變電站IEC 61850 第2版信息及服務模型探討

胡 榮， 張喜銘， 李 金，張 瑞

(1． 南方電網(wǎng)電力調度控制中心，廣東 廣州 510530；2. 深圳供電局, 深圳 518001)

·電網(wǎng)技術·

變電站IEC 61850 第2版信息及服務模型探討

胡 榮1， 張喜銘1， 李 金1，張 瑞2

(1． 南方電網(wǎng)電力調度控制中心，廣東 廣州 510530；2. 深圳供電局, 深圳 518001)

IEC 61850第2版標準對變電站內(nèi)應用新增和改進了很多內(nèi)容。結合智能變電站工程應用需求，對第2版信息模型和通信服務模型的新增改進內(nèi)容進行了深入分析，其中有些改進可以解決目前智能變電站工程實施中面臨的問題，有些則有助于提升智能變電站的運維效率和管理水平。其次對智能變電站中重要的自動化功能包括控制、定值、GOOSE、跟蹤服務等，提出了基于第2版信息模型和通信服務模型的工程應用方法，討論了工程應用中應注意的問題。

IEC 61850 第2版；智能變電站；信息模型；服務模型

0 引言

IEC 61850目前已經(jīng)成為智能變電站的重要基礎標準[1,2]。IEC TC57 WG10在總結IEC 61850第1版標準應用經(jīng)驗的基礎上，已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了標準第2版[2]。文獻[2]介紹了標準第2版的整體概況和應用前景。文獻[3]介紹了標準第2版的技術路線，討論了從第1版遷徙到第2版的主要影響面。

標準第1版主要針對變電站內(nèi)應用，標準第2版針對變電站內(nèi)的應用，新增和改進了很多內(nèi)容，其目的是完善互操作性，增強通信能力，豐富傳輸信息內(nèi)容。目前國內(nèi)智能變電中基本都是采用的IEC 61850第1版，標準第2版在工程中還缺乏實際應用經(jīng)驗。標準第2版中新增和改進內(nèi)容在工程中應該如何應用，可以解決工程中的哪些問題，應用時需考慮的問題，與現(xiàn)有IEC 61850變電站的兼容性等方面都需要深入分析和探討，這些探討可以為標準第2版的工程實施奠定基礎。

IEC 61850實現(xiàn)互操作性的核心技術是信息模型和通信服務模型。文中從這2個方面，結合智能變電站的工程實際情況，分別進行分析和討論。

1 IEC 61850第2版服務模型

1.1 服務跟蹤模型

1.1.1 服務跟蹤模型介紹

服務跟蹤模型是IEC 61850 第2版新增服務類型，用于智能電子設備(intelligent electronic device，IED)對通信服務事件進行跟蹤記錄，并利用報告和日志服務上送給客戶端，并可在客戶端存儲展示。可跟蹤的服務分為3種：

(1) 控制塊服務。記錄對報告控制塊、日志控制塊、定值控制塊屬性設置過程。

(2) 控制操作服務。記錄對壓板、開關、檔位等對象的控制過程，記錄的信息包括發(fā)布控制命令的客戶端如IP、控制命令參數(shù)、控制命令結果等信息。

(3) 其他服務。除(1)，(2)以外的需要跟蹤的服務，記錄操作對象和操作源相關信息。

標準第2版中增加了邏輯節(jié)點LTRK，用于服務跟蹤建模。

1.1.2 服務跟蹤模型應用探討

智能變電站調試運行階段遇到的問題中，間隔層IED功能失效通常占較大比例，例如遙控失敗、定值操作失敗、報告上送異常等。出現(xiàn)這些問題時一般需要提供問題時段的通信報文，由專業(yè)人員進行問題分析定位。當處在調試階段，可以通過及時錄取報文分析。當處在運行階段，通常從網(wǎng)絡分析儀提取報文進行分析，但如果網(wǎng)絡分析儀沒有錄到相關報文，則問題分析處理起來會非常困難。間隔層設備依賴于報文定位問題的方式，解決問題的時效性較差[4]。

利用跟蹤服務，IED能夠對重要通信服務過程包括控制操作、定值固化和切區(qū)、控制塊屬性設置等進行記錄并及時發(fā)送給客戶端存儲。當通信過程出現(xiàn)問題時，可從IED日志或客戶端數(shù)據(jù)庫中方便地提取記錄，記錄信息以字符串的方式展示，可讀性好，在一定程度上可提高排查問題的效率。

服務跟蹤用于對操作事件進行跟蹤，但服務跟蹤所記錄的信息是從單個IED的角度進行記錄。通信事件是通信兩端配合的過程，單個IED記錄的信息不足以反映完整的通信過程。如果通信兩端能同步記錄各類操作信息，出現(xiàn)問題時結合兩端的記錄，就能更全面地開展分析。因此，工程應用時應要求服務器端、客戶端同時記錄操作信息，這樣大部分問題通過操作記錄就可以定位問題，服務跟蹤才能更好地發(fā)揮作用，提高問題定位效率。

1.2 遙控服務

在設備檢修或改擴建工程施工時，可能需要對某些IED的遠方控制功能進行投退，目前一般通過投入“遠方操作硬壓板”和“遠方操作功能軟壓板”實現(xiàn)對控制功能的閉鎖[4，5]，但上述操作只能在變電站就地人工操作，不能實現(xiàn)遠程控制。

智能變電站中，對IED的控制操作包括壓板投退、開關刀閘分合、功能復歸、檔位調節(jié)等，控制操作命令來源有本地監(jiān)控、維護設備、間隔IED人機界面、一次設備的人工操作機構及調度中心[6]，多控制源的存在增加了控制操作的風險。

智能變電站中間隔層IED通過工業(yè)制造報文規(guī)范(manufacturing message specification，MMS)報文接收控制命令，開關控制、檔位調節(jié)的這類控令需要由GOOSE報文轉發(fā)給過程層智能終端設備?？刂泼畈僮鞯耐ㄐ胚^程對操作人員不可見[7]，而工程現(xiàn)場只有通過各種報文來分析控制操作過程。

在標準第2版中，對控制功能閉鎖、控制源的管理和控制過程監(jiān)視方面進行了完善，可以一定程度上解決智能變電站控制服務遇到的上述問題。

1.2.1 控制閉鎖

標準第1版中只有邏輯節(jié)點XCBR包含BlkOpn和BlkCls數(shù)據(jù)，分別閉鎖分合操作控制命令的輸出。標準第2版中，通用邏輯節(jié)點中增加了可控單點(controllable single point，SPC)類型的可控數(shù)據(jù)CmdBlk，用于控制邏輯節(jié)點級別對控制服務下發(fā)的控令，以及對通用面向對象變電站事件(generic object oriented substation event，GOOSE)報文間接觸發(fā)的控制操作進行閉鎖。CmdBlk，BlkOpn和BlkCls都是SPC類型的數(shù)據(jù)，標準第2版中SPC類型定義如表1所示。

表1 SPC包含的控制映射相關的數(shù)據(jù)屬性Table 1 Control mirror data attributes in SPC

控制輸出閉鎖可用于設備局部故障時閉鎖特定的控制操作，也可用于在線檢修測試時提高安全性。CmdBlk，BlkOpn和BlkCls的狀態(tài)可通過IEC 61850服務在線設置，以此實現(xiàn)閉鎖狀態(tài)的遠程在線切換，提高運維的自動化水平。

1.2.2 控制權限

控制操作命令來源有多種，為避免多源同時發(fā)起控制操作，第2版模型中考慮了對各種控制源權限的管理。信息模型中提供的控制操作訪問限制如圖1所示。

圖1 控制操作訪問限制Fig.1 Control the access to control actions

新增可控數(shù)據(jù)LocSta表示了控制權限是在本地站控層還是在遠方調度中心。LocSta的增加可以解決本地監(jiān)控和調度中心控制權限切換的問題，避免2個控制源同時發(fā)起遙控操作。新增狀態(tài)數(shù)據(jù)LocKey可以表示本地遠方的物理鑰匙位置，模型中無需再擴充“遠方壓板”這個數(shù)據(jù)。狀態(tài)數(shù)據(jù)Loc表示當前邏輯節(jié)點或邏輯設備(LLN0中的Loc)所處的本地遠方操作狀態(tài)。Loc是多個因素綜合的結果，其中除包含LocKey因素外，還可以包含其他用戶特定的參考因素。LLN0中新增可設點MltLev可以設定LD是否支持多層級控制源?？刂茩嘞捱壿嬯P系如表2所示。

表2 控制權限與本地/遠方的關系表Table 2 Relationship between Loc/Rem data objects and control authority

表2中有4種控制源，一次設備手動操作機構、間隔本地控制(IED人機界面)、本地站控層控制和遠方調度中心控制。一次設備手動操作機構始終具有控制權限，其他3種控制源的控制權限是由4個控制權限參數(shù)組合決定的。4個控制權限參數(shù)分別是一次設備本地遠方狀態(tài)XCBR.Loc、多控制源允許LLN0.MltLev、間隔IED本地遠方狀態(tài)CSWI.Loc、站控層調度權限切換LocSta。

表2中行號1-4MltLev=F表示只允許一個控制源具有控制權限(一次設備手動操作機構始終具有控制權限)。以第2行為例說明，當XCBR.Loc=F時，表示一次設備允許遠方控制，這里的遠方是相對于一次設備來說的，只要控制命令來自于一次設備以外都可以認為是遠方。CSWI.Loc=T表示允許間隔本地控制，CSWI. LocSta無論取何種值都不影響控制權限，此情況下允許的控令來源只有間隔本地控制。

表2中行號5-8MltLev=T表示可接收多個控制源的控令。以第7行為例說明，當XCBR.Loc=F時，表示一次設備允許遠方控制，因此間隔本地控制(IED人機界面)具有控制權限。CSWI.Loc=F表示允許站控層和調度中心控制，CSWI.LocSta=T表示控制權限在本地站控層，因此允許本地站控層控制控制，但不允許調度中心的控制。

MltLev和LocSta可以通過服務在線設定。在調試、正常運行、檢修維護的不同階段，可以根據(jù)需要設定控制權限，即可在保證安全性的同時提高運行維護的自動化水平。

1.2.3 控制操作過程實時監(jiān)視

通過控制服務完成的控制操作，IED可以用服務跟蹤模型記錄并上送控制過程信息。

標準第2版信息模型中為間隔層邏輯節(jié)點CSWI提供了SelOpn，SelCls，OpOpn，OpCls數(shù)據(jù)，用于反映CSWI是否發(fā)出了預選和執(zhí)行跳閘命令。過程層邏輯節(jié)點XCBR的可控數(shù)據(jù)pos中增加了數(shù)據(jù)屬性opRcvd，opOk，tOpOk，用于反映過程層是否收到了由GOOSE報文發(fā)來的代表控制出口含義的命令。opRcvd，opOk，tOpOk含義如圖2所示。

圖2 控制過程實時監(jiān)視Fig.2 Realtime monitoring on control process

這些反映控制過程的信息可以通過報告服務或GOOSE報文上送給監(jiān)視設備，以此實現(xiàn)對通過GOOSE報文完成的控制過程的實時監(jiān)視，提高運維調試和消缺效率，同時對操作過程的實時監(jiān)控也可以提高控制操作的安全性。

1.2.4 控制診斷信息

在標準第1版中，沒有明確在控制失敗情況下應返回的失敗原因碼。各廠家按自己的理解開發(fā)設備，這種狀況造成了在工程調試、運維過程中，很難通過控制失敗碼定位原因。

標準第2版中對4種控制服務狀態(tài)機進行了完善，明確了控制過程中各種狀態(tài)的變化依據(jù)，尤其是明確了在每個特定狀態(tài)發(fā)生控制失敗后應返回的具體失敗原因碼。而且第2版中失敗原因碼由原來的18種擴充為25種，信息更加準確。一致性測試用例中也增加了對遙控失敗碼的測試用例，可以有效保證不同廠家按照標準要求返回失敗原因碼，從而提升現(xiàn)場處置遙控失敗的效率。

1.3 定值服務

智能變電站中，多源同時操作定值成為一種可能，為保證定值操作的安全性，需要考慮多客戶端之間的互斥機制。定值控制塊在同一個時刻應該只允許一個客戶端操作。在IEC 61850第2版中，明確了多客戶端操作定值時的互斥機制。定值控制塊中新增屬性ResvTms。ResvTms數(shù)值表示定值控制塊被持續(xù)占用的剩余時間，大于0表示定值控制塊當前處于被占用狀態(tài)，客戶端操作SelectEditSG成功后，IED置ResvTms為模型中SettingControl中配置的最大占用時間并進行遞減。下面4種情況下，IED主動釋放客戶端對SGCB的占用：

(1) 客戶端發(fā)出了ConfirmEditSGValues；

(2) IED與占用客戶端之間的連接中斷；

(3) 客戶端寫editSG為0；

(4) ResvTms遞減為0，即占用超時。

雖然智能變電站的操作規(guī)程中不允許多個控制源同時操作一個IED的定值，但ResvTms控制的多客戶端定值操作互斥機制可以作為操作規(guī)程的補充防護手段，從技術角度避免了多源同時操作定值的可能性，提高了智能變電站定值操作的安全性。

1.4 GOOSE服務

1.4.1 編碼格式

IEC 61850第1版中，GOOSE報文編碼采用基本編碼(BER)最短長度編碼規(guī)則，即一個值域實際占用字節(jié)數(shù)不固定。比如一個UINT32類型數(shù)據(jù)，數(shù)值1用1字節(jié)編碼，數(shù)值32 767用2字節(jié)編碼，數(shù)值65 536用3字節(jié)編碼。最短長度編碼規(guī)則的優(yōu)點是可以最大限度地減少報文長度，缺點是每個值域在報文中的偏移不固定，編解碼效率較低。

標準第2版增加了GOOSE定長編碼規(guī)則，定長編碼的含義是發(fā)布的GOOSE報文，每個值域在報文中的偏移是固定的，只有數(shù)值可以改變。定長編碼的GOOSE報文編解碼效率可大幅提升。

以UINT32類型數(shù)據(jù)為例，對比2種編碼規(guī)則的差異，如表3所示。

表3 UINT32編碼示例Table 3 Encoding example for UINT32

GOOSE報文采用的編碼規(guī)則可在變電站自動化系統(tǒng)配置語言(substation automation system configuration language，SCL)中配置。在SCL的GSE-Control中可以配置為定長編碼，接收方就可以按定長規(guī)則進行解碼，達到提高解碼效率的目的。

1.4.2 測試報文

標準第1版中，GOOSE報文頭中有一個Test標志，用于表示報文是正常報文還是模擬測試報文，但在采用值(sampled values，SV)報文頭中沒有Test標志。為了2種報文格式保持一致，標準第2版用幀格式中Reserved 1字節(jié)的S位置用作Simulation標志，S=1的報文表示是模擬測試報文。GOOSE報文頭中的Test標志仍保持，以實現(xiàn)向后兼容，但要求Test標志必須與S標志一致。GOOSE報文的S標志位如圖3所示。標準第2版中根據(jù)GOOSE報文的S位識別測試報文的效率更高，因為只需要解析報文前幾個字節(jié)就可以了。SV報文的Simulation標志與GOOSE報文類似。

圖3 GOOSE 報文幀格式中的部分截圖Fig.3 Part of GOOSE frame format

1.4.3 功能約束數(shù)據(jù)建模

目前智能變電站中GOOSE數(shù)據(jù)集采用建模到FCDA的方式。這種建模方式，面向對象數(shù)據(jù)以離散信息的方式傳輸，數(shù)據(jù)間的關聯(lián)關系從報文中不能直觀體現(xiàn)，必須由接收方根據(jù)根據(jù)模型中的數(shù)據(jù)集信息確定FCDA間的關聯(lián)關系。

在標準第2版中，GOOSE的測試用例中增加了功能約束數(shù)據(jù)(functionally constrained data，F(xiàn)CD)建模方式的測試用例，要求支持GOOSE以數(shù)據(jù)對象(data object，DO)為單位傳輸數(shù)據(jù)，以FCD建模后GOOSE報文類似于圖4。結構化組織的數(shù)據(jù)中包含一個對象的值、品質、時標3個信息，更加完整。為減少報文信息量，可以根據(jù)需要選擇建模到DO還是到數(shù)據(jù)屬性(data attribute，DA)。

圖4 結構化GOOSE 報文Fig.4 Struct GOOSE frame format

1.4.4 安全擴展

標準第2版推薦采用IEC 62351作為通信安全標準，并在報文幀格式中擴充了安全相關的信息段。增加了信息安全的GOOSE/SMV報文格式，如圖5所示。圖5中的Extension用于存儲數(shù)字簽名信息，圖3中的Reserved Security是Extension字段的長度。

圖5 擴展前后GOOSE/SV報文示意Fig.5 Extended GOOSE/SV frame example

2 IEC 61850 第2版信息模型

2.1 SCL兼容性

2.1.1 SCL文件兼容性分析

SCL文件是IEC 61850 變電站設計與系統(tǒng)集成配置的重要依據(jù)。SCL的語法規(guī)則，在IEC61850-6 第2版與第1版有一定的差異[8]。2個版本的語法規(guī)則除了很少一部份不兼容外，其他部分可以完全兼容。不兼容的部分如下[9-15]：

(1) Private的type屬性變?yōu)楸剡x；

(2) SV中的sampleSynchronized屬性不再允許是false；

(3) 訪問點名稱accessPoint name中只允許包含字母數(shù)字和下劃線。

SCL中引入屬性mustUnderstand，如果其值為true，而這個屬性的使用者又不能識別其含義，需報錯，并等待解決后再接受SCL文件。此屬性可以避免不同版本SCL文件不兼容引入錯誤而不被發(fā)現(xiàn)的問題。

2.1.2 系統(tǒng)配置和描述文件集成2個版本模型文件的方法

對于SCL語法不兼容的部分，配置工具根據(jù)模型的版本號，按照不同的版本分別處理，再結合命名空間和mustUnderstand，mayIgnore屬性，可以兼容集成2個版本的SCL文件。

(1) 系統(tǒng)配置和描述(system configuration description，SCD)版本。SCL文件的版本由段的version和revision關鍵字識別。version=“2007”是SCL語言的版本號，revision是在版本“2007”基礎上的改進版本號。SCD文件中如果包含第1版和第2版2個版本的IED，SCD的版本應該是2007版本[16，17]，因為SCL文件是向后兼容的。

(2) IED描述能力(IED capability description，ICD)版本。ICD文件中有2個可以識別版本的地方。① SCL段的version，reversion屬性識別ICD文件版本。如果version=“2007”則ICD為第2版模型，如果version=“2003”則ICD為第1版模型。② 屬性originalSclVersion和originalSclRevision表示ICD文件的原始版本，由IED配置工具生成ICD文件時賦值。

(3) 配置IED描述(configured IED description，CID)和實例化IED描述(instantiated IED description，IID)版本。IED服務模型的版本取決于實例化信息模型的版本，如果信息模型是第2版，則服務模型也應符合第2版要求。因此從SCD中導出某個IED對應的CID文件時，或者對實例化模型修改導出IID文件時，應保持模型文件原有版本號，并保留orginalSclVersion和orginalSclRevision版本號信息，并且SCL段的version和revision都應該是正確的版本號。

國內(nèi)的配置工具相關規(guī)范中有CID版本必須與SCL版本一致的要求。在應用標準第2版時，SCD文件的版本和CID文件的版本不一定一致，因此不應再有這個要求。

2.2 公共數(shù)據(jù)類變化

2.2.1 可視字符定值替換字符串定值

標準第1版中沒有字符串型的定值，GB/T32890—2016 繼電保護IEC 61850工程應用模型中統(tǒng)一擴充了公共數(shù)據(jù)類(common data class，CDC)類型字符串定值(string setting，STG)用于漢字或英文字符串型參數(shù)和定值的建模[15]。在標準第2版中，不再允許擴充CDC類型，新增的CDC類型可視字符定值(visible string setting，VSG)可用于可視化字符串定值的建模，但只能用于英文字符定值的建模，不能對漢字定值建模。從符合標準的角度，建議在實施標準第2版時，應遵循標準不再使用擴充的STG類型，而統(tǒng)一采用VSG建模。

2.2.2 數(shù)組

諧波數(shù)據(jù)采用數(shù)組表示。在第1版中多次諧波的幅值和相角，用數(shù)組元素表示，整個數(shù)組共用一個q和t。在標準第2版中，每次諧波分量都用一個復合采樣值(conplex measured value，CMV)類型的數(shù)據(jù)對象建模，即每一個數(shù)組元素都是一個CMV類型數(shù)據(jù)。這樣每次諧波均可以單獨設置死區(qū)、越限值等參數(shù)，從而實現(xiàn)不同諧波分量的分別告警。

2.2.3 字符串型數(shù)據(jù)觸發(fā)報告

智能站中告警直傳等高級應用需要字符串型數(shù)據(jù)能直接觸發(fā)報告上送，在第1版標準中，沒有可以觸發(fā)報告的字符串型CDC。在第2版中增加了VSS，可用于字符串類型數(shù)據(jù)觸發(fā)報告。

2.3 在線檢修測試

在智能變電站中，間隔層與過程層IED之間通信出現(xiàn)問題時，通常需要模擬特定報文的收發(fā)環(huán)境以復現(xiàn)問題，進而進行分析和定位。但對于現(xiàn)場運行設備，定檢或消缺時通常需要停負荷以保證安全性。如果有一種可以在線局部檢測IED功能的機制，則可有效減少停電范圍和時間，簡化復現(xiàn)環(huán)境的搭建，提高問題排查效率。

2.3.1 與測試相關的信息模型

第2版信息模型中增加了很多配合測試的信息，且以XCBR為例進行展示說明，如圖6所示。

圖6 用于測試的數(shù)據(jù)Fig.6 Data used for testing

LPHD1中的可控數(shù)據(jù)Sim可以設定IED對輸入信號的選擇，LPHD1.Sim.stVal=true時，IED優(yōu)先接收測試報文。圖6中輸入報文Goose1有正常報文和測試報文，LPHD1.Sim.stVal=true時，XCBR優(yōu)先選擇模擬報文進行處理。Goose2只有正常報文，XCBR仍會接收Goose2并正常處理。如果有多個測試報文輸入，還可以用模型中的InRef1進一步明確用于測試目的的具體GOOSE控制塊和數(shù)據(jù)對象。

變電站在線檢測最重要的是安全性。為了防止誤動作，信息模型中提供了閉鎖輸入、閉鎖輸出機制。圖6中，閉鎖輸入可以控制邏輯節(jié)點拒絕所有控制輸入命令，閉鎖輸出可以控制邏輯節(jié)點對外部輸出信號。結合前文介紹的控制權限設置和控制過程實時監(jiān)視，可以保證在線檢修測試過程的安全性。

2.3.2 局部功能在線檢修測試

利用前2節(jié)介紹的測試相關的模型信息，以保護功能為例，在線檢修測試可按圖7所示過程實現(xiàn)。測試時由測試軟件把LPHD的Sim設置為TRUE，把保護功能邏輯節(jié)點PDIS，PTOC，PTRC設置為Test狀態(tài)，此時保護邏輯節(jié)點只接收測試報文。處于Test狀態(tài)的保護邏輯節(jié)點不再處理處于正常運行態(tài)的TVTR，TCTR發(fā)出正常報文。同時為防止測試報文觸發(fā)誤動作，測試軟件還需要設置XCBR為Test-Block狀態(tài)，防止測試報文觸發(fā)出口動作。這樣就可以通過測試合并單元給保護邏輯發(fā)送測試SV報文，通過測試智能終端模擬收發(fā)GOOSE報文來在線驗證保護功能。

圖7 在線功能測試示例Fig.7 Test on-line example

依據(jù)標準，邏輯節(jié)點的狀態(tài)如Test可以通過MMS控制服務在線設置。目前國內(nèi)變電站中IED的測試狀態(tài)通常由檢修硬壓板手動控制，控制范圍是IED級別。

圖7所示的在線功能測試過程，IED的檢修范圍可以限定在邏輯設備或邏輯節(jié)點范圍內(nèi)，如果在實際工程中采用這種在線測試檢修測試機制，當需要小范圍問題排查和設備檢修時，可以減小停電范圍。

為了保證檢修的安全性，要求IED設備能嚴格遵守標準規(guī)定的預期行為，比如處于Test-Block狀態(tài)的邏輯節(jié)點必須閉鎖輸出。為安全考慮，可以先在間隔層設備開展在線檢修試點應用，技術成熟后再擴展到過程層設備。

2.4 GOOSE控制塊配置

2.4.1 現(xiàn)狀

ICD模型中只包含GOOSE和SV的發(fā)布控制塊信息，GOOSE訂閱信息在工程集成配置時才能確定，因此ICD中不包含GOOSE訂閱信息。

系統(tǒng)配置器在虛端子配置完成后，在訂閱IED的CID文件中增加Inputs段，描述所有訂閱信息點的來源及與訂閱IED內(nèi)部信息的映射關系，但是CID中不包含GOOSE訂閱控制塊信息。訂閱控制塊信息由廠家私有配置文件存儲，這樣做的主要原因是第1版模型中，訂閱控制塊和發(fā)布控制塊沒有明確的區(qū)分標志，收發(fā)控制塊同時放在一個模型中，IED無法動態(tài)識別GOOSE控制塊是用于發(fā)布還是用于訂閱。

目前國內(nèi)工程歸檔的SCD文件中基本都缺失了訂閱控制塊相關信息。《南方電網(wǎng)智能變電站配置文件運行管理模塊技術規(guī)范》中新定義了回路實例配置CCD文件，雖然包含了訂閱控制塊信息。但CCD文件是通過逐條匹配SCD文件中 Inputs字段來確定發(fā)布控制塊的信息，獲取效率比較低。

2.4.2 SCD中包含訂閱控制塊信息的方法

標準第2版中豐富了GOOSE，MSV控制塊建模信息，在采用標準第2版時可以把GOOSE，MSV訂閱控制塊信息也放到SCD模型中。

對于發(fā)布控制塊，集成配置時如果被其他IED訂閱，則系統(tǒng)配置器應在SCD中發(fā)布IED的發(fā)布控制塊中增加段描述訂閱方IED、邏輯設備、邏輯節(jié)點等信息。

對于定閱控制塊，系統(tǒng)配置器應在配置虛端子時直接把訂閱的控制塊增加到SCD對應的IED模型中，訂閱控制塊不配置段。

在增加訂閱控制塊的同時，在SubNetwork中要對應增加該控制塊的通信參數(shù)。

采樣值的發(fā)布訂閱同樣處理。這樣集成配置后的SCD中包含了訂閱和發(fā)布控制塊信息，實現(xiàn)了信息的完整性目的。

2.5 變電站內(nèi)統(tǒng)一建模

第1版模型中因信息類型不完善，部分站內(nèi)功能無對應的邏輯節(jié)點，大量的業(yè)務裝置采用各自領域的建模規(guī)范。比如智能電表、電能質量、保護測控、在線監(jiān)測等IED都有各自的建模規(guī)范。

第2版模型中增加了電能質量、監(jiān)視、在線監(jiān)測等邏輯節(jié)點，新增了統(tǒng)計、歷史記錄、波形設置、枚舉變量等公共數(shù)據(jù)類型。這些新增信息可滿足PMU、一體化電源、電能質量、交換機及監(jiān)控系統(tǒng)等各類業(yè)務裝置的建模需求。

3 結語

IEC 61850第2版完善了信息模型和服務模型，合理應用標準第2版新增或改進內(nèi)容，可以帶來以下益處：

(1) 互操作性提高。明確了第1版標準中未明確規(guī)定或描述不清楚的內(nèi)容，減少了工程實踐互操作性問題。

(2) 站內(nèi)統(tǒng)一建模。第2版信息模型支持變電站內(nèi)各業(yè)務IED建模，實現(xiàn)變電站內(nèi)設備統(tǒng)一建模，便于模型統(tǒng)一高效管理。

(3) 通信事件追溯更方便，提高調試運維效率。

(4) 提高操作的安全性，控制和定值操作的安全性都有改進。

(5) 提供在線檢修測試機制，消缺和局部檢修時可減少停電范圍。

(6) SCD文件中包含訂閱控制塊信息，信息更完整。

雖然IEC 61850標準第2版中提供的部分機制與國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)程或做法不相符，但隨著技術發(fā)展，通信能力及安全性的穩(wěn)步提高，標準提供的各種自動化方法必將逐步應用到工程實際，進一步提高變電站的智能化水平。

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胡 榮

胡 榮(1979—)，男，江西南昌人，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)自動化技術及管理(E-mail: hurong@csg.cn)；

張喜銘(1980—)，男，吉林敦化人，高級工程師，研究方向為廠站自動化技術及管理(E-mail: zhangxm@csg.cn)；

李 金(1979—)，男，甘肅金昌人，高級工程師，研究方向為廠站自動化技術、電力通信規(guī)約(E-mail: lijin2@csg.cn)；

張 瑞(1985—)，男，湖北襄陽人，工程師，研究方向為廠站自動化技術及管理(E-mail: 15914137014@qq.com)。

(編輯錢 悅)

TheDiscussiononInformationModelandServiceModelofIEC61850Edition2UsedinSmartSubstation

HU Rong1, ZHANG Ximing1, LI Jin1, ZHANG Rui2

(1. CSG Power Dispatching Control Center, Guangzhou 510530,China;2. Shenzhen Power Supply Co.Ltd., Shenzhen 518001,China)

The IEC 61850 2nd Edition standard adds and improves a lot of content for substation applications. Combined with the engineering application requirements of smart substations, new improvements of the information and communication service model in 2nd edition are analyzed in depth. Some improvements can solve the current problems in substation project implementation, and some help to enhance the operation and maintenance efficiency and management level. Aiming at the important automation functions in smart substations including control, setting, GOOSE and tracking service, an engineering application method based on 2nd edition information and communication service model is proposed, and problems that should be paid attention to in engineering applications are also discussed.

IEC61850 2nd edition; smart substaion, information model, service model

TM764；TM73

A

2096-3203(2017)06-0038-08

2017-07-05；

2017-08-10