一文熟悉电力IEC61850的基础知识和使用

IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个系统集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD（系统配置）文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。

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标准来源

IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。

变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层站控层、间隔层、过程层。

在站控层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。变电站内的智能电子设备(IED,测控单元和继电保护)均采用统一的协议,通过网络进行信息交换。

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标准服务

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。

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标准特点

IEC61850的特点是1)面向对象建模;
2)抽象通信服务接口; 3)面向实时的服务; 4)配置语言; 5)整个电力系统统一建模。

IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制,例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。自我描述能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间。IEC61850作为制定电力系统远动无缝通信系统基础能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成,减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用,节约大量时间,增加了自动化系统使用期间的灵活性。它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。采用该标准还可使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用（Plug and Play）的特性，极大的方便了系统的集成，降低了变电站自动化系统的工程费用。在我国采用该标准系列将大大提高变电站自动化系统的技术水平、提高变电站自动化系统安全稳定运行水平、节约开发验收维护的人力物力、实现完全的互操作性。

IEC 61850系列标准共10大类、14个标准，具体名称不在这里赘述，读者可以很容易在网络上查找到，以下主要介绍一下IEC 61850的特点。

．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。

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。

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。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。

④. 网络独立性

IEC 61850 标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口（ACSI）。在 IEC61850-7-2 中，建立了标准兼容服务器所必须提供的通信服务的模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型。客户通过 ACSI，由专用通信服务映射（SCSM）映射到所采用的具体协议栈，例如制造报文规范（MMS）等。IEC 61850 标准使用
ACSI和 SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络技术发展时只要改动 SCSM，而不需要修改 ACSI。

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标准优势

IEC61850标准具有很多优势：

它对变电站内IED(智能电子设备)间的通信进行分类和分析，定义了变电站装置间和变电站对外通信的10种类型，针对这10种通信需求进行分类和甄别。

针对不同的通信，不同的优化方式。引入GOOSE（面向通用对象的变电站事件）、SMV（采样测量值）和MMS（制造报文规范）等不同通信方式的通信方式，满足变电站内装置间的通信需求。

建立装置的数字化模型，理顺功能、IED、LD（逻辑设备）、LN（逻辑节点）概念的关系和隶属。统一功能和装置实现直接的规范。

建立统一的SCD ^ ^ （变电站系统配置描述文件），使得各个变电站尽管在电压等级、供电范围、一次接线方式等等不尽相同的情况下，依然能够建立起一个统一格式、统一实现方式、各个厂商通用的变电站配置。

首次提出过程层概念和解决方案，使得电子式互感器的得以推广和应用。

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应用展望

智能电网要求实现信息的高度集成和共享，采用统一的平台模型，以实现电网内设备和系统的互操作。IEC61850标准已经成为未来智能电网领域的主要标准之一。

新能源发电的监控和集成

对变电站信息化和智能化的支撑

向配用电领域的拓展

构建电力企业的无缝通信体系

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61850和其他协议的转换

在实际的工程项目中，经常会遇到需要把IEC61850的协议转换成其他协议，比如modbus，西门子等。有时也需要把modbus转成IEC61850接入到电力61850系统，这时候就需要使用协议转换网关进行转换。如下图所示，使用vfbox网关，把modbus协议转换成61850协议。

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