电力系统通讯.doc
《电力系统通讯.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力系统通讯.doc(13页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、现场总线与电力系统通信佟为明 (哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江 哈尔滨,150001)摘 要: 现场总线和电力系统通信协议分别是工业自动化领域和电力系统的研究热点,二者既有联系又有区别.首先单独介绍了现场总线的概念、特点与优点、国际标准与中国标准及应用领域,列举了9种电力系统通信协议国际标准,重点分析了与通信技术密切相关且在电力系统中影响较大的远动设备和系统传输协议国际标准IEC 60870-5配套标准及变电站通信网络和系统国际标准IEC 61850;然后给出了现场总线在电力系统通信中的一些应用情况;最后对现场总线与电力系统通信网络进行了初步比较,提出了现场总线与电力系统通信的一些
2、共同发展趋势。关键词:现场总线 电力系统 通信协议 IEC 608705 IEC 618501 现场总线及其特点与优点国际电工委员会IEC61158对现场总线(fieldbus)的定义是:安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。第2版(Ed2。0)IEC61158-2用于工业控制系统中的现场总线标准第2部分:物理层规范(Physical Layer Specification)与服务定义(Server definition)又进一步指出:现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备,如变送器(transducers)、执行器(act
3、uators)和本地控制器(local controllers)之间的数字式、串行、多点通信的数据总线1。现场总线(系统)在本质上具有以下技术特点:(1)现场总线是现场通信网络(2)现场总线是数字通信网络(3)现场总线是开放互连网络(4)现场总线是现场设备互连网络(5)现场总线是结构与功能高度分散的系统(6)现场设备的互操作性与互换性现场总线所具有的数字化、开放性、分散性、互操作性与互换性及对现场环境的适应性等特点决定和派生了其一系列优点:(1) 导线和连接附件大量减少(2) 仪表和输入输出转换器(卡件)大量减少(3) 设计、安装和调试费用大大降低(4) 维护开销大幅度下降(5) 系统可靠性提
4、高(6) 系统测量与控制精度提高(7) 系统具有优异的远程监控功能(8) 系统具有强大的(远程)故障诊断功能(9) 设备配置、网络组态和系统集成方便自由(10) 现场设备更换和系统扩展更为方便(11) 为企业信息系统的构建创造了重要条件2 现场总线标准与应用世界上已有现场总线100多种,其中宣称为开放型总线的有40多种2,主流的成为国际标准的现场总线有十几种3。2.1 现场总线国际标准(1)国际标准IEC61158IEC61158是测量与控制用数字式数据通信系统工业控制系统用现场总线,有三个版本,第1版和第2版包括8种现场总线:FF H1、ControlNetTM、ProfibusTM 、PN
5、et、FF HSE、SwiftNetTM、WorldFIP、Interbus,第3版又增加了两种现场总线:Ethernet/IPTM、PROFInetTM.(2)国际标准IEC62026IEC62026是用于低压开关设备和控制设备 控制器设备接口的现场总线,即设备层现场总线,包括4种现场总线 :AS-i、DeviceNet、SDS、Seriplex。(3)国际标准ISO11898和ISO11519ISO11898是道路交通工具数字信息交换用于高速通信的控制器局域网(CAN),通信速率为125kbit/s1Mbit/s。ISO11519是道路交通工具低速串行数据通信:低速控制器局域网(CAN)和
6、交通工具局域网(VAN),通信速率不大于125kbit/s.2。2 现场总线中国标准我国有关协议的标准化工作的基本方针是等效采用IEC标准,因此相应于IEC62026和IEC61158开展了中国现场总线标准的研究工作,现已取得了一定成果。与IEC62026相应的现场总线中国标准ASi DeviceNetIEC61158包含的现场总线尚未成为中国标准,只是Profibus中文版作为中国机械工业的行业标准。2.3 现场总线应用现场总线可广泛应用于汽车工业(焊接工程、生产输送线、制动器组装线、整车组装、冲压输送、车体输送、车窗玻璃加工、注塑机、发动机加工和组装、涂装线、铸造工程、轴组装线、变速器加工
7、和组装、门框制造、点火线圈装配、检测装置、码堆机)、半导体芯片制造和半导体产品制造(磁盘制造、喷镀装置、印刷板生产、电池检查、刻蚀、洗净装置、电镀工艺、铸模工序、电容制造线、护罩、搬送、压焊、曝光)、食品饮料(啤酒酿造、啤酒罐装、啤酒罐排列、啤酒发酵和储藏、咖啡生产、豆芽生产和培育)、物流业/搬运业(传输线、显像管制造线、机械输送、机场行李输送系统、物流仓库系统、电梯)、电力系统(继电保护、电力监控)、包装、石油、化工、钢铁、水处理、楼宇自动化、机器人、制药、冶金、造纸等领域.图1为一种用于工业控制的三层网络结构,其设备(Device)层、控制(Control)层、信息(Information
8、)层三层网络分别为DeviceNet、ControlNet和EtherNet.3 电力系统通信协议国际上,电力系统通信协议主要是由IEC TC57制定的 4。3.1 远动设备和系统传输协议国际标准IEC 608705(IEC 60870 Telecontrol equipment and systems Part 5:Transmission protocols)国际上,远动设备和系统传输协议国际标准IEC 60870-5系列的工作组为IEC TC57 的远动通信协议工作组WG3.IEC 60870-5系列的IEC 6087051、608705-2 、60870-5-3、 60870-5-4、
9、 6087055等5个基础标准和IEC 608705-101、60870-5-102 、60870-5103、 60870-5104等4个配套标准已制定完毕;对IEC 608705系列标准的符合性测试指南IEC 60870-56已于2005年底成为FDIS(Final Draft of International Standard)文件,正在陆续推出IEC 60870-5-601、60870-5602 、60870-5-603、 608705604,分别对IEC 608705-101、60870-5-102 、60870-5103、 608705104规定检测程序。WG3于2005年已提出了2
10、个新InternetPhotoelectricSensor EtherNet ControlNetTM DeviceNetTMInformationDevice ControlComputer 2 Computer 1Controller4Controller3Controller1Controller2Bar Code ReaderSmart Speed ControllerHMIOperatorInterfaceI/OI/ORemote AccessRouter DeviceDisplay Station图1 罗克韦尔推出的现场总线控制系统体系结构工作项目的计划:解决变电站之间用IEC 6
11、0870通信、控制中心与变电站之间用IEC 60870通信的问题.WG3还计划在组内成立一个安全小组,以配合数据和通信安全标准IEC 62351的相关工作。在IEC 62351-3和62351-5完成后,再对IEC 608705-104第2版以附录形式增加安全方面的内容。在国内, IEC 608705的基础标准和IEC 608705的配套标准已由SAC/TC 82的变电站工作组全部转化为我国的国家标准或行业标准 ,共有12个国标和8个行标.其中,IEC60870-5101、IEC60870-5-104的对应行标被广泛采用.工作组计划依据IEC 60870-56制定新行标,原DL/Z 634。5
12、6与新版的IEC标准有很大差别,在新的行标推出之后将予以废除。3.2 变电站通信网络和系统国际标准IEC 61850 (IEC 61850 Communication networks and systems in subsdation)国际上,变电站通信网络和系统国际标准IEC 61850系列的工作组为IEC TC57的电力系统IED通信及其数学模型工作组WG10.WG10是由曾经为变电站自动化标准工作的3个工作组IEC TC57 WG10、WG11、WG12合并而成的一个工作组。IEC 61850系列有14个标准,包括IEC 618501、 61850-2、618503、618504、 6
13、18505 、 61850-6、618507-1、61850-72、618507-3、61850-74、6185081、618509-1、 61850-92、61850105,其第1版已于2005年全部完成。WG10现已开始分步实施制定IEC 61850的第2版标准,将扩充IEC61850对电能质量测量的对象模型和变电站外部接口标准。WG10建立了专门的网站http:/。国内SAC/TC 82的变电站工作组当前主要是在制定IEC 61850系列的14个标准,已经完成了10个行标,尚有4个标准预计在2006年完成。工作组还将密切跟踪IEC 61850第2版的修订进展。3。3 能量管理系统应用程序
14、接口国际标准IEC 61970 (IEC 61970 Energy management system application program interface, EMS-API)国际上,能量管理系统应用程序接口国际标准IEC 61970系列的工作组为IEC TC57 的能量管理系统应用程序接口工作组WG13.目前, IEC 619701指南和一般需求(Guidelines and General Requirement)、619702术语(Glossary)、61970301公共信息模型(CIM)基础(Common Information Model(CIM) Base)、61970401
15、组件接口规范(CIS)框架(Component Interface Specification(CIS) Framework)等4个标准已经出版;IEC 61970-302电量计划、预订和交易、61970402公共服务、61970-403一般数据的访问、61970404高速数据的访问、61970-405一般事件和订阅、61970407历史数据的访问、619705524(503)CIM XML模型交换格式等7个标准都在CD(Committee Draft)状态;IEC 61970501 CIM程序引用和模型数据交换规范在FDIS状态;IEC 61970-450 CIS信息交换模型指南、61970
16、-451 SCADA的CIS、61970452 CIM模型交换规范、61970-453图形交换等5个标准正在起草中;IEC 61970-503-5通用数据访问的CORBA映射、61970-5037通用数据访问的C语言映射等2个标准还未启动。鉴于信息模型的不断扩充,2005年底发布了CIM的新版文件。另外,在CIM的下一版中将采用国际单位。IEC 61970中最重要的概念就是CIM。有关CIM的信息可访问http:/www.cimuser。org.在国内, 负责与IEC TC57 WG13的IEC 61970系列标准对口工作的是SAC/TC 82的能量管理系统应用程序接口工作组。该工作组最近加快
17、了进度,5个标准已经出版,2个在投票中,6个已有CD文件。以该工作组为核心的主要国内厂家已经对IEC61970做了5次互操作试验,取得了很大的成绩。3。4电力事业应用集成配电管理系统接口国际标准IEC 61968 (IEC 61968 Application integration at electric utilities System interfaces for distribution management)国际上,电力事业应用集成配电管理系统接口国际标准IEC 61968系列的工作组为IEC TC57 的配电管理的系统接口工作组WG14。IEC 61968共有13个标准。目前,IEC
18、 619681接口体系结构和一般需求(Interface architecture and general requirements )、61968-2术语、61968-3网络操作接口(Interface for network operations) 等3个标准已由IEC出版;IEC 619684记录和资产管理接口标准(Interface Standard for Record and Asset Management) 已有CD文件;IEC 61968-9表记读数和控制接口、61968-13公共配电系统模型交换等2个标准已经启动;IEC 61968-5运行计划编制和优化、619686维护和
19、建设、61968-7网络扩充计划、619688用户支持、61968-11 DSM的CIM、61968-12用户案例技术报告等6个标准还未启动。IEC 61968的关键之一是采用公共语言即TC57的CIM来实现企业应用集成的信息交换。在国内,IEC 61968系列标准的跟踪和转化工作由SAC/TC 82的配网工作组负责。IEC 61968的13个标准已经有3个正式出版物,3个在CD状态,其余的还未启动。工作组力争在2006年转化3个标准。3.5 数据和通信安全国际标准IEC 62351(IEC 62351 Data and communication security)国际上,数据和通信安全国际
20、标准IEC 62351系列的工作组为IEC TC57的 数据和通信安全工作组WG15。IEC 62351系列标准包括IEC 60870-5系列、IEC 60870-6系列、IEC 61850系列、IEC 61970系列和IEC 61968系列在通信安全方面的标准。目前,IEC 623511导则、IEC 623512术语、IEC 623513含TCP/IP协议的安全、IEC 62351-4含MMS协议的安全、IEC 623515对IEC 608705及派生标准的安全、IEC 623516对IEC 61850协议的安全等6个标准已有了CD文件;IEC 62351-7网络管理的目标、623518电力
21、工业运行环境下全面的安全过程开发建议等2个标准也已正式启动。在国内,鉴于IEC 62351系列标准的进展较快,SAC/TC 82的通信工作组下一步的工作重点将转移到IEC 62351上来,目前正在对其进行跟踪。3.6 解除管制的电力市场通信框架国际标准IEC 62325(IEC 62325 Framework for deregulated electricity market communications)国际上,解除管制的电力市场通信框架国际标准IEC 62325系列的工作组为IEC TC57的电力市场的通信工作组WG16。IEC 62325101导则和需求、62325102电力市场模型的
22、例子、62325-501采用ebXML的导则、62325502 ebXML协议等4个标准已经出版。IEC 62325系列标准遵循CIM概念,借助于IEC 61970、IEC 61850扩充了电力市场方面需要的CIM,同时开发了独立的平台服务模型和基于Web服务的特殊平台模型。在国内,IEC 62325系列标准的跟踪和转化工作由SAC/TC 82的电力市场工作组负责.该组是2005年正式成立的.目前,该组已安排了IEC 62325已经出版的4个标准的转化计划。3.7 分布能源通信国际标准IEC 62350国际上,分布能源通信国际标准IEC 62350的工作组为IEC TC57在2004年成立的一
23、个新的负责分布能源通信系列标准制定工作的WG17.分布能源对象目前是指燃料电池、柴油发电机、太阳能、组合的热能和电能。IEC 62350标准是由WG17于2005年起草的,目前在CD状态.在国内,对IEC 62350的跟踪将由SAC/TC 82的变电站工作组启动,在条件成熟后完成对分布能源通信的标准制定工作。3。8 水电厂监控通信国际标准IEC 62344国际上,水电厂监控通信国际标准IEC 62344的工作组为IEC TC57在2004年成立的一个新的负责水电厂监控的通信系列标准制定工作的WG18。IEC 62344是在IEC 61850系列标准的基础上制定的,其中包括对IEC 618507
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力系统 通讯
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【丰****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【丰****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。