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IEC61850规约整体介绍

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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。

1.3 IEC61850规约内容的层次关系

IEC61850规约文本总共有十个部分，每个部分的名称和关系见图1。

第六部分规定了用于变电站智能电子设备配置的描述语言，该语言称作为变电站配置描述语言(SCL），适用于描述按照DL/T 860。5 和DL/T 860。7x 标准实现的智能电子设备配置和通信系统，规范描述变电站自动化系统和变电站（开关场）间关系。SCL句法元素由五部分构成:信息头、变电站描述(电压等级、间隔层、电力设备、结点等）、智能电子设备描述(访问点、服务器、逻辑设备、逻辑结点、实例化数据DOI等）、通信系统、数据类型模板.

建立通信模型要求定义众多对象(如,数据对象、数据集、报告控制、登录控制）以及对象提供的服务（取数、设定、报告、创建、删除）.这些在本系列标准中第7—X部分中用明确接口来定义.为利用通信技术的长处,IEC61850系列标准中，不定义新的开放式系统互联OSI协议栈，仅在本系列标准的第8部分和第9部分分别规定了在现有协议栈上的标准映射。第八部分规定了ACSI（抽象通信服务接口，DL/T 860.72)的对象和服务到MMS(制造报文规范,GB/T16720-2005)和ISO/IEC8802-3帧之间的映射.

第十部分一致性要求调查和确定它们的有效性是系统和设备验收的重要部分。为了系统和设备的互操作性，本标准系列第10部分规定了变电站自动化系统设备的一致性测试方法，给出了建立测试条件和系统测试的导则。

图1 IEC61850规约十个部分的名称和关系图

1.4 数字化变电站的层次关系

图2 数字化变电站层次和服务关系图

图2中十个数字连接具体是：

（1） 间隔层装置与变电站监控系统之间交换事件和状态数据——MMS 介绍和概述术语总体要求系统和工程管理功能和设备模型的通信要求变电站自动化系统结构语言基本通信结构和模型一致性测试MappingStack AMappingStack AMappingStack YMappingStack XStation/Interbay bus (LAN)MMS+GOOSEPorcess bus (LAN)GOOSE+SMVPart 1Part 2Part 3Part 4Part 5Part 6Part 7Part 10Part 8通信服务映射Part 9通信服务映射功能A功能B继电保护控制继电保护控制变电站层间隔层过程层9控制中心技术服务1071，61，68远方保护高压设备远方保护高压设备224，54，533（2） 间隔层装置与远方保护交换数据——私有规约,未来发展也可用以太网方式借用GOOSE或SMV

（3） 间隔内装置间交换数据-—GOOSE

（4） 过程层与间隔层交换采样数据-—SMV

（5） 过程层与间隔层交换控制和状态数据——GOOSE

（6） 间隔层装置与变电站监控系统之间交换控制数据--MMS

（7） 监控层与保护主站通信——MMS

（8） 间隔间交换快速数据—-GOOSE

（9） 变电站层间交换数据——MMS

（10） 变电站与控制中心交换数据——不在标准范围，也有用户希望采用61850

1。5 IEC61850模型的层次关系

物理设备映射到IED，然后将各个功能分解到LN,组织成一个或者多个LD。每个功能的保护数据映射到DO，并且根据功能约束（FC)进行拆分并映射到若干个DA（见图3）。

图3 ICD模型的基本层次示意图

2、IEC61850服务

从装置研发角度来看,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.其中，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见图4。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.目前,PCS系列装置IEC61850模块支持上述所有服务。

图4 MMS、GOOSE和SMV三个服务的关系图

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。细化服务和模型之间的关系见图5。

1..*DataAttributeLOGICAL-DEVICESERVERBUFFERED-REPORT-CTRL-BLOCK0..*LOG0..1LOG-CONTROL-BLOCK0..*10..*0..*SETTING-GROUP-CONTROL-Block0..1GOOSE-CONTROL-BLOCK0..1GSSE-CONTROL-BLOCK0..1MULTICAST-SAMPLED-VALUE-CTRL-B.0..10..1DataSet10..*10..*10..*10..*10..*10..*10..*11111111110..*1..*1111..*DATA11..*11131414141415151616Substitution12Control17Time18File206891010LOGICAL-NODE0..*10..*LLN0UnICAST-SAMPLEDVALUE-CTRL-B.UNBUFFERED-REPORT-CTRL-BLOCKControl Blocks

图5 IEC 61850-7-2的模型和服务的关系图

从用户使用角度来看,IEC61850标准的实现主要分为客户端(后台）、服务器端（装置）、配置工具三个部分.配置文件是联系三者的纽带。

2。1 MMS服务 Physical DeviceACSI ServerApplicationDataDataDataPhysical DeviceACSI ClientApplicationPhysical DeviceACSI ServerApplicationDataDataI/O dataI/O dataI/O dataACSI ServicesreportControl requestresponseControl requestresponsepublishersubscribersubscriberGOOSE/GSSE messages

orsampled measured valuesMulticast(peer-to-peer)2。1.1 MMS介绍

MMS（manufactoring message specification）即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。

MMS是由ISO TC184开发和维护的网络环境下计算机或IED之间交换实时数据和监控信息的一套独立的国际标准报文规范。它独立于应用和设备的开发者。MMS特点介绍如下：

（1） 定义了交换报文的格式;

结构化层次化的数据表示方法

可以表示任意复杂的数据结构

ASN。1编码可以适用于任意计算机环境

（2） 定义了针对数据对象的服务和行为;

（3） 为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信环境。

2。1.2 MMS功能

（1） 信号上送

开入、事件、报警等信号类数据的上送功能通过BRCB（有缓冲报告控制块）来实现，映射到MMS的读写和报告服务。通过有缓冲报告控制块，可以实现遥信和开入的变化上送、周期上送、总召、事件缓存.由于采用了多可视的实现方案，事件可以同时送到多个后台.

（2） 测量上送

遥测、保护测量类数据的上送功能通过URCB（无缓冲报告控制块）来实现,映射到MMS的读写和报告服务。通过无缓冲报告控制块，可以实现遥测的变化上送(比较死区和零漂)、、周期上送、总召。由于采用了多可视的实现方案，使得事件可以同时送到多个后台。

（3） 定值

定值功能通过定制控制块(SGCB）来实现，映射到MMS的读写服务。通过定制控制块，可以实现选择定值区进行召唤、修改、定制区切换。

（4） 控制

遥控、遥调等控制功能通过IEC61850的控制相关数据结构实现，映射到MMS的读写和报告服务。IEC61850提供多种控制类型，PCS系列装置实现了增强型SBOw功能和直控功能,支持检同期、检无压、闭锁逻辑检查等功能。

（5） 故障报告

故障报告功能通过RDRE逻辑节点实现，映射到MMS的报告和文件操作服务。

录波文件产生时,RDRE下的RcdMade和FltNum通过报告上送到后台；后台以如下方式召唤故障报告：

IED名称_LD名称_故障序号_＊.HDR（CFG、DAT).

统一规范的故障报告采用XML格式存放在HDR文件中，内容如下：

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iec61850通信规约

iec61850通信规约

- 1 - iec61850通信规约

IEC61850是一种基于Internet协议（IP）的域网通信规范，主要指智能电力系统（SPS）域中用于检测、控制和监控设备之间的通信。IEC 61850能够简化复杂的域网络架构，从而降低通信延迟，提高系统可靠性和安全性，简化配置和维护。

IEC 61850系统的应用可以分为3个层次：传感器系统、控制系统和治理系统。传感器系统可以监测电力系统的状态、负荷和故障；控制系统可以按照指令对系统进行控制；治理系统可以为电力系统提供实时的管理和控制，有效提升系统的容错性和可靠性。

IEC 61850设计旨在提供一种统一的物理层基础，使电力系统的子系统能够更好地联系在一起。它可以支持多种类型的应用，以及针对不同设备和系统之间的通信，例如IEC 61850-7-420等。由于IEC

61850可以支持不同类型的应用，包括智能设备、SCADA系统、集中式控制、虚拟供电技术、自动发电系统（AGC）和虚拟电力技术（VPT）等，因此可以有效地提高电力系统的可靠性、效率和灵活性。

IEC 61850拥有一系列重要功能，其中包括实时多点通信、高精度数据采集、快速和高可靠的通信、可靠的信息安全机制以及可配置的配置和控制系统。此外，还有一些实用的可选特性，包括软件定义网络（SDN）、网络异步传输模式（NAT）、多媒体流处理、虚拟示例网络（VLAN）等等。

此外，IEC 61850还可以应用到其他行业，如制造业、汽车行业、医疗行业、金融行业等等。IEC 61850技术能够提高企业的管理水平， - 2 - 可以很好地适应企业自身的业务需求，从而更好地提升企业的效率和功能。

通过以上分析，可以看出，IEC 61850通信规约是一种非常先进的技术，具有高效、可靠、安全与可配置的优点，已经被全球各个国家应用于电力系统的建设，并可以拓展到其他行业当中。虽然IEC

IEC61850标准主要内容及特点介绍

IEC61850标准主要内容及特点介绍

3.1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；

61850通讯规约

61850通讯规约

- 1 - 61850通讯规约

61850通讯规约是一种基于面向对象的用于现代智能电力系统的数据通讯规范。它是由国际电工委员会（IEC）推出的统一的物联网架构，包括网络和边缘设备以及软件。它支持各种设备、协议和应用程序之间的数据交换，是智能电网的一种重要技术支持。

61850通讯规约的主要功能是提供一种标准的机构定义、信息模型（IEC61850-7-420），并定义一种建立具有有效和可靠数据交换通道的数据交换协议（IEC61850-8-1）。由于61850通讯规约基于面向对象的模式，可以提供一种统一的格式和信息模型的数据交换，因此，在智能电网的发展中，它可以起到开拓性的作用。

61850通讯规约具有许多独特的优势，其中最重要的是其可靠性和高效性。这一规范可以减少系统软件复杂性，降低程序开发和维护成本，实现数据传输的高效控制，提高智能电网系统的可靠性和安全性。此外，这一规范还支持多种协议，可以支持多种数据交换，为不同的应用程序提供更加灵活的通信接口，可以充分发挥智能电网的功能。该规范还提供了一种可扩展的数据模型，可以有效地提供数据交换，实现数据库和设备之间的同步。

由于61850通讯规约具有许多优势，它越来越多地应用于智能电网和其他物联网领域，以实现高效可靠的信息通信。此外，它还可以为现代电力系统的安全性，可靠性和可控性提供支持，为电力系统的可持续发展提供更多的保障，为电网的运行提供更加可靠的保障，以及为要求较高的电力应用提供必要的保障。 - 2 - 61850通讯规约是智能电网领域未来趋势的标志，其许多优势可以大大提高电网的运行效率和可靠性。它将不断发展，以满足新兴电力领域的需求，改善电力系统的性能和安全性，并利用先进的技术来满足不断变化的电力需求。它的发展将是智能电网的重要标志，也是智能电网领域未来发展的方向。

综上所述，61850通讯规约是现代电力系统的重要技术支持，其可靠性和高效性得到了广泛应用。它致力于提高电网的可用性和可靠性，有效支持现代智能电力系统的可靠控制，为新兴电力领域提供必要的保障，从而确保智能电网的可持续发展。

61850通讯规约 2

61850通讯规约 2

- 1 - 61850通讯规约

61850通讯规约是专门为工业控制系统（ICS）建立的一种通讯标准。由美国国家标准技术研究院（NIST）和国际电工委员会（IEC）联合推出，其目的在于使ICS可以实现系统之间的高效率、动态的通讯。

61850的核心概念是建立一个统一的模型，以把ICS中的所有单元联系起来，构成一个整体。它使得系统内部的子系统可以相互不间断地交流信息。61850标准提供了一种面向对象的方法，使得ICS中的不同组件可以在无需直接连接的情况下，以最小化的复杂性和简洁的结构完成交互。

61850系统采用分布式架构，将系统内部的信息存储分散存放于不同的子系统中，以便加快数据传输的速度。61850的主要功能是收集、编辑和组织数据，以便在系统内部进行传输。它的功能也包括改变传输顺序，以及将信息以多种 PC用程序和网络服务程序之间可以相互识别的格式传输。

61850通讯规约具有一些特殊的功能，特别是其灵活性。它能使ICS中的系统可以简洁地搭建，而不需要大量的集成编程，这样就可以节省大量的成本。此外，61850规约还实现了多种功能，包括灵活的校准、遥测/遥控、过程控制和事件处理等。另外，61850规约还可以解决各种网络安全问题，如认证、授权、数据加密/解密、数据完整性等。

61850通讯规约的发展与应用，可以帮助信息系统更好地实现自 - 2 - 动化，提高生产效率，并实现更加安全可靠的信息传输。未来，61850通讯规约将在工业控制系统方面有更多的应用，给工业信息系统带来更大的便利与效率。