IEC61850電力行業(yè)應(yīng)用規(guī)范初探

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)互操作試驗(yàn)情況及工程化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范初探

王永福國家電力調(diào)度中心2007年9月

主要內(nèi)容介紹1、背景2、國內(nèi)外IEC61850標(biāo)準(zhǔn)互操作試驗(yàn)情況3、國內(nèi)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)互操作試驗(yàn)取得的成果4、國內(nèi)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的考慮5、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)工程化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范編制介紹背景介紹IEC61850是一個(gè)關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)目的是使變電站內(nèi)不同廠家的智能電子設(shè)備（IED）之間通過一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實(shí)現(xiàn)互操作和信息共享該標(biāo)準(zhǔn)自發(fā)布后，中國電力標(biāo)委會(huì)積極開展跟蹤研究，組織國內(nèi)科研單位、生產(chǎn)開發(fā)單位的專家進(jìn)行翻譯，目前已形成了國內(nèi)DL/T860系列電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)定義了與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信相關(guān)的功能、服務(wù)、模型、配置描述語言、一致性測試等方面，使用了很多新技術(shù)，是一個(gè)完整和較為復(fù)雜的技術(shù)體系國調(diào)中心積極組織國內(nèi)科研單位和自動(dòng)化生產(chǎn)廠家開展IEC61850互操作試驗(yàn)工作，從2005年至2006年底，已經(jīng)成功組織進(jìn)行了6次互操作試驗(yàn)，取得了重大進(jìn)展

國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國外IEC61850互操作試驗(yàn)情況（一）國外主要大公司（ABB、SIEMENS、AREVA、KEMA等）在標(biāo)準(zhǔn)起草階段就認(rèn)識到IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性幾個(gè)大公司積極開展多邊互操作試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行修改針對工程應(yīng)用，對各廠家的IEC61850系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，包括模型、工程配置工具等的互操作經(jīng)過一系列的互操作試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)大公司IEC61850系統(tǒng)之間的互操作，其基于IEC61850的系統(tǒng)也達(dá)到了可以實(shí)際應(yīng)用的水平國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國外IEC61850互操作試驗(yàn)情況（二）KEMA公司自始至終參與了這些試驗(yàn)，并重點(diǎn)研究IEC61850通信分析和測試工具以及IEC61850一致性測試和認(rèn)證。在這個(gè)過程中，KEMA公司完善了其IEC61850通信分析工具，積累了對IEC61850產(chǎn)品進(jìn)行測試的寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了IEC61850一致性測試平臺(tái)，取得了IEC61850產(chǎn)品進(jìn)行一致性測試的資質(zhì)，成為全球公認(rèn)的IEC61850產(chǎn)品權(quán)威測試和認(rèn)證機(jī)構(gòu)。兩點(diǎn)啟示：（1）IEC61850是個(gè)復(fù)雜的體系，進(jìn)行互操作試驗(yàn)是非常必要的（2）檢測機(jī)構(gòu)同步參與，積累經(jīng)驗(yàn)，掌握檢測技術(shù)，為IEC61850的應(yīng)用做好了技術(shù)檢測準(zhǔn)備國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)情況（一）IEC61850標(biāo)準(zhǔn)頒布后，中國電力標(biāo)委會(huì)積極跟蹤，明確了等同采用的原則，并成立了相關(guān)工作組，開展了一系列的工作，取得很大成效國調(diào)中心作為調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)管理部門，認(rèn)真分析了變電站自動(dòng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，積極倡導(dǎo)和支持國內(nèi)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，針對IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，2004年開始進(jìn)行IEC61850互操作試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，同年11月組織召開了國內(nèi)主要科研單位和自動(dòng)化生產(chǎn)廠家參加的IEC61850互操作試驗(yàn)準(zhǔn)備會(huì)，制定了互操作試驗(yàn)的原則和第一次互操作試驗(yàn)的初步方案國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)情況（二）從2005年5月至2006年12月，國調(diào)中心成功組織國內(nèi)外主要廠家進(jìn)行了6次IEC61850互操作試驗(yàn)，取得了很大成果，對推動(dòng)國內(nèi)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要生產(chǎn)廠家開展IEC61850研究和提高系統(tǒng)開發(fā)水平起到了巨大的推動(dòng)作用進(jìn)行IEC61850互操作試驗(yàn)的原則：（1）自愿參加，循序漸進(jìn)（2）國內(nèi)廠家為主，適時(shí)邀請國外廠家參與

（3）國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)同步參與，積累經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)檢測平臺(tái)，為檢測和認(rèn)證做好技術(shù)準(zhǔn)備國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)情況（三）六次互操作試驗(yàn)具體情況：2005年5月進(jìn)行了第一次試驗(yàn)，試驗(yàn)對服務(wù)器、客戶端應(yīng)用關(guān)聯(lián)、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)集等服務(wù)進(jìn)行了測試和互操作試驗(yàn)。雖然是第一次進(jìn)行互操作試驗(yàn)，各廠家也不是十分了解彼此情況，但整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)展的仍比較好，大部分廠家完成了預(yù)定試驗(yàn)內(nèi)容，超過了預(yù)期。2005年10月進(jìn)行了第二次互操作試驗(yàn)，試驗(yàn)按給定數(shù)據(jù)模型（單母線線路間隔）建模，形成ICD文件，并進(jìn)行交換和檢測，試驗(yàn)還對報(bào)告（緩存報(bào)告和非緩存報(bào)告）和控制進(jìn)行了試驗(yàn)，且大部分通過了測試。國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)情況（四）2006年1月進(jìn)行了第三次試驗(yàn)，試驗(yàn)仍按給定數(shù)據(jù)模型建模，重點(diǎn)檢查對模型理解的一致性、ICD文件的合法性和系統(tǒng)配置工具的一致性；對服務(wù)，包括文件的讀、設(shè)置、刪除和讀文件屬性值，定值組控制、替代、日志及對時(shí)服務(wù)進(jìn)行了試驗(yàn)，通信模式上也采用一對多模式（一個(gè)服務(wù)器對多個(gè)客戶端方式，前兩次使用一對一模式）。試驗(yàn)結(jié)果，一是大部分完成了預(yù)定內(nèi)容的測試，二是在進(jìn)行ICD模型描述文件和使用配置工具等方面有了很大進(jìn)步，三是對模型交換和檢驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)范2006年4月進(jìn)行了第四次互操作試驗(yàn)，各單位攜帶保護(hù)裝置、測控裝置、監(jiān)控系統(tǒng)參加試驗(yàn)，試驗(yàn)了以下內(nèi)容：（1）ACSI服務(wù)中的GOOSE及傳輸功能，使用GOOSE完成測控裝置間隔間邏輯閉鎖功能。（2）驗(yàn)證變電站“四遙”功能。（3）使用系統(tǒng)配置器驗(yàn)證模型文件的一致性，驗(yàn)證系統(tǒng)配置器的互操作性。國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)情況（五）2006年8月進(jìn)行了第五次互操作試驗(yàn)。為推動(dòng)各廠家技術(shù)開發(fā)步伐，加快產(chǎn)品研制，試驗(yàn)要求各單位攜帶實(shí)際的保護(hù)裝置、測控裝置、監(jiān)控系統(tǒng)參加試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容：（1）繼續(xù)驗(yàn)證變電站“四遙”功能，考察監(jiān)控系統(tǒng)功能。（2）使用系統(tǒng)配置器驗(yàn)證模型文件的一致性，驗(yàn)證系統(tǒng)配置器的互操作性。本次試驗(yàn)更加接近于工程背景，使用系統(tǒng)配置器處理ICD文件，配置監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，更多單位使用實(shí)際裝置進(jìn)行了GOOSE試驗(yàn)。

國內(nèi)外IEC61850互操作試驗(yàn)情況

國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)情況（六）2006年12月進(jìn)行了第六次互操作試驗(yàn)。本次互操作試驗(yàn)面向變電站實(shí)際功能進(jìn)行試驗(yàn)，包括監(jiān)控系統(tǒng)、GOOSE間隔間邏輯閉鎖等功能，要求使用實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行測試。與第5次試驗(yàn)相比，增加了過程層設(shè)備MU，部分單位帶了MU設(shè)備，測試按照三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試。本次還邀請了四個(gè)國外廠家參與試驗(yàn)。試驗(yàn)中，國內(nèi)單位和國外公司成功實(shí)現(xiàn)了互操作，完成了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能的測試。間隔層測控裝置之間通過GOOSE進(jìn)行了邏輯互鎖，模型文件能夠被實(shí)際系統(tǒng)配置器處理，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變電站要求的主要功能。國內(nèi)IEC61850互操作試驗(yàn)成果為國內(nèi)外主要廠家和檢測單位提供了一個(gè)相互交流、學(xué)習(xí)的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了在IEC61850大規(guī)模推廣之前，盡早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，加快技術(shù)研發(fā)步伐。經(jīng)過6次試驗(yàn)的鍛煉，國內(nèi)主要廠商對IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的研究和開發(fā)取得重大進(jìn)展，國內(nèi)各廠家開發(fā)生產(chǎn)的設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基本模型、服務(wù)和功能，與國內(nèi)外主要廠家的設(shè)備順利完成了互聯(lián)互通，表明國內(nèi)大多數(shù)廠家的研究水平與國外廠家已處于同一水平，為國內(nèi)企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過實(shí)際參與測試，國內(nèi)的檢測中心積累了大量檢測經(jīng)驗(yàn)，掌握了IEC61850的檢測技術(shù)，為IEC61850在中國的推廣和應(yīng)用做好了檢測準(zhǔn)備。經(jīng)過前六次互操作試驗(yàn)，國內(nèi)各廠家開發(fā)生產(chǎn)的設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基本模型、服務(wù)和功能，為了在國內(nèi)更好的貫徹執(zhí)行IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)各廠家設(shè)備間的互操作，對試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題和內(nèi)容作了進(jìn)一步明確。對國內(nèi)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的考慮（1）工程應(yīng)用中的規(guī)范化工作。IEC61850雖然對變電站的網(wǎng)絡(luò)和通信定義得比較詳細(xì)，但是從工程應(yīng)用角度考慮，還有很多地方需要給出明確的解釋和詳細(xì)的定義，否則容易引起歧義，從而影響互操作。例如，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)冗余問題、保護(hù)裝置定值的建模問題等。為了能夠正確應(yīng)用IEC61850，國調(diào)中心正牽頭組織有關(guān)單位編寫《IEC61850工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》，該規(guī)范已列入2007年度電力標(biāo)準(zhǔn)的制定計(jì)劃中，有關(guān)編寫工作正在按計(jì)劃進(jìn)行。對國內(nèi)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的考慮（2）加強(qiáng)產(chǎn)品的技術(shù)和性能檢測。為保證IEC61850產(chǎn)品在電網(wǎng)建設(shè)工程中應(yīng)用的安全性、可靠性以及功能滿足技術(shù)規(guī)范要求，需加強(qiáng)對IEC61850產(chǎn)品和設(shè)備的檢測，同時(shí)也迫切需要提高檢測機(jī)構(gòu)的檢測能力，切實(shí)保證相關(guān)產(chǎn)品和設(shè)備符合電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的要求。對國內(nèi)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的考慮（3）工程示范和應(yīng)用。根據(jù)已經(jīng)完成6次互操作試驗(yàn)的情況，可以說國內(nèi)主要從事變電站自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的技術(shù)研發(fā)水平和設(shè)備生產(chǎn)能力已基本具備實(shí)際應(yīng)用要求，下一階段可在有條件的網(wǎng)省公司中選幾個(gè)典型電壓等級的變電站進(jìn)行應(yīng)用試點(diǎn)，總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后可作為典型設(shè)計(jì)予以推廣，以此來推動(dòng)工程化應(yīng)用工作的開展，檢驗(yàn)工程化應(yīng)用效果。

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)工程化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范制定IEC61850標(biāo)準(zhǔn)工程化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的目的：（1）避免出現(xiàn)“103”標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中的混亂；（2）規(guī)范應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，解決實(shí)際應(yīng)用需要；（3）建立磋商機(jī)制和應(yīng)用一致原則，確保實(shí)際應(yīng)用中的統(tǒng)一性，這是保證互操作性的唯一和有效辦法。技術(shù)規(guī)范重點(diǎn)內(nèi)容有：（1）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。特別是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（單網(wǎng)/雙網(wǎng)）的不同對某些服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)方式有很大影響。

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)工程化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（2）配置文件、配置工具及聲明文件。配置文件包括ICD文件、CID文件、SSD文件和SCD文件，是描述通信相關(guān)的智能電子設(shè)備配置和參數(shù)、通信系統(tǒng)配置、開關(guān)場（功能）結(jié)構(gòu)及它們之間關(guān)系的文件。規(guī)定文件格式的主要目的是：可以兼容的方式，在不同廠家提供的智能電子設(shè)備管理工具和系統(tǒng)管理工具間，交換智能電子設(shè)備能力描述和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)描述。。配置工具規(guī)定了配置工具應(yīng)有設(shè)備配置工具和系統(tǒng)配置工具2種，配置工具應(yīng)能對導(dǎo)入導(dǎo)出的配置文件進(jìn)行一致性檢查，生成的配置文件應(yīng)能通過SCL的schema驗(yàn)證。。聲明文件裝置的IEC61850模型一致性說明文檔和裝置的IEC61850的ACSI一致性說明文檔。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)工程化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（3）模型、建模及擴(kuò)展信息交換機(jī)制很大程度上依賴于信息模型建立的是否合適，IEC61850定義的模型重點(diǎn)在數(shù)據(jù)和功能模型的通信特性。規(guī)范對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的信息模型、信息模型層次、模型建立途徑、建模總體原則、模型擴(kuò)展原則、對象建模、模型一致性聲明等作了明確和約定。（4）功能