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1、PCS装置SMV实现技术细节探讨,SMV介绍规约介绍9-2报文采样同步模型中的SMVSMV软压板SMV品质对装置的影响,主要内容,2,PCS978前,3,PCS978后,4,合并单元前,5,合并单元后,6,PCS8681变中变低前,7,PCS9681后,8,PCS222C前,9,PCS222C后,10,户外柜中的终端盒,11,主变零序互感器及远端模块,12,开关柜交换机,13,什么是SMV?Sampled Measured Value采样测量值，也称为SV(Sampled Value),一种用于实时传输数字采样信息的通信服务 从发展历史来说，SMV的发展先后经历：IEC60044-8，IEC6
2、1850-9-1，IEC61850-9-2 目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8,SMV介绍,14,典型采样过程,15,典型采样过程,16,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9-2Q/GDW441-2010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,17,IEC60044
3、-8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采用IEC69870-5-1的FT3格式，故常称之为FT3格式传输延时确定可以采用再采样技术实现同步采样硬件和软件实现简单通道传送瞬时标幺值固定12通道,IEC60044-8,18,IEC60044-8数字输出额定值,19,Range-flag=0 表示保护ECT的50倍额定；Range-flag=1 表示保护ECT的100倍额定；,IEC60044-8应用层帧格式,20,IEC60044-8默认通道布局,21,IEC60044-8状态字,22,为了满足变电站更加灵活的需求，国网公司在Q/GDW441-2010智能变电
4、站继电保护技术规范对60044-8所定义的通用帧格式从12通道扩展到22通道，一般称之为扩展FT3格式,支持通道可配置的扩展 IEC 60044-8协议（扩展FT3）,23,扩展FT3应用帧格式,24,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（DataSetName）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254）。样本计数器 帧格式位置发生变化数据通道扩展至22路状态字有效无效位扩展至22路,扩展FT3应用帧格式的不同点,25,IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准IEC 61850-9-2：特定通信服务映
5、射(SCSM)中所定义的一种采样值传输方式，网络数据接口传输延时不确定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、变压器等保护的数据处理通道传送一次瞬时值,IEC61850-9-2,26,IEC61850-9-2的简化版（light 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，IEC61850-9-2的工程实现指南，事实上是IEC61850-9-2的更为明确定
6、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/LE,27,ISO/IEC 8802-3以太网帧结构对比（9-2与9-2LE）,28,61850-9-2附录A,9-2LE附录A,APDU帧结构对比（9-2与9-2LE）,29,61850-9-2附录A,9-2LE附录A,数据通道编码（9-2LE）,30,9-2LE的APPID固定40
7、009-2LE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。,9-2与9-2LE帧结构上的几个区别,31,基于9-2LE，但是APPID，通道顺序及个数灵活可配。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9-2与9-2LE,61850-9-2区别,32,前导字节（Preamble）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
8、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（Start-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mac地址报头以太网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（Priority 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
9、的优先级标记。优先级标记头的结构：,9-2以太网帧结构说明（1）,33,TPID值：0 x8100User priority：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Ethertype由I
10、EEE著作权注册机构进行注册，可以区分不同应用。,9-2以太网帧结构说明（1）,34,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个字节应用协议数据单元APDUAPDU格式说明请参考下一部分。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 MA
11、C方生成，通过接收MAC方进行计算得出，以校验被破坏的帧。,9-2以太网帧结构说明（1）,35,IEC 61850-9-2 采样值报文 APDU结构（2）,36,IEC 61850-9-2 采样值报文 ASDU结构（3）,37,IEC 61850-9-2 采样值报文采样值序列按间隔配置，典型12通道的结构示意如下（4）,38,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（最小单位）为1mA，测量电压采样精度（最小单位）为10mV。IEC61850-9-2数据帧报文通道数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。,使用Validity、Test属性，其他属性暂不考虑。,数
12、据品质（5）,39,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。,IEC61850-9-2（点对点）,40,各个规约比较,41,44-8报文（借助仪器）,42,9-2报文标注,43,源MAC,目的MAC,APPID,长度,SVID,计数器0-3999,同步标记,瞬时值,品质,例子：,9-2报文例子,44,数据同步是指二次设备
13、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、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,45,插值法,46,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
14、44-8）,时钟同步法,47,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（适用于组网方式9-2）,ICD中的SMV信息（合并单元部分）,48,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-
15、8 帧格式中有通道延时因而不需要。,ICD中的SMV信息（保护测控部分）,49,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,CID中的SMV信息（合并单元增加SMVCB）,50,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,CID中的SMV信息（合并单元增加通讯信息）,51,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 01-0c
16、-cd-04-01-FF（一般国内现场对此不作要求）APPID 建议范围0 x4000-0 x7FFF44-8为串口协议，以上信息虽然在SCD可以配置，但是实际不需要,CID中的SMV信息（保护测控增加Inputs）,52,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goose.txt来完成的9-2的发送和接收9-2
17、的注意点：一般采用独立板卡完成SMV接收与发送，目前主要使用1136（4136）。过程层板卡中下载goose.txt,PCS装置如何实现9-2,53,1123等板卡完成44-8的发送和接收早期44-8采用标准12通道，板卡不需要配置文本，采用固定的通道格式，接收侧按固定通道取舍，扩展FT3提出之后，就存在通道的映射关系，现在一般都是要下载配置goose.txt,PCS装置如何实现44-8,54,9-2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，相同通道数目，就可以通上。,SMV接收匹
18、配原则,55,9-2双网接收机制,56,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，B网链路出错、MU数据无效，MU退出状态异常，MU检修状态异常，延时变化异常等,9-2的各种报警含义,57,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。如何判断SMV A网，B网？1136（4136）通过Fiber No来判断，小的为A,
19、大的为B,链路异常报警,58,什么是数据无效报警？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,59,什么是退出异常报警？有流退出SV软压板,退出异常报警,60,什么是通道延时异常报警？保护上电后，接入的MU通道延迟非0时间直接确认，延时通道发生变化或通道延时超过3ms，置通道延迟变化，瞬时告警,若连续10s该数据延迟时间恢复原来的通道延迟时间，插值恢复正常，告警返回,通道延时异常报警,61,什么是检修异常报警？在接收软压板投入的情况下，接收到带检修位的采样信号时，装置报检修异常告警,检修异常告警,62,什么是SMV告警总？包括A网链路出错，B网链路
20、出错，SV数据出错、MU数据无效，MU失步，MU退出状态异常，MU检修状态异常，通道抖动异常，延时变化异常等的或输出；所有告警都消失后复归,SMV告警总,63,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变量名？一个控制块对应一个接收软压板,SMV接收软压板,64,只接收才存在单双网的说法，发送没有单双网的说法SMV A/B网控制软压板 控制A/B网接收投入。0-退出，1-投入；一般的A网投入隐含，B网投入更名为双网投入，用来控制是单网方式还是双网方式。变量名？,SMV单网、双网,65,SMV的品质,66,SMV,品质因素对PCS931的影响,67,检修不一致处理同无效,品质因素对PCS978的影响,68,检修不一致处理同无效,品质因素对PCS915的影响,69,检修不一致处理同无效,品质因素对测控的影响,70,谢谢!,71,
