智能变电站交换机及组网技术资料PPT课件
智能变电站介绍PPT课件

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IEC61850数据组织示例
V
A
Functional Constraint
MX
MX
Logical Nodes
MMXU1
MMXU2
Logical Device (e.g. Relay1)
Physical Device
(network address)
“MMXU2$MX$A” =
.
30
如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?
——从变电站层次结构上来看 从变电站层次结构上来看,智能化变电站由站控层,间隔层,过程层组成。
站控层设备:监控主机,工程师站等。 间隔层设备:保护装置,测控装置等。 过程层设备:光CT/PT,合并单元,智能开关等。
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如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?
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关于IEC61850规约的一些疑问
What? 什么是IEC61850规约?
Why? 为什么要采用IEC61850规约? How? 如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?
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如何利用IEC61850规约构建智能化变电站?
我们从以下三个角度来看智能化变电站的构建情况: 1、从变电站层次结构上来看 2、从使用设备上来看 3、从使用服务上来看
——从使用设备上来看
从使用设备来看,构建一个完整的智能化变电站需要以下三个部分: 1、智能化的一次设备
一次设备从信号继电器到控制回路,全部采用微处理器(智能开关)和光电技术(无 源光CT)设计。同时用于数字量信号传输的网络取代传统的电缆导线连接。换言之, 变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路及常规的强电模拟信号和控制电缆被光
电数字和光/电网络代替。
智能变电站PPT课件

图
第10页/共75页
一体化电源
第11页/共75页
智能变电站的功能(四)
• 独立的网络报文记录分析系统 实现对全站各种网络报文的实时监视、捕捉、存储、分析和统计功能。
第12页/共75页
智能辅助功能(二) 状态监测
设备状态监测 通过传感器、 计算机、通信 网络等技术, 获取设备的各 种特征参量并 结合专家系统 分析,及早发 现设备潜在故 障。
220kV SV交换机1
220kV SV交换机2
保护1
保护2
合并单元1 智能终端1
合并单元2 智能终端2
22 第22页/共75页
基本技术原则
4.5 按照国家标准GB/T 14285要求“除出口继电器外,装置 内的任一元件损坏时,装置不应误动作跳闸”。智能化变电站 中的电子式互感器的二次转换器(A/D采样回路)、合并单元 (MU)、光纤连接、智能终端、过程层网络交换机等设备内 任一个元件损坏,除出口继电器外,不应引起保护误动作跳闸 。
第5页/共75页
智能终端的功能(一)
• 1、所在间隔信息采集:一次设备(断路器、隔离开关、接地刀闸)位置和状态告警信息的采集及监视 • 2、设备智能控制 • 3、防误闭锁操作功能 • 4、部分保护功能
安装位置:断路器附近
第6页/共75页
智能终端的功能(二) • JFZ-600F 为例:
1.装置显示 本装置采用基于PC的以太网外接显示软件作为调试手段,同时装置面板具备LED指示灯。
示 意 图
保护1
某间隔
保护2
合并单元1 智能终端1 合并单元2 智能终端2
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基本技术原则
智能变电站课件

智能变电站课件智能变电站一、常用名词解释:1数字化变电站:由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建,建立在IEC61850通信规范基础上,能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
2智能变电站:智能变电站则是在数字化变电站的基础上,进一步增加高级应用,完善变电站的智能化应用与管理。
智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
高级应用功能举例:如顺控、智能告警及故障信息综合分析决策、设备状态可视化、站域控制、源端维护、辅助控制系统与监控系统联动等。
3继电保护系统:由继电保护装置、合并单元、智能终端、交换机、通道、二次回路等构成、实现继电保护功能的系统。
4过程层:过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
过程层的主要功能分三类:电力运行实时的电气量检测;运行设备的状态参数检测:操作控制执行与驱动。
电力运行的实时电气量检测,主要包括电流和电压幅值、相位以及谐波分量的检测,与常规方式相比所不同的是传统的电磁式互感器被光电/电子式互感器取代,传统模拟量被直接采集数字量所取代。
5间隔层:间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备,实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能,即与各种远方输入/输出、传感器和控制通信。
间隔层设备的主要功能是:汇总本间隔过程层实时数据信息,实施对一次设备保护控制功能,和本间隔操作闭锁、操作同期及其他控制功能:对数据采集、统计计算及控制命令的发出具有优先级别的控制;承上启下的通信功能,即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能,必要时,上下网络接口具备双口双全工作方式,以提高信息通道的冗余度,保证网络通信的可靠性。
智能变电站交换机及组网技术42页PPT

智能变电站交换机及组网技术
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事, 只想现 在的事 。现在 有成就 ,以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人,心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前,莽撞的 人只能 引为烧 身,只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
智能变电站网络分析仪学习PPT课件

-
流量计算
在采样率为4000Hz时,常见的MU数据集流量估算如下:100Mbps以太网的端口带宽折算成Bytes合12500KBytes,实际应用设计时,带宽使用率建议控制在40%以下,即控制在5000KB,22通道约合4个MU,9通道约合7个MU。
通道数
单个数据包大小(Bytes)
流量(Bytes/S)
释义
17
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故障录波及网络分析仪配置原则
d)采样值传输可采用网络方式或点对点方式,当通过网络方式接收 SV报文时,网络报文记录装置每个百兆接口接入合并单元报文的数量不宜超过 5 台。e)故障录波装置采用网络方式接受SV报文和GOOSE报文时,故障录波功能和网络记录分析功能可采用一体化设计。
d条明确了采样值和开关量的传输方式:采样值采用网络和点对点传输均可以,开关量采用网络传输。e条明确了故障录波和网络记录分析装置的整合原则:故障录波采用组网方式。
5
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SV采样值报文(传输电流、电压的测量值)面向通用对象的变电站事件(GOOSE)报文(传输控制命令和状态信息)基于制造报文规范MMS协议报文(后台与保护、测控设备之间的数据读写、目录列表上送、事件列表上送等服务)PTP1588对时报文
网络分析仪检测对象
6
-
智能变电站组网图
7
-
在线通讯监视(各种异常告警)。通讯信息记录及分析(链路,MMS,GOOSE,SV报文进行分析)波形还原及异常告警(人机界面告警及硬接点输出告警)数据检索及提取(按照时间段、报文类型、报文特征(如异常标记、APPID)等条件检索并提取报文列表)数据转换(导出CAP格式或者COMTRADE格式)
23
-
工程使用-光口分配(流量分配)
智能变电站技术交流

智能变电站过程层数据流传输特点分析
母差端口数据流 =SMV+GOOSE=(226×8×48×50)×5+1M×4
=4.3M×5+1M×4 =25.5M
录波端口数据流 =SMV+GOOSE=(226×8×48×50)×5+1M×4
= 4.3M×5+1M×4 =25.5M
计量端口数据流 =SMV=(226×8×192×50)×1
时钟同步报文
主时钟与各设备双向
226字节 230字节 230字节
周期性 周期性 突发性 不定期
采样值
开关状态 开关分合、设备投退、 分接头调整、档位切换
同步信号
编辑ppt
6
智能变电站发展概述及问题的提出
智能变电站过程层数据流传输特点分析
220kV 线路1 保护测控1
220kV 线路2 保护测控1
220kV 线路3 保护测控1
编辑ppt
4
智能变电站发展概述及问题的提出
智能变电站发展的演变----智能变电站
编辑ppt
5
智能变电站发展概述及问题的提出
智能变电站过程层报文的种类
报文类型
报文传输方向 报文大小 发送方式
备注
SMV报文
MU至IED
GOOSE输入报文 智能开关柜(ISG)至IED
GOOSE输出报文
IED至ISG、MU
编辑ppt
1
智能变电站工业网络通信平台
东土科技工业交换机解决方案
主讲:刘琦/售前工程师
编T辑EppLt :010-88798888
2
主要内容
1 智能变电站发展概述及问题的提出 2 智能变电站工业以太网可用性论述 3 数字化变电站应用案例及产品推荐
《智能化变电站自动化系统解决方案》PPT课件

3智
能
变
电 站
智能化变电站建设宗旨
充分体现数字化设计理念
➢ 一次设备智能化和二次设备网络化。 ➢ 使变电站的整体设计、建设、运行成本降低 。
一次设备智能化主要体现在光电互感器和智能断路器的应用
➢ 有效地减少变电站占地面积和电磁式CT饱和问题。 ➢ 应用合并器解决数据采集设备重复投资问题。 ➢ 利用网络替代二次电缆,有效解决二次电缆交直流串扰问题,并简化了施工。
型号
BP-2C-D
PRS-7721 PRS-7741 PRS-7742
PRS-7747
名称
母线保护
断路器保护 单元测控装置 公共测控装置
微机电抗器成套保护
功能简介
实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联非全 相保护、母联失灵(或死区)保护、以及断路器失灵保护出口 等功能。
数字式断路器保护及自动重合闸装置,完成断路器失灵保护、 三相不一致保护、死区保护、充电保护和自动重合闸等。
为变电站现场级的公共测控装置,具有遥测、遥信、遥控、遥调等远动功能,具有和 五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能。
集成PRS-7387、PRS-7388、PRS-7358、PRS-7341的功能。 一般按变压器双套配置。 可以选配母线保护功能。
实现馈线、变压器组、分段的保护、测控、操作等功能。
零序差压差流型、分相差压型、分相差流型。
➢ 虚端子定义方法 ➢ 二次设计的变化 ➢ 工程实施的变化
国内首家实现基于IEEE1588的采样同步机制
面向所有厂家的灵活的、开放的过程层接入方案
集约化、网络化、智能化的自动化系统
8智
能
变
电 站
系统技术特色
多种采样同步方式
智能变电站技术 PPT课件

传统变电站到智能变电站的演变
二次设备和一次设备功能重新定位: 传统到数字化
采样电缆
跳闸电缆
A/D
端子箱
SMV 光纤
ECT
MU
交
保
流
护
输 入
转 换
逻 辑
组IED 组
数字件化保件护
(CPU)
开GOOSE光 入纤 开 出 组 件
人机对话模件
传统微机保护
智能终端
一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构:
智能变电站相关术语
SV 采样值。 基于发布/订阅机制, 交换采样数据集 中的采样值的相关模型对象和服务, 以及这些模 型对象和服务到 ISO/IEC8802-3 帧之间的映射。 GOOSE GOOSE 是一种面向通用对象的变电站事件。 主 要用于实现在多 IED 之间的信息传递,包括传输 跳合闸信号(命令),具有高传输成功概率。
高 压 侧 断 路 器 智 能 终 端
高 压 侧 分 段 智 能 终 端
至机构跳闸
动作信号
电缆
电缆
非电量 智能终端
非电量 保护装置
高压侧GOOSE网 高压侧SV网
刀闸、断路器位置: 测控、故录等
变压器保护
本间隔“直采直跳”
低压侧GOOSE+MMS网 低压侧SV网
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IED
• 多台交换机的简单串接,易于布线 • 没有冗余 能力, 任一电缆/交换机的故障可能导致多个IED与站控级
断开
15
智能站网络拓扑结构
星形
IED
IED
IED
IED
• 最小延迟 – 从IED到IED之间只有三跳 • 没有冗余能力,但故障的影响面可能比总线型要小一些
16
环形
需要采用RSTP 实 现备用连接
• 交换机性能取决于哪些因素?
– 地址表的大小 – 地址匹配的速度 – 帧转发的方式和速度
31
• 转发方式
– 存储转发(Store-and-Forward switching) – 直通转发(cut-through switching ) – 无碎片转发(segment-free switching)
智能变电站交换机及组网方案
1
典型智能变电站结构
2
智能变电站概念
• 智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智 能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共 享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、 保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网 实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等 高级功能的变电站。
交换机工作原理
字节 6
6
目的地址 源地址
2 类型
46 ~ 1500
4
数据
FCS
32
交换机工作原理
• 帧类型
– 单播帧、广播帧、组播帧
• 广播帧
– 目的地址全为1的帧,即:FF-FF-FF-FF-FF-FF – 交换机对接收到的广播帧转发到除源端口以外的所有端口
• 组播帧
– 目的地址为:01-00-5E-00-00-00~01-00-5E-7F-FF-FF – 不支持组播的交换机将组播帧转发到除源端口以外的所有端口 – 支持组播的交换机则将组播帧转发到对应的一组端口
入到地址表中
30
交换机工作原理
• 交换机中的地址表是怎样建立的?
– 自学习机制,使用接收帧的源地址
• 假如地址表已满,交换机如何处理接收到的新MAC帧?
– 不会将新的MAC加入到地址表中 – 智能电网交换机要求地址表长度大于4096个
• 针对交换机的溢出攻击是怎么回事?
– 攻击计算机向交换机发送大量的伪造MAC地址数据帧,导致交 换机地址表溢出,这样交换机不能正常转发数据帧,而是将所有 接收的帧以广播方式转发,攻击计算机就可截获整个网络中的数 据帧,从中窃取私密数据(账号、密码等)。
• 变电站智能化的基础是信息化
– 信息采集数字化 – 信息封装标准化 – 信息传输网络化 – 信息处理智能化
3
学习目的和内容
• 学习目的
– 对智能变电站规程中相关网络技术概念和术语有所了解
• 学习内容
– 智能站网络拓扑结构 – 以太网的工作原理 – 交换机的工作原理 – 交换机的增强功能
4
5
《智能变电站技术导则》
27
以太网工作原理
集 线 器
网卡 工作站
双绞线
网卡 工作站
网卡 工作站
28
• 交换机基本结构
交换机工作原理
29
交换机工作原理
• 结点A结点D
– 交换机接收到来自结点A的数据帧,解析出源地址和目标地址 – 在地址表中查找目的地址,若匹配,则将帧转发到对应的端口;若不匹
配,则转发到所有端口 – 判断源地址是否在地址表中,不在的话,将源地址及其对应的端口号加
– 按照某种方式动态地分配传输线路的资源
• 电路交换
中继线 交换机
用户线 交换机
中继线 交换机 B
A 交换机
C 用户线
D
21
• 报文交换
网络通信交换技术
存储转 发器
A
存储转
发器
B
存储转 发器
存储转 发器
存储转 发器
22
• 分组交换
网络通信交换技术
存储转 发器
A 路由器
存储转
发器
路由器
B
存储转 发器
交换机的增强功能(VLAN)
• 智能变电站中使用VLAN
– 使用VLAN技术,将局域网内的设备逻辑地划分成不同网段,广 播风暴,提高数据传输的实时性(时延小)、正确性(不丢包)
4
802.3 MAC 帧
目地地址
源地址
长度M/类AC型帧
数据
FCS
802.1Q 标记类型
标记控制信息
10000001 00000000
VID
2 字节 用户优先级 CFI
2 字节
35
• VLAN划分的几种模式
– 静态VLAN
• 基于端口划分VLAN
– 动态VLAN
• 基于MAC 地址划分VLAN • 基于网络层协议划分VLAN • 按策略划分VLAN
6
《智能变电站技术导则》
7
8
《智能变电站网络交换机技术规范》
9
《智能变电站网络交换机技术规范》
10
《智能变电站网络交换机技术规范》
11
《智能变电站网络交换机技术规范》
12
《智能变电站网络交换机技术规范》
13
《智能变电站网络交换机技术规范》
14
总线形
智能站网络拓扑结构
IED
IED
IED
IED
IED
• N+1 网络冗余容错能力 • 采用RSTP自动重新组态
智能站网络拓扑结构
IED
IED
17
冗余星形
智能站网络拓扑结构
IED
I构—双星形
智能站网络拓扑结构
双倍的设备和线路
19
双网结构— 双环形
智能站网络拓扑结构
20
网络通信交换技术
• 交换(switching)
6
2
目的地址 源地址 类型
网络通信交换技术
IP 数据包 46 ~ 1500
数据
IP 层
4 FCS 数据链路层
MAC地址为48位二进制数,例如:00-30-67-3F-9D-DF
26
以太网工作原理
• CSMA/CD(载波监听多路接入/冲突检测)协议
– 一点发送,多点接收(广播方式) – 发送规则:先听后说,边说边听 – 接收规则:接收目的地址是自己的帧和广播帧,其他帧则丢弃 – 冲突处理:采用退避算法 – 术语:广播域、冲突域
• 单播帧
– 具有有效目的MAC地址的帧 – 地址表中有对应的目的地址,则转发到对应的端口,否则转发到
除源端口以外的所有端口
33
• VLAN(虚拟局域网)
交换机的增强功能(VLAN)
34
• VLAN帧格式
交换机的增强功能(VLAN)
插入 4 字节的 VLAN 标记
字节 6
6
4
2
46 ~ 1500
存储转 发器
存储转 发器
23
• 分组交换
A 路由器
存储转 发器
网络通信交换技术
存储转 发器
存储转 发器
存储转
发器
路由器
B
存储转 发器
存储转 发器
24
网络通信交换技术
• 分组的称谓
– 数据包(Packet):在网络层的称谓 – 数据帧(Frame):在数据链路层的称谓
25
• 以太网帧格式
字节 6