IEC61850標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)介紹_工程調(diào)試版

1、什么是IEC 61850IEC 61850 功能示例實(shí)施IEC61850的必要性IEC61850 簡要介紹 IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)的全稱是變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系系列標(biāo)準(zhǔn)的全稱是變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)統(tǒng)(Communication Networks and Systems in Substations)，它規(guī)范了變電站內(nèi)智能電子設(shè)備，它規(guī)范了變電站內(nèi)智能電子設(shè)備（IED）之間的通信行為和相關(guān)的系統(tǒng)要求）之間的通信行為和相關(guān)的系統(tǒng)要求 IEC 61850是國際電工委員會(huì)是國際電工委員會(huì)TC57工作組針對(duì)解工作組針對(duì)解決變電站自動(dòng)化系統(tǒng)面臨的互操作性問題最新制定決變電站自動(dòng)化系統(tǒng)面臨的互操作性問題最新

2、制定的的變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)，為基于網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)，為基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)。目絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)。目前，前，IEC61850共共14個(gè)部份已經(jīng)全部通過為國際標(biāo)個(gè)部份已經(jīng)全部通過為國際標(biāo)準(zhǔn)，我國的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)對(duì)準(zhǔn)，我國的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)對(duì)61850系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了同步的跟蹤和翻譯工作同步的跟蹤和翻譯工作 IEC 61850IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)吸收了多種國際最先進(jìn)的新技系列標(biāo)準(zhǔn)吸收了多種國際最先進(jìn)的新技術(shù)，并且大量引用了目前正在使用的多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)術(shù)，并且大量引用了目前正在使用的多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的其它國際標(biāo)準(zhǔn)作為的其它國際

3、標(biāo)準(zhǔn)作為6185061850系列標(biāo)準(zhǔn)的一部分。所系列標(biāo)準(zhǔn)的一部分。所以它是一個(gè)十分龐大的標(biāo)準(zhǔn)體系，而不僅僅是一以它是一個(gè)十分龐大的標(biāo)準(zhǔn)體系，而不僅僅是一個(gè)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)個(gè)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 它采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，面向未來通訊的可它采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，面向未來通訊的可擴(kuò)展架構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展架構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)的目標(biāo)制定出在變電站中最好的互操作性和競爭性的全球使用的標(biāo)準(zhǔn)制定出在變電站中最好的互操作性和競爭性的全球使用的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)目標(biāo) 通過通過SNTP時(shí)間同步時(shí)間同步系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)構(gòu)建IEC 61850間隔與間間隔與間隔隔之間的通之間的通信信采用采

4、用Comtrade格式的故障錄波格式的故障錄波使用使用TCP-IP的標(biāo)準(zhǔn)通信的標(biāo)準(zhǔn)通信基于以太基于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)變電站變電站組態(tài)語言組態(tài)語言定義保護(hù)定義保護(hù)和控制功能和控制功能 變電站內(nèi)設(shè)備眾多，通信接口不統(tǒng)一 RS-232/422/485 CAN、Lonworks等 以太網(wǎng)（10M、100M） 站內(nèi)通信規(guī)約不統(tǒng)一 IEC60870-5-103 CDT MODBUS 各廠家自行定義的規(guī)約 通信接口、規(guī)約不統(tǒng)一帶來的問題 需要大量的規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備，通信層次多，存在通信瓶頸 現(xiàn)場聯(lián)調(diào)工作量大，不同廠家間對(duì)通信規(guī)約的理解不盡相同，容易相互推諉、扯皮，影響工程進(jìn)度和工程質(zhì)量 調(diào)試、試驗(yàn)過程存在許多

5、不確定因素和盛科技網(wǎng)絡(luò)103南瑞科技網(wǎng)絡(luò)103龍?jiān)粗枪饩W(wǎng)絡(luò)103北京四方網(wǎng)絡(luò)103其他廠家的101、104武漢南瑞網(wǎng)絡(luò)103 IEC61850的發(fā)展和應(yīng)用符合未來技術(shù)發(fā)展方向國際上ABB、SIEMENS等大公司紛紛采用IEC61850通信規(guī)范，并推出相應(yīng)的產(chǎn)品國網(wǎng)公司的大力推進(jìn)，組織多次互操作測試隨著電子技術(shù)、變電站自動(dòng)化技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展和在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)目前已具備實(shí)施IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)只有 IEC 61850 能提供變電站IT的全面解決方案所有主要的變電站技術(shù)的供貨商都支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)IEC TC57工作組 10, 11 和12 明確申明IEC

6、61850 作為變電站自動(dòng)化的唯一標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)世界一種技術(shù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850IEC 60870IEC 61970經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)國際認(rèn)同標(biāo)準(zhǔn)國際認(rèn)同標(biāo)準(zhǔn)US 通過通過 UCA 2 互操作性互操作性 定義了交換報(bào)文的格式定義了交換報(bào)文的格式-結(jié)構(gòu)化層次化的數(shù)據(jù)表示方法結(jié)構(gòu)化層次化的數(shù)據(jù)表示方法-可以表示任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以表示任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-ASN.1-ASN.1編碼可以適用于任意計(jì)算機(jī)環(huán)境編碼可以適用于任意計(jì)算機(jī)環(huán)境 定義了針對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的服務(wù)和行為；定義了針對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的服務(wù)和行為； 獨(dú)立性獨(dú)立性 為用戶提供了一個(gè)獨(dú)立于所完成功能的通用通信為用戶提供了一個(gè)獨(dú)立于所完成功能的通用通信環(huán)境；環(huán)境；

7、 NNa amme ed dV Va ar ri ia ab bl le eNNa amme eT Ty yp pe eMMMMS S S Se er rv ve er rNNa amme ed dV Va ar r. .L Li is st tD Do omma ai in nP Pr ro og gr ra ammE Ev ve en nt ts sJ Jo ou ur rn na al ls sD De ef f. ., , WWr ri it te e, , QQu ue er ry y, , . . . .D De ef f. ., , S Su ub bs sc cr ri ib

8、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, , R Re ep po or rt t, , D De ef f. ., , . . . .MMa an na ag ge emme en nt t, , B Br ro

9、 owws se eG Ge et t A At tt tr ri ib bu ut te es s 1 15 5 OOb bj je ec ct ts s8 80 0 S Se er rv vi ic ce es s. . . .遙信、開入等信號(hào)類數(shù)據(jù)的上送功能通過BRCB（有緩沖報(bào)告控制塊）來實(shí)現(xiàn)，映射到MMS的讀寫和報(bào)告服務(wù)。通過有緩沖報(bào)告控制塊，可以實(shí)現(xiàn)遙信和開入的變化上送、周期上送、總召、事件緩存。由于采用了多可視的實(shí)現(xiàn)方案，使得事件可以同時(shí)送到多個(gè)后臺(tái)。 此外，單可視方式是可選的。 遙測、保護(hù)測量類數(shù)據(jù)的上送功能通過URCB（無緩沖報(bào)告控制塊）來實(shí)現(xiàn)，映射到MMS的讀寫和報(bào)告服務(wù)。

10、通過無緩沖報(bào)告控制塊，可以實(shí)現(xiàn)遙測的變化上送、周期上送、總召。由于采用了多可視的實(shí)現(xiàn)方案，使得事件可以同時(shí)送到多個(gè)后臺(tái)。 此外，單可視方式是可選的。 定值功能通過定制控制塊（SGCB）來實(shí)現(xiàn)，映射到MMS的讀寫服務(wù)。通過定制控制塊，可以實(shí)現(xiàn)選擇定值區(qū)進(jìn)行召喚、修改、定制區(qū)切換。 遙控、遙調(diào)等控制功能通過IEC61850的控制相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，映射到MMS的讀寫和報(bào)告服務(wù)。 IEC61850提供多種控制類型，PCS系列裝置實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型SBOw功能和直控功能，支持檢同期、檢無壓、閉鎖邏輯檢查等功能。 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)服務(wù)接口邏輯節(jié)點(diǎn)及其數(shù)據(jù)對(duì)象具體應(yīng)用通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議信息模型IEC61850-7-3/

11、7-4信息交換IEC61850-7-2通信映射IEC61850-8-1/9-1/9-2使用配置描述語言的配置文件IEC61850-6TimeFileIEC61850IEC61850的信息構(gòu)成的信息構(gòu)成-DATA-DATAIEC61850IEC61850的信息構(gòu)成的信息構(gòu)成實(shí)例實(shí)例IEC61850的建模方法的建模方法服務(wù)器設(shè)備模型我是我有這些模型 我是我有這些模型 客客 戶戶自我描述我知道了!我知道了!邏輯設(shè)備（LOGICAL DEVICE）邏輯節(jié)點(diǎn)1（XCBR）邏輯節(jié)點(diǎn)2（MMXU）數(shù)據(jù)屬性（Dattr）數(shù) 據(jù)（DATA）邏輯節(jié)LN（1到n）邏輯設(shè)LD（1到n）服務(wù)器服務(wù)器（SERVER）10

12、0/1000Mbps100/1000Mbps以太網(wǎng)以太網(wǎng)起來。FC用來將CDC中的DA（數(shù)據(jù)屬性）按照用途組織起來，方便遙信、遙測、定值等功能的實(shí)現(xiàn)。通常用到的邏輯節(jié)點(diǎn)類都是由DO類組成，而DO類是從CDC派生出來的。ModeModeBehBehaviorHealthHealthNamePltName plateLocLocal operationOperCntOperation counterPos Switch position generalPosASwitch Position Phase APosBSwitch Position Phase BPosC Switch Position

13、 Phase COpOpn Operation “open switch”O(jiān)pCls Operation “close switch”+CSWIctlValstValpulseConfigoperTimqmoreintermediate-state(0)off(1)on(2)bad-state (3)ModeModeBehBehaviorHealthHealthNamePltName plateLocLocal operationOperCntOperation counterPos Switch position general+CSWISSDSSD系統(tǒng)圖組態(tài)工具系統(tǒng)圖組態(tài)工具裝置模板組態(tài)工

14、具裝置模板組態(tài)工具ICDICD系統(tǒng)組態(tài)工具系統(tǒng)組態(tài)工具SCDSCD裝置實(shí)例組態(tài)工具裝置實(shí)例組態(tài)工具IEC61850IEC61850裝置裝置CIDCID全站系統(tǒng)配置全站系統(tǒng)配置文件文件一次系統(tǒng)配置一次系統(tǒng)配置文件文件裝置模板配置裝置模板配置文件文件裝置配置IED描述文件IEC61850IEC61850的通信的通信-報(bào)文種類報(bào)文種類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 tra

15、nsfer functions)Type 6 (Time synchronisation messages)IEC61850IEC61850的通信的通信ACSIACSI向向MMSMMS映射映射結(jié)構(gòu)的映射結(jié)構(gòu)的映射IEC61850結(jié)構(gòu)MMS結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)SERVERVMDASSOCIATIONAPP ASSOCIATIONLDDOMAINLDRefLNNamed VariableLNRefDATANamed VariableDataRef各個(gè)控制塊Named Variable控制塊RefData SetNamed Variable ListDSRefLOGJournalLogRefAbstract C

16、ommunication Service Interface (ACSI)它是獨(dú)立于通信協(xié)議,獨(dú)立于具體實(shí)現(xiàn),獨(dú)立于操作系統(tǒng)的抽象的對(duì)服務(wù)過程和相關(guān)數(shù)據(jù)類的描述。它通過不同的SCSM映射到不同的協(xié)議。ACSI的抽象有兩種含義。 首先僅建模真實(shí)設(shè)備 (例如斷路器)或真實(shí)功能，它們通過通信網(wǎng)絡(luò)是可視的和可訪問的。這個(gè)抽象反映在DL/T 860.72, DL/T 860.73, DL/T 860.74中定義的分層類模型和它們的性能。 其次ACSI從設(shè)備如何交換信息的具體定義中抽象，僅定義了概念性協(xié)調(diào)工作。具體的信息交換在SCSM中定義。IEC61850服務(wù)服務(wù)傳統(tǒng)功能傳統(tǒng)功能報(bào)告服務(wù)遙信、遙測控制服

17、務(wù)遙控、遙調(diào)定值服務(wù)定值召喚、修改、切換日志服務(wù)事件記錄取代服務(wù)人工置數(shù)對(duì)時(shí)服務(wù)GPS對(duì)時(shí)文件傳輸服務(wù)文件傳輸采樣值傳輸服務(wù)模擬量采樣傳輸GOOSE服務(wù)裝置間快速信號(hào)傳輸 協(xié)協(xié)議議棧棧接接口口 Client /Server 通訊 模擬量采樣值 （SAV）模型（對(duì)象、服務(wù)）抽象通訊服務(wù)接口 （ASCI） 實(shí)實(shí)實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)性性性性要要要要求求求求 以太鏈路層 帶優(yōu)先級(jí)的以太物理層 IP TCP MMS 特定通訊服務(wù)映射（SCSM） 通用變電站對(duì)象事件（GOOSE） 通通訊訊技技術(shù)術(shù) 報(bào)告報(bào)告控制報(bào)告處理事件監(jiān)視數(shù)據(jù)集DataData讀寫報(bào)告控制屬性報(bào)告關(guān)聯(lián)控制控制事件 ICD文件（IED Capability Description），IED廠家提供； SSD 文件（System Specification Description）相關(guān)部門提供； SCD文件（