MMS入门篇(一)------IEC61850简单理解

IEC61850标准主要内容及特点介绍概述IEC 61850标准不仅给变电站⾃动化系统提供最完备的通信标准，⽽且能够对数字化变电站应⽤技术做好最⼤的⽀撑。

IEC 61850标准还运⽤到给变电站的⾃动化系统所处理的对象建⽴了⼀致的模型，这个操作主要是根据该通信标准来进⾏的；⽽且在整个过程中还需要采⽤相关的技术和接⼝，主要有⾯向对象技术和抽象服务通信接⼝（Abstract Communication），⽽且该接⼝是不依赖系统所具有的⽹络的结构的，同时还应⽤了GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event），它是针对通⽤对象的，传输实时性要求⾼的事件；使⽤XML ⽂档对装置数据内容和结构进⾏描述；提出SCL(Station Configuration Language)语⾔描述变电站配置。

⽬的是实现设备间的⽆缝连接，达到“即插即⽤”，“⼀个世界、⼀种技术、⼀个标准”是⼯业控制通信所追求的最终⽬标。

[1]下⾯主要从⼗个⽅⾯来对IEC61850标准进⾏相关的介绍：IEC61850—1 基本原则，对IEC61850标准的总体情况进⾏了简单的说明；IEC61850—2 相关专业⽤语的阐述；IEC61850—3 有关的规范和要求，主要有关于质量⽅⾯（是否可靠，是否可以进⾏维护，所⽤的系统是否具有可⽤性，是否轻便，⽽且安全），应该处于哪⼀种环境中，其他的辅助性服务有哪些，除此之外的标准和规范有什么。

IEC61850—4对于系统和⼯程⽅⾯所提出的要求和规范，⼯程⽅⾯：主要对⼯程实施过程中所应遵循的要求，⽐如参数分类、⼯程⽂件、⼯具等；系统⽅⾯：周期，主要包括⼯程交接以及交接后的⽀持；质量⽅⾯：主要是对这⼀标准实施过程中质量管理的流程。

IEC61850—5 功能和装置模型的相关概述，主要是阐述了⼀些概念和功能的定义，如逻辑节点的途径，逻辑通信链路，通信信息⽚PICOM；IEC61850—6结构语⾔，主要⼀些形式语⾔描述，包括装置和系统属性；IEC61850—7—1阐述了变电站和馈线设备的使⽤是基于什么理论知识以及采⽤的是什么模式运作的。

61850模型及MMS报文讲解61850模型及MMS报文分析基础2012-02参考文档：1．《数字化变电站调试总结-马玉龙》2. 《IEC61850标准》《IEC61850实施规范》目录1、文件类型 (5)1.1 ICD/CID文件结构 (5)2模型验证 (6)3、IED配置 (6)3.1 IED和LD(Logical Device)相关信息 (7)3.2 逻辑节点LN （Logical Node） (8)3.3数据DO（Data Object）及数据属性DA（Dataattribute） (10)3.4 数据集：DOI /DAI的集合 (14)3.5 报告控制块ReportControl： (15)4 如何抓包 (17)4.1 抓包工具 (17)4.2 抓包方法 (18)4.3 分析举例 (18)5、MMS报文简析 (24)5.1初始化相关 (25)5.2报告相关 (30)5.3录波相关 (41)5.4控制相关 (45)5.5定值相关 (48)第一部分：模型文件基础1、文件类型IED（智能电子设备，指保护、测控等设备）应提供ICD 文件，描述IED的能力及通信内容，如是否具有定值、压板、动作信号等。

系统集成工具把各IED的ICD文件集成并进行实例化如IED名、信息点描述等形成站级模型文件-SCD文件，供站级（包括监控、远动、故障信息主子站）应用。

IED从SCD文件中导出本IED相关部分形成CID文件，即实例化后的IED模型文件，供IED运行时用。

1.1 ICD/CID文件结构-Header：历史版本信息等-Communication：GOOSE配置等-IED：定值、压板、动作信号等-DataTypeTemplates ：对象类型定义2模型验证xmlSpy 可做一些语法方面的验证。

四方61850客户端工具软件可作进一步验证。

3、IED 配置IEC61850模型总体-模型的分析Physical Device (network address)Logical DeviceMMXU1MMXU3DO DA Logical NodesDA DO DA DO DA MMXU2DODA DA注：本部分示例大部分取自培训资料包中的CSC326DES1.cid 。

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。

61850模型及MMS报文分析基础2012-02参考文档：1．《数字化变电站调试总结-马玉龙》2. 《IEC61850标准》《IEC61850实施规范》目录1、文件类型 (3)1.1 ICD/CID文件结构 (3)2模型验证 (3)3、IED配置 (4)3.1 IED和LD(Logical Device)相关信息 (4)3.2 逻辑节点LN （Logical Node） (5)3.3数据DO（Data Object）及数据属性DA（Data attribute） (7)3.4 数据集：DOI /DAI的集合 (10)3.5 报告控制块ReportControl： (11)4 如何抓包 (12)4.1 抓包工具 (12)4.2 抓包方法 (12)4.3 分析举例 (12)5、MMS报文简析 (16)5.1初始化相关 (16)5.2报告相关 (21)5.3录波相关 (30)5.4控制相关 (33)5.5定值相关 (36)第一部分：模型文件基础1、文件类型IED（智能电子设备，指保护、测控等设备）应提供ICD文件，描述IED的能力及通信内容，如是否具有定值、压板、动作信号等。

系统集成工具把各IED的ICD文件集成并进行实例化如IED名、信息点描述等形成站级模型文件-SCD文件，供站级（包括监控、远动、故障信息主子站）应用。

IED从SCD文件中导出本IED相关部分形成CID文件，即实例化后的IED模型文件，供IED运行时用。

1.1 ICD/CID文件结构-Header：历史版本信息等-Communication：GOOSE配置等-IED：定值、压板、动作信号等-DataTypeTemplates ：对象类型定义2模型验证xmlSpy可做一些语法方面的验证。

四方61850客户端工具软件可作进一步验证。

3、IED 配置IEC61850模型总体-模型的分析Physical Device (network address)Logical DeviceMMXU1MMXU3DODALogical NodesDADODADODAMMXU2DODA DA注：本部分示例大部分取自培训资料包中的CSC326DES1.cid 。

IEC61850规约整体介绍1.总体概念1.1 IEC61850标准制定的背景同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。

该标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，实现完全互操作。

IEC61850解决的主要问题（1）网络通信；（2）变电站内信息共享和互操作；（3）变电站的集成与工程实施。

1.2 IEC61850重要的基本名词MMS：Manufacturing Message Specification制造报文规范GOOSE：generic object oriented substation events面向通用对象的变电站事件SV：sampled value 采样值LD：LOGICAL-DEVICE 逻辑设备，代表典型变电站功能集的实体LN：LOICAL-NODE 逻辑节点，代表典型变电站功能的实体CDC：common DATA class (DL/T860.73) 公用数据类Data：位于自动化设备中能够被读、写，有意义的结构化应用信息。

DA：data attribute数据属性，数据属性（IEC 61850-8-1）命名：LD/LN$FC$DO$DA FC：functional constraint功能约束FCDA：Functionally constrained DataAttribute功能约束数据属性互操作性：同一或不同制造商提供的两台或多台IED交换信息并用这些信息正确地配合工作的能力。

服务器：为客户提供服务或发出非请求报文的实体。

客户端：向服务器请求服务以及接收来自服务器非请求报文的实体。

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。

浅谈对IEC61850标准及其应用状况的理1浅谈对IEC61850标准及其应用状况的理解前言IEC61850标准解决了以前变电站内设备在异种通讯规约下的通讯复杂性难题，实现了设备的互联互通，即任何设备厂家的设备只要统一遵循该协议，就可以相互通讯，实现网络、设备和服务器之间的整合。

因此，IEC61850最终会取代常规的通讯协议如Modbus,CDT,IEC60870-5-103，其主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化”，即变电站内的信息全部数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，各种设备和功能共享统一的信息平台。

这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

IEC61850不仅是电力二次设备子行业竞争格局变化的契机，也是数字化变电站技术发展的必然，在变电站自动化技术发展中具有里程碑式的意义。

同时，所有风力发电厂、太阳能发电厂、分布式能源等新能源系统的监控通信也都将基于IEC61850标准。

IEC61850的发展方向是实现“即插即用”，在工业控制通信领域最终实现“一个世界、一种技术、一个标准”。

一、IEC61850标准的特点1.1定义了变电站的信息分层结构变电站通信网络和系统协议IEC 61850 标准草案提出了变电站内信息分层的概念，将变电站的通信体系分为3 个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了层和层之间的通信接口。

1.2采用了面向对象的数据建模技术IEC 61850 标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。

每个IED包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备。

逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象。

数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。

从通信而言，IED 同时也扮演客户的角色。

任何一个客户可通过抽象通信服务接口（ACSI）和服务器通信可访问数据对象。

1.3数据自描述该标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则；采用面向对象的方法，定义了对象之间的通信服务，比如，获取和设定对象值的通信服务，取得对象名列表的通信服务，获得数据对象值列表的服务等。