IEC61850标准技术介绍_工程调试版

1、 什么是IEC 61850 IEC 61850 功能示例 实施IEC61850的必要性 IEC61850 简要介绍 IEC 61850系列标准的全称是变电站通信网络和系系列标准的全称是变电站通信网络和系 统统(Communication Networks and Systems in Substations)，它规范了变电站内智能电子设备，它规范了变电站内智能电子设备 （IED）之间的通信行为和相关的系统要求）之间的通信行为和相关的系统要求 IEC 61850是国际电工委员会是国际电工委员会TC57工作组针对解工作组针对解 决变电站自动化系统面临的互操作性问题最新制定决变电站自动化系统面临的互

2、操作性问题最新制定 的的变电站通信网络和系统变电站通信网络和系统系列标准，为基于网系列标准，为基于网 络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。目络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。目 前，前，IEC61850共共14个部份已经全部通过为国际标个部份已经全部通过为国际标 准，我国的标准化委员会对准，我国的标准化委员会对61850系列标准进行了系列标准进行了 同步的跟踪和翻译工作同步的跟踪和翻译工作 IEC 61850IEC 61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技系列标准吸收了多种国际最先进的新技 术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内

3、的其它国际标准作为的其它国际标准作为6185061850系列标准的一部分。所系列标准的一部分。所 以它是一个十分庞大的标准体系，而不仅仅是一以它是一个十分庞大的标准体系，而不仅仅是一 个通信协议标准个通信协议标准 它采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可它采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可 扩展架构，来实现扩展架构，来实现“一个世界，一种技术，一个一个世界，一种技术，一个 标准标准”的目标的目标 制定出在变电站中最好的互操作性和竞争性的全球使用的标准制定出在变电站中最好的互操作性和竞争性的全球使用的标准 目标目标 通过通过SNTP 时间同步时间同步 系统构建系统构建 IEC 61850

4、 间隔与间间隔与间 隔隔 之间的通之间的通 信信 采用采用Comtrade 格式的故障录波格式的故障录波 使用使用TCP-IP 的标准通信的标准通信 基于以太基于以太 网的标准网的标准 变电站变电站 组态语言组态语言 定义保护定义保护 和控制功能和控制功能 变电站内设备众多，通信接口不统一 RS-232/422/485 CAN、Lonworks等 以太网（10M、100M） 站内通信规约不统一 IEC60870-5-103 CDT MODBUS 各厂家自行定义的规约 通信接口、规约不统一带来的问题 需要大量的规约转换设备，通信层次多，存在 通信瓶颈 现场联调工作量大，不同厂家间对通信规约的 理

5、解不尽相同，容易相互推诿、扯皮，影响工 程进度和工程质量 调试、试验过程存在许多不确定因素 和盛科技网络103 南瑞科技网络103 龙源智光网络103 北京四方网络103 其他厂家的101、 104 武汉南瑞网络103 IEC61850的发展和应用符合未来技术发展 方向 国际上ABB、SIEMENS等大公司纷纷采用 IEC61850通信规范，并推出相应的产品 国网公司的大力推进，组织多次互操作测试 随着电子技术、变电站自动化技术以及通信技 术的发展和在变电站自动化系统中的广泛应用， 国内目前已具备实施IEC61850标准的技术基础 只有 IEC 61850 能提供 变电站IT的全面解决方案 所

6、有主要的变电站技术的 供货商都支持IEC 61850标准 IEC TC57工作组 10, 11 和12 明确申明 IEC61850 作为变电站 自动化的唯一标准 一个世界 一种技术 一个标准 IEC 61850 IEC 60870 IEC 61970 经验经验 国际认同标准国际认同标准 US 通过通过 UCA 2 互操作性互操作性 定义了交换报文的格式定义了交换报文的格式 -结构化层次化的数据表示方法结构化层次化的数据表示方法 -可以表示任意复杂的数据结构可以表示任意复杂的数据结构 -ASN.1-ASN.1编码可以适用于任意计算机环境编码可以适用于任意计算机环境 定义了针对数据对象的服务和行为

7、；定义了针对数据对象的服务和行为； 独立性独立性 为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信 环境；环境； NNa amme ed dV Va ar ri ia ab bl le e NNa amme eT Ty yp pe e MMMMS S S Se er rv ve er r NNa amme ed dV Va ar r. .L Li is st t D Do omma ai in n P Pr ro og gr ra amm E Ev ve en nt ts s J Jo ou ur rn na al ls sD De ef f. ., , W

8、Wr ri it te e, , QQu ue er ry y, , . . . . D De ef f. ., , S Su ub bs sc cr ri ib be e, , NNo ot ti if fi ic c. ., , . . . . D De ef f. ., , S St ta ar rt t, , S St to op p, , R Re es su umme e, , . . . . D Do owwn nl lo oa ad d, , U Up pl lo oa ad d, , D De el l. . R Re ea ad d, , WWr ri it te e, ,

9、 R Re ep po or rt t, , D De ef f. ., , . . . . MMa an na ag ge emme en nt t, , B Br ro owws se e G Ge et t A At tt tr ri ib bu ut te es s 1 15 5 OOb bj je ec ct ts s 8 80 0 S Se er rv vi ic ce es s . . . . 遥信、开入等信号类数据 的上送功能通过BRCB（有缓冲 报告控制块）来实现，映射到 MMS的读写和报告服务。通过有 缓冲报告控制块，可以实现遥 信和开入的变化上送、周期上 送、总召、事件缓

10、存。由于采 用了多可视的实现方案，使得 事件可以同时送到多个后台。 此外，单可视方式是可选 的。 遥测、保护测量类数据的 上送功能通过URCB（无缓冲报 告控制块）来实现，映射到MMS 的读写和报告服务。通过无缓 冲报告控制块，可以实现遥测 的变化上送、周期上送、总召。 由于采用了多可视的实现方案， 使得事件可以同时送到多个后 台。 此外，单可视方式是可选 的。 定值功能通过定制控 制块（SGCB）来实现，映 射到MMS的读写服务。通过 定制控制块，可以实现选 择定值区进行召唤、修改、 定制区切换。 遥控、遥调等控制功能通过IEC61850的控 制相关数据结构实现，映射到MMS的读写和报 告服

11、务。 IEC61850提供多种控制类型，PCS系列 装置实现了增强型SBOw功能和直控功能，支持 检同期、检无压、闭锁逻辑检查等功能。 数据 数据 服务接口 逻辑节点及其数据对象 具体应用通信协议 信息模型 IEC61850-7-3/7-4 信息交换 IEC61850-7-2 通信映射 IEC61850-8-1/9-1/9-2 使用配置描 述语言的配 置文件 IEC61850-6 TimeFile IEC61850IEC61850的信息构成的信息构成-DATA-DATA IEC61850IEC61850的信息构成的信息构成实例实例 IEC61850的建模方法的建模方法 服务器 设备 模型 我是

12、 我有这些模 型 我是 我有这些模 型 客客 户户 自我描述 我知道 了! 我知道了! 逻辑设备 （LOGICAL DEVICE） 逻辑节点1 （XCBR） 逻辑节点2 （MMXU） 数据属性 （Dattr） 数 据 （DATA） 逻辑节LN （1到n） 逻辑设LD （1到n） 服务器 服务器 （SERVER） 100/1000Mbps100/1000Mbps 以太网以太网 起来。 FC用来将CDC中的DA （数据属性）按照用途组 织起来，方便遥信、遥测、 定值等功能的实现。 通常用到的逻辑节点类 都是由DO类组成，而DO类 是从CDC派生出来的。 ModeMode BehBehavior H

13、ealthHealth NamePltName plate LocLocal operation OperCntOperation counter Pos Switch position general PosASwitch Position Phase A PosBSwitch Position Phase B PosC Switch Position Phase C OpOpn Operation “open switch” OpCls Operation “close switch” + + + + + + + + + + + + + + CSWI ctlVal stVal pulseC

14、onfig operTim q more intermediate-state (0) off(1) on(2) bad-state (3) ModeMode BehBehavior HealthHealth NamePltName plate LocLocal operation OperCntOperation counter Pos Switch position general + + + + + + + CSWI 系统图组态工具系统图组态工具 装置模板组态工具装置模板组态工具 系统组态工具系统组态工具 装置实例组态工具装置实例组态工具 IEC61850IEC61850装置装置 全站系

15、统配置全站系统配置 文件文件 一次系统配置一次系统配置 文件文件 装置模板配置装置模板配置 文件文件 装置配置IED 描述文件 IEC61850IEC61850的通信的通信-报文种类报文种类 Type 1 (Fast messages) Type 1A (Trip) Type 2 (Medium speed messages) Type 3 (Low speed messages) Type 4 (Raw data messages) Type 5 (File transfer functions) Type 6 (Time synchronisation messages) IEC61850

16、IEC61850的通信的通信ACSIACSI向向MMSMMS映射映射结构的映射结构的映射 IEC61850结构MMS结构标识 SERVERVMD ASSOCIATIONAPP ASSOCIATION LDDOMAINLDRef LNNamed VariableLNRef DATANamed VariableDataRef 各个控制块Named Variable控制块Ref Data SetNamed Variable ListDSRef LOGJournalLogRef Abstract Communication Service Interface (ACSI)它是独立 于通信协议,独立于具

17、体实现,独立于操作系统的抽象的对服务过 程和相关数据类的描述。它通过不同的SCSM映射到不同的协议。 ACSI的抽象有两种含义。 首先仅建模真实设备 (例如断路器)或真实功能，它们通过通 信网络是可视的和可访问的。这个抽象反映在DL/T 860.72, DL/T 860.73, DL/T 860.74中定义的分层类模型和它们的性能。 其次ACSI从设备如何交换信息的具体定义中抽象，仅定义了 概念性协调工作。具体的信息交换在SCSM中定义。 IEC61850服务服务传统功能传统功能 报告服务遥信、遥测 控制服务遥控、遥调 定值服务定值召唤、修改、切换 日志服务事件记录 取代服务人工置数 对时服务

18、GPS对时 文件传输服务文件传输 采样值传输服务模拟量采样传输 GOOSE服务装置间快速信号传输 协协 议议 栈栈 接接 口 口 Client /Server 通讯 模拟量采样值 （SAV） 模型（对象、服务） 抽象通讯 服务接口 （ASCI） ） 实实实实时时时时性性性性要要要要求求求 求 以太链路层 带优先级的以太物理层 IP TCP MMS 特定通讯服务映射（SCSM） 通用变电站对象事件 （GOOSE） 通通 讯讯 技技 术 术 报告 报告 控制 报告 处理 事件 监视 数据集 Data Data 读写报告控制属性 报告 关联 控制控制 事件 ICD文件（IED Capability Description）， IED厂家提供； SSD 文件（System Specification Description）相关部门提供； SCD文件（Substation