IEC61850规约讲解

IEC61850标准讲解修试工区修试工区邱子平邱子平一、关于数字化变电站的一些疑问关于数字化变电站的一些疑问What？什么是IEC61850规约？What？什么是IEC61850规约？什么是IEC61850规约？IEC61850标准的全称是变电站系统与网络（Communicationnetworksandsystemsinsubstations），它是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。该标准是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10,11,12(WG10/11/12)负责制定。标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主有:1、IEC60870-5-101远动通信协议标准；2、IEC60870-5-103继电保护信息接口标准；3、UCA2.0(UtilityCommunicationArchitecture2.0)(由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系)；4、ISO/IEC9506制造商信息规范MMS(ManufacturingMessageSpecification)。什么是IEC61850规约？规约从1995年开始制订的。目前，IEC61850共14个部份已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对61850系列标准进行了同步的跟踪和翻译工作，现已完成第一版的工作。国内采用的标准名称是DL/T860。关于数字化变电站的一些疑问What？什么是IEC61850规约？为什么要采用IEC61850规约？Why？What？什么是IEC61850规约？为什么要采用IEC61850规约？----传统技术在当今变电站自动化系统应用中的局限当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高。我们看到变电站已经从过去的有人值守到少人值班，到现在集控站模式下的无人值守，大量的保护、测控信息通过自动化系统采集和上送。而随着状态检修、程序化操作等新的工作方式的采用和推广，除了传统的电流、电压、开关位置等开入量上送及少量的开关控制信号下行以外，装置的自诊断信息以及更多的操作功能都需要通过变电站自动化系统来实现。鉴于IEC60870-5时代的规约混乱，不同厂家装置间直接通讯几乎不可能实现的现实，使得我们不得不寻找一个更好的变电站通讯规约来替代。为什么要采用IEC61850规约？----基于IEC61850规约的数字化变电站的特点基于IEC61850规约构架的数字化变电站较传统综自站有以下四个特点：1、定义了变电站的信息分层结构变电站通信网络和系统协议IEC61850标准草案提出了变电站内信息分层的概念，将变电站的通信体系分为3个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了层和层之间的通信接口。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。变电站内的IED（IntelligentElectronicDevice智能电子设备，测控单元、保护装置、智能终端等都可视为IED）均采用统一的协议（GOOSE,GSSE,SV等），通过网络进行信息交换。为什么要采用IEC61850规约？----基于IEC61850规约的数字化变电站的特点2、采用了面向对象的数据建模技术相较传统综自站内通讯使用的IEC60870-5-103规约版本有百余种的尴尬状况，IEC61850引入了“面向对象建模”的概念。在规约里，每台IED作为一个服务器（Service），被细分逻辑设备（LogicalDevice）、逻辑节点（LogicalNode）和数据对象（DataObject）以及各对象的数据属性（DataAttribute）进行分层分级的建模。每个服务器包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象。数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口（ACSI）和服务器通信可访问数据对象。为什么要采用IEC61850规约？----基于IEC61850规约的数字化变电站的特点为什么要采用IEC61850规约？----基于IEC61850规约的数字化变电站的特点3、数据自描述标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则；采用面向对象的方法，定义了对象之间的通信服务。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。为什么要采用IEC61850规约？----基于IEC61850规约的数字化变电站的特点4、网络独立性IEC61850标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口（ASCI）。在IEC61850-7-2中，建立了标准兼容服务器所必须提供的通信服务的模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型。客户通过ACSI，由专用通信服务映射（SCSM）映射到所采用的具体协议栈，例如制造报文规范（MMS）等。IEC61850标准使用ACSI和SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络技术发展时只要改动SCSM，而不需要修改ACSI。为什么要采用IEC61850规约？----基于IEC61850规约的数字化变电站的特点How？关于数字化变电站的一些疑问What？什么是IEC61850规约？为什么要采用IEC61850规约？Why？如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？What？什么是IEC61850规约？如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？我们从以下三个角度来看数字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、从使用服务上来看如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？——从变电站层次结构上来看从变电站层次结构上来看，数字化变电站由站控层，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。如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？——从使用设备上来看从使用设备来看，构建一个完整的数字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。如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？——从使用设备上来看2、网络化的二次设备变电站内常规的二次设备，为实现继电保护、防误闭锁、测量控制、故障录波、电压无功控制、同期操作等功能，需要在各功能装置之间建立一一对应的电缆或是网线的连接。而在二次设备的设计完全符合国际电工组织IEC61850规约的情况下，各个IED（智能电子设备IntelligentElectronicDevice）之间的连接全部采用高速的网络通信，这种网络链路取代了传统变电所中装置设备之间的电缆连接。网络链路与电缆回路的区别不仅在于传输介质、传输形式的不同，区别于电缆回路模式下各个装置之间的联络是点对点的电缆连接，数字化变电站中的各IED之间并无直接的物理联系，而是通过交换机来实现数据统一收集和发送。即各IED发送的数据由其所连接的交换机传输到整个网络上进行共享，同时通过其所连接的交换机接收其他IED在网络上共享的数据。这样所有二次电缆实际上都可以取消，同时许多常规的功能装置在这里变成了逻辑功能模块。如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？——从使用设备上来看装之间的联系由复杂的电缆连线变成简单的网络连接。传统接线网络连接如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？——从使用设备上来看3、自动化的监控管理系统在变电站全面实现数字化后，我们可以进而在监控系统中加入智能分析软件，根据当前所内设备的运行状态，为由“定期检修”向“状态检修”的转变提供技术基础。同时“程序化操作”等实用技术在数字化变电站中也有更好的推广空间。如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？——从使用服务上来看从使用服务来看，一个完整的数字化变电站由以下三部分服务支撑：1、MMSMMS：ManufacturingMessageSpecification(ISO9506)制造报文规范。该标准起源于80年代的通用汽车公司所制定的报文制造规范。在数字化变电站中，MMS技术主要被用在自动化网络报文的传输。2、GOOSEGOOSE：GenericObjectOrientedSubstationEvents通用面向变电站事件对象。该服务主要应用于数字化变电站中过程层与间隔层设备之间的通信传输，简单的来说就是替代了这些设备间的控制、信号电缆的功能。3、SMVSMV：SampledMeasuredValue采样测量值。该服务主要应用于数字化变电站中间隔层设备与过程层间的单向电流、电压采样值传输。二、IEC61850规约的结构和内容IEC61850规约的结构和内容系统概貌：IEC61850-1介绍和概述介绍了整个61850系列标准的制定目的、历史沿革，对61850的其它标准的核心内容作了一个提炼并加以介绍，对以后的标准中涉及的核心概念作了初步的阐述。IEC61850-2术语搜集了整个61850系列标准所涉及的术语解释、缩写名词定义、规范性引用文件。IEC61850-3总体要求从质量要求、环境条件、供电条件三个方面对SAS系统的性能进行了规范。IEC61850-4系统和项目管理主要规范了SAS的参数化、文档化等工程管理要求SAS及其IED始于研发阶段直至停产和退出运行的生命周期内的质量管理。IEC61850-5功能和设备模型的通信要求功能通信要求和装置模型，详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个概念以及三者的相互关系，对不同等级的变电站内的不同种类的通信报文的通信时间提出了要求，以及如何验证整个系统的通信性能要求。IEC61850规约的结构和内容配置：IEC61850-6与变电站有关的IED的通信配置描述语言描述了基于XML1.0的变电站自动化系统配置语言(SubstationConfigurationdescriptionLanguage)的语法，并在附录中提供了模式文档定义(SCHEMA)文件的文本，并给出了一个不完整的变电站的SCL文件的实例。抽象通信服务：IEC61850-7-1变电站和馈线设备基本通信结构——原理和模型分别从应用、设备、通信的观点为对象建模，模型分别是逻辑节点及数据、逻辑设备/物理设备、客户/服务器，另外简要介绍了61850-7-2/3/4的内容及相互关系。IEC61850-7-2变电站和馈线设备的基本通信结构——抽象通信服务接口(ACSI)主要定义了DA的相关内容。数据模型：IEC61850-7-3变电站和馈线设备的基本通信结构——公用数据类主要定义了DO的相关内容。IEC61850-7-4变电站和馈线设备的基本通信结构——兼容逻辑节点类和数据类主要定义了LN的相关内容。IEC61850规约的结构和内容映射到实际的通信网络：IEC61850-8-1特定通信服务映射(SCSM)映射到MMS(ISO/IEC9506第2部分)和ISO/IEC8802-3本部分主要讲述了MMS、GOOSE等报文的制造、传输等环节。IEC61850-9-1特定通信服务映射(SCSM)通过串行单方向多点共线点对点链路传输采样测量值本部分规定了用于间隔层和过程层之间通信的特定通信服务映射，它规定了建立在与IEC60044-8相一致的单向多路点对点连接之上的映射。即点对点的采样值传输技术。IEC61850-9-2:特定通信服务映射(SCSM)通过ISO/IEC8802.3传