IEC61850通信協(xié)議.doc

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IEC61850通信協(xié)議 電自1117 王鵬遠 2011309030227 IEC 61850標準是由國際電工委員會第57技術(shù)委員會于2004年頒布的、應(yīng)用于變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標準。作為基于網(wǎng)絡(luò)通訊平臺的變電站唯一的國際標準，IEC61850標準吸收了IEC60870系列標準和UCA的經(jīng)驗，同時吸收了很多先進的技術(shù)，對保護和控制等自動化產(chǎn)品和變電站自動化系統(tǒng)（SAS）的設(shè)計產(chǎn)生深刻的影響。它將不僅應(yīng)用在變電站內(nèi)，而且將運用于變電站與調(diào)度中心之間以及各級調(diào)度中心之間。國內(nèi)外各大電力公司、研究機構(gòu)都在積極調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)方向，力圖和新的國際標準接軌，以適應(yīng)未來的發(fā)展方向 一． IEC61850系列標準的組成及特點 IEC 61850系列標準共10大類、14個標準，對應(yīng)電力行業(yè)標準編號DL/T860. 1.IEC6l 850-1(DL/T860.1) 基本原則。包括IEC61850標準的介紹和概貌。 2.IEC61850-2(DL/T860.2) 術(shù)語。搜集了整個61850系列標準所涉及術(shù)語解釋。 3.IEC61850-3 (DL/T860.3) 一般要求。包括質(zhì)量要求（可靠性、可維護性、系統(tǒng)可用性、輕便性、安全性），環(huán)境條件，輔助服務(wù)，其他標準和規(guī)范。 4.IEC61850-4(DL/T860.4) 系統(tǒng)和工程管理。包括工程要求（參數(shù)分類、工程工具、文件），系統(tǒng)使用周期（產(chǎn)品版本、工程交接、工程交接后的支持），質(zhì)量保證（責任、測試設(shè)備、典型測試、系統(tǒng)測試、工廠驗收、現(xiàn)場驗收）。 5.IEC61850-5(DL/T860.5) 功能和裝置模型的通信要求。包括邏輯節(jié)點的途徑（access of logical nodes），邏輯通信鏈路，通信信息片PICOM（Piece of Information for Communication）的概念，功能的定義。 6.IEC61850-6(DL/T860.6) 變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)語言。包括裝置和系統(tǒng)屬性的形式語言描述 7.IEC61850-7(DL/T860.7) 變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)一一原理和模式、抽象通信服務(wù)接口、公共數(shù)據(jù)級別和屬性、兼容的邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)對象DO尋址，共4個標準。包括抽象通信服務(wù)接口的描述，抽象通信服務(wù)的規(guī)范，服務(wù)數(shù)據(jù)庫的模型；抽象公共數(shù)據(jù)庫級別和屬性的定義；邏輯節(jié)點的定義，數(shù)據(jù)對象及其邏輯尋址。 8.IEC61850-8(DL/T860.8) 特殊通信服務(wù)映射SCSM。該標準將ACSI映射到了MMS，適用于變電站和間隔層內(nèi)以及變電站層和間隔層之間通信映射。 9.IEC61850-9(DL/T860.9) 特殊通信服務(wù)映射SCSM。間隔層和過程層內(nèi)以及間隔層和過程層之間通信的映射，單向多路點對點串行鏈路上的采樣值及映射到ISO/IEC 8802-3的采樣值。 10.IEC61850一10(DL/T860.10) 一致性測試。一致性測試的目的是測試產(chǎn)品是否符合特定標準。 二． IEC61850標準的特點 1.定義了變電站的信息分層結(jié)構(gòu) 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議 IEC 61850 標準草案提出了變電站內(nèi)信息分層的概念，將變電站的通信體系分為 3 個層次，即變電站層、間隔層和過程層，并且定義了層和層之間的通信接口。 2.采用了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模技術(shù) IEC 61850 標準采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，定義了基于客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。每個IED包含一個或多個服務(wù)器，每個服務(wù)器本身又包含一個或多個邏輯設(shè)備。邏輯設(shè)備包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象。數(shù)據(jù)對象則是由數(shù)據(jù)屬性構(gòu)成的公用數(shù)據(jù)類的命名實例。從通信而言，IED 同時也扮演客戶的角色。任何一個客戶可通過抽象通信服務(wù)接口（ACSI）和服務(wù)器通信可訪問數(shù)據(jù)對象。 3.數(shù)據(jù)自描述 該標準定義了采用設(shè)備名、邏輯節(jié)點名、實例編號和數(shù)據(jù)類名建立對象名的命名規(guī)則；采用面向?qū)ο蟮姆椒?，定義了對象之間的通信服務(wù)，比如，獲取和設(shè)定對象值的通信服務(wù)，取得對象名列表的通信服務(wù)，獲得數(shù)據(jù)對象值列表的服務(wù)等。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述在數(shù)據(jù)源就對數(shù)據(jù)本身進行自我描述，傳輸?shù)浇邮辗降臄?shù)據(jù)都帶有自我說明，不需要再對數(shù)據(jù)進行工程物理量對應(yīng)、標度轉(zhuǎn)換等工作。由于數(shù)據(jù)本身帶有說明，所以傳輸時可以不受預(yù)先定義限制，簡化了對數(shù)據(jù)的管理和維護工作。 4.網(wǎng)絡(luò)獨立性 IEC 61850 標準總結(jié)了變電站內(nèi)信息傳輸所必需的通信服務(wù)，設(shè)計了獨立于所采用網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層協(xié)議的抽象通信服務(wù)接口（ASCI）。在 IEC61850-7-2 中，建立了標準兼容服務(wù)器所必須提供的通信服務(wù)的模型，包括服務(wù)器模型、邏輯設(shè)備模型、邏輯節(jié)點模型、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)集模型?？蛻敉ㄟ^ ACSI，由專用通信服務(wù)映射（SCSM）映射到所采用的具體協(xié)議棧，例如制造報文規(guī)范（MMS）等。IEC 61850 標準使用 ACSI和 SCSM技術(shù)，解決了標準的穩(wěn)定性與未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展之間的矛盾，即當網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展時只要改動 SCSM，而不需要修改 ACSI。 三． IEC61850標準的優(yōu)勢 1. 它對變電站內(nèi)IED(智能電子設(shè)備)間的通信進行分類和分析，定義了變電站裝置間和變電站對外通信的10種類型，針對這10種通信需求進行分類和甄別。 2. 針對不同的通信，不同的優(yōu)化方式。引入GOOSE（面向通用對象的變電站事件）、SMV（采樣測量值）和MMS（制造報文規(guī)范）等不同通信方式的通信方式，滿足變電站內(nèi)裝置間的通信需求。 3.建立裝置的數(shù)字化模型，理順功能、IED、LD（邏輯設(shè)備）、LN（邏輯節(jié)點）概念的關(guān)系和隸屬。統(tǒng)一功能和裝置實現(xiàn)直接的規(guī)范。 4.建立統(tǒng)一的SCD（變電站系統(tǒng)配置描述文件），使得各個變電站盡管在電壓等級、供電范圍、一次接線方式等等不盡相同的情況下，依然能夠建立起一個統(tǒng)一格式、統(tǒng)一實現(xiàn)方式、各個廠商通用的變電站配置。 5.首次提出過程層概念和解決方案，使得電子式互感器的得以推廣和應(yīng)用。 四．IEC61850標準應(yīng)用展望 實施IEC61850標準是變電和配電自動化產(chǎn)品、電網(wǎng)監(jiān)控和保護產(chǎn)品等的開發(fā)方向，IEC61850標準的應(yīng)用按目前的發(fā)展狀況和預(yù)計分為三個階段。 1. 蘊育期：全套標準正式頒發(fā) 電力公司開始組織專家開展對標準的跟蹤和消化研究，將IEC61850標準和現(xiàn)有標準進行分析與比較，并論證新標準應(yīng)用于國內(nèi)電力系統(tǒng)的可行性和必要性。主要的設(shè)備制造商和應(yīng)用開發(fā)商積極開展對標準的研究，在標準的指導下，重新定義其產(chǎn)品架構(gòu)，考慮建立其產(chǎn)品的基于統(tǒng)一建模的功能模型、數(shù)據(jù)模型以及通信模型，并開始建立DEMO系統(tǒng)。 這階段主要是對新標準的跟蹤和研發(fā)。國內(nèi)的研究重點主要是變電站層。由于技術(shù)和制造上的原因，滿足新標準的過程層和間隔層的產(chǎn)品尚不會進入市場，但國外大的制造商（如ABB、Siemens）將有試驗性產(chǎn)品出現(xiàn)，并在若干變電站內(nèi)試點。 2.快速增長期：新標準的全面實施 隨著標準意識的提高，出現(xiàn)標準兼容性檢測的權(quán)威機構(gòu)，電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品的“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一模型、互聯(lián)開放”的格局基本形成，符合新標準的過程層、間隔層產(chǎn)品開始投入正式運行，基于GOOSE信息傳輸機制的測控單元將首先進入工程應(yīng)用，保護測控一體化的產(chǎn)品也將逐步應(yīng)用。隨著電子式互感器技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能斷路器的應(yīng)用，數(shù)字化變電站自動化架構(gòu)成為現(xiàn)實。 這個階段是新標準的全面實施期，大量滿足新標準的產(chǎn)品進入市場。新標準具有較高的技術(shù)門檻，需要研發(fā)、生產(chǎn)單位具有很強的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、面向?qū)ο蠼?、?shù)據(jù)庫設(shè)計以及通信設(shè)計等能力。技術(shù)儲備不夠的企業(yè)將被淘汰出局。 3.成熟期：標準普遍應(yīng)用 由于人類面臨環(huán)境惡化以及能源危機等嚴重現(xiàn)實，使得可再生能源得到廣泛應(yīng)用。電力生產(chǎn)和傳輸過程中需要更大量的IED，這些裝置具有成本較低、采用標準規(guī)約、內(nèi)嵌智能和網(wǎng)絡(luò)功能、可組合使用、可遠程維護等功能。電力自動化產(chǎn)品的“即插即用”隨處可見，IEC61850標準和IEC61970標準成為電力自動化領(lǐng)域的基礎(chǔ)標準，IEC61850標準還可望成為通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的工業(yè)控制通信標準。更新一代的標準開始醞釀，以融入更新的技術(shù)和理念，進一步提高電力系統(tǒng)的可靠性、自動化和智能化水平。 參考文獻 [1]高翔主編.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國電力出版社，2008：69-85. [2]百度百科.IEC61850詞條[EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/1256445.htm?fr=aladdin