IEC61850规约及其测试-孙丹

IEC61850规约及其测试电力工业电力系统自动化设备质检中心规约测试实验室2007年5月21日IEC61850标准•IEC61850标准概述•相关术语•数据模型和ACSI信息服务模型IEC61850标准背景•SAS发展到现阶段必须解决互操作问题。•IECTC57用10年时间，为SAS的网络和系统制定了国际统一的标准。•中国等同引用该标准-DL860/T。IEC61850是什么•定义了通信的两个重要内容：传递什么？如何传递？•定义了设备和变电站的配置；•面向未来，通信协议可选择；•对自动化设备协同工作的方式进行了发展；•具有通用性，可应用于其他领域；•是一套技术体系，而不仅仅是通信协议。制定IEC61850的目的•互操作性•不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用交换的信息完成各自的功能。•自由配置•能够支持不同的设计理念，允许功能的自由分配。•长期稳定性•面向未来发展，既能够适应通信技术的快速发展，又能满足电力系统需求长期的稳定性。概述•变电站自动化系统(SAS)，其二次设备从电子机械设备向数字化发展。采用一些智能电子设备去完成所要求的功能(继电保护、当地和远方监视和控制等)，来实现变电站自动化系统。自然，提出了在智能电子设备之间高效通信的要求，特别是标准协议的要求。变电站自动化标准化的目的是制定一个满足功能和性能要求的通信标准。•IEC61850标准的目的是规定各项要求，并提供一个框架以达到由不同供应商提供的智能电子设备(IED)的互操作性。•标准将保证下述特性：a）全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上。b）采用的协议是开放的并支持设备自我描述，以达到增加新功能的可能性。（61850－6部分）c）标准将基于电力工业的相关需求的数据对象。（61850－7部分）d）通信的语法和语义将基于采用电力系统相关的共同数据对象。e）通信标准将考虑到变电站自动化系统是电力系统的一个节点，例如变电站自动化系统是整个电力控制系统的一个单元。相关术语•智能电子设备IntelligentElectronicDeviceIED•一个或者多个处理器协调工作的任何设备具有从或者到一个外部源接受和发送数据/控制(例如电子多功能表计,数字继电保护,控制器)的能力。•互操作性interoperability•来自同一或不同制造商的两个以上智能电子设备交换信息、使用信息以正确执行规定功能的能力。•逻辑节点LogicalNodesLN•逻辑节点是交换数据的最小功能。LN是由它的数据和方法所定义的对象。•抽象通信服务接口ACSI•抽象通信服务接口(ACSI)：为智能电子设备(IED)提供了抽象通信服务，例如连接、变量访问、非请求数据传输(报告、设备控制以及文件传输服务、和所采用的实际通信栈和协议集独立的一种虚拟接口。变电站自动化系统的功能是控制和监视，分成3层∶变电站层、间隔层、过程层数据模型•数据建模和服务•仅当逻辑节点能够解释并处理接收的数据(语法和语义)和采用的通信服务，逻辑节点才能够彼此进行互操作。对赋予逻辑节点的数据对象和它们在逻辑节点内的标识进行标准化是必要的。•应用的数据和服务可按三个层次建模，第1层描述抽象模型以及在逻辑节点间交换信息的通信服务，第2，3层定义应用域特定对象模型。它包括数据类及其属性和与逻辑节点之间关系的规范。•层1：抽象通信服务接口(ACSI)•抽象通信服务接口规定了模型和访问域(变电站自动化)特定对象模型单元的服务，通信服务提供的机能不仅为了读和写对象值，并可进行其他的操作例如控制一次设备。•层2：公共数据类•第2层定义了公共数据类(CDC)。公共数据类定义了由一个或多个属性组成的结构信息。属性的数据类型可为基本类型(例如INTEGER，在本标准系列第7-1部分中定义)。在第3层定义的数据类为应用中特定使用的CDC特例。•层3：兼容逻辑节点类和数据类•本层定义了兼容对象模型，它规定了逻辑节点类和数据类。兼容逻辑节点类和数据类的标识和意义(语义)不需要定义任何额外的规范。ACSI服务模型•基本信息模型概述•构成域特定的信息模型为∶•-SERVER(服务器)代表设备的外部可视性能。所有其它ACSI模型是服务器的一部分。–服务器有两种角色:和客户通信（大多数服务模型可以和客户设备通信)，向对等设备发送信息(例如采样值)。•-LOGICAL-DEVICE(LD逻辑设备)包含由一组域特定应用功能产生和使用的信息；功能定义为LOGICAL-NODE。•-LOGICAL-NODE(LN)包含由域特定应用功能例如过电压保护或断路器等产生和使用的信息。•-DATA提供各种手段去规定包含在LOGICAL-NODE内的类型信息，例如带品质信息和时标的开关位置。•每个信息模型定义为类。这些类由属性和服务组成。•ACSI还包括对数据、数据属性、数据集进行操作服务的模型∶•a)数据集模型将各种数据、数据属性编成组。用以直接访问、报告、日志。•b)取代模型用其它值代替过程值。•c)定值组控制块模型定义如何从一组定值切换到另一组定值以及如何编辑定值组。•d)报告控制块和日志控制块模型•描述了基于客户参数集产生报告和日志的条件。过程数据值的变化(例如状态变化或死区)或由品质变化触发产生报告，记入日志以备以后检索。报告可立即发送或延迟发送(缓存)。报告提供了状态变位和事件顺序信息交换。•e)通用变电站事件(GOOSE)控制块它支持输入和输出值快速可靠的系统范围分配；IED二进制状态信息(例如跳闸信号)对等交换。•f)采样值传输控制块模型例如仪用变压器采样值快速循环传输。•g)控制模型描述控制服务，例如控制设备。•h)时间和时间同步模型为设备和系统提供了时间基准。•i)文件传输模型定义了大型数据块例如程序的交换。IEC61850规约测试技术•电力系统规约一致性测试概述•相关术语•测试系统架构•测试功能描述•KEMA测试工具简介一致性测试概述•一致性测试是对通信以及因为通信组成了系统的IED的型式试验，为各厂家的装置实现互操作做好测试基础。•目标：对采用IEC61850协议的变电站二次装置或站控层设备进行通讯规约的测试分析，包括正向、反向测试，最终给出一致性评估报告相关术语–Server服务与Client服务•通常通讯功能由Server端与Client端共同完成，Server服务端提供数据，Client服务端得到数据。–被测设备•指被测试的设备，检验其完成通讯规约的Server服务以及Client服务的能力，通常间隔层设备提供Server服务，站控层设备提供Client服务，对于某些通讯控制器，可能同时提供Server服务和Client服务。–仿真系统•指能提供被测设备输入所需的仿真数据的系统，可以是一台具体嵌入式装置，也可以是一个带仿真软件的PC机。–分析系统•通过控制仿真系统，使用各种模拟报文，与被测设备进行通讯，对被测设备的反馈通讯报文分析，最后给出报告。–测试用例•为分析系统实现各种模拟报文所配置的参数称测试用例。测试用例由组态程序事先配置，或直接从实际运行系统或测试系统的通讯数据中记录得到–正向测试•对被测设备提供正常数据的功能测试。仿真系统发出的报文是模拟正常通讯状况。–反向测试•主要对被测设备的容错、性能等相关的测试。仿真系统发出的报文是模拟异常通讯状况，通过模拟特殊的错误或异常报文来测试。测试系统架构报文报文数字模拟量数字模拟量数字模拟量数字模拟量站总线通信系统测试同步过程总线配置文件背景流及时间同步报文测试功能描述•IEC61850的Client服务测试•功能测试包括以下部分:•1数据模型（DL/T860.73和DL/T860.74）•3应用关联模型（6.2.4.6）•5数据集模型（6.2.4.8）•6取代模型（6.2.4.9）•7定值组控制模型（6.2.4.10）•8报告模型（6.2.4.11）•9记录模型（6.2.4.12）•10通用变电站事件模型（6.2.4.13）•11采样测量值传输模型（6.2.4.14）•12控制模型（6.2.4.15）•13时间和时间同步模型（6.2.4.16）•14文件传输模型（6.2.4.17）•15组合测试（6.2.4.18）KEMA测试工具简介•KEMA是世界公认的国家级测试认证机构，是欧洲最具权威的认证机构之一，就IEC61850测试来说，目前较有世界影响力的唯有KEMA公司一家。•电力系统规约测试实验室，拥有从荷兰引进的、具有国际性权威的产品认证与检测工具－KEMA规约测试软件包。其中包括：•1.UniCA61850Analyzer•2.UniCASim61850Client•3.UniCASim61850GOOSE•4.UniCASim61850ServerIEC61850规约测试的发展•支持数字化变电站的发展ACSI61850服务功能协议管理模块（含关联管理）61850数据库MMS处理GSE报文处理SNTP报文处理网络接口模块内部数据交互接口实时库系统功能IEC61850数据库软件包IEC61850协议软件包已完成内容项目实施