IEC 61850入门

IEC61850标准的学习IEC61850是一个变电站自动化系统通信体系标准，而不是一个简单的通信协议。

这个标准不仅适用于变电站自动化内部通信网络，也适用于配电自动化、电能计量系统、发电厂自动化系统和其它相关领域。

在网络通信层面：IEC61850标准总结了电力生产过程的特点和要求，归纳出电力系统所必需的信息传输的网络服务，设计出抽象通信服务接口ACSI，它独立于具体的网络应用层协议(例如，目前采用的MMS协议)，与采用的网络(例如现在采用的IP)无关。

考虑到TCP/IP、OSI、现场总线等各种各样的通信系统己经建立起来，IEC61850引入了特殊通信服务映射(SCSM)的概念。

SCSM的内容，就是根据系统需求(例如，最大允许延时)将ACSI的信息模型和信息交换方法映射到具体的通信技术，例如，MMS、FMS、DNP或EIC60870一5等应用层协议。

由于电力系统生产的复杂性，对信息传输的响应时间也有不同的要求，在变电站的过程内可能采用不同类型的网络，IEC61850这种体系结构很容易适应这种变化，只需要改变SCSM或者使用系列SCSM的组合，就可以利用最合适的技术来为变电站自动化系统功能提供支持。

IEC61850标准包括如下十部分内容:1.IEC61850一1基本原则，即IEC61850标准概述，包括适用范围和目的，定义了变电站内IED（智能电子设备）之间的通信和相关系统要求，并论述了制定一个适用标准的途径和如何对待通信技术革新等问题。

2.IEC6185O一2术语，给出了IEC61850文档中涉及的关于变电站自动化系统特定术语及其定义。

3.IEC6185O一3总体要求，详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求(可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求)，还涉及了环境条件(温度、湿度、大气压力、机械震动、电磁干扰等)和供电要求的指导方针，并根据其他标准和规范对相关的特定要求提出了建议。

关口终端IEC61850调试指导手册软件升级关口终端目前只有WFET-3000终端支持IEC61850的MMS协议的软件版本〔L30H01-ET304.02_ST01_20150624〕。

如现场是WFET-2000S终端，除需升级L30H01-ET304.02_ST01_20150624程序外，还需升级符合WFET-2000S终端的watchdog.conf文件，否则会造成终端无法抄表。

请注意：1、L30H01-ET304.02_ST01_20150624只能在L30H01-ET304.02及以上版本上升级。

2、电表档案中线路号必须从1开始累加，如第一块表线路号配成1，第二块表线路号配成2。

(如果线路号客户需指定，则需修改程序包中的meterno2lineno.ini文件中的内容，并升级到终端)IEC61850上行通信测试软件调试终端升级了IEC61850程序后，可通过“山大电力IEC61850测试软件”使用IEC61850标准的MMS协议抄读终端数据，操作方法如下：1、将笔记本设成与终端同一网段，通过以太网可以PING通终端。

2、运行“山大电力IEC61850测试软件”。

3、点击“选项”下“服务器设置”，如下列图所示：4、在弹出的对话框中将Ip Address框中输入终端的IP，然后点击“确定”按扭，如下列图所示：5、点击“操作”下面的“添加装置连接”，在弹出的对话框中选择刚配置的服务器，然后点击“连接”按钮，如下列图所示：6、在出现的页面中点击“建立连接”按钮，再点击“读取模型”按钮，稍等后，将会出现终端的数据模型，展开第一个节点下的“MMTR”下的“ST”，其下的“SupWhSum”、“SupVarhWum”、“DmdWhSum”、“DmdVarhSum”就是第一块电表的四个总电量数据，如下列图所示：上行通信的参数设置L30H01-ET304.02_ST01_20150624程序包默认只支持6块电表的数据，相关参数需根据现场实际接入的电表数量进行修改〔研发已配置好了支持16块、32块、40块电表的参数，可以直接向研发获取〕，修改的文件如下：1、wfet3000_hl.icd，该文件需提供应后台系统厂家，由其导入后台系统的SCD文件中，后台系统才能抄读终端数据。

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。

IEC61850基础技术介绍1IEC 61850简介1.1概述IEC61850构建的初衷是为制定一个比以往通信体系更通用、更全面、能够覆盖整个变电站自动化系统的通信标准。

2003年9月至2005年6月，IEC61850的各正式版本陆续正式颁布。

我国也于2007年4月审查通过全部IEC61850标准并将其制定为我国的电力行业标准，代号DL/T860。

IEC61850基于现代以太网技术，采用统一协议，相比于以往变电站通信方法，有如下几个主要特点：➢信息上传速度快：采用以太网技术，而且61850采用了主动上传数据的机制，保证报文能够快速上传。

（传统modbus、103都是采用轮询机制，且大多为485通信，主站获取一次数据需要大量的时间）➢主站软件接入简单：modbus、103由于协议本身缺陷，主站软件接入时需要为每一款装置开发单独的驱动；而61850采用统一协议，模型具备自描述功能，可以采用统一驱动，接入时只需进行配置即可。

➢互操作性强：由于采用统一协议，不同厂家之间装置、装置与主站软件通信没有障碍。

1.261850协议组成IEC61850是一个庞大的协议体系，并非一种单纯的通信规约。

分10部分、14个文件进行阐述，协议结构如下所示：PART 1PART 2PART 3PART 4PART 5PART 6PART 7PART 7-1PART 7-2PART 7-3PART 7-4PART 8PART 9PART 9-1PART 9-2PART 10标准虽然庞大，但从工程应用的角度看，最需要关注的是PART 7，这部分集中对标准模型以及模型实现的功能进行了说明，也是本文档以下内容所关注的重点。

其它部分：1）PART1~5，主要是一些概述以及原则性的说明，可以大致了解，尤其PART1可以看下，了解61850的概况；2）PART6，讲述了对模型进行描述的语言，PART8，讲述如何通过61850实现装置与主站之间的通信、装置与装置之间的通信（GOOSE ），PART9，讲述如何通过61850上传电子式互感器合并单元采样值报文。

IEC61850入门（一）电力系统自动化领域唯一的全球通用标准一、IEC 61850是什么？有什么特点？IEC 61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。

特点：面向对象设计思路；互操作性强，无需规约转换。

IEC 61850标准的目标：解决变电站内设备互操作问题。

二、配置文件01Intelligent Electronic Device(IED)智能电子设备一个或者多个处理器构成，具有能力接收外部资源和外部资源发送数据和控制命令的装置。

如电子多功能仪表、数字式继电器、控制器等。

智能电子设备是一个实体，一个在一定范围内和接口限定的条件下，能够完成一个或多个特定逻辑结点行为的实体。

02 在变电站领域，哪些设备应用了IEC 61850？智能变电站的IED设备都应用了IEC 61850。

Eg：保护、测控、智能终端、在线监测设备等。

03一种变电站配置描述语言：SCLIEC61850-6部分定义了一种变电站配置描述语言-SCL （Substation Configuration Language）。

SCL基于XML语言，利用XML的可扩展性，以XML1.0版本为基础，根据变电站配置的特殊要求定义的一种电力行业专用标记语言，它在语法上遵循XML的语法规定。

SCL定义了一种用来描述与通信相关的智能电力设备结构和参数、通信拓扑结构、开关间隔（功能）及它们之间关系的文件格式。

所有符合IEC61850标准的智能电子装置都使用这种语言进行装置的自我描述，对整个变电站自动化系统的配置描述同样也基于SCL。

3.1 SCL语言示例04配置文件配置文件是利用SCL语言描述变电站设备对象模型后生成的文件，用于在不同厂商的配置工具之间交换配置信息。

通过一系列配置文件的传递，不同厂商的智能设备就知道对方通信所需要的的数据信息，从而实现通信双方配置信息的交换。

为了区分在不同工具间交换的数据类型，定义了不同的配置描述文件。

SCL配置文件共分为几类，分别以ICD、CID、SSD、SCD、CCD为后缀进行区分，必须满足SCL.Xsd的约束并且通过其校验。

IEC61850标准简介刚刚群发的版本有些问题，重发一下。

随着智能变电站技术的广泛应用，【157继保教室】计划逐步介绍一些智能变电站的相关基础知识。

首先什么是智能变电站呢？国网公司Q/GDW383-2009《智能变电站技术导则》给出的定义是：智能变电站是采用智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求。

自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

影响智能站继电保护的关键因素可概括为五个方面：IEC61850标准、电子式互感器的应用、智能一次设备的出线、网络通信技术应用、智能变电站自动化系统总体构架。

本期首先来初步了解一下IEC61850的相关概念。

IEC61850实际上是一系列标准，全称为《变电站通信网络与系统》。

制定IEC61850系列标准的目的就是要实现不同厂商设备之间的互操作性。

所谓“互操作性”也就是说：不同厂家的设备能够交换信息。

并利用交换的信息正确执行特定的功能。

IEC61850系列标准内容艰深，这里简单做一些粗浅介绍。

1、变电站功能的分层结构IEC61850标准提出了变电站自动化系统功能分层的概念。

将变电站设备按照功能分为三层：即过程层、间隔层、站控层。

过程层主要功能是将交流模拟量、直流模拟量、状态量就地转化为数字信号提供给上层，并接受和执行上层下发的控制命令。

过程层设备包括一次设备及其智能组件。

间隔层主要功能是采集本间隔一次设备的信号，控制操作一次设备，并将相关信息上送给站控层设备和接受站控层设备的命令。

间隔层设备由每个间隔的控制、保护、监视装置组成、站控层主要功能是实现对全站一次、二次设备进行监视、控制以及与远方控制中心通信。

站控层设备包括监控主机、远动工作站、操作员工作站、对时系统等。

逻辑接口可以采用几种不同的方法映射到物理接口。

一般可用站级总线覆盖逻辑接口1、3、6、9，采用过程总线覆盖逻辑接口4、5。

智能电网IEC61850标准智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

智能变电站是智能电网的物理基础，也是智能电网建设中变电站的必然发展趋势。

智能变电站是通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、人工智能等技术，以智能一次设备和统一信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策等功能，对智能电网安全状态评估/预警/控制、优化系统运行、可再生能源即插即退、与调度中心/电源/负荷及相关变电站协同互动等提供支撑的变电站。

本章介绍了基于IEC61850标准的数字化变电站，建立全站统一的数据模型和数据通信平台，实现站内一次设备和二次设备的数字化通信，以全站为对象统一配置保护和自动化功能。

1 IEC61850标准基本情况1.1 IEC61850提出背景变电站自动化系统(Substation Automation Sysetm，SAS)在我国应用发展十多年来，为保障电网安全经济运行发挥了重要作用。

但目前也多少存在着二次接线复杂，自动化功能独立、堆砌，缺少集成应用和协同操作，数据缺乏有效利用等问题。

这些问题大多是由于变电站整体数字化、信息化水平不高，缺乏能够完备实现信息标准化和设备之间互操作的变电站通信标准造成的。

电网的不断发展和电力市场化改革的深入对电网安全经济运行和供电质量的要求不断提高，变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，数字化、信息化以及信息模型化的要求越来越迫切，数字化变电站成为SAS的发展方向。

据统计，全世界共有50多种变电站通信规约。

如此多种规约不仅给用户带来不便，也增加了厂家自身的负担。

很多厂家为了适应更多的用户往往在其产品中集成了几种规约。

IEC61850标准理解IEC61850标准理解一IEC61850的应用范围IEC61850应用与变电站自动化系统。

对于变电站自动化系统，我的理解就是，变电站内的所有可监控的一次设备、二次设备和前置机系统。

对于IEC61850其他的应用，不在标准的讨论范围之内。

二IEC61850与传统通信规约的比较传统通信规约都是面向信号的，是线性的点，以点号（地址）来识别，自描述性比较差，需要双方事先约定；因此造成了不同厂家之间的设备和系统互通互联十分困难。

而IEC61850使用了面向对象建模技术，数据模型具有自描述能力，通信双方不需要事先约定。

因此相对传统通信规约，IEC61850的优点是显而易见的：可以很好的实现互操作。

三IEC61850的主要思想与技术1 分层结构变电站自动化系统所要完成的主要功能有控制、监视、设备及其馈线保护以及系统配置、通信管理、软件管理等维护功能，IEC 61850 从逻辑上将系统的功能分配在3个层次上，即变电站层、间隔层和过程层，其中：过程层主要完成开关量I/O、模拟量采样和控制命令的发送等与一次设备相关的功能；间隔层主要使用一个间隔的数据并对该间隔内的一次设备进行操作，完成如线路保护、间隔单元控制等功能；变电站层的功能分为2 类：一是与过程层关联的变电站层功能，指使用多个间隔或整站的一次设备信息并对该范围内的一次设备进行监视和控制，如母线保护或全站范围内的闭锁等，二是与接口相关的功能，主要指与远方控制中心（TCI）、远方监视和维护工程师站（TMI）以及本地人机接口（HMI）的通信，而变电站自动化系统的装置可被安装在这三个不同的功能层上。

同时定义了10 种逻辑接口来完成各层之间的通信，其中：IEC 61850 中的变电站自动化系统功能层次和逻辑接口模型如下图所示，其中的IF 是指接口（Interface）。

图中各接口的含义分别为：IF1：间隔层与变电站层之间保护数据的交换；IF2：间隔层与远方保护之间的保护数据交换；IF3：间隔内数据交换；IF4：过程层和间隔层之间PT 和CT 瞬时数据交换（尤其是采样）； IF5：过程层和间隔层之间控制数据交换；IF6：间隔和变电站层之间控制数据交换；IF7：变电站层与远方工程师站数据交换；IF8：间隔之间直接数据交换（如连锁）；IF9：变电站层内数据交换；IF10：变电站设备与远方控制中心之间控制数据交换。

IEC61850标准学习和调试1. 逻辑节点逻辑节点LN是IEC61850面向对象建模的关键部件。

LN体现了将变电站自动化功能进行模块化分解的一种建模思路。

每个逻辑节点就是一个模块，代表了一个具体的功能。

多个逻辑节点一起协同工作，共同完成控制、保护、测量以及其它功能。

2. 数据XCBR逻辑节点包含Pos（位置）、BlkOpn（跳闸闭锁）等多类信息，被定义为数据Pos 和BlkOpn。

Pos和BlkOpn可以看作是对XCBR继续分解得到的更小的模块。

3. 数据属性实际上Pos和BlkOpn中所包含的信息还需要作进一步分解, ，Pos数据至少包含状态（status）和控制（control）两类信息。

状态类信息status又包含断路器的实际位置值value（分位off、合位on、中间位置intermediate 和损坏状态bad-state ）、该位置数据的品质（quality）和断路器变位时的时标（timestamp）三个方面的信息。

控制类信息control包含控制值ctlVal（on或off）、最近一次控制命令的发出者（originator）和控制命令序号（ControlNum）。

在IEC61850中，Pos数据下包含的这些value、quality、timestamp信息被定义为数据属性（Data Attribute，简称DA）。

4. 公用数据类CDCXDIS是代表隔离开关类设备的逻辑节点，它的Position所包含的信息和XCBR中的Position基本类似，因此可以从二者当中提炼出公用数据类DPC。

DPC既可以应用于断路器设备的数据模型中，也能适用于隔离开关类设备的数据模型定义。

公用数据类体现了一种模块化的设计思想，每一个公用数据类均是能够被多次重复使用的模块。

可以减少相同数据定义的重复描述，提高使用效率，也能够保证数据属性定义的一。