电力系统通信规约简介 （董雪峰）

电力系统通信规约董雪术背景随着计算机、网络和通讯技术的不断发展，电力系统调度运行的信息传输要求不断提高，信息传输方式已逐步走向数字化和网络化。为此国际电工委员会电力系统控制及其通信技术委员(IECTC57)根据形式发展的要求制定调度自动化和变电站自动化系统的数据通信标准，以适应和引导电力系统调度自动化的发展，规范调度自动化及远动设备的技术性能。电力系统通信协议及系列标准电力系统数据通信协议体系

IEC60870-5远动通信协议体系（101、102、103、104）

IEC60870-6计算机数据通信协议体系

TASE.1、TASE.2IEC61850-7变电站数据通信协议体系能量管理系统的应用程序接口

IEC61970（EMS—API）配网管理

IEC 619684IEC规约适用范围通讯方式IEC-101厂站与调度主站间通讯串行IEC-102电量主站与站内抄表终端通讯IEC-103与站内继电保护设备间通讯串行IEC-104厂站与调度主站间通讯以太网IEC主要规约IECTC572001OSLO会议简介及EMS-API进展情况2001-7-13南京国家电力调度通信中心辛耀中xyz@EMS-API工作组会议资料IECTC57现有工作组简介WG02：阻波器（LineTraps）（将结束无报告）WG03：运动通信规约WG05：继电保护接口（将结束无报告）WG06：运动设备运行条件WG07：与ISO及ITU-T兼容的运动通信协议WG09：以配电线路为载体的配电自动化（将结束）WG10：变电站通信标准-功能体系和一般要求WG11：变电站通信标准-站级及设备之间的通信WG12：变电站通信标准-设备级及过程之间的通信WG13：能量管理系统的应用程序接口（EMS-API）WG14：配电管理系统接口（SIDM）WG15：数据和通信安全（新工作）AHWG5：电力市场中的数据通信（开始制定标准）活跃OLE

ProcessControl(OPC)WG14DMSSPAGWG13EMSObjectMgmt.GroupStandards&Technology____________ISOODPIEEECIREDOpenGISDistribuTECHGITAT&DComponentContainerTechnology_________________CORBA(OMG)EnterpriseJavaBeansDCOM(Microsoft)WGs3,10,11,12SubstationsUtilityIntegrationBusOpen

Application

GroupImportantStandardizationActivitiesWG7

Control

CentersTC57WG9

Distribution

FeedersEPRIUCA2ProjectEPRICCAPIProjectTC57ReferenceArchitecture参考体系IEDHV/MVEquipmentTCGatewaySubstationHostTCGatewayNetworkOSILayer1-3(e.gIP)ControlCenterControlCenterIEC61850IEC60870-6TASE.2IEC61850+将来统一的

IECTC57电力数据通信协议体系TCGatewayIEC61850+CenterIEC61850+PostmortemAnalysisConfigurationSpecialapplications+indicatesTC(telecontrol)extensionSubstationbusProcessbusIEC61970(CIM)IEC61968(UIB)TMSEMSTMRCMS网关网关电力系统数据网络间隔单元网关站控系统。。。。。。IED测控单元测控单元IED间隔单元应用系统IEC61970CIM/CIS企业总线IEC61968UIB远程通信IEC60870-6TASE.2

或IEC61850+站级总线IEC61850（以太网）过程总线IEC61850（以太网）远程通信IEC60870-6TASE.2

或IEC61850+主站侧厂站侧电力系统统一通信协议体系（2000）11101与104的比较1.相同点适用范围：厂站与主站之间规约结构：应用层定义相同2.不同点通讯方式：101串行、104以太网服务类型：101多采用非平衡传输 104多采用平衡传输12101规约的两个版本97版02版链路地址长度1个字节1个或2个字节传输原因长度1个字节1个或2个字节应用层公共地址长度1个字节1个或2个字节信息体地址长度2个字节2个或3个字节信息体时间3字节3字节或7字节13应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层体系结构OSI七层101三层应用层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层104规约索引第一部分 电力系统数据通信协议体系IEC60870-5系列： 远动通信协议体系IEC60870-6系列： 计算机数据通信协议体系IEC61850-7系列： 变电站数据通信协议体系我国电力行业远动标准近年来，我国制定了一系列配套标准，它们是：DL/T634-1997

基本远动任务配套标准（IEC60870-5-101：1995）DL/T719-2000

电力系统电能累计量传输配套标准（IEC60870-5-102：1996）DL/T667-1999

继电保护设备信息接口配套标准（IEC60870-5-103：1997）IEC60870-5-104-2000:数据通信协议适用范围控制中心发电厂变电站控制中心IEC60870-6IEC60870-5IEC60870-6IEC61850-7IEC60870-6IEC60870-5远动通信协议、计算机数据通信协议、变电站数据通信协议各有其适应范围，也可以交叉使用。变电站数据通信协议远动通信协议计算机数据通信协议电力系统系列标准体系图IEC60870-5系列IECTC57WG03（远动规约）基本标准（共分5篇） 第一篇 60870-5-1 传输帧格式 第二篇 60870-5-2 链路传输规约 第三篇 60870-5-3 应用数据的一般结构 第四篇 60870-5-4 应用信息元素定义和编码 第五篇 60870-5-5 基本应用功能配套标准IEC60870-5-101：基本远动任务IEC60870-5-102：电能累计量IEC60870-5-103：继电保护信号IEC60870-5-104：IEC60870-5-101的网络访问

基本标准和配套标准传统的远动通信规约一般不分层，IECWG03定义的远动通信协议分为两层，一是链路层，由IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述：一是应用层，基础部分由IEC60870-5-3、

IEC60870-5-4、

IEC60870-5-5描述：应用层直接映射到链路层．根据应用领域定义了一系列“配套标准”。基本标准是制定和理解配套标准的依据，配套标准都要引用基本标准，配套标准针对具体应用作了具体规定，使基本标准的原则更加明确．等同采用基本标准和配套标准有利于更好地贯彻标准，实现远动设备的互操作性．-5-101体系102,103体系-5-104体系应用层60870-5-101102、10360870-5-104

（基于IEC60870-5-3/4/5）表示层

映射

映射

映射会话层传输层RFC793TCP网络层RFC791IP链路层-5-101FT2.1102,103FT2.1ISO8802.2.LLCl

(基于IEC60870-5-1/2)ISO8802.XMAC物理层V.24/V.27,X.21,X.21bits/s

通信介质表1 远动通信规约IEC60870-5系列体系结构IEC60870-6系列（1）IECTC57WG07工作组负责制定与ISO和ITU-T兼容的用于电力系统控制的计算机数据通信协议，即IEC60870-6

系列标准。该项工作始于己于1993年，欧洲开始制定IEC国际标准，称为远方控制应用单元TASE(Tele-controlApplicationServiceElement,后改为TASE.1)，后来发现该协议适应性较差与ISO/ITU-T的兼容性不好，于是美国电科院(EPRI)急忙开发了ICCP(InterControl-centerCommunicationProtocol)，于96年被纳入IEC体系，称为TASE.2，与TASE.1并列为国际标准，但互不兼容。一度形成欧洲与美国两个系列相争不下的局面。IEC60870-6系列（2）其中TASE.1基于ISO9072-1/2ROSE，TASE.2基于底层协议MMS(ManufacturingMessageSpecification)。由于MMS已广泛应用于各行各业，所以TASE.2比TASE.1适应性更强、更容易实现。目前，国际电工委员会TC57委员会已采纳TASE.2协议为控制中心间信息交换的标准协议。中国国家标准委员会也已采纳TASE.2协议，将它定义为国家标准以替代原来的我国电力行业标准《电力系统实时数据通信应用层协议DL476-92》。

TASE.2是应用层网络协议,重要特点之一是通过名字传输信息对象而不象其他众多通信规约是通过地址（点号）传输信息对象。TASE.2协议TASE.2协议是远动应用服务元素协议，又叫控制中心间通信协议。为不同的SCADA/EMS系统互联提供一个标准的模式及解决方案。TASE.2的使用远远超出了电力系统的范围，可应用于任何具有类似要求的应用领域，如工厂自动化等。IEC61850-7系列(1)随着变电站自动化的快速发展，急需制定相应的国际标准，IECTC57为此成立了三个工作组，这在历史上是很少见的。第10工作组负责变电站数据通信协议的整体描述和总体功能要求，第11工作组负责站级数据通信总线的定义，第12工作组负责控制柜级数据通信协议的定义。IEC61850-7系列(2)这几种模型都是基于ISO9506MMS的，变电站的数据通信总线可以直接访问控制中心，不需要另加网关（Gateway），是一种将变电站内数据通信协议与广域网协议组合在一起的体系结构。将该标准作为整个电力系统传输的唯一国际标准，即“无缝通信系统体系”，并定名为“变电站和控制中心通过61850通信”,实现“一个世界，一种技术，一个标准”的目标。

IEC61850标准特点开放性 全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信 标准的基础上先进性： 采用ACSI、SCSM、OO的技术 采用抽象的MMS作为应用层协议 自我描述，在线读取/修改参数和配置 采用XML语言来描述变电站配置完整性 适用对象几乎包括了变电站内所有IED、例如： 常规的测控装置、保护装置、RTU、站级计算机 可选的同期、VQC装置、未来可能广泛使用的数字式一次设备如PT、CT、开关IEC61850内容系统概貌数据模型1.介绍和概述变电站和馈线设备的基本通信结构2.术语7－4兼容逻辑节点类和数据类3.总体要求7－3公用数据类4.系统和项目管理5.功能的通信要求和设备模型抽象通信服务变电站和馈线设备的基本通信结构

7－2抽象通信服务接口（ASCI）配置7－1原理和模型6.变电站自动化系统配置描述语言映射到实际通信网络

8－1映射到MMS和ISO/IEC8802-3测试9－1通过单向多路点对点串行通信链路采样10.一致性测试9－2ISO8802-3上的采样值第二部分 IEC61970（EMS—API)

IECTC57WG13工作组负责制定能量管理系统的应用程序接口（

EMS—API)，即IEC61970系列标准公用信息模型（CommonInformationMode）

CIM定义了覆盖各个应用的面向对象的电力系统模型，是IEC61970的灵魂．组件接口规范（ComponentInterfaceSpecification）

CIS

描述了可能需要交换数据的共用信息模型，如何交换信息还必须靠CIS来完成。IEC61970系列标准（1）IEC61970系列标准（2）

IEC61970标准要求应用之间的互联接口要同时满足CIM和CIS两个方面的要求，CIM要求在描述电力系统时按其规定的语义来定义，CIS要求在访问CIM是按其提供的语法来实现。 遵守CIM模型，描述对象的名字是一样的，但不同系统实现的方法不一样，所以要提供CIS接口规范，屏蔽内部实现细节。

CIM由包组成，包是将相关模型元件人为分组的方法。CIM中每一个包是一组类的集合，每个类包括类的属性和与此类有关系的类，IEC61970内容（1）

CIM301包括Core、Topology、Wires、Outage、Protection、Meas、LoadModel、Generation和Domain共9个包。核心包（Core）定义了厂站类Substation、电压等级类VoltageLevel等许多应用公用的模型，拓扑包（Topology）定义连接节点ConnectivityNode和拓扑岛TopologicalIsland等拓扑关系模型，电线包（Wires）定义断路器Breaker、隔离刀闸Disconnector等网络分析应用需要的模型，停运包（Outage）建立了当前及计划网络结构的信息模型，保护包（Protection）建立了用于培训仿真的保护设备的模型，量测包（Meas）定义了各应用之间交换变化测量数据如测点Measurement和限值Limitset等描述，负荷模型包（LoadModel）定义了负荷预测用的负荷模型，发电包（Generation）分成两个子包：生产包（Production）和发电动态特性包（GenerationDynamics），前者定义了用于AGC等应用的发电机模型，后者定义了用于DTS的原动机和锅炉等模型。域包(Domain)是量与单位的数据字典，定义了可能被其他任何包中任何类使用的属性(特性)的数据类型。

IEC61970内容（2）未来的IEC61970-302，有三个包：－财务包financial。该包有9个类。－能量计划包EnergyScheduling。该包有18个类。－预定包Reservation。该包有13个类。未来的IEC61970-303，有一个包：－SCADA包，该包有13个类。内容和意义IEC61970系列标准主要包括公共信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS）两方面内容。其目的和意义在于：（1）便于来自不同厂家的EMS系统内部各应用的集成；（2）便于EMS系统与调度中心内部其它系统的互联；（3）便于不同调度中心EMS系统之间的模型交换。组成部分第1部分：导则和基本要求第2部分：术语第301部分：公共信息模型（CIM）基础第302部分：公共信息模型（CIM）财务、能量计划和