智能电网IEC61850

IEC61850标准与智能化变电站【摘要】从IEC61850的发展历程、建模、通信服务出发，论述IEC61850在智能站中工程配置、通信网络、配置语言、测试等方面的应用。

【关键词】IEC61850；智能化变电站一、IEC61850目标及制订过程（1）目标：互操作性。

实现一个世界，一种技术，一个标准。

（2）IEC TC57 WG10、11、12 制订（1995～2005）。

（3）2005年至今修订，2010年开始出第2版。

（4）IEC61850代表了变电站自动化技术的最新趋势，是实现智能化变电站的关键技术。

二、IEC61850与传统技术比较IEC61850与传统技术的比较从互操作性、数据模型、通信服务、工程配置等方面做简要的说明。

1.互操作性IEC61850指两个或多个来自同一或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；传统技术无法实现互操作性。

2.数据模型（1）传统技术：面向信号点优点：简单，容易实现。

缺点：不能满足用户各种需求，往往需要扩充；扩充后不能相互识别，无法互操作。

（2）IEC61850：面向对象优点：能够满足各种IED的个性化需求；能够互操作；缺点：实现复杂，对硬件要求高。

3.通信服务（1）传统技术：不严格分层，应用层与底层联系比较紧密。

服务种类不能满足智能化变电站需要，不支持在线服务；（2）IEC61850：定义了独立于所采用网络和应用层协议的通信服务。

解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾。

IEC61850定义了60多种服务，可以满足智能变电站通信需求。

支持在线获取数据模型，也支持保护设备之间横向通信（GOOSE报文）；（3）IEC61850对装置间通信的要求：1）1台设备同时向多台设备发报文；2）快速性（<4ms）；（4）IEC61850将上层定义与底层网络技术分开定义，可以随网络技术而发展。

三、IEC61850标准介绍1、IEC61850的文件构成IEC61850文件分为系统概貌、数据模型、抽象通信服务、映射到实际的通信网络、配置语言、测试等几部分。

智能变电站IEC61850相关知识IEC61850是什么IEC61850是要一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，达到全站的通讯统一，IEC61850不是一个规约。

IEC61850 标准的服务IEC61850 标准的服务实现主要分为三个部分：MMS服务、GOOSE服务、SMV服务。

MMS服务用于装置和后台之间的数据交互;GOOSE服务用于装置之间的通讯;SMV服务用于采样值传输。

三个服务之间的关系：在装置和后台之间涉及到双边应用关联，在GOOSE 报文和传输采样值中涉及多路广播报文的服务。

双边应用关联传送服务请求和响应(传输无确认和确认的一些服务)服务，多路广播应用关联(仅在一个方向)传送无确认服务。

如果把IEC61850标准的服务细化分，主要有：报告(事件状态上送)、日志历史记录上送、快速事件传送、采样值传送、遥控、遥调、定值读写服务、录波、保护故障报告、时间同步、文件传输、取代，以及模型的读取服务。

IEC61850 标准分类IEC61850-8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-3(MMS)。

IEC61850-9-1通过单向多路点对点串行通信链路采样值(9-1)。

IEC61850-9-2通过ISO/IEC8802-3传输采样值(9-2)。

IEC61850-9-2le通过ISO/IEC8802-3传输采样值(9-2le)。

IEC61850 特点1)采用了面向对象的数据建模技术IEC61850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。

2)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，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。

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。

内容提要IEC 61850标准介绍1智能变电站与IEC 618502 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型 4 IEC 61850通信服务模型 5 IEC 61850模型的描述方法2012年11月 武汉6 IEC 61850的应用现状和展望1 智能变电站与IEC 61850变电站自动化系统的作用变压器、母线、线路等一次设备的保护、控制等 保护、测控等二次设备的管理、维护等 向控制中心传输实时数据/执行各种调度命令控制中心1 智能变电站与IEC 61850智能变电站是智能电网的重要内容发电 输电变电领域的发展重点 是智能变电站变电变电站自动化系统是电 网运行与控制的基石调度智能 电网用电 配电变电站变电站 … 发电厂智能变电站对智能电 网的建设将起到先驱 作用1 智能变电站与IEC 61850智能变电站的定义（Q/GDW 383-2009 智能变电 站技术导则）采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备 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 可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1 智能变电站与IEC 61850智能变电站的本质特征和关键技术电子式互感器/合并单元过程设备的数字化智能终端 IEC 61850标准• 信息传输的网络化网络通信技术1 智能变电站与IEC 61850站控层 监控系统 网络 103规约 微机保护 微机测控 复杂 电缆 过程层 合并 单元 监控系统 网络 IEC 618501 智能变电站与IEC 61850光纤代替电缆，设计、安装、调试都变得简单 模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信 网络所取代，二次设备硬件系统大为简化网络 IEC 61850 智能 终端间隔层统一的信息模型，避免了规约转换，信息可以充 分共享 可观测性和可控性增强，产生新功能和新应用： 如站域保护控制变电站综合自动化智能变电站1 智能变电站与IEC 61850• • •1 智能变电站与IEC 61850保护设备 人机接口简化系统接线形式 简化二次设备硬件 实现数据共享保护设备 人机接口IEC 61850标准的重要意义规范间隔层与站控层之间的通信，取代传统的 103规约（103版本众多，不兼容） 规范间隔层与过程层之间的通信（采样值和跳 闸命令） 建立统一信息模型 是智能变电站的关键技术之一……开 入 开 出微 计 算 机 简单网络 信息共享标 准 网 口保护 设备微 计 算 机交 流 输 入Ａ Ｄ 转 换复杂电缆合并 单元智能 终端内容提要2 IEC 61850标准内容概述Part1：介绍和概述 Part2：术语 Part3：总体要求 Part4：系统和项目管理 Part5：功能通信要求和装置模型 Part6：变电站通信配置语言 Part7-1：建模方法 Part7-2：抽象通信服务 Part7-3/7-4：数据模型 Part8/9：特殊通信服务映射 Part10：一致性测试1智能变电站与IEC 618502 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型 4 IEC 61850通信服务模型 5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望2 IEC 61850标准内容概述信息模型物理设备 逻辑设备 5 模板 7-3 公共数据类 逻辑节点 数据对象 数据属性 建模方法 7-1 7-4内容提要7-2信息服务模型面向站控层的通信 MMS报文 8-11智能变电站与IEC 618502 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型面向过程层的通信4 IEC 61850通信服务模型SV报文 9-1/9-2 GOOSE报文 8-15 IEC 61850的系统和设备描述6设备与系统的描述6 IEC 61850的应用现状和展望3 IEC 61850信息模型IEC 61850模型与103模型103模型： 点表形式，按照索引号进 行访问 IEC 61850模型： 面向对象的分层模型，按 照分层对象名称进行访问列表表示圆上每 一个点的坐标 给出圆心坐标和 半径，方程表示3 IEC 61850信息模型数据单元 类型R类型标识可变结构限定词<29>: 传送带标志的状态变位 <1>: 自发（突发）传送原因 公共地址 信息体 标识符 功能类型 信息序号 信息元素集 信息体时标<178>: 线路保护 <78>: 距离保护I段出口O(x1,y1)256个语义<79>: 距离保护II段出口 <80>: 距离保护III段出口103模型：线性模型3 IEC 61850信息模型DA3 IEC 61850信息模型是否动作（总） A相是否动作 B相是否动作 C相是否动作 保护启动 保护动作 1 1 0 0数据属性general phsA phsB phsC Str OpIEC 61850的模型框架公共LD：装置告警/装置自检信息 保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息 测量LD：交流量/直流量 控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头 录波LD：录波信息 保护测控过程层访问点的LD 智能终端LD 模板 合并单元LD物理设备 PHD 逻辑设备 LD 逻辑节点类 LNDO LN LD PHD数据对象 逻辑节点接地距离I段：PDIS1 接地距离II段：PDIS2 接地距离III段：PDIS392个逻辑设备 公用/保护/测量/控制/录波 物理设备 实际的保护装置数据对象类 DO 500多个 数据属性 DA分层模型29个公共数据类 CDC3 IEC 61850信息模型距离保护逻辑节点模板：PDIS（1/2）数据对象名Str Op PoRch PhStr GndStr DirMod PctRch Ofs pctOfs RisLod AngLod3 IEC 61850信息模型ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING：整数状态定值距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）数据对象名TmDlMod OpDlTmms PhDlMod PhDlTmms GndDlMod GndDlTmms X1 LinAng K0Fact K0FactAng RsDlTmmsCDC类型ACD ACT ASG ASG ASG ING ASG ASG ASG ASG ASG 启动 动作说明M/OM M O O O O O O O O OCDC类型SPG ING SPG ING SPG ING ASG ASG ASG ASG ING说明动作时间延迟模式 动作时间延迟 相间故障动作延时模式 相间故障动作时间延时 单相故障动作时间延时模式 单相故障动作时间延时 线路正序阻抗 线路阻抗角 零序补偿系数K0 零序补偿系数角 复归延时M/OO O O O O O O O O O O欧姆圆直径 相启动值 对地启动值 方向模式 范围百分比 偏移 偏移百分比 负荷区域电阻范围 负荷区域角度SPG：单点状态定值ING：整数状态定值ASG：模拟定值3 IEC 61850信息模型数据对象 物理设备 公共逻辑设备 保护逻辑设备 录波逻辑设备 逻辑设备 PPPDIS1 PPPDIS2 PPPDIS3 PGPDIS1 PGPDIS2 PGPDIS3 …… 逻辑节点 三段式相间距离 三段式接地距离 Op Str PhStr 相间距离 启动定值 PoRch Ofs LinAng3 IEC 61850信息模型PDIS逻辑节点模板数据对象名Str Op GndStr PoRch Ofs GndDlMod GndDlTmms X1 LinAng K0Fact K0FactAng ……实际工程中的PDIS逻辑节点数据对象名 CDC类型 强制性数据对象 必须包含Str Op GndStr PoRchM/OM M O O O O O O O O O O选择需要利用的 可选性数据对象距离Ⅱ段永跳投入 距离Ⅲ段永跳投入Ofs K0Fact K0FactAng SedBlkRec TrdBlkRec SPG SPGPDIS模板中未提供的 数据对象按规则扩展3 IEC 61850信息模型模板搭建装置的 信息模型3 IEC 61850信息模型模型仓库逻辑节点 逻辑节点 数据对象 数据对象 数据属性 数据属性DL/T-860系列标准工程实施技术规范 Q／GDW_396-2009《IEC 61850工程继电保护应 用模型》规范了IEC 61850 标准中不明确的部分。

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通信规约
IEC61850通信规约是由国际电工委员会（IEC）推动的一种新型电力系统通信协议。

本规约在设计上以解决常规电力系统之间的通信问题为目标，结合了智能电网（Smart Grid）技术、可再生能源（Renewable Energy）技术以及其他新兴技术，将他们整合到了一个系统，以使系统通信变得更加便捷、可靠且安全。

IEC 61850通信规约是面向服务的体系结构，其核心是在一个统一的网络架构之内实施简化的分类系统，以实现不同的设备之间的数据的采集和交互，而且这些设备之间可以实现模块化的组合和交互。

它将设备之间的识别、测量、控制和保护联系在一起。

IEC 61850通信规约的基本特点有：
放性：IEC 61850通信规约使用开放标准，在电力传输和分配系统中允许不同厂家参与，从而将电力系统发展成为开放系统。

块化：IEC 61850通信规约使用模块化的标准，允许不同设备之间的定义和替代。

行性：IEC 61850通信规约中的设备之间存在高度的通信并行性，可确保多个设备之间的同步传输。

容性：IEC 61850通信规约基于同一种网络技术，设备之间可以实现全面的兼容性。

信安全：IEC 61850通信规约支持多种安全机制，比如网络隔离、加密和完整性检查，以保护电力系统中传输数据的安全性。

IEC 61850通信规约的出现为现代电力系统提供了一种便捷、
可靠、安全的网络技术，使电力系统运行变得更加灵活高效，同时也为电力企业提供了开放性的解决方案。

根据目前的进展，IEC 61850通信规约有望在未来发挥更大的作用，服务于不同行业领域，改善人类生活。