. 3.1.4 Gert (en: device) ein Mechanismus oder ein Teil einer Einrichtung, der einem Zweck dienen oder eine Funktion ausfhren soll, z. B

38、. Schalter, Relais oder Stationsrechner IEEE 100, 1996 3.1.5 Funktionen (en: functions) Aufgaben, die durch das Stationsautomatisierungssystem ausgefhrt werden, d. h. durch Anwendungsfunkti-onen. Im Allgemeinen tauschen Funktionen mit anderen Funktionen Daten aus. Einzelheiten hngen von den betracht

39、eten Funktionen ab. Funktionen werden durch IEDs (physikalische Gerte) ausgefhrt. Funktionen knnen in Teile aufgeteilt werden, die in verschiedenen physikalischen Gerten implementiert sind, jedoch untereinander (verteilte Funktion) oder mit Teilen anderer Funktionen kommunizieren. Diese kommuniziere

40、n-den Teilfunktionen werden logische Knoten genannt. Im Zusammenhang mit dieser Normenreihe wird die Aufteilung von Funktionen und der Umfang von Teilfunk-tionen ausschlielich durch das Kommunikationsverhalten bestimmt. Deshalb bestehen alle betrachteten Funktionen aus logischen Knoten, die Daten au

41、stauschen. 3.1.6 Intelligentes elektronisches Gert (en: Intelligent Electronic Device, IED) jedes Gert, welches mit einem oder mehr Prozessoren ausgestattet ist, mit der Fhigkeit, Daten/Befehle von einer externen Quelle empfangen bzw. an diese senden zu knnen (z. B. elektronische Multifunktionszhler

42、, digitale Relais, Steuerungen) 3.1.7 Austauschbarkeit (en: interchangeability) Mglichkeit, ein Gert eines Herstellers durch ein Gert eines anderen Herstellers zu ersetzen, ohne an an-deren Elementen des Systems nderungen vornehmen zu mssen 3.1.8 Interoperabilitt (en: interoperability) die Fhigkeit

43、zweier oder mehrerer IEDs desselben oder verschiedener Hersteller, Informationen auszutau-schen und diese zur korrekten Ausfhrung spezifizierter Funktionen zu nutzen DIN EN 61850 Bbl 1:2006-10 7 3.1.9 logischer Knoten (en: Logical Node, LN) LN ist der kleinste Teil einer Funktion, der Daten austausc

44、ht. Ein LN ist ein Objekt, das durch seine Daten und Methoden definiert ist. 3.1.10 Offenes Protokoll Protokoll, dessen Stack“ entweder genormt oder fr die ffentlichkeit verfgbar ist 3.1.11 Physikalisches Gert (en: Physical Device, PD) im Zusammenhang mit dieser Normenreihe gleichbedeutend mit IED 3

45、.1.12 PICOM Beschreibung einer Informationsbermittlung mit angenommenen Kommunikationsparametern zwischen zwei logischen Knoten (Piece of Information for Communication). Enthalten ist ebenso die zu bermittelnde Infor-mation und darber hinaus Anforderungs-Attribute wie die bermittlungszeit. Die tatsc

46、hliche Struktur und das tatschliche Format der ber das Kommunikationsnetzwerk ausgetauschten Daten werden nicht defi-niert. Der PICOM-Ansatz wurde von der CIGRE-Arbeitsgruppe 34.03 bernommen. 3.1.13 Protokoll (en: protocol) Satz von Regeln, der das Verhalten funktionaler Einheiten zum Aufbau und zur

47、 Durchfhrung einer Kommu-nikation bestimmt 3.1.14 Selbstdokumentation (en: self-description) Gert enthlt Informationen ber seine Konfiguration. Die Darstellung dieser Information muss genormt und mittels Kommunikation zugnglich sein knnen (im Zusammenhang mit dieser Normenreihe). 3.1.15 System (en:

48、system) im Anwendungsbereich dieser Normenreihe bezieht sich System auf Stationsautomatisierungssystem, wenn nichts anderes angegeben ist 3.1.16 Spezifische Abbildung von Kommunikationsdiensten SCSM (en: Specific Communication Service Mapping) genormte Prozedur zur konkreten Abbildung von ACSI-Diens

49、ten und -Objekten auf einen Protokoll-Stack“ bzw. ein Kommunikationsprofil. Um Interoperabilitt zu erleichtern, wird eine kleine Anzahl von genormten Abbildungen (SCSM) angestrebt. Besondere Anwendungsbereiche wie Stationsbus“ und Prozessbus“ mgen zu mehr als einer Abbildung fhren. Fr einen Protokoll-Stack“ sollten jedoch nur ein einziges