IEC61850介绍讲解

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。

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。

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。

摘要：iec61850是智能变电站自动化系统的国际标准，它规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。

它指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。

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。

关键词：智能变电站；iec61850规约iec61850规约是全世界唯一的变电站网络通信标准，也将成为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝连接自动化标准，本文将对iec61850规约进行简要介绍。

1.iec61850系列变电站通信网络和系统实施标准概述伴随着现代计算机网络技术、通讯技术的发展，电力系统自动化二次设备的数据来源发生变化，正逐步的从传统的模拟信号阶段走向现代的数字信号阶段，智能变电站应运而生。

智能变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在iec61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。

与常规变电站相比，智能变电站间隔层和站控层的设备及网络接口只是接口和通信模型发生了变化，而过程层却发生了较大的改变，由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。

2.iec61850装置模型及配置方式2.1 模型（model）的概念模型是现实事物的某些代表性特点的表示，可以是物理实体，也可以是某种图形或者是一种数学表达式。

创建模型的目的是帮助我们去理解、描述、探索特定实体或现象的简单表示，预测实际世界发生的事情。

用这种方法处理问题，可以大大减少实验工作量，还有助于了解过程的实质。

例如，iec61850-7-x定义的模型着眼于变电站数据通信特征和功能来建模。

所建模型为变电站自动化系统提供了类似的环境镜像（电力系统过程、开关场）。

依据建模方法，可将现实世界重变电站的三相分相断路器虚拟化为一个虚拟环境中的逻辑节点xcbr，将实际断路器的位置、动作次数等信息虚拟化为逻辑节点下的数据pos、opcnt，这样就实现了真实世界中的事物到虚拟环境的虚拟化，事物的属性也映射到了虚拟的模型环境中，在这个虚拟的环境中，我们就可以研究分析现实事物的原理、行为等，例如可以获得断路器的分合状态以及断路器的动作次数等信息，依据所获得的这些信息，进一步又可以研究是否需要分合断路器、或者是判断断路器是否需要检修。

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；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。