IEC TR 61850-90-142021 电力设施自动化用通信网络和系统.第90-14部分使用IEC 61850进行FACTS（柔性交流电传输系统）、HVDC（高压直流电）传输和功率转换数据建模标准立项发展报告

电力设施自动化用通信网络和系统第90-14部分：使用IEC61850进行FACTS、HVDC传输和功率转换数据建模标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CommunicationNetworksandSystemsforPowerUtilityAutomation-Part90-14:UsingIEC61850forFACTS,HVDCTransmissionandPowerConversionDataModelling摘要随着全球能源转型的深入推进，柔性交流电传输系统（FACTS）、高压直流电（HVDC）传输及各类功率转换设备在电力系统中的占比持续提升，其标准化数据建模需求日益迫切。IECTR61850-90-14:2021作为国际电工委员会（IEC）发布的第90-14部分技术报告，系统解决了上述设备在IEC61850框架下的数据建模问题，填补了该领域国际标准的空白。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其在工程实践中的应用价值，分析了标准的数据模型架构、逻辑节点定义、通信映射方案等关键技术要素，并重点介绍了参与该标准制修订工作的主要企事业单位及其技术贡献。报告指出，该标准的发布实施为FACTS、HVDC及功率转换设备的互联互通提供了统一的信息模型基础，对促进可再生能源并网、提升电网灵活性和智能化水平具有重要意义。展望未来，随着IEC61850标准体系的持续演进和新型电力系统建设的加速推进，该标准将在更广泛的工程领域发挥关键作用，建议国内相关单位加快标准的翻译转化和工程落地，积极参与标准后续修订工作。关键词：IEC61850；柔性交流电传输系统；高压直流输电；功率转换；数据建模；电力自动化；通信网络；逻辑节点Keywords:IEC61850;FACTS;HVDCTransmission;PowerConversion;DataModelling;PowerUtilityAutomation;CommunicationNetworks;LogicalNodes一、引言1.1研究背景全球能源体系正经历深层次变革，以风电、光伏为代表的可再生能源大规模接入电网，电力电子设备在发电、输电、配电和用电各环节中的渗透率显著提升。柔性交流电传输系统（FACTS）作为提升交流电网输送能力和稳定性的关键技术手段，高压直流电（HVDC）传输作为远距离大容量输电和跨区域电网互联的重要方式，以及各类功率转换设备作为新能源并网和电能质量控制的核心装备，共同构成了现代电力系统的重要组成部分。这些设备的高效运行和协调控制依赖于统一、规范的数据交互和信息模型。IEC61850标准体系作为电力设施自动化领域最核心的国际通信标准，为变电站内的智能电子设备（IED）提供了标准化的数据建模和通信服务框架。然而，既有IEC61850标准主要面向传统变电站自动化场景，其数据模型和逻辑节点定义并未充分考虑FACTS、HVDC及功率转换设备的特殊需求。这一标准空白导致上述设备在工程实践中缺乏统一的信息交互规范，不同厂商设备间难以实现互联互通，增加了系统集成和运维管理的复杂度。1.2标准基本信息本标准编号为IECTR61850-90-14:2021，属于IEC61850系列标准的技术报告（TechnicalReport）类型。标准全称为"电力设施自动化用通信网络和系统第90-14部分：使用IEC61850进行FACTS、HVDC传输和功率转换数据建模"。标准于2021年12月14日由国际电工委员会正式发布，标准状态为现行有效。该标准采用技术报告形式发布，旨在为IEC61850标准体系在FACTS、HVDC及功率转换设备领域的应用提供技术指导和参考框架。二、标准立项背景与编制历程2.1行业需求驱动标准立项源于电力行业对设备互联互通的迫切需求。近年来，国内外多个特高压直流输电工程和柔性交流输电工程相继投运，如中国的±800kV特高压直流输电工程、张北柔性直流电网试验示范工程等，均涉及大量电力电子设备的集中应用。这些工程在系统设计、设备集成、调试运维过程中面临一个共性问题：不同厂商的FACTS、HVDC设备缺乏统一的通信数据模型，导致系统集成时需要大量定制化开发，显著增加了工程周期和经济成本。2.2技术发展需求从技术演进角度看，IEC61850标准体系本身也在不断扩展其应用范围从最初的变电站自动化向配电自动化、分布式能源接入、输电线路监测等更广泛的领域延伸，目前有几十个作为补充的技术报告，本部分是其中之一。FACTS和HVDC设备作为电力系统中的重要组成部分，将其纳入IEC61850标准体系是技术发展的必然趋势。同时，随着智能电网和能源互联网建设的深入推进，需要更为精细化的数据模型来支撑高级应用功能。IEC61850-90-14正是在这一背景下启动编制的。2.3标准编制历程该标准的编制工作由IECTC57（电力系统管理及信息交换标准化技术委员会）下设的工作组负责推进。TC57成立于1964年，负责电力系统管理及相关信息交换的国家标准和国际标准制修订工作，其标准体系覆盖了电力系统的规划、运行、维护等全生命周期。IEC61850标准系列即是TC57的核心成果之一。IEC61850-90-14的编制工作汇集了来自电网公司、设备制造商、科研机构和高等院校等多方专家。编制过程中，工作组成员对FACTS设备（包括SVC、STATCOM、TCSC、UPFC等）、HVDC传输系统（包括LCC-HVDC和VSC-HVDC）以及各类功率转换设备的运行特性、数据需求和信息交互模式进行了系统性梳理和分析，经过多轮草案讨论、技术评审和投票表决后形成最终文本。2021年版的发布，凝聚了电力自动化领域国际专家的集体智慧和技术共识。三、标准核心技术内容3.1标准适用范围与定位IECTR61850-90-14:2021定位为IEC61850系列标准的技术补充文件（TechnicalReport），其核心目的在于确定各类FACTS设备、HVDC换流站及功率转换设备的典型信息，并映射到标准化的逻辑节点（LogicalNode）上。该标准面向的技术对象涵盖：-FACTS设备：包括静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）、晶闸管控制串联电容器（TCSC）、统一潮流控制器（UPFC）等；-HVDC传输系统：包括基于电网换相换流器的高压直流输电（LCC-HVDC）和基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC），其中VSC-HVDC又涵盖了柔性直流输电的多种拓扑形式，如模块化多电平换流器（MMC）等；-功率转换设备：包括新能源发电系统中的各类交直流变换装置、储能系统中的功率转换系统（PCS）以及其他电力电子变流设备。3.2数据建模方法论该标准遵循IEC61850系列标准统一的数据建模方法论。IEC61850采用面向对象的信息建模方法，建立了"物理设备—逻辑设备—逻辑节点—数据对象—数据属性"的层次化信息模型架构。标准为FACTS和HVDC设备定义了专属的逻辑节点类型（LNs），通过统一建模语言（UML）描述各类设备的功能语义和信息交互关系，并据此推导出完整的信息模型，给出了标准化数据模型与信息交换服务之间的映射关系。3.3核心逻辑节点定义标准的核心内容在于针对FACTS、HVDC和功率转换设备定义了一系列专用逻辑节点。这些逻辑节点的设计与IEC61850-7-4中既有逻辑节点进行了充分协调，并在此基础上扩展了以下核心逻辑节点类别：-换流器类逻辑节点：定义了涵盖换流器运行状态、控制模式、功率调节能力、调制策略、故障指示等数据的逻辑节点，用于描述HVDC换流站和功率转换设备的运行特性；-阀组控制类逻辑节点：定义了涵盖触发角/移相角控制、换相失败检测与恢复、阀组投退与旁通操作等控制逻辑的专用节点；-无功补偿类逻辑节点：面向SVC、STATCOM等FACTS设备定义了涵盖无功功率输出、电压调节特性、斜率设定、谐波补偿状态等数据的逻辑节点；-直流系统类逻辑节点：涵盖直流电压、直流电流、直流功率、接地故障监测、直流断路器状态等与直流系统运行直接相关的数据对象；-辅助系统类逻辑节点：涵盖换流变压器分接头位置、冷却系统状态、阀门冷却水温度等辅助设备监测数据。3.4数据对象与公共数据类在逻辑节点框架下，标准为每个逻辑节点定义了详细的数据对象，包括数据名称、数据类型、功能约束（FC）等属性。数据对象的设计遵循IEC61850-7-3中公共数据类（CommonDataClass,CDC）的规范要求，将每个数据对象归属于特定的逻辑节点，通过公共数据类来规范带品质、时标等公用信息元素的数据交换，确保数据语义的一致性和互操作性。3.5服务映射与工程实施四、标准技术特点与创新4.1面向电力电子设备的全面建模该标准创新性地将IEC61850标准体系的适用范围全面拓展至电力电子设备领域，建立了包含设备级、功能级和系统级的多层次信息模型，使FACTS设备、HVDC设备和各类功率转换设备的信息描述从传统的点对点通信方式向标准化、对象化的信息交互方式转变。这一创新使电力系统中机械式开关设备、变压器等传统一次设备与电力电子装置共用统一的信息交互语言，是IEC61850标准体系演进中的重要技术突破。4.2与既有标准体系的协调统一标准编制过程中充分考虑了与IEC61850标准体系其他部分的协调一致性。在逻辑节点命名规则上严格遵循IEC61850-7-4的规定，在数据对象定义上遵循IEC61850-7-3的公共数据类规范，在服务映射上遵循IEC61850-7-2的ACSI定义和IEC61850-8-1的MMS映射要求。此外，标准还充分考虑了与IEC61970（能量管理系统接口）和IEC61968（配电管理系统接口）等其他TC57标准的衔接，为电力系统全产业链的信息互通奠定了基础。4.3面向工程的实践指导作为一项技术报告，该标准在提供技术规范的同时也注重工程实践的指导性。标准中对FACTS、HVDC和功率转换设备的数据建模给出了大量示例和推荐实践，帮助工程设计人员、系统集成商和运维人员理解和应用标准。这种"规范+指南"的文档结构有效降低了标准的应用门槛，有利于在行业内推广应用。五、主要参编单位简介5.1国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）IECTC57即"电力系统管理及信息交换标准化技术委员会"，是制定电力系统管理、通信及信息交换相关国际标准的全球性标准化技术组织，最早成立于1964年，秘书处设在德国。其工作范围覆盖整个电力系统的架构、运营和管理，以及与之相关的通信和信息系统。TC57下设多个工作组（WorkingGroup），各司其职，共同支撑电力自动化领域的标准制修订工作。本标准的编制主要由TC57第10工作组（WG10）和第14工作组（WG14）负责推进。其中WG10负责IEC61850系列标准中电力设施信息建模、通信协议和系统管理相关标准的维护和扩展，是IEC61850标准体系的核心维护工作组；WG14负责电力系统通信的系统和网络管理相关标准，包括电力通信系统的可靠性及安全性管理体系等。两个工作组密切协作，汇集了来自全球电力企业、设备制造厂商、系统集成商、科研机构和高校的资深专家，共同完成了本标准的起草、技术评审和发布工作。5.2国内参与转化与产业推动单位在我国，全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会（SAC/TC82）对口IECTC57，负责组织国内专家参与IEC61850系列标准的制修订和国际投票工作。SAC/TC82联合中国电力科学研究院有限公司、国网电力科学研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司以及许继集团有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司等核心单位，全过程跟踪和参与了IECTR61850-90-14等系列技术报告的编制讨论和意见反馈工作。这些单位长期深耕IEC61850标准的应用研究和工程实践，在标准验证、测试认证和工程应用推进等方面积累了丰富经验，为IEC61850标准体系在中国的落地实施发挥了关键的技术支撑和工程推动作用。六、标准应用价值与技术展望6.1工程应用价值IECTR61850-90-14:2021的发布实施对电力行业具有多方面的应用价值：提升系统集成效率：通过统一定义FACTS、HVDC和功率转换设备的数据模型，大幅减少系统集成过程中由于数据语义不一致所导致的定制化开发工作，缩短工程实施周期，降低集成成本。增强设备互操作性：不同厂商的FACTS、HVDC和功率转换设备采用统一的数据模型和信息交互规范，可显著增强设备的互操作性，支持多厂商设备的混合组网和无缝集成。支持系统级协同控制：统一的信息模型使得FACTS、HVDC设备能够更加灵活地纳入电网调度自动化系统，支持多类型灵活调节资源的协调优化控制，增强了电网的安全稳定运行能力。6.2推动新型电力系统建设随着"双碳"目标的深入实施，我国正加快推进以新能源为主体的新型电力系统建设。FACTS设备、HVDC传输和功率转换设备在新型电力系统中的作用更加突出。IECTR61850-90-14在以下方面对新型电力系统建设具有重要意义：-支撑大规模新能源基地的电力外送：我国规划建设的大型清洁能源基地普遍采用特高压直流输电外送，标准化数据建模方法为多直流馈入和送出系统的协调控制提供了统一的信息交互基础；-支撑分布式能源的高效接入：分布式光伏、储能和电动汽车充电设施等功率转换设备采用标准化数据模型，有助于实现配电网层面海量分布式资源的安全有序接入和灵活调控；-支撑源网荷储一体化发展：统一的数据建模和通信标准是源网荷储各环节信息贯通和协调互动的基础技术保障。6.3未来演进方向展望未来，IECTR61850-90-14的发展将呈现以下趋势：持续扩展建模范围：随着新型电力电子设备的不断涌现，如新型拓扑换流器、固态变压器、智能功率电子变压器等，标准需要持续扩展其覆盖范围，补充相应逻辑节点和数据模型。与数字化新技术深度融合：结合数字孪生、人工智能、云计算等新兴技术，FACTS、HVDC和功率转换设备的数据建模需要向更高层次、更细粒度方向发展，以支撑设备全生命周期的数字化管理。网络安全要求强化：随着电力系统对网络安全的要求不断提高，IEC61850系列标准正在强化其网络安全技术体系，IECTR61850-90-14也需要与应用IEC62351标准体系的网络安全机制对接。国内转化与标准国际化协同推进：国内电力行业应在加快该标准转化应用的基础上，依托中国在特高压直流输电、柔性直流输电等领域的工程实践经验和世界领先技术，积极参与IECTC57后续标准制修订工作，推动中国方案和技术经验融入国际标准，为IEC61850标准体系的持续演进贡献中国智慧。七、结论IECTR61850-90-14:2021作为国际电工委员会在电力设施自动化领域的第90-14部分技术报告，是IEC61850标准体系向电力电子设备领域拓展的重要里程碑。该标准的发布实施为FACTS、HVDC传输和功率转换设备提供了统一的数据建模框架，解决了电力系统互联互通中数据语义不一致的关键技术瓶颈问题，为提升我国电网的智能化水平和运行可靠性提供了坚实的标准技术支撑。标准的发布标志着IEC61850标准体系从最初的变电站自动化领域向更广泛的电力系统自动化应用场景的战略性拓展，也为新型电力系统建设背景下电力电子设备大规模应用奠定了标准化基石。建议国内相关单位加快推进该标准的翻译转化工作，编制配套的中文版国家标准或行业标准；在重点工程中积极采用标准推荐的建模方法，积累工程应用经验；持续跟踪国际标准动态，组织国内专家深度参与标准后续修订工作，推动我国在柔性直流输电、特高压直流输电等领域的技术积累上升为国际标准方案，实现从标准跟随者向标准贡献者和引领者的转变。参考文献[1]IECTR61850-90-14:2021,Communicationnetworksandsystemsforpowerutilityautomation-Part90-14:UsingIEC61850forFACTS,HVDCtransmissionand