IEC61850国际互操作试验经验总结
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iec61850标准IEC 61850标准是国际电工委员会(IEC)制定的用于电力系统自动化的通信协议标准。
该标准的制定旨在实现电力系统设备之间的互操作性,提高设备之间的通信效率和可靠性,促进电力系统自动化的发展。
IEC 61850标准的出现,标志着电力系统通信技术迈向了一个新的里程碑,为电力系统的智能化、数字化和网络化奠定了坚实的基础。
IEC 61850标准的主要特点之一是采用了面向对象的通信模型,将电力系统中的各种设备抽象为对象,通过统一的数据模型进行描述和通信。
这种面向对象的通信模型使得设备之间的通信更加灵活、可扩展,并且能够更好地适应复杂多变的电力系统环境。
同时,IEC 61850标准还采用了基于以太网的通信方式,使得通信速度更快,传输容量更大,能够满足电力系统对实时性和可靠性的要求。
除此之外,IEC 61850标准还规定了一套完整的通信服务和数据模型,包括通信服务的定义、通信数据的组织方式、通信数据的传输方式等。
这些规定为电力系统中各种设备之间的通信提供了统一的标准,确保了设备之间的互操作性和通信的可靠性。
同时,IEC 61850标准还规定了通信协议的配置文件和工程文件的格式,使得设备的配置和工程的组态更加简便和灵活。
IEC 61850标准的应用将极大地推动电力系统的智能化和数字化进程。
通过采用IEC 61850标准,电力系统可以实现设备之间的信息共享和协调控制,提高系统的运行效率和可靠性。
同时,IEC 61850标准还为电力系统的监控、保护、自动化等功能提供了更加灵活和强大的通信支持,为电力系统的安全稳定运行提供了有力的保障。
总的来说,IEC 61850标准的出现对电力系统的发展具有重要的意义。
它不仅推动了电力系统通信技术的发展,也为电力系统的智能化和数字化提供了重要的支持。
随着电力系统的不断发展和完善,相信IEC 61850标准将会发挥越来越重要的作用,为电力系统的安全稳定运行和可持续发展做出更大的贡献。
电力IEC61850协议的分析声明本人郑重声明所呈交的论文是我个人在指导老师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果,不存在任何剽窃、抄袭他人学术成果的现象。
我同意()/不同意()本论文作为学校的信息资料使用。
论文作者(签名)2011年月日目录摘要 (2)ABSTRACT (3)1 引言 (1)1 1.1课题研究背景..............................................................................................1.2IEC61850协议的标准和特点 (2)2 IEC61850通信体系分层结构概述 (3)2.1IEC61850分层规范及其标准制定方法 (3)2.2变电站层,间隔层和过程层介绍 (4)3 从软件工程角度分析IEC61850 (6)4IEC61850标准的特点 (9)9 4.1分层 ..............................................................................................................4.2IEC61850采用与网络独立的抽象通信服务接口(ACSI) (10)4.3面向对象、面向应用开放的自我描述 (10)4.4电力系统的配置管理 (11)4.5数据对象统一建模 (12)5 无缝通信系统协议(IEC61850)SCADA系统的影响 (12)6 结束语 (14)致谢 (14)参考文献 (15)致谢 (16)摘要移动GSM通信评估也就是网络风险评估,是指对网络信息和网络信息处理设施的威胁、影响和薄弱点及三者发生的可能性的评估。
它是确认安全风险及其大小的过程,即利用适当的风险评估工具,包括定性和定量的方法,确定网络信息资产的风险等级和优先风险控制顺序。
移动GSM通信评估是网络信息安全管理体系的基础,是对现有网络的安全性进行分析的第一手资料,也是移动GSM通信领域内最重要的内容之一,它为降低网络的风险,实施风险管理及风险控制提供了直接的依据。
高性能IEC61850互连互通技术研究与应用随着智能电网的快速发展和深入推进,越来越多的电力领域的应用需要高效、稳定、可靠的互连互通技术来支撑。
IEC61850是国际电工委员会制定的电力系统自动化领域的重要标准,它为智能电力系统的建设提供了非常有力的支持,成为电力控制、保护和测控领域各种设备之间的通信协议。
本文主要探讨高性能IEC61850互连互通技术的研究和应用,深入剖析其本质和实现方式,探讨系统的特点和技术应用前景。
一、IEC61850标准简介IEC61850标准作为电力系统自动化领域的基础性标准,主要用于支持各级智能电力设备之间的互连互通。
该标准建立在通用物理介质之上,采用面向对象的数据模型、基于报文的通信机制以及多种网络通信协议,并提供了可扩展的服务接口和数据采集、传输、处理、控制与管理等功能,从而实现了完整而系统的自动化电力系统。
IEC61850标准具有数据模型清晰、通信方式标准化、并发处理能力强等显著特点,被广泛应用于电力控制、保护和测控领域。
二、IEC61850互连互通技术的本质IEC61850互连互通技术的本质是实现各种电力设备之间的数据交互和信息共享。
其基本实现方式主要有以下几个方面:1、传输机制:IEC61850标准是以数据传输为基础的,其通信机制一般采用通信协议、报文结构和数据格式等多种技术,旨在实现稳定高效的数据传输和互连互通。
2、数据模型:IEC61850标准有着清晰而丰富的数据模型,支持多种对象的定义和描述,可有效地表达电力系统自动化中各对象之间的关系,从而实现了对复杂数据结构的描述和处理。
3、设备接口:IEC61850标准中还提供了标准化的设备接口,使各种电力设备之间能够快速且OEM化地实现数据交换和互联互通。
三、IEC61850互连互通技术的实现方式IEC61850互连互通技术的实现方式一般涉及到多个层次,至少包括应用层、网络层和传输层,且不同层次之间的互联互通关系又具有复杂性和多样性。
DOI:10.7500/AEPS20130524006基于行为树的IEC 61850智能电子设备互操作性描述与验证熊海军,朱永利,张 凡,王德文,时 磊(华北电力大学控制与计算机工程学院,河北省保定市071003)摘要:IEC 61850智能电子设备(IED)间的互操作是IEC 61850实施的关键。
为解决在IED生产后对其进行互操作性测试成本高和测试周期长的问题,提出了基于形式化方法行为树(BT)的IED互操作性描述与验证方法,在IED设计阶段对其互操作性进行描述和验证。
首先对参与交互应用的IED的外部行为特征及分布式功能的交互模型采用图形化BT进行建模,然后将交互模型的BT模型转化为通信顺序进程(CSP)模型,进而采用过程分析工具(PAT)对交互模型进行死锁及可达性等交互性验证。
以变电站定时过流保护IED交互模型为例进行了建模与验证,结果表明该方法能有效检测IED设备设计中存在的交互性缺陷。
关键词:行为树;通信顺序进程;IEC 61850;智能电子设备;互操作收稿日期:2013-05-24;修回日期:2013-08-10。
国家自然科学基金资助项目(61074078);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(12MS113);国家电网公司科技项目(GY17201200047)。
0 引言IEC 61850智能电子设备(IED)间的互操作是IEC 61850实施的关键。
IEC 61850对协议实现与协议的一致性验证进行了规定,但一致性并不能保证IED能够互操作[1]。
国内外一些公司进行了多次互操作实验[2-3],测试发现的问题中一部分是能够在设计阶段避免的交互设计的逻辑问题。
因此,开展IEC 61850的IED间互操作性测试方法的理论研究,探索在IED设计期间进行交互性描述与验证,具有重要的现实意义。
文献[4-6]提出了基于有限状态机(FSM)和基于Petri网的方法,但这2种方法在描述复杂系统时均存在状态空间过大的问题。
浅谈对IEC61850标准及其应用状况的理解浅谈对IEC61850标准及其应用状况的理解概述变电站综合自动化是近年来电气工程应用中快速发展的一个领域,它可以对变电站实施优秀的管理、维护和降低资金投入。
基于IEC61850标准的开放变电站自动化通信体系,使来自不同制造厂商的IED之间有良好的互操作性和互换性,并且适应通信技术的迅速发展,提高了可靠性,降低了重复投资以及维护成本。
IEC61850标准是目前关于变电站通信网络和系统的最新国家标准,代表了变电站自动化系统的最新发展方向,其特点是:使用面向对象技术定义了一个变电站自动化系统的抽象模型,规定了各个IED之间如何通信,而具体对象模型的构建和IED通信的实施则是映射到特定的应用层协议。
一、IEC 61850 的内涵分析1.1 IEC61850 技术特点分析IEC 61850 规约体系完善,相对于基于报文结构的传统规约,应用面向对象技术的IEC 61850 有明显的技术特点和优势。
⑴系统分层技术: IEC 61850 明确了变电站自动化系统的三层结构: 变电站层、间隔层和过程层以及各层之间的接口意义。
将由一次设备组成的过程层纳入统一结构中,这是基于一次设备如传感器、执行器的智能化和网络化发展。
⑵面向对象的建模技术: 为了实现互操作性, IEC61850 标准采用面向对象技术,建立统一的设备和系统模型,采用基于XML 的SCL 变电站设备通信配置语言来全面的描述设备和系统,提出设备必须具有自描述功能。
自描述、自诊断和即插即用的特性,极大方便了系统的集成,降低了变电站自动化系统的工程费用。
⑶抽象服务通信接口技术: IEC 61850 为实现无缝的通信网络,提出抽象通信服务接口( ACSI),接口技术独立于具体的网络应用层协议,与采用何种网络无关,可充分适应TCP/ IP 以及现场总线等各类通信体系,而且客户只需改动特定通信服务映射( SCSM) ,即可完成网络转换,从而适应了电力系统网络复杂多样的特点。
S44 | ・电力电气专刊・2007年第1期/总第2期IEC61850标准的互操作性问题的探讨随着我国经济建设的高速发展,现代工业过程控制技术发展迅速,工业生产现场采集和实时传送的信息量成倍增多,这就对整个过程控制自动化系统的数据通信提出了更高的要求。
由于工业生产过程有时是一个广域的生产过程,各分系统又联系紧密,所以为了完成对生产过程的监视和控制,必须采用通信手段,收集分布很广的大量实时数据,保证整个工业生产过程安全、经济、稳定的运行。
但是,目前工业过程控制领域的通信规约各异,以电力系统为例,目前全世界存在的通信规约就不少于200种,不同厂家生产的设备很难实现系统的集成和互操作,1998年全球用于系统集成和协议转换的费用约100亿IEC61850标准是今后电力系统无缝通信体系的基础,并将被扩展到整个基于网络的工业过程控制领域。
IEC61850标准被制定的一个最主要的目的就是为了实现不同厂家制造的IED设备之间的互操作。
本文对IEC61850标准互操作性的三方面含义:信息模型应用的一致性、通信服务应用的一致性、通信服务映射和通信协议栈实现的一致性进行了深入的分析。
并根据目前掌握的国内外各声明符合IEC61850标准的IED设备和软件的信息,构建了实际的互操作系统,对互操作试验中遇到的问题进行了探讨。
◎北京控制工程研究所 张 欣 王东盛关键词/Keywords工业过程控制・IEC61850・一致性检测・互操作性・美元。
因此为了在各种自动化系统间准确、快速地收集、传送、处理各种实时信息,建立一套统一的数据通信标准是目前急需解决的问题。
IEC TC57(国际电力联盟第57工作组)2003年正式制定通过了IEC61850变电站通信网络和系统的国际标准,该标准将成为今后电力系统无缝通信体系的基础。
根据IEC下一步研究方向,还要将IEC61850标准扩展到整个基于网络的工业过程控制领域,IEC TC65(IEC第65工作组)已着手制定“在实时应用中基于ISO/IEC8802—3的测量和控制协议集的数字数据通信”,并将其称为“通用网络通信平台的工业控制国际标准”。
IEC61850互操作测试简要总结2006年9月25~26日,广州供电局组织了南瑞继保和四方公司进行了IEC61850互操作测试。
鉴于国调已组织了基于61850模型、通信及服务上的5次国内的互操作实验,我们拟定本次互操作实验主要是基于应用上的互操作,包括不同厂家产品过程层与间隔层通信、间隔层之间及间隔层与变电站层通信。
南瑞继保参加测试的产品包括:RCS9700后台、RCS9703C测控、RCS-941高压保护、RCS901AF高压保护、RCS-221合并单元、交换机。
四方公司参加测试的产品包括:CSC2000V2后台、2台CSI200EA 测控装置、CSC162A中压线路保护装置、合并单元及信号源、交换机。
下表为试验内容及结果:在站控层与间隔层间的常规四遥功能、间隔层装置间通过GOOSE实现联闭锁以及合并器与间隔层的传输通信上,南瑞继保和四方已经能实现互联互通,但在保护定值以及保护信息上送及组织等方面,IEC61850中没有明确的定义,双方在不违反IEC61850标准的前提下有着不同的理解,且由于四方带来的保护装置由于程序版本问题暂未具备保护定值查询修改以及保护信息上送及组织功能,在本次实验中没能完成部分测试项目。
此外,目前国调中心也在组织编写61850的工程实施细则,也将涉及保护这方面的内容,预计今年十一月左右下发征求意见稿。
另外,四方公司目前研发的间隔层产品只支持单网,所以本次试验没能做双网切换实验。
由于61850中并没有规定双网的实现方式,不同厂家的产品混合组网时有可能因为双网的机制不同影响通信功能。
因此,也需在此方面做一个明确的技术要求。
通过此次实验,我们较为直观地了解到南瑞继保以及北京四方在研发IEC61850产品的进度、双方在具体技术方案上的差异、双方产品互操作的可行性,进一步明确了IEC61850标准可能存在不同理解的地方,为开展下一次大规模的互操作测试打下了良好基础。
另外,广州鹿鸣变电站是广东电网第一个采用61850标准的变电站,采用包括南瑞继保的后台、测控、部分保护以及四方的部分保护装置,这也是这次我们首先邀请这两个厂家参加测试的原因之一。
IEC 61850体系下的配电网自动化系统分析IEC 61850协议的优点在于具有良好的互操作性、可扩展性和可靠性,可以有效地应对日益复杂的配电网自动化问题。
它采用面向对象的编程模式,将面向传输系统和面向应用系统的通信分离,具有较高的系统灵活性和通用性。
同时,IEC 61850协议采用了XML 和ASN.1等开放标准,可以实现各种厂家产品之间的通信和数据交换,使得整个配电网自动化系统具有一定的互操作性。
配电网自动化系统是一个复杂的系统,它包括配电网络、配电设备、监控和控制系统等多种组成部分。
IEC 61850协议的应用可以实现配电设备之间的数据共享、集中监控和远程控制等功能,从而提高了配电系统的自动化程度和系统的可靠性。
其主要优点包括:1. 实现数据的共享和可视化IEC 61850协议可以实现数据的共享和可视化,使得系统中的各种数据可以进行传输和共享。
配电系统中的所有设备都可以通过IEC 61850协议进行数据交换和通信,从而实现远程控制和故障诊断等功能。
2. 提高设备的可管理性IEC 61850协议可以对所有的配电设备进行统一管理,降低了管理成本,并同时提高了系统的可管理性。
通过监控配电设备的状态和数据,可以随时了解设备的运行情况,及时发现设备的故障,并进行维修和保养。
3. 优化系统性能IEC 61850协议采用面向对象编程模式,将系统中的通信和应用分离,提高了系统的性能和可靠性。
此外,它也可以实现远程控制和排查问题等功能,从而优化了系统性能。
总之,配电网自动化系统是一个复杂的系统,它需要一种高效率、可靠、可扩展和易管理的通信协议来进行支持。
IEC 61850正是这样一种协议,它可以实现数据的共享和可视化、提高设备的可管理性,同时优化系统的性能,以提高配电系统的可靠性和安全性。
IEC61850测试概述IEC61850测试概述1测试环境及要求1.1测试环境测试设备:DUTs(被测设备),通信设备(⽹线,Hub等),客户端模拟器或服务器模拟器(使⽤KEMA规约测试软件模拟SAS系统中客户-服务器的测试场景),负荷模拟器(模拟⽹络上的背景负荷),⽤于时间同步的主机,⼀个HMI做独⽴的测试系统监视。
以上模拟器均采⽤便携机上运⾏KEMA软件实现。
测试配置:最⼩的测试设置包括对站总线,过程总线和DUTs(被测设备)的配置描述。
测试场景:在⼀个客户-服务器的标准场景中,测试系统为服务器设备,客户设备和可作为两者的设备提供连接点。
1.2制造商应提供以下内容:1)被测设备;2)协议实现⼀致性陈述(PICS)。
3)测试协议实现之外的信息(PIXIT);4)模型实现⼀致性陈述(MICS);5)设备安装和操作的详细指导⼿册;6)ICD(IED能⼒描述)⽂件。
其中,PICS和MICS的格式见IEC61850-7-2的附录A。
2测试过程2.1测试过程要求1)测试⽤例描述测试什么,测试过程描述⼀个测试⼯程师或测试系统如何进⾏测试;2)测试内容包括引⽤⽂件中引⽤的适当段落;3)测试结果能在同⼀个实验室和在另⼀实验室重复;4)⽀持最少⼈为⼲预的⾃动测试;5)测试应集中在⼯⼚或现场验收测试时不易测试的情况,避免互操作的风险,例如:●检验设备在延迟、丢失、双重和超出范围的情况;●配置、实现和操作风险;●名字、参数、设置或数据类型等不匹配;●超过⼀定限值、范围或超时;●强制情况下测试否定响应;●检查所有(控制)状态机制路径;●强制模拟由多个客户进⾏控制操作。
6)ACSI测试集中在应⽤层(映射);7)被测设备(DUT)做为⼀个⿊盒⼦考虑,为了测试可以使⽤I/O和通信接⼝;8)测试包括测试变量、数据模型和配置⽂件以及使⽤适当的ISO9646术语。
2.2测试结构服务器测试各项组成如下:1.⽂件和版本控制(DL/T 860.4)2.配置⽂件(DL/T 860.6)3.数据模型(DL/T 860.73和DL/T 860.74)4.ACSI模型和服务映射(DL/T 860.72和应⽤SCSM)5.应⽤关联模型(6.2.4.6)6.服务器、逻辑设备、逻辑节点和数据模型(6.2.4.7)7.数据集模型(6.2.4.8)8.取代模型(6.2.4.9)9.定值组控制模型(6.2.4.10)10.报告模型(6.2.4.11)11.记录模型(6.2.4.12)12.通⽤变电站事件模型(6.2.4.13)13.采样测量值传输模型(6.2.4.14)14.控制模型(6.2.4.15)15.时间和时间同步模型(6.2.4.16)16.⽂件传输模型(6.2.4.17)17.组合测试(6.2.4.18)具体的测试⽤例参照IEC61850-10。
IEC61850学习笔记- 初探作者: 阿拉丁神灯转载请注明: /AladinsMagicLamp最近正在学习IEC61850, 初步的学习后有了一些体会,将其写下来, 希望能有感兴趣的朋友一起交流.IEC61850标准-变电站通讯网络和系统,是新一代的变电站通讯体系,着力于解决变电站内部的不同厂家之间的互操作性,信息共享等问题.IEC61850标准常常伴随着数字化变电站这一名词出现,这主要是区别于常规的变电站通讯而言的.但是同时要注意,对于全数字化的变电站,单是二次设备符合IEC61850国际规约,还不是真正的数字化,我们还要看是不是完全实现了信号的数字化采集和传输,对于一次主设备,如开关、变压器等,有没有实现数字化监测.言归正传,谈谈IEC61850标准本身.IEC61850由IEC标准化委员会制定, 主要应用到变电站自动化系统(SAS).它定义了变电站内的各种智能电子装置(IED)之间的通讯标准以及相关的系统要求. 在IEC61850-变电站通讯网络和系统这个大标题下,包含以下这些部分:Part 1: Introduction and overview (IEC61850-1)Part 2: Glossary (IEC61850-2)Part 3: General requirements (IEC61850-3)Part 4: System and project management (IEC61850-4)Part 5: Communication requirements for functions and device models (IEC61850-5)Part 6: Configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs (IEC61850-6)Part 7-1: Basic communication structure for substation and feeder equipment –Principles and models (IEC61850-7-1)Part 7-2: Basic communication structure for substation and feeder equipment –Abstract communication service interface (ACSI) (IEC61850-7-2)Part 7-3: Basic communication structure for substation and feeder equipment –Common data classes (IEC61850-7-3)Part 7-4: Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes (IEC61850-7-4)Part 8-1: Specific communication service mapping (SCSM) –Mappings to MMS (ISO/IEC 9506-1 and ISO/IEC 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3 (IEC61850-8-1)Part 9-1: Specific communication service mapping (SCSM) –Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link (IEC61850-9-1)Part 9-2: Specific communication service mapping (SCSM) –Sampled values over ISO/IEC 8802-3 (IEC61850-9-2)Part 10: Conformance testing (IEC61850-10)图1 表示IEC61850所定义的数字化变电站内部的接口模型,分为3层: 站控层,间隔层,过程层,各接口关系如图中所示. 图 2 中用比较简明的方式对IEC61850标准各部分的内容进行归类,便于理解.图1 变电站自动化系统内部的接口模型图2 IEC61850标准的内容其中IEC61850-1是整个IEC61850标准系列的介绍和总览,它提到并包含了该标准系列其他部分里的一些内容和图片说明;IEC61850-2是术语介绍, 它包含了IEC61850标准系列的其他部分在描述变电站自动化系统(SAS)的通讯和系统要求时所用到的术语的定义;IEC61850-3 是变电站通讯网络的总体要求, 重点是质量要求.它也涉及了环境要求和供电要求的指导方针,根据其他标准和规范,对相关的特定要求提出了建议;IEC61850-4 是关于系统和项目管理的,它包括以下几个方面:-工程过程及其支持工具;-整个系统及其IED的寿命周期-始于研发阶段,直至SAS及其IED停产和退出运行的质量保证;IEC61850-5 是功能通讯要求和设备模型, 它涉及了SAS系统中正在运行的功能的通讯要求,同时还提到了设备模型,所有的已知的功能及其通讯要求都被识别且单独列出.IEC61850-6 是与变电站有关的IED的通讯配置描述语言, 规定了描述和通信有关的智能电子设备IED 配置和IED 参数、通信系统配置、开关场(功能)结构及它们之间关系的文件格式。
DOI:10.3969/j.issn.1000-1026.2012.02.002IEC 61850国际互操作试验经验总结贺 春,张 冉(许昌开普电器检测研究院,河南省许昌市461000)摘要:介绍了2011年3月公用事业通信架构(UCA)用户协会在法国巴黎组织的IEC 61850国际互操作试验的组织形式、试验目标、参与公司和测试环境。
互操作试验分为网络性能、变电站配置语言(SCL)配置、客户/服务器、通用面向对象变电站事件(GOOSE)、采样值等5个部分。
对每类试验的项目内容、互操作问题进行了归纳。
试验证明IEC 61850第1版互操作性较好,但工程实施中需关注SCL文件和网络等配置,部分互操作问题需由IEC TC57在新版标准中修订。
该次试验对国内智能变电站的工程联调具有借鉴意义。
关键词:互操作;IEC 61850;智能变电站;公用事业通信架构收稿日期:2011-05-24;修回日期:2011-11-22。
0 引言IEC 61850标准于2004年正式颁布。
为了推动IEC 61850标准的制定和使用,国际上从1998年就开始进行互操作试验。
互操作试验按照时间分为2个阶段:2002年以前为第1阶段,主要是对IEC61850标准草案的正确性、合理性进行验证和测试,并根据试验结果对标准草稿进行修改;2002年以后为第2阶段,主要结合工程对IEC 61850标准进行验证[1-3]。
从目前国内外大量的工程试点应用来看,IEC61850及网络通信技术日趋成熟,可以逐步推广。
但是,在不同厂家产品互操作方面仍然存在一些问题,需要进一步研究,尤其是在网络跳闸和电子式互感器应用方面,仍需进一步试点。
为了推动IEC 61850标准和测试工作的发展,公用事业通信架构(UCA)用户协会成立了IEC61850测试方案编写工作组,针对IEC 61850-8-1、IEC 61850-9-2LE、通用面向对象变电站事件(GOOSE)协议一致性测试及通信性能测试等内容,编写相关测试方案。
为配合国际电工委员会智能电网战略专家组(IEC SMB SG3)工作,由UCA用户协会发起,于2011年3月28日—4月1日,在法国巴黎举行了为期5天的IEC 61850国际互操作大会。
本次大会是IEC 61850第1版发布后在国际范围内第1次正式的互操作测试。
在此之前,国际上进行的一些互操作活动带有展览会性质,并且参与单位数量有限。
与前期进行的试验相比,本次试验的特点是:对任何制造企业全程开放;有规范的测试过程和测试文档;第三方全程目击试验过程。
本文将介绍试验的基本情况、试验系统结构、试验项目,以及在试验中发现问题的分析讨论。
最后提出一些关于IEC 61850互操作发展的建议。
1 试验基本情况介绍及试验系统结构从2010年底UCA用户协会决定进行IEC61850互操作试验开始,陆续有来自世界各国的制造企业和实验室报名参加,这是一个开放的试验平台。
从2011年1月开始,UCA用户协会组织参加单位以邮件和网络会议的形式讨论试验内容,制定并研讨详细的测试方案,设计试验系统结构(如图1所示)和采样值互操作试验矩阵(如图2所示)。
3月28日,互操作试验在位于巴黎的法国电力公司(EDF)正式开始,参加本次试验的有国际知名的制造企业、测试机构等18个公司的40多名专家。
根据试验内容,由目击人员根据试验矩阵表依次对不同厂家产品的互操作试验项目进行验证。
在试验过程中,当遇到需要讨论的问题时,由美国SISCO公司的IEC TC57专家组织大家一起交流,然后指定统一的解决办法。
如图1所示,整个试验系统由交换机组成主环网,交换机之间通过1Gbit/s光纤互联,试验设备都连接在环网上。
为了控制流量,所有进行采样值测试的设备都连接在交换机4和交换机5上。
多种类型试验在该网络上同时展开,目击人员分成多组并行工作,当厂家准备好某项试验时,申请目击人员进行验证,填写相应的试验报告。
—6—第36卷 第2期2012年1月25日图1 互操作试验系统结构Fig.1 System structure of interoperability testing图2 采样值互操作试验矩阵Fig.2 Testing matrix for sampled value2 试验内容本次互操作试验包括以下5方面内容:网络性能试验;变电站配置语言(SCL)配置试验;采样值(IEC 61850-9-2LE[4])发布/订阅试验;GOOSE试验;客户/服务器试验。
2.1 网络性能试验2.1.1 试验项目网络性能试验的目的是验证符合IEC 61850-3标准要求的不同厂家网络设备之间的互操作性,主要测试以太网交换机的第2层协议性能。
试验项目包括:快速生成树协议(RSTP);多播地址过滤;虚拟局域网(VLAN)。
其他如因特网组管理协议(IGMP)、多播注册协议(GMRP)、网络地址转换(NAT)及网络安全、IEEE 1588网络对时等试验,均不在本次试验范围之内。
网络性能试验采用以下4种不同的网络结构:①单环网,见图3(a);②带2个子环网的环网结构,见图3(b);③带网格的环网结构,见图3(c);④由智能电子设备(IED)组成的环网结构,见图3(d)。
图3 网络性能试验拓扑结构Fig.3 Topology structure of network performance test2.1.2 试验问题及建议1)VLAN ID的默认值在GOOSE和采样值试验中,若装置通信报文的VLAN ID置为0,有些交换机将会去掉VLANTAG这部分信息,虽然报文不会丢失,但是丢失了优先级属性,而且当订阅方收到这种无VLANTAG报文时,可能会发生意想不到的错误。
因此,—7—·特约专稿· 贺 春,等 IEC 61850国际互操作试验经验总结建议在实际工程中将VLAN ID置为非零值。
2)网络交换机之间的互操作性不同公司的交换机组成光纤环网进行RSTP试验,经过试验发现,在链路故障情况下,故障切换时间为30~104ms,恢复时间为4~16ms;而在交换机故障情况下,故障切换时间为61~132ms,恢复时间为12~20ms。
这说明交换机故障比链路故障的切换时间和恢复时间要长,尤其是当网络越复杂时,这个差距就会越大。
应用层上的高速通信对交换机RSTP恢复时间没有影响,说明RSTP报文具有更高优先级。
禁用网口的自动协商功能后,对RSTP故障切换时间有很大影响,尤其是当收发光纤有1根出现故障时,故障恢复时间长达6s,因此,在实际工程中使用千兆交换机时应该启用网口的自动协商功能,这样有利于减少RSTP的恢复时间。
在网络交换机连接复杂的结构中,RSTP的故障切换时间和恢复时间都大大增加,故障切换时间为7~14s。
由此可见,在实际的IEC 61850系统中,应尽量避免过于复杂的网络连接,同时也要防范由于施工或者调试疏漏,出现交换机之间多余的连线,导致网络在故障时快速生成时间过长。
2.2 SCL配置试验2.2.1 试验项目SCL配置试验主要包括对配置工具编辑功能的验证和IED文件使用能力验证这2个方面。
其中IED配置工具试验项目包括:配置IED描述(CID)文件的导出或建立试验;CID文件导入功能试验。
带编辑功能的系统配置工具的试验项目包括:CID文件导入试验;CID文件更新试验;变电站配置描述(SCD)文件导出试验;SCD文件导入试验;SCD文件更新试验。
2.2.2 试验问题及建议在本次互操作试验开始前,虽然做了前期准备工作,但是在现场试验中还是发现了如下一些问题。
1)有些SCL检查工具不检查初始化值的数据类型以<DAI name=“orIdent”valKind=“RO”> <Val>Dummy String</Val></DAI>为例,根据IEC 61850标准规定,orIdent是OCTETString类型,取值为“0”~“9”和“A”~“F”的字符。
上面例子中的“Dummy String”明显有些字符不在这个范围之内。
类似的问题,如浮点数的初始化值为“f1.000000e-001”,这种写法有些软件就无法识别,应该去掉开始的“f”。
2)IEC 61850-6可扩展置标语言(XML)结构定义(XSD)文件的验证规则局限性IEC 61850-6的XSD文件缺少对数据属性(DA)实例化值的规定,如对BOOLEAN类型值并没有明确应采用何值初始化,有些厂家采用ON/OFF,有的采用YES/NO。
实际上,万维网联盟(W3C)已经规定BOOLEAN只能从{true,false,1,0}中选择使用。
对同一个DA赋予多个初始化值,IEC 61850-6的XSD文件是允许的,而且对于多个定值组具有实际意义。
但有的厂家因不完全基于XSD的SCL检查工具认为这样是错误的,需引起注意。
在互操作试验中不建议对非String类数据进行该类初始化,并建议新版IEC 61850-6对此增加规定。
3)配置版本号ConfRev的维护需要加强在试验中发现,有些设备的CID文件经工具修改后,其配置版本号ConfRev的值并没有变化,在实际工程应用中可能会出现问题。
4)ctlModel的初始化对不允许控制模式的服务器,要求ctlModel初始化为StatusOnly。
2.3 采样值试验2.3.1 试验项目依据IEC 61850-9-2LE标准2.0版,分为发布方和订阅方试验这2个部分。
发布方试验内容如下:①配置能力试验,即能根据CID文件发送报文;②验证发送的采样值报文内容,包括SmpCnt采样序号、SmpSynch采样同步、品质描述;③谐波信息验证。
订阅方主要试验内容如下:①订阅方CID文件配置验证,在试验中发现一些厂家不能使用工具配置CID文件,导致由于人工配置不正确而影响互操作;②验证订阅方接收的采样值报文内容是否正确,包括SmpCnt、SmpSynch、品质描述;③谐波信息验证。
2.3.2 试验问题及建议本次采样值互操作试验中,发布方和订阅方IED的采样值互操作性相对比较好。
然而有一个问题需要重视,采样同步标志位SmpSynch在IEC61850-9-2LE第2版和第3版中数据类型定义不一致,出现了互操作问题,目前第3版尚未正式发布。
本次互操作试验中发现IEC 61850-9-2LE标准附录B中ICD示例有误,部分逻辑节点类缺少强制的数据对象,导致SCL语法检查报错,需在新版中修订。
—8—2012,36(2)2.4 GOOSE试验2.4.1 试验项目验证订阅方能够正确接收并解释发布方发送的GOOSE报文。
每一个作为发布方的IED提供一个CID文件,由订阅方根据配置文件进行配置。
1)GOOSE的数据集成员为功能约束数据属性(FCDA)。