南方电网一体化电网运行智能系统试点指导技术规范 第1部分平台规范 143篇厂站间通信规约规范.docx
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南方电网一体化电网运行智能系统试点指导技术规范第1部分平台规范143篇厂站间通信规约规范
适用时间：
发布-试点结束
适用范围：
一体化电网运行智能系统试点建设
中国南方电网系统运行部2011
南方电网一体化电网运行智能系统
试点指导技术规范
第1-43部分：
平台规范
厂站间通信规范
TechnicalSpecificationsfordemoprojects
ofIntegratedPowerGridOperationSmartSystem
inChinaSouthernGrid
Part1-43:
Systemplatformspecifications
SpecificationofcommunicationbetweenSubstations/Plants
目次
前言II
1范围5
2规范性引用文件5
3术语和定义5
4通信要求6
4.2信息特性分类8
4.3数据完整性要求9
4.4远方保护要求10
5基于IEEE1344的广域保护通信协议10
5.1格式定义10
5.2通信流程18
前言
为落实公司二次一体化的工作要求，提高电网一体化运行水平，解决二次系统种类繁杂、运行信息割裂、缺乏统一的建设和运行标准等问题，经研究国内外电网运行技术支持系统建设思路和实践案例，提出建设一体化电网运行智能系统的总体解决方案。
为指导一体化电网运行智能系统各试点项目的建设，特制定南方电网一体化电网运行智能系统试点指导技术规范。
本系列规范分为4部分共44篇，第一部分为平台规范，共19篇，描述了一体化电网运行智能系统试点技术架构和平台相关要求；第二部分为应用规范，共19篇，描述了一体化电网运行智能系统主站和厂站应用功能要求；第三部分为建设规范，共5篇，描述了一体化电网运行智能系统主站和厂站配置要求；第四部分为管理规范，共1篇，描述了一体化电网运行智能系统验收等管理要求。
标准体系结构如下表所示：
标准名称
部分
篇
标准编号
南方电网一体化电网运行智能系统技术规范
第1部分：
平台规范
第11篇：
总体架构技术规范
111-2011
第12篇：
主站系统架构技术规范
112-2011
第13篇：
厂站系统架构技术规范
113-2011
第21篇：
主站系统平台技术规范
121-2011
第22篇：
厂站系统平台技术规范
122-2011
第23篇：
容灾备用技术规范
123-2011
第24.1篇：
数据中心技术规范.公共信息模型
124.1-2011
第24.2篇：
数据中心技术规范.对象命名及编码
124.2-2011
第24.3篇：
数据中心技术规范.基于SVG的公共图形交换
124.3-2011
第24.4篇：
数据中心技术规范.公共信息模型交换
124.4-2011
第25篇：
数字及时间同步系统技术规范
125-2011
第31篇：
服务注册及管理功能规范
131-2011
第32篇：
运行服务总线（OSB）功能规范
132-2011
第33篇：
数据交换标准
133-2011
第41篇：
厂站主站间通信规范
141-2011
第42篇：
主站间通信规约规范
142-2011
第43篇：
厂站间通信规约规范
143-2011
第44篇：
IEC61850实施规范
144-2011
第51篇：
安全防护技术规范
151-2011
第2部分：
应用规范
第11篇：
主站数据中心功能规范
211-2011
第12篇：
主站监视中心功能规范
212-2011
第13篇：
主站控制中心功能规范
213-2011
第14篇：
主站管理中心功能规范
214-2011
第15篇：
主站运行综合驾驶舱功能规范
215-2011
第21篇：
厂站数据中心功能规范
221-2011
第22篇：
厂站监视中心功能规范
222-2011
第23篇：
厂站控制中心功能规范
223-2011
第24篇：
厂站管理中心功能规范
224-2011
第25篇：
厂站运行综合驾驶舱功能规范
225-2011
第26.1篇：
厂站装置功能及接口规范.保护装置
226.1-2011
第26.2篇：
厂站装置功能及接口规范.广域控制保护装置
226.2-2011
第26.3篇：
厂站装置功能及接口规范.一体化测控装置
226.3-2011
第26.4篇：
厂站装置功能及接口规范.一体化运行记录分析装置
226.4-2011
第26.5篇：
厂站装置功能及接口规范.一体化在线监测装置
226.5-2011
第26.6篇：
厂站装置功能及接口规范.合并单元
226.6-2011
第26.7篇：
厂站装置功能及接口规范.智能终端
226.7-2011
第26.8篇：
厂站装置功能及接口规范.工业以太网交换机
226.8-2011
第27篇：
智能远动机功能规范
227-2011
第3部分：
建设规范
第11篇：
主站系统配置规范
311-2011
第12篇：
主站辅助设施配置规范
312-2011
第21篇：
厂站系统配置规范
321-2011
第22篇：
厂站二次接线标准
322-2011
第23篇：
厂站辅助设施配置规范
323-2011
第4部分：
管控规范
第11篇：
管理规范
411-2011
本规范是该试点指导规范的第1部分第43篇。
南方电网一体化电网运行智能系统试点指导技术规范
第1-43部分：
平台规范
厂站间通信规范
11范围
本规范规定了南方电网一体化电网运行智能系统的厂站间通信实现方式和要求。
本规范适用于网、省、地县、配各级主站试点和10kV及以上厂站试点的规划、设计、采购、建设、验收、运行、升级工作。
12规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
IEC60044-3-2002仪表用互感器
IEC60834-1-1999电力系统远方保护设备的性能和试验第1部分:
：
指令系统
IEC60834-2-1993电力系统远方保护设备的性能和试验第2部分:
：
模拟比较系统
DL860/IEC61850变电站通信网络和系统
GB/T17463-1998/IEC60870-4:
1990远动设备及系统第4部分：
性能要求
IEC62053-22电量测量设备（交流电）.特殊要求.第22部分:
：
静态电度表（0.2S和0.5S级）
IEC/TS62351-6动力系统管理及其关联的信息交换-数据和通信安全-第6部分:
：
IEC61850的安全性
IEC62439高实用性自动网络
IEEE1588-2008网络测量和控制系统用精密时钟同步协议标准
IEEE802.1Q-2005Localandmetropolitanareanetworks-Virtualbridgedlocalareanetworks
IEEE1344-1995电力系统的同步相量
13术语和定义
3.1
协议protocol（或称：
规约）
用于不同系统中实体通信行为的一组规则和格式（语法和语义）的集合。
3.2
配套标准companionstandard
配套标准是对基本标准或功能协议集的定义增加语义,它表现在对信息对象定义一些特定的用途，或定义另外的一些信息对象、服务规则和基本标准的参数；
3.3
装置device
完成所要求功能的元件或元件组合。
3.4
功能function
功能指应用功能完成的任务。
通常一些功能与其他一些功能相互交换数据，数据交换细节取决于所包括的功能。
功能由智能电子设备（物理装置）完成，一个功能可分解为多个部分，常驻在不同的智能电子设备中，相互间进行通信（分布功能）并与其他功能的部分相互进行通信。
3.4
智能电子设备IntelligentElectronicDevice（简称：
IED）
包含一个或多个处理器，可接受外部源的数据，或向外发送数据，或进行控制的装置。
3.5
逻辑设备LogicalDevice（简称：
LD）
虚拟装置，使相关逻辑节点和数据集为通信目的而关联的装置。
3.6
接口interface
两个功能单元间共享的边界。
由功能特征，如共同物理互联特征、信息特征、其他适当特征和所声明的服务集条款等定义。
3.7
点对点pointtopoint
两个节点间一对一通信链路，仅用于这两个节点之间的通信。
3.8
服务service
可用一系列服务原语建模的资源功能方面的能力。
14通信要求
概述
变电站之间通信是实现变电站自动化系统和保护功能的要求，这些功能可以是分布在两个变电站之间，也可以是一个站有此功能，需要从另一个站获取信息。
例如：
线路保护利用对端线路刀闸和接地开关的位置信息的间隔联闭锁功能，以及其它需要多个变电站信息才能实现的一些功能。
功能逻辑分布和接口
变电站自动化系统的功能可以从逻辑上部署在不同的层次上（站控层、间隔层、过程层）。
这些层次之间的逻辑关联下图所示的1~11的接口，接口1,3~6以及8和9是实现变电站站内自动化通信的功能。
接口10描述了遥控功能，接口7描述了遥测功能，接口2描述了远方保护功能，接口11描述了其他一些跨站的控制功能。
表4-1保护与控制接口
过程层接口
间隔-站控层接口
站间接口
保护
IF4
IF1
IF2
控制
IF5
IF6
IF11
IF1：
间隔层与站控层之间保护数据的交换
IF2：
站与站之间保护数据的交换（包括模拟量和开关量的数据交换。
例如：
线路差动保护之间交换的模拟量，线路距离保护之间交换的开关量。
）
IF3：
间隔层内部的数据交换
IF4：
CT和VT从过程层到间隔层瞬时值的数据传输（包括从间隔层到过程层的数据传输，例如：
保护跳闸信号）
IF5：
过程层与间隔层的控制数据交换
IF6：
间隔层与过程层的控制数据交换
IF7：
站控层与远方工程师工作站之间的数据交换
IF8：
间隔层之间直接数据交换，特别是象联闭锁这种快速的功能实现
IF9：
站控层内部的数据交换
IF10：
变电站与远方控制中心的控制数据交换
IF11：
变电站之间的控制数据交换.这个接口是指开关量的交换，例如：
联闭锁功能或者站间自动装置的功能
厂站间接口角色
各种应用功能需要不同的通信能力，根据功能的部署所形成的信息类型各不相同，分属不同的接口。
厂站间应用接口11是与接口2类似的，专门用于相邻变电站远方控制设备间的通信。
它们可以是基于IEC61850协议的通信网络的，也可以基于其他通信方式和协议。
在该接口上传输的信息和传输的实时性必须满足应用上的需求。
响应行为要求
a）互操作是功能正确实现的关键，必须考虑接收节点应用的响应。
b）接收节点的响应必须满足分布功能实现的整体需求。
c）在各种恶劣条件下（例如：
错误的数据，通信中断引起的数据丢失、资源限制、数据超范围等等），接收节点的响应行为必须正确。
d）外部的通信系统必须满足分布功能实现的整体需求。
e）以上需求都是与功能实现相关的本地问题，但这些要求是数据传输必须考虑的通信质量相关的条款。
信息特性分类
概述
为了满足站内和站间不同功能的要求，对信息类型的要求可按特点进行分类。
根据保护和其他一些测量应用可以分为两组类别，一是保护控制应用（主要指标是传输延时），二是测量和电能质量应用（主要指标是精度）。
由于是按功能实现对信息类型进行特性分类，与变电站的大小和电压等级无关。
不是所有的站内或站间的通信都需要达到同样的性能级别，由于功能的自由部署导致没有一个信息性能级别是固定的。
智能电子设备必须支持所有的级别或者至少是至关紧要的级别，对于满足不同的需求还需要支持传输的优先级。
高速信息
这种类型一般包括简单的类似开关量信息（例如：
短命令、跳闸、闭合、重合命令、启动、停止、闭锁、解锁、出口、释放、状态变化或者部分功能的状态等）。
这些信息是与保护任务密切相关的，IED接收到这些信息是必须立即响应的。
a）跳闸
跳闸是变电站内最重要的开关量信息，站间的闭锁和释放也具有同等重要性。
这类信息对通信的要求是很高的。
1）站内的间隔内跳闸，传输延时小于等于4ms。
2）站内间隔之间跳闸，传输延时必须小于等于10ms，可能也需要小于等于4ms。
3）相邻变电站跳闸，整个传输延时要满足IEC60834-1的需求。
TR1≤4ms
TR2≤10ms
TR3≤15ms
TR4≤20ms
TR5≥20ms
b）状态变化
其它所有IED之间和IED与过程层间的快速信息的传输是自动化系统的重要功能，对通信的需求较之跳闸要低一些。
1）基于快速状态变化的应用，传输延时小于等于20ms。
2）基于一般状态变化的应用，传输延时不超过100ms。
低速信息
站控层数据刷新、单条线路的屏幕显示刷新、告警以及事件列表刷新等命令和报告等，属于低速信息类别不适用于站间通信。
这些信息传输时延不应超过500ms，从过程层和间隔层到操作员的响应时间大于1s。
生数据
这种信息类型包括数字化变送器数字化互感器发出的数据，电压和电流的采样值需要从变送器传送到处理单元，与开关量不同的是此类数据是连续发送的同步数据流。
线路差动保护需要这些数据在两端设备之间相互传输，为避免由采样值传输延时引起的保护延时，传输延时要满足4.2.2的要求。
对于相量测量单元传输的要求的延时与采样数据传输的延时要求是相同的。
模拟量数据除传输延时外还有幅值分辨率和采样率要求。
根据4.2.2所述的高速信息分类，保护和控制要求的传输延时为4ms。
对于站间通信传输延时应小于10ms。
对于其它通信系统，也包括要求较低的TR3和TR4，前提是不影响应用功能。
时间同步信息
保护与控制事件的同步，根据表4-5进行控制保护事件时间标签进行分类。
表4-5.事件时间标签分类
时间特性等级
精度ms
目的
T1
±1
事件时间标签
T2
±0.1
过零点和同步检测时间标签.
数据完整性要求
数据完整性指在给定的通信链路条件下传输误码率的最高限值。
所有安全性相关的信息，例如命令和跳闸这些直接作用于过程层的信息必须有最高的完整性要求。
根据CIGRE保护用通信误码率要求
表4-7
保护类型-通信数据
通信条件
误码率
距离保护–开关量
正常
10-5
距离保护–开关量
异常
10-4
差动保护–模拟量
正常
10-6
差动保护–模拟量
异常
10-5
远方保护要求
远方保护这个术语指像线路保护这样的保护设备本身，也包括把保护与通信网相连接的接口设备。
这一章节将着重描述在安全可靠基础上的保护通信问题。
安全性要求
安全性“S”是指不误动的能力。
例如：
现场保护的误跳闸，如果误动的概率是PUC，则安全性的定义为S=1-PUC。
安全性的要求引用IEC60834-1中的从中级至高级的定义，PUC在闭锁方案时必须小于10-4，在保护内部跳闸方案是必须小于10-8。
完整的通信回路包括IED设备内部保护应用在内，PUC应低于10-8，以实现保护跳闸方案。
针对通信回路中不同部分的指标要求要根据不同功能分别来完成。
可靠性要求
可靠性“D”是指不拒动的能力。
例如：
现场保护拒动，如果拒动的概率是PMC，则可靠性的定义是：
D=1-PMC。
可靠性的要求引用了IEC60834-1中的从中级至高级的定义，PMC在欠范围保护设计时必须小于10-2，在保护内部跳闸设计时必须小于10-4，最大延时必须小于10ms。
15基于IEEE1344的广域保护通信协议
本章提出的基于IEEE1344的通信协议可实现厂站间测量量、控制量信息的传输，适用于以主从方式并且使用点对点专线通信的广域保护模式。
格式定义
实时传输数据有4种类型：
数据帧、配置帧、头帧和命令帧。
所有传输帧都以2个字节的帧同步字（SYNC）开始，后紧随着2个字节的帧长（FRAME-SIZE）、8个字节的厂站标识（IDCODE）、4个字节的世纪秒（SOC）、4个字节的秒等分数（FRACSEC）。
所有帧以CRC16的校验字结束。
CRC16用X16+X12+X5+1多项式计算，其初始值规定为0。
图5-1传输帧结构
图5-1描述了传输帧的结构，包括传输次序、字段的描述，同步字首先传送，校验字最后传送。
多个字节的字传输时，先传送最高位字节，所有各帧都使用同样的次序和格式（ASCII字符传送顺序和表示顺序一致）。
传输帧字节的定义见表5-1。
表1的FRACSEC中时间质量位的定义见表5-2。
表5-1传输帧字节定义
编号
字段
长度
说明
1
SYNC
2
帧同步字。
第1字节：
AAH；
第2字节：
帧类型和版本号：
Bit7：
保留至将来定义；
Bits6-4：
000：
数据帧，
001：
头帧，
010：
配置帧1，
011：
配置帧2，
100：
命令帧，
Bits3-0：
协议版本号，以二进制表示（1－15），本协议定义为1。
2
FRAMESIZE
4
帧字节数，32位无符号整数（0－4294967295）。
3
IDCODE
8
厂站的标识，用ASCII码表示。
4
SOC
4
世纪秒，起始时间为1970年1月1日00时00分00秒。
5
FRACSEC
4
秒等分数及时间质量、相量数据中的时标：
Bit31：
保留，默认置0；
Bit30：
闰秒方向，1表示减，0表示加；本标志位在闰秒预告置位同时有效，在闰秒发生后保持24h。
Bit29：
闰秒发生标志，闰秒发生后的第1秒置1，保持24h的置位状态，然后置0；
Bit28：
闰秒预告，1表示本分钟最后一秒为闰秒，0则正常；
Bits27–24：
表示时间质量；
0000：
时钟运行正常；
Bits23–00：
整数，秒等分数，单位时间由配置帧中的TIME-BASE字段指定，同一子站的所有同步相量测量装置的秒等分数基数是相同的。
6
DATA1
1
数据段字节1
7
DATA2
1
数据段字节2
……
8
DATAN
1
数据段字节N
9
CHK
2
CRC16校验码
表5-2FRACSEC中时间质量位的定义
编号
二进制位
十六进制值
说明
1
1111
F
时钟失效，时间不可靠
2
1110
E
未定义，保留
3
1101
D
未定义，保留
4
1100
C
未定义，保留
5
1011
B
时钟失锁，最大时间偏差10s
6
1010
A
时钟失锁，最大时间偏差1s
7
1001
9
时钟失锁，最大时间偏差0.1s
8
1000
8
时钟失锁，最大时间偏差10-2s
9
0111
7
时钟失锁，最大时间偏差10-3s
10
0110
6
时钟失锁，最大时间偏差10-4s
11
0101
5
时钟失锁，最大时间偏差10-5s
12
0100
4
时钟失锁，最大时间偏差10-6s
13
0011
3
时钟失锁，最大时间偏差10-7s
14
0010
2
时钟失锁，最大时间偏差10-8s
15
0001
1
时钟失锁，最大时间偏差10-9s
16
0000
0
时钟锁定状态，正常运行
数据帧
数据帧包含测量信息，其字节的定义及特殊字节的定义分别见表5-3及表5-4。
表5-3数据帧字节的定义
编号
字段
长度
说明
1
SYNC
2
帧同步字，见表5-1。
2
FRAMESIZE
4
帧字节数，见表5-1。
3
IDCODE
8
设备标识。
4
SOC
4
世纪秒，见表5-1。
5
FRACSEC
4
秒等分数及时间质量，见表5-1。
6
STAT
2
按位对应含义的状态字，见表5-4。
7
PHASORS
4×PHNMR
四个字节的定点相量数据，见表5-4。
8
FREQ
2
用定点数表示的频率偏移量，见表5-4。
9
DFREQ
2
用定点数表示的频率变化率，见表5-4。
10
ANALOG
2×ANNMR
模拟量，见表5-4。
11
DIGITAL
2×DGNMR
开关量，见表5-4。
重复6–11字段
根据配置帧中PMU的个数，即NUM_PMU字段，重复6~11字段的内容。
12
检查字节
2
CRC16校验码。
表5-4数据帧特殊字节的定义
字段
长度
说明
STAT
2
按位对应含义的状态字：
Bit15：
数据可用标志，0表示可用，1表示异常；
Bit14：
装置异常，0表示没有异常；
Bit13：
同步状态，0表示处于同步状态；
Bit12：
数据排序，0表示按照时间排序，1表示按照接收顺序排序；
Bits11–06：
保留待用；
Bits06-04：
时标异常；
000=同步锁信，最好效果；
001=持续10s锁信失败；
010=持续100s锁信失败；
011=持续1000s以上锁信失败；
100=持续1h以上锁信失败；
101=持续2h以上锁信失败；
110－111：
未定义，留作扩展。
Bits03-00：
保留待用；
PHASORS
4
表示两个16位的整数，用极坐标表示方式的幅值和相角：
－先传幅值，用0到65535的无符号整数表示；
－再传角度，用16位的有符号整数表示，以弧度×104表示，取值范围为
-×104到+×104。
FREQ
2
频率偏移量，即额定频率的差值，单位为10-3Hz。
取值范围为32.767Hz到+32.767Hz；用16位有符号整数表示。
DFREQ
2
频率变化率，单位为10-2Hz/s；
取值范围为–327.67Hz/s到+327.67Hz/s；用16位有符号的整数表示。
ANALOG
2
模拟量信息，用16位有符号的整数表示。
可以是采样量，例如控制信号或者变换器的值。
数值的取值范围由使用者自行规定。
DIGITAL
2
开关量状态字，按位对应的状态字，由使用者自行规定。
头帧
头帧用ASCII码表示，用于传输厂站相关配置信息。
头帧具有SYNC（同步字）、FRAMESIZE（帧长度）、IDCODE（厂站标识符）、SOC（世纪秒）、FRACSEC（秒等分数）、DATA1（数据字段1）、…DATAn（数据字段n）、CHK（CRC16校验码），但头帧数据没有固定格式。
头帧的字节的定义见表5-5。
表5-5头帧字节的定义
编号
字段
长度
说明
1
SYNC
2
帧同步字，见表5-1。
2
FRAMESIZE
2
帧字节数，见表5-1。
3
DC_IDCODE
8
厂站标识。
4
SOC
4
世纪秒，见表5-1。
5
FRACSEC
升级会员 