IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2采样值传输通信标准的对比

 
  • http://www.doc88.com/p-70783240804.html发展前景

IEC61850-9-1即将被IEC组织和国际大公司淘汰,而IEC61850-9-2符合数字化变电站的建设要求,得到国际大公司的广泛支持,将有很长的生命周期。

IEC61850-9-1IEC组织为兼容IEC60044-8电子式互感器标准的应用层而编写的标准,与IEC61850标准其他部分不协调,由于是点对点传输,应用灵活性差。

20091IECTC57工作组提议撤销IEC61850-9-120096月在南京的合并单元标准会议上,谭文恕教高通报IEC已通过上述提议,撤销该标准的过渡期为2009年~2010年。谭文恕教高同时通报IEC已决议将废止IEC60044-8的采样值传输协议。

注:谭文恕,IEC TC57 WG3(远动设备及系统传输协议工作组)成员,WG10(电力系统IED通信及数据模型工作组)成员。

IEC61850-9-2是完全按IEC61850的整体思想编写,可与IEC61850其他部分协调工作,支持采样值网络传输,支持数字化变电站 “数据一处采集、全站共享”的基本要求。现在ABB、西门子和AREVA等公司推出的仅支持IEC61850-9-2,他们之间的互操作试验也仅针对IEC61850-9-2OMICRON测试仪也仅支持IEC61850-9-2


  • 网络复杂性

IEC61850-9-2报文可与GOOSE报文共网传输,相对IEC61850-9-1点对点+GOOSE网的光纤连接数量大为减少,简化了变电站建设和维护。对于规模越大的变电站,该优势越明显。

IEC61850-9-2支持网络传输,可与GOOSE报文共用一个网络,相比使用IEC61850-9-1协议,可大幅减少设备间的光纤数量,简化过程层网络。

如果采样值用网络传输,合并单元还可采用IEEE 1588对时协议,直接利用过程层网络对时,可进一步减少变电站光纤数量。该方案见图1


1 IEC61850-9-2GOOSE和同步共网图

下表比较一个典型双母线110kV变电站的110kV电压等级过程层网络的光纤数量和交换机数量,假定该站有4110kV线路,两台变压器。为保证间隔的独立性,各间隔配备独立的间隔交换机,所有间隔交换机连接到中心交换机。

 

GOOSE+


9-1点对点

GOOSE


9-2共网

GOOSE9-2和同步共网

中心交换机

10×1

13×1

14×1

间隔交换机

3×7

5×7

5×7

间隔合并单元到间隔保护光纤

7

0

0

间隔合并单元到母差保护光纤

7

0

0

间隔合并单元到故障录波光纤

7

0

0

间隔合并单元到电能表光纤

4

0

0

PT合并单元到间隔合并单元光纤

14

0

0

对时光纤

7

7

0

交换机级联光纤

7

7

7

间隔合并单元到间隔交换机

0

7

7

智能终端到间隔交换机

7

7

7

电能表到间隔交换机

0

7

7

间隔保护到间隔交换机

7

7

7

PT合并单元到间隔交换机

0

2

2

母差、备自投、录波、报文记录到中心交换机

4

4

4

1588主时钟到中心交换机

0

0

1

光纤连接数量合计

71

48

42

  • 可靠性

IEC61850-9-2GOOSE共网比IEC61850-9-1点对点+GOOSE网减少了大量点对点光纤,前者的可靠性更高。

无论是网络故障还是点对点光纤都将影响保护等关键功能。两种方案相比,前者仅有一个网络,后者由网络和点对点光纤构成,前者和后者的网络基本相同,显然前者更为可靠。

  • 应用灵活性

IEC61850-9-2GOOSE共网便于各种应用功能的灵活配置,在不改变光缆连接的情况下可增加或修改应用功能;而用点对点的IEC61850-9-1在功能改变时往往需要改变光缆连接。

采用IEC61850-9-2报文与GOOSE报文共网的过程层网络,间隔层设备可从网络获取各间隔的采样值和状态量,并实时控制各间隔一次设备,因此仅需修改软件和配置即可实现各种应用功能。这对备自投、小电流选线、母差、失灵等跨间隔功能的灵活配置的有更大的优势。

  • IEC61850-9-2应用难点及其解决方案

IEC61850-9-2的应用面临交换机网络流量大、间隔层设备需处理大流量报文等难点,已得到可靠解决。

  • 9-2报文流量对GOOSE报文传输的影响

IEC61850-9-280/周波采样率是输出报文的流量约为5.7Mbps。间隔交换机上各端口最大采样值流量为5.7Mbps×3=17.1Mbps(本间隔合并单元+双母线的PT合并单元)。中心交换机连接到母差等设备端口的采样值流量为5.7Mbps×N+2),其中N为间隔数,“2”指母线PT数量,N=24时流量为157Mbps

交换机按如下配置可满足应用要求:

  • 间隔交换机采用100M交换机,

  • 中心交换机的级联端口和连接PT合并单元的端口采用100M

  • 中心交换机与母差、备自投、录波、报文记录连接的端口采用1000M

  • 9-2报文优先级高于GOOSE报文

在该配置下,过程层网络仍有80%以上的网络带宽留给GOOSE报文传输,由于9-2报文稳定地按250us的周期传输,可基本忽略9-2报文对GOOSE报文传输的影响

  • 间隔层设备对大流量报文的处理能力

由于IEC61850-9-2GOOSE报文编码格式复杂,解码计算量大,尤其母差、变压器等需接收多个合并单元9-2报文的设备,所要求的处理能力非常高,超出了现有嵌入式CPU的能力。

已有厂家针对数字化变电站开发了具备1000M流量9-2报文和GOOSE报文处理能力的间隔层设备。该设备在CPU模件上增加了硬件编解码模块,该模块可将接收到的9-2报文和GOOSE报文解码,转换为采样值和状态量后传输给CPU,并将CPU输出的状态量编码为GOOSE报文后发送。这样CPU的处理能力要求仅和传统微机保护相当。硬件编解码模块的应用解决了CPU处理能力的瓶颈问题。

By Cobra

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