IEC61850標(biāo)準(zhǔn)與智能化變電站

【摘要】從IEC61850的發(fā)展歷程、建模、通信服務(wù)出發(fā)，論述IEC61850在智能站中工程配置、通信網(wǎng)絡(luò)、配置語(yǔ)言、測(cè)試等方面的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】IEC61850；智能化變電站

一、IEC61850目標(biāo)及制訂過(guò)程

（1）目標(biāo)：互操作性。實(shí)現(xiàn)一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）IEC TC57 WG10、11、12 制訂（1995～2005）。

（3）2005年至今修訂，2010年開(kāi)始出第2版。

（4）IEC61850代表了變電站自動(dòng)化技術(shù)的最新趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù)。

二、IEC61850與傳統(tǒng)技術(shù)比較

IEC61850與傳統(tǒng)技術(shù)的比較從互操作性、數(shù)據(jù)模型、通信服務(wù)、工程配置等方面做簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

1.互操作性 IEC61850指兩個(gè)或多個(gè)來(lái)自同一或不同廠家的設(shè)備能夠交換信息，并利用交換的信息正確執(zhí)行特定的功能；傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)互操作性。

2.數(shù)據(jù)模型 （1）傳統(tǒng)技術(shù)：面向信號(hào)點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：不能滿足用戶各種需求，往往需要擴(kuò)充；擴(kuò)充后不能相互識(shí)別，無(wú)法互操作。

（2）IEC61850：面向?qū)ο?/p>

優(yōu)點(diǎn)：能夠滿足各種IED的個(gè)性化需求；能夠互操作；缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，對(duì)硬件要求高。

3.通信服務(wù)

（1）傳統(tǒng)技術(shù)：不嚴(yán)格分層，應(yīng)用層與底層聯(lián)系比較緊密。服務(wù)種類(lèi)不能滿足智能化變電站需要，不支持在線服務(wù)；（2）IEC61850：定義了獨(dú)立于所采用網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層協(xié)議的通信服務(wù)。解決了標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性與未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展之間的矛盾。IEC61850定義了60多種服務(wù)，可以滿足智能變電站通信需求。支持在線獲取數(shù)據(jù)模型，也支持保護(hù)設(shè)備之間橫向通信（GOOSE報(bào)文）；（3）IEC61850對(duì)裝置間通信的要求： 1）1臺(tái)設(shè)備同時(shí)向多臺(tái)設(shè)備發(fā)報(bào)文；2）快速性（<4ms）；（4）IEC61850將上層定義與底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分開(kāi)定義，可以隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而發(fā)展。

三、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)介紹

1、IEC61850的文件構(gòu)成

IEC61850文件分為系統(tǒng)概貌、數(shù)據(jù)模型、抽象通信服務(wù)、映射到實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò)、配置語(yǔ)言、測(cè)試等幾部分。

（1）系統(tǒng)概貌

IEC61850-1介紹和概述；IEC61850-2術(shù)語(yǔ)；IEC61850-3 總體要求；IEC61850-4系統(tǒng)和項(xiàng)目管理；IEC61850-5功能的通信要求和設(shè)備模型。

（2）數(shù)據(jù)模型

IEC61850-7-4 兼容邏輯節(jié)點(diǎn)類(lèi)和數(shù)據(jù)類(lèi)

IEC61850-7-3 公用數(shù)據(jù)類(lèi)

（3）抽象通信服務(wù)

IEC61850-7-1 原理和模型

IEC61850-7-2 抽象通信服務(wù)接口（ACSI）

（4）映射到實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò)

IEC61850-8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-3

IEC61850-9-1通過(guò)單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路采樣值

IEC61850-9-2 通過(guò)ISO/IEC8802-3傳輸采樣

（5）配置語(yǔ)言

IEC61850-6 變電站IED的配置語(yǔ)言

（6）測(cè)試

IEC61850-10 一致性測(cè)試

2、變電站通信接口模型

3、通信服務(wù)

IEC61850定義了9大類(lèi)60種通信服務(wù)（ACSI）。

1）關(guān)聯(lián)服務(wù)；2）信息模型服務(wù)；3）定值組服務(wù)；4）主動(dòng)上送的報(bào)告服務(wù)；5）日志服務(wù)；6）快速報(bào)文服務(wù)；7）采樣值服務(wù)；8）對(duì)時(shí)；9）文件服務(wù)。

4、通信網(wǎng)絡(luò)

IEC61850使用以太網(wǎng)技術(shù)。

總線型和環(huán)網(wǎng)以及雙網(wǎng)或單網(wǎng)等多種形式。

以太網(wǎng)交換機(jī)必須支持優(yōu)先級(jí)設(shè)置（IEEE802.1Q）和虛擬局域網(wǎng)（VLAN，IEEE802.1P）。

5、工程配置語(yǔ)言SCL

基于XML技術(shù)，IEC61850定義了一種變電站配置語(yǔ)言（SCL），描述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與一次開(kāi)關(guān)場(chǎng)之間的關(guān)系及IED配置情況。

SCL提供了統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)格式。

SCL有4種文件類(lèi)型：1）系統(tǒng)規(guī)范描述文件（SSD）；2）系統(tǒng)配置描述文件（SCD）；3）IED能力描述文件（ICD）；4）IED配置后的描述文件（CID）。

6、一致性測(cè)試

被調(diào)設(shè)備需要通過(guò)國(guó)內(nèi)權(quán)威檢測(cè)中心IEC61850一致性測(cè)試。優(yōu)化調(diào)試順序，按照先單裝置后系統(tǒng)的順序進(jìn)行調(diào)試，先保證互聯(lián)互通，然后功能，最后調(diào)試系統(tǒng)性能。測(cè)試既要考慮正常工況也要考慮異常工況下的調(diào)試。

四、變電站配置語(yǔ)言（SCL）

IEC61850定義了一種變電站配置語(yǔ)言（SCL），描述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與一次開(kāi)關(guān)場(chǎng)之間的關(guān)系及IED配置情況。SCL提供了統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)格式。使不同廠家的工程工具能夠互操作，使系統(tǒng)集成可通過(guò)計(jì)算機(jī)工具半自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，提高工作效率和準(zhǔn)確度。

SCL文件具體分為以下四個(gè)部分。

（1）ICD：裝置能力描述文件，描述了裝置對(duì)外的信息與功能。

例如：保護(hù)裝置 距離I、II、III段等。

（2）SSD：系統(tǒng)規(guī)范描述文件，描述了變電站一次主接線及裝置配置信息。例如：分為幾個(gè)電壓等級(jí)，幾臺(tái)變壓器，每個(gè)電壓等級(jí)有幾個(gè)間隔，每個(gè)間隔布置哪些裝置等。（3）SCD：系統(tǒng)配置文件，描述了全站的配置信息，包括所有裝置的對(duì)外信息以及裝置之間相互聯(lián)系，裝置的網(wǎng)絡(luò)地址分配等。（4）CID：經(jīng)過(guò)配置后的裝置信息文件，包含了該裝置針對(duì)具體工程需求的實(shí)例化配置信息。

五、IEC61850與智能變電站的關(guān)系

IEC61850使變電站內(nèi)智能電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)了互操作，是實(shí)現(xiàn)智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)之一。IEC61850不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍已超出了變電站，已成為智能電網(wǎng)建設(shè)的核心通信標(biāo)準(zhǔn)之一。