IEC61850在數字化變電站中的應用國電南瑞科技股份有限公司2009年1月倪益民niym@目錄概述系統架構IEC61850互操作試驗產品特點與主要項目小結與展望采集資源重復、設計復雜系統、設備之間互操作性差信息不標準不規范，難以充分應用現行變電站自動化存在的問題系統、設備之間互操作性差通信規約繁雜缺乏一致性測試、權威認證線性點表傳輸割裂了數據之間的聯系現行變電站自動化存在的問題之二DNP四方103MODBUSPROFIBUSCDT60870-5-103南自103網絡103現行變電站自動化存在的問題之二現行變電站自動化存在的問題之二按點號數據含義不明現行變電站自動化存在的問題之二按點號數據之間無關聯對象模型點模型現行變電站自動化存在的問題之二信息不標準不規范，難以充分應用原理、算法、模型不一致導致信息輸出不一致裝置信息輸出不平衡通訊規約的信息承載率低

現行變電站自動化存在的問題之三政策推動●國網公司“十一五”科技發展規劃提高電網運行管理控制水平的六個重點技術領域電網自動化技術數字化變電站技術數字化變電站兩大支柱●電子式互感器●IEC61850數字化變電站是以變電站一、二次設備為數字化對象，以高速網絡通信平臺為基礎，將物理設備虛擬化，對數字化信息進行標準化，實現信息共享和互操作，滿足安全可靠、技術先進、經濟運行要求的變電站。

數字化變電站特征數字化技術在電力系統已經廣泛應用

數字化變電站處于不斷完善和發展過程中的一個階段就目前而言，符合IEC61850標準的變電站通信網絡和系統、智能化的一次設備（如電子式互感器、智能化開關等）、網絡化的二次設備、自動化的運行管理系統，為其最主要的技術特征。從長遠發展來看，面向數字化電網的需求，數字化變電站技術還將涉及的內容有：變電站之間、變電站與控制中心之間的信息交互技術，信息安全技術，廣域同步采樣技術、實時動態監測技術，電能質量在線監測技術、實時分析技術，以及一、二次系統的技術融合。

數字化變電站概念澄清目錄概述系統架構IEC61850互操作試驗產品特點與主要項目小結與展望系統架構一系統架構一變電站所有裝置和后臺系統實現IEC61850，所有改動限于通信層面，對變電站現有格局影響最小。該方案比較穩妥，實現了數字化變電站中的IEC61850系統架構二

系統架構二變電站所有裝置的交流采樣通過與MU合并單元通信獲得，各種測量與保護裝置的交流采樣部分全部取消，變電站二次電纜大為減少，總體設計趨于簡單。但該方案在安全性、可靠性方面將遭遇風險。因為保護裝置運算的數據依附于其它裝置和通信網絡，一旦故障數據無法送達保護裝置或者延時較長，其后果將十分嚴重。方案二可以存在一些變化，但對總體架構沒有太大影響。一是不采用電子式互感器，而是采用傳統的PT/CT，但其不接入裝置，而是接入MU合并單元。二是采用一次智能設備，該設備直接提供光纖接口進行分合操作。三是各種IED設備通信處理能力非常強大，過程層的交換機可以直接掛接在間隔層與站控層的光纖環網，可以做到徹底的原始數據共享。應用需要考慮問題系統架構及其可靠性、穩定性信息安全、可靠性信息延遲、阻塞、爆炸及其應對與挽救IED冗錯處理機制目錄概述系統架構IEC61850互操作試驗產品特點與主要項目小結與展望什么是IEC61850?

IEC61850系列標準的全稱是變電站通信網絡和系統(CommunicationNetworksandSystemsinSubstations)，它規范了變電站內智能電子設備（IED）之間的通信行為和相關的系統要求

IEC61850系列標準是由國際電工委員會第57技術委員會(IECTC57)從1995年開始制訂的,目前，IEC61850共14個部份已經全部通過為國際標準。我國的標準化委員會對61850系列標準進行了同步的跟蹤和翻譯工作

IEC61850系列標準吸收了多種國際最先進的新技術，并且大量引用了目前正在使用的多個領域內的其它國際標準作為61850系列標準的一部分。所以它是一個十分龐大的標準體系，而不僅僅是一個通信協議標準IEC61850看起來很像又一新的協議。其實它不是。確切地說，它是一種新的變電站自動化的方法，一種影響工程、維護、運行和電力行業組織的新方法它采用面向對象的建模技術，面向未來通訊的可擴展架構，來實現“一個世界，一種技術，一個標準”的目標什么是IEC61850?1.對制造廠非常有利IEC61850帶來什么好處①可以避免勞民傷財的協議轉換工作;②采用對象建模技術，面向設備建模和自我描述，采用配置語言，在信息源定義數據和數據屬性，傳輸采樣測量值等技術,在組態、配置和維護工作上,節省了大量開支;③將來會有越來越多的智能設備(電能質量、同步相量、設備診斷等)集成到系統中，無縫數據集成和共享信息節省了大量開支①用戶可選擇最好的產品,不必擔憂互聯,互換②能大幅度改善設備集成，減少工程量、現場驗收、運行、監視、診斷和維護等費用，節約大量時間，增加了自動化系統使用期間的靈活性。③提供了變電站通信網絡和系統總體要求、系統和工程管理、一致性測試等2.對用戶非常有利IEC61850帶來什么好處標準制定的主要目的互操作性為不同廠家的設備互聯提供互操作性,即不同制造廠家提供的智能設備可交換信息和使用這些信息執行特定功能自由配置滿足變電站自動化系統（SAS）功能和性能的要求；可靈活配置，將功能自由分配到裝置中，支持用戶集中式（如RTU）和分散式系統的各種要求長期穩定性支持未來的技術發展，因為它可兼容主流通訊技術而發展，并可伴隨系統需求而進化

IEC61850內容系統概貌1介紹和概述2術語3總體要求4系統和項目管理5功能的通信要求和設備模型數據模型

變電站和饋線設備的基本通信結構7-4兼容邏輯節點類和數據類7-3公用數據類抽象通信服務變電站和饋線設備的基本通信結構7-2抽象通信服務接口(ACSI)7-1原理和模型配置6變電站自動化系統配置描述語言映射到實際通信網絡8-1映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1通過單向多路點對點串行通信鏈路采樣值9-2ISO8802-3之上的采樣值測試10一致性測試三層架構及邏輯接口

技術服務

遠方控制(NCC)

控制.

保護

功能.

A

功能.

B

保護.

控制

傳感器

執行元件

遠方保護

間隔/單元層

變電站層過程層

高壓設備

遠方保護

過程接口

1,6337981,6224,54,5IF1：間隔層和站層之間交換保護數據IF2：間隔層和遠方保護之間交換保護數據IF3：間隔層之間交換數據如保護和控制設備間IF4：間隔層和過程層之間交換采樣數據IF5：間隔層和過程層之間交換控制數據IF6：間隔層和站層之間交換控制數據IF7：站層和遠方工程師之間交換數據IF8：間隔層之間直接快速交換數據，如聯鎖IF9：站層之間交換數據IF10：站層和遠方控制中心之間交換數據1061850-1介紹和概述

介紹了整個61850系列標準的制定目的、歷史沿革，對61850的其它標準的核心內容作了一個提煉并加以介紹，對以后的標準中涉及的核心概念作了初步的闡述

61850-2術語該標準搜集了整個61850系列標準所涉及的術語解釋、縮寫名詞定義、規范性引用文件。術語定義有157條：抽象通信服務接口：abstractcommunicationserviceinterface間隔:bay一致性測試:conformancetest通用面向變電站事件對象:genericobjectorientedsubstationevent互操作性:interoperability互換性:interchangeability邏輯節點:logicalnode合并單元:mergingunit報告:report自我描述:self-description服務器:server特定通信服務映射:specificcommunicationservicemapping

6180-3總體要求

從質量要求、環境條件、供電條件三個方面對SAS系統的性能進行了規范

該標準主要規范了SAS的參數化、文檔化等工程管理要求 SAS及其IED始于研發階段直至停產和退出運行的生命周期內的質量管理SAS的質量保證，重點是試驗設備、試驗內容，如系統測試、型式試驗、例行試驗、一致性測試、FAT、SAT等

61850-4系統和項目管理

闡述了功能、邏輯節點和通信信息片三個概念以及三者的相互關系 對不同等級的變電站內的不同種類的通信報文的通信時間提出了要求，以及如何驗證整個系統的通信性能要求

61850-5：功能通信要求和裝置模型重要術語功能已有裝置功能各不相同標準應讓各種裝置能實現對功能的描述不是為了標準化功能，是為了確定通信需求同一功能可以分布在不同廠家提供的物理設備之間功能與物理設備無關，可以在物理設備上自由分布重要術語邏輯節點（LN）、物理設備（PD）、邏輯連接（LC）、物理連接（PC）邏輯節點可以理解為功能分解的最小單位邏輯節點之間的連接稱為邏輯連接一個物理連接可以包含多個邏輯連接重要術語功能F、邏輯節點LN、物理設備PD、邏輯連接LC、物理連接PC的關系數據模型和信息交換IED智能電子設備具有可訪問的數據模型WHAT交換什么IEC61850-7-3IEC61850-7-4HOW（怎么交換）IEC61850-7-2請求響應事件SelfdescNotlikemodbusregister數據模型XCBR斷路器XSWI隔離開關TCTR電流互感器TVTR電壓互感器SIMG絕緣介質監視CSWI開關控制器PTOC帶時限過電流PTRC保護跳閘條件

邏輯節點組類型個數保護功能邏輯節點組（P）28保護相關功能邏輯節點組(R)10控制邏輯節點組(C)5通用引用邏輯節點組(G)3接口和存檔邏輯節點組(I)4自動控制邏輯節點組(A)4計量和測量邏輯節點組(M)8傳感器監視邏輯節點組(S) 4開關設備相關邏輯節點組(X) 2儀用互感器邏輯節點組(T)2電力變壓器邏輯節點組(Y) 3其它電力設備邏輯節點組(Z)15系統邏輯節點組(L)3邏輯節點組類型傳輸時間的定義通信要求通信要求報文性能要求:報文分級用于保護的報文分級分級適用對象P1配電間隔P2一般輸電間隔或用戶無明確要求P3有同步或斷路器開斷時差要求的輸電間隔用于計量或電能質量的報文分級分級適用對象M10.5級(IEC62053)或0.2級(IEC60044)，5次諧波M20.2級(IEC62053)或0.1級(IEC60044)，13次諧波M340次諧波報文性能要求:報文類型通信要求類型名稱報文傳輸時間要求示例1a快速報文—跳閘P1:10ms，P2/P3:3ms跳閘信號1b快速報文—其他P1:100ms，P2/P3:20ms命令2中速報文100ms測量3低速報文500ms參數4原始數據*電子式互感器輸出5文件傳輸1000ms文件6a時間同步報文aT1:1ms，事件的時間標簽T2:0.1ms，過零點時間標簽站級總線的時鐘同步6b時間同步報文bT3:25μs，P1，27’T4:4μs，P2/M1，4’T5:1μs，P3/M2/M3，1’過程總線的時鐘同步7命令報文IF7=類型3，下傳時=類型1站級HMI的命令

該標準描述了基于XML1.0的變電站自動化系統配置語言（SubstationConfigurationdescriptionLanguage）的語法，并在附錄中提供了模式文檔定義（SCHEMA）文件的文本，并給出了一個不完整的變電站的SCL文件的實例變電站配置描述語言SCLXML語言變電站配置文件IEC61850模型61850-6：變電站配置描述語言SCL配置語言較全面描述了變電站數據模型，并具有良好的擴展性定義了一套國際通用的適用于該變電站模型的XML標簽定義了配置文件的結構，規范了配置文件配置文件用8個SCHEMA文件定義了SCL文檔的標簽及語法IEC61850-7.3及7.4定義了模型的語義SSD:SystemSpecificationDescription. XMLdescriptionoftheentiresystem.SCD:SubstationConfigurationDescription. XMLdescriptionofasinglesubstation.ICD:IEDCapabilityDescription. XMLdescriptionofitemssupportedbyanIED.CID:ConfiguredIEDDescription. XMLconfigurationforaspecificIED.SCL文件類型SSD系統圖組態工具裝置模板組態工具ICD系統組態工具SCD裝置實例組態工具IEC61850裝置CID全站系統配置文件一次系統配置文件裝置模板配置文件裝置實例配置文件工程配置圖.ICD配置文件IEDCapabilityDescription和裝置類型關聯的預定義裝置模板配置配置內容

1.LD、LN、DO、DA定義及LN類型模板的定義

2.數據集dataset定義

3.控制塊的配置如brcb、urcb、sgcb、lcb等定義文件結構1.有且只有一個IED元素，且名稱必須為TEMPLATE 2.可以有Substation，名稱必須為TEMPLATE 3.可以有Communication元素

4.包括DataTypeTemplates定義.SSD配置文件SystemSpecificationDescription變電站一次系統模型的配置配置內容

1.系統一次主接線圖定義（變壓器、電壓等級、間隔、設備、拓撲連接等等）

2.模型對象對應的功能LN類型的定義文件結構

1.包括Substation，數據類型模板，邏輯節點類型定義

2.邏輯節點未分配到IED，iedName必須為None.SCD配置文件Substationconfigurationdescription描述全站所有配置的文件配置內容

1.一次系統模型

2.通信網絡配置

3.所有裝置的實例配置

4.一次系統對象的LN綁定

5.GOOSE配置文件結構

包含SCL文件的完整結構，包括HEAD、一個Communication元素，一個Substation元素，N個IED元素，一個DataTypeTemplates元素.CID配置文件ConfiguredIEDDescription裝置實例化的配置定義配置內容

1.IED實際通信地址

2.和ICD類似但數據全部是實例名定義

3.GOOSE的相關配置文件結構與ICD文件一致文件可壓縮處理，推薦格式RFC1952定義的GZIP格式SCL模型主模型一次模型裝置模型數據模版通信模型數據基本類型枚舉類型簡單數據類型主接線模型實例線路模型SCL表示間隔Q1QA1QB1QB2<Bayname=Q1><ConductingEquipmentname=“QB1”type=“DIS”></ConductingEquipment><ConductingEquipmentname=“QA1”type=“CBR”></ConductingEquipment><ConductingEquipmentname=“QB2”type=“DIS”></ConductingEquipment></Bay>

控制LN模型定義實例

61850-7-1原理和模型分別從應用、設備、通信的觀點為對象建模，模型分別是邏輯節點及數據、邏輯設備/物理設備、客戶/服務器，另外簡要介紹了61850-7-2，-3，-4的內容及相互關系61850-7-2抽象通信服務接口(ACSI)61850-7-3公共數據類61850-7-4兼容的邏輯節點類和數據類 61850-7-2，-3，-4，它詳盡的描述了各種對象模型的數據類和服務，是61850-8和-9的前提和基礎61850-7：變電站基本通信結構UML模型

服務模型邏輯節點數據與數據屬性模型功能約束(FC)

語義允許的服務初始值/存儲/解釋ST狀態信息DataAttribute代表狀態信息，它的值可讀、取代、報告或記入日志但不能寫。

從過程得到

DataAttribute的初始值.MX測量值(模擬值)DataAttribute

代表測量值信息，它的值可讀、取代、報告或記入日志但不能寫。從過程得到

DataAttribute的初始值.CO控制DataAttribute

代表控制信息，它的值可操作(控制模型)和讀.n.a.SP設點DataAttribute代表設點信息，它的值可控制(控制模型)和讀。其值立即生效。DataAttribute的初始值為配置的；值為非易失的.SV取代DataAttribute代表取代信息，它的值可寫以取代值屬性并可讀.DataAttributr的值為易失的,初始值為FALSE,否則值為設置或配置.CF配置DataAttribute代表配置信息，它的值可寫、可讀.

值寫入后立即生效，或者延緩，延緩的原因超出本標準的范圍。DataAttribute的初始值為配置的；值為非易失的.DC描述DataAttribute代表描述信息，它的值可寫、可讀。

DataAttrib的初始值是配置的，值為非易失的。

SG定值組SGCB類的邏輯設備具有幾組DataAttribute的全部實例值,其功能約束為SG.在每一組內每個DataAttribute有一個帶功能約束SG的值.其中一組值為當前激活值(詳見笫13章)。功能約束SG的DataAttribute值不可寫DataAttribute的初始值為配置的；值為非易失的.SE定值組可編輯的DataAttribute可由

SGCB服務進行編輯.SelectEditSG服務處理后，

DataAttribute值可用.EX擴充定義DataAttribute代表擴充信息,提供引用命名空間(namespace)，擴充用于DL/T860.73、DL/T860.74的LN、DATA、DataAttribute的擴充定義。功能約束EX的DataAttribute值不可寫

DataAttribute的初始值為配置的；值為非易失的.BR緩存報告c)Attribute代表BRCB的報告控制信息，它的值可寫、可讀.

Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.RP非緩存報告c)Attribute代表URCB的報告控制信息，它的值可寫、可讀.Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.LG日志c)Attribute代表LCB的日志控制信息，它的值可寫、可讀.Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.GOGoose控制

c)Attribute代表GoCB的goose控制信息，它的值可寫、可讀.Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.GSgsse控制c)Attribute代表GsCB的gsse控制信息，它的值可寫、可讀.Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.MS多路廣播采樣值控制c)Attribute代表MSVCB的采樣值控制信息，它的值可寫、可讀.Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.US單路傳播采樣值控制c)Attribute代表UNICAST-SVC實例的采樣值控制信息，它的值可寫、可讀.Attribute的初始值為配置的；值為非易失的.TrgOp(觸發條件)dchg 數據變化(triggeroptionfordata-change)dupd 數據更新(triggeroptionfordata-update)qchg 品質變化(triggeroptionforquality-change)模型基本數據類型名值域注釋用于BOOLEAN

DL/T860.73,本標準

INT8-128~127

DL/T860.73,本標準

INT16-32,768~32,767

DL/T860.73,本標準

INT24-8388608~8388607時標類型本標準INT32-2,147,483,648~2,147,483,647

DL/T860.73,本標準

INT128-2**127~(2**127)-1計數器所需要DL/T860.73INT8U無符號整數0~255

DL/T860.73,本標準

INT16U無符號整數0~65,535

DL/T860.73,本標準

INT24U無符號整數0~16,777,215

DL/T860.73,本標準

INT32U無符號整數0~4,294,967,295

DL/T860.73,本標準FLOAT32值域和精度為IEEE754單精度浮點數

DL/T860.73FLOAT64值域和精度為IEEE754雙精度浮點數

DL/T860.73ENUMERATED值的有序集，采用類型的定義允許用戶擴展。DL/T860.73,本標準

CODEDENUM值的有序集，采用類型的定義不允許用戶擴展。類型映射到SCSM的高效編碼

DL/T860.73,本標準

OCTETSTRING采用類型時定義最大長度1

DL/T860.73,本標準

VISIBLESTRING采用類型時定義最大長度1

DL/T860.73,本標準UNICODESTRING采用類型時定義最大長度1

DL/T860.73注1長度后綴的格式為“…STRINGnn”，nn為字符的個數。模型品質

品質類型定義屬性名屬性類型值/值域M/O/C

PACKEDLIST

validity(有效性)

CODEDENUMgood|invalid(無效)

|reserved|questionable(可疑)

MdetailQual(細化品質)

PACKEDLIST

Moverflow（溢出）

BOOLEAN

MoutOfRange（超值域）

BOOLEAN

MbadReference（壞基準值）

BOOLEAN

Moscillatory（抖動）

BOOLEAN

Mfailure(故障)

BOOLEAN

MoldData（老數據）

BOOLEAN

MinconsiSTent（不一致）

BOOLEAN

Minaccurate（不精確）

BOOLEAN

Msource(源)

CODEDENUMprocess|substituted缺省processPICS_SUBSTtest(測試)

BOOLEAN缺省

FALSEPICS_TESToperatorBlocked(操作員閉鎖)

BOOLEAN缺省

FALSEO模型XCBR類屬性名屬性類型說明TM/O邏輯節點名

應從邏輯節點類繼承（參見IEC61850-7-2）

數據公用邏輯節點信息

邏輯節點應繼承公用邏輯節點類全部指定數據

MLocSPS本地操作

MEEHealthINS外部設備健康

OEENameDPL外部設備銘牌

OOpCntINS操作計數

M控制PosDPC開關位置

MBlkOpnSPC跳閘閉鎖

MBlkClsSPC合閘閉鎖

MChaMotEnaSPC充電電機允許

O計量值SumSwARsBCR開斷電流和，可復位

O狀態信息CBOpCapINS斷路器操作能力

MPOWCapINS定相分合能力

OMaxOpCapINS滿負荷條件下，斷路器操作能力

O模型邏輯設備1、邏輯設備主要由邏輯節點和附加服務組成(例如GOOSE、采樣值交換、定值組)

邏輯設備2、邏輯設備也提供了關于物理設備的信息或者由邏輯設備控制的外部設備信息。邏輯設備3、邏輯設備以透明的方式構建網關服務器層次關系ACSI通信方法

Client/Server服務

數據集(DATASET)模型為了客戶（client）的方便，由數據（DATA）或數據屬性（DataAttribute）組成的一個有序的集合交換信息時可以只傳遞DATASET名和成員所引用的值，提高傳輸效率報告概述1、報告提供將組合的DATA實例值上傳的機制，包括立刻傳送和延時傳送兩種方式。2、日志模型將事件順序地存儲到日志中，客戶可以在任何時候查詢。3、報告與日志是事件驅動的，減少了對網絡帶寬的影響，減少了掃描與召喚的頻率。報告日志模型報告種類1、BRCB將(數據變化，品質變化，數據刷新引起的)內部事件立刻或緩沖后發送，不會因為通訊中斷而丟失。BRCB提供SOE功能。2、URCB將(數據變化，品質變化，數據刷新引起的)內部事件盡可能立刻發送，如果關聯不存在或者通道阻塞，事件將被丟棄。

觸發選項TrgOp(觸發選項)規定了由BRCB監視的(引起發出報告)觸發條件。包括以下值： dchg數據變化 qchg品質變化 dupd數據刷新 全數據 GI總召喚報文內容GOOSE報文的核心內容可由用戶靈活、自由定義，不僅可傳輸狀態信息，而且可傳輸模擬量信息，應用范圍廣泛。GSSE報文一般只用于傳輸保護跳閘、閉鎖等狀態變化信息，內容比較單一。它是UCAGOOSE在61850中的一種延續。深入理解-GOOSE報文實時性

GSE報文時間延遲規定在4MS GOOSE報文的傳輸服務是應用層到表示層（經ASN.1編碼）后，直接映射到底層（數據鏈路層和物理層），不經網絡層和傳輸層，并采用了較先進的交換式以太網各種技術（如VLAN、優先級、多播等），從而保證了報文傳輸的實時間性。 GSSE報文的傳輸服務映射于OSI的7層協議堆棧中，一方面，存在協議堆棧傳輸延時，另一方面，它仍是基于傳統的以太網實現的（不支持VLAN、優先級、多播等），這使德當網絡負荷比較重時，很難保證報文的實時性。深入理解-GOOSE重傳報文機制重傳序列中的每個報文都帶有允許生存時間參數，用于通知接收方等待下一次重傳的最長時間。如果在該時間間隔內部沒有收到新報文，接收方將認為關聯丟失。重發間隔的最大時間應該<60s。網絡延遲<4ms

深入理解-GOOSE額外鏈路普通報文緩沖交換機GOOSE普通報文GOOSE報文優先發送深入理解-GOOSEGooseMessage:

位置A公司保護B公司保護智能一次設備保護測試儀以太網模擬輸入1.

仿真故障2.

跳閘4.重合GooseMessage:

重合3.新位置GooseMessage:

位置GooseMessage:

跳閘5.新位置GOOSE應用演示

該標準將ACSI映射到MMS，形成了基于802.3,傳輸層至少支持TCP/IP的應用層協議,該協議適用于站級和間隔級設備，或間隔級設備間，或站級設備間的通訊61850-8：特定通信服務映射MMS—制造報文規范

MMS（ManufacturingMessageSpecification）即制造報文規范，在80年代初期,為了美國通用汽車公司的MAP（制造自動化協議）項目而開發,它主要是規范工業自動化領域內智能設備間的通信行為，廣泛地應用于工業過程控制、工業機器人等領域。PROFIBUS-FMS，TASE.2,UCA等標準均符合MMS。MMS的特點在于它是一個與設備、與功能、與應用均無關的極為抽象的通用標準。最初基于OSI通信棧和令牌總線（IEEE802.4）,后MMS開始基于以太網（IEEE802.3）.MMS標準由兩部分所組成:[1] ISO/IEC9506-1:工業自動化系統–

制造報文規范 Part1:服務定義中國國家標準GB/T16720.1-1996[2] ISO/IEC9506-2:工業自動化系統–

制造報文規范 Part2:協議規范中國國家標準GB/T16720.2-1996美國波音公司決定采用基于ISOOSI基本參考模型（包括MMS）的局域網協議（TCP/IP）,被稱為TOP（技術和辦公協議）MMS-虛擬制造設備(VMD)程序調用有名變量有名變量列表文件類型信號事件登錄事務處理域操作界面日志事件條件事件活動設備本身也是一個VMD對象表示在VMD內的一個抽象對象（如一個程序）由一組包含在域內的過程和數據元素及執行控制信息組成存取共享資源的概念鎖用于交互操作表示事件狀態的對象當事件條件對象狀態改變時表示MMS服務的執行動作加時標的事件、變量數據和注釋集合處理MMS服務將事件條件和事件活動相連接并將事件變遷結果和客戶相連接

由于生產設備的種類很多，不失其共性，MMS中引入了抽象客體模型，并在此基礎上提出了虛擬制造設備（VMD）的概念。VMD是一種客體模型，它抽象地表示了某個實際制造設備的資源和外部可見行為，從而在功能上，某個VMD可以與某個真實的制造設備相對應。

MMS–對象服務域管理VMD支持環境和通用管理文件管理操作員通信日志管理事件管理信號量管理變量存取MMS

服務

為了支持設備之間的通信及適應各種應用環境的要求，MMS提供了豐富的服務（約80多種），按照操作功能的不同，這些服務又被分為10類程序調用管理

SCSM通信映射MMS與61850只見映射案例61850-9-1特定通信服務映射(SCSM)–串行單方向多點共線點對點鏈接

該標準將61850-7中有關采樣測量值傳輸的部分映射過來，形成了基于802.3,LLC采用無應答無連接，不使用網絡層、傳輸層、會話層及表示層的應用層協議,該協議適用于間隔級設備和過程級設備間的通信ProtectionControlMergingUnitSignalProcessingPoint-to-PointEthernet61850-9-1：特定通信服務映射通信協議棧APDU被遞交到傳輸緩沖區以前將若干個ASDU鏈接成一個APDU。61850-9-2特定通信服務映射-過程總線與61850-9-1類似，區別有:非點到點雙向，可配置MU中參數LANEthernetProtectionControlMergingUnitSignalProcessing61850-9-2：特定通信服務映射

協議應用概述

ISO應用協議子集(A子集)和傳輸協議子集(T子集)被用來描述各種各樣的協議棧(參見圖1)。ISOA子集是與ISO的OSI參考模型上面三層(也就是應用層、表示層和會話層)有關的一組規范和協定，ISO的T子集是與ISO的OSI參考模型下面四層(也就是傳輸層、網絡層、鏈路層和物理層)有關的一組規范和協定。

協議應用概述

為了傳輸采樣值和訪問相關的采樣值控制塊，9-2標準定義了兩種A子集和T子集兩個協議的使用組合。兩個不同的協議組合被用于：1、按照本標準第8-1部分所述基于MMS的Client/Server服務2、基于數據鏈路層的采樣值服務 同步數據PICS-ProtocolImplementationConformanceStatement協議實現一致性陳述MICS-ModellmplementationconformanceStatement模型實現一致性陳述PIXIT-ProtocolImplementationextrainformationforTesting測試協議實現之外的信息61850-10一致性測試61850-10一致性測試61850-10一致性測試目錄概述系統架構IEC61850互操作試驗產品特點與主要項目小結與展望草案定稿國際標準

ABB,ALSTOM,SIEMENS在市場上推出互聯產品IEC61850標準和互操作性的一般性工作已經展開一個世界一種技術一個標準草案表決2001200320042002國外互操作試驗國外互操作試驗國外前期進行的幾次實驗（1998年~2002年），主要是研究和探索性的。一方面驗證了IEC61850草案的正確性，另一方面各個廠家也進行了樣機（變電站層主站軟件和間隔層IED）的研發、技術的積累，以及對標準理解、實現技術的相互磨合。這為以后各個廠家的設備達到IEC61850基礎上的互操作奠定了基礎。國外后期進行的幾次實驗（2002年~今），是在前期所積累的基礎上進行的，是面向實際工程應用的。進行了比較詳細的實驗，至此各個廠家基于IEC61850的產品和系統達到了可商業應用的水平。國外互操作試驗德國從1998年1月到2000年11月進行了旨在測試IEC61850標準的實驗性項目。在這項稱之為變電站開放式通信（OpenCommunicationinSubstation，OCIS）的項目中，H.Schubert等人研究了以Ethernet/MMS作為站級總線（stationbus）的中壓變電站自動化通信系統的性能。試驗表明，由于以太網具有足夠寬的帶寬，以及更寬帶寬的快速以太網和G比特以太網的出現，因而在試驗中未出現預先設想的可能會遇到的時間和性能上的問題國外互操作試驗CIGRE2004_PARIS2004年11月－2006年至12月6次互操作試驗國調中心互操作試驗中國電力科學研究院質檢中心國電南瑞科技股份有限公司中國電力科學研究院變電站自動化公司北京四方繼保自動化股份有限公司國電南京自動化股份有限公司南京南瑞繼保電氣有限公司北京融科聯創電力科技公司山東積成電子股份有限公司東方電子股份公司ABB、SIEMENS、AREVA、SEL、深圳南瑞。國調中心互操作試驗不同廠家的IEC61850產品互連，還是需要雙方的技術人員充分溝通和調試，但調試的時間和難度較IEC60870系列規約大大減少。IEC61850產品互連的主要難點不在通訊服務，而在數據模型的理解。但通訊服務作為入門的門檻，比傳統規約要高的多。國調中心互操作試驗互操作試驗感受模型數據的必選項限制功能的實現 61850的模型中有很多的數據為可選項實現，不同廠家的裝置混合使用，功能實現依賴于共同實現的部分．互操作中存在的問題

模型數據定義不足，需要擴充

使用GGIO邏輯節點 不標準的擴充定義存在的影響互操作中存在的問題雙IP網? 國內產品大多采用兩個IP地址的方式進行網絡通訊,信息可以在兩個網絡上作負載平衡和冗余處理 61850的協議只考慮單IP地址通訊互操作中存在的問題產品互換? 功能的自由分配給模型的劃分帶來了自由 不同廠家的保護功能實現 模型的差異給裝置互換后的維護帶來不便互操作中存在的問題本地化? 模型數據為全英文簡寫 國家沒有標準的中文簡寫 各廠家產品的界面在中文的表示上必然上存在差異互操作中存在的問題調度接口? 61850與61970的模型不一致IEC62445-3MappingofIEC61850basedCommonDataClasses(CDC's),informationaddressing,servicesontoIEC60870-5-104/101IEC62445-2substationtocontrolcenter(GW19)包括61850/CIM數據的一致性工作互操作中存在的問題目錄概述系統架構IEC61850互操作試驗產品特點與主要項目小結與展望

2005年3月開發出第一套試驗系統，參加了第一次互操作試驗。

2005年8月開發出第一套嵌入式試驗系統，參加了第二次互操作試驗。

2005年12月開發出支持IEC61850的后臺監控系統和調度轉發機，參加了第三次互操作試驗。

2005年12月與廣東試驗研究所簽訂了合作進行“基于61850的合并單元研究項目”合同，2006年7月交貨。

2005年12月和SIEMENS7SJ63裝置成功進行了互連，測試了數據讀寫、遙測、遙信、遙控和報告。

2006年1月和AREVAC264C裝置成功進行了互連，測試了數據讀寫、遙測、遙信、遙控、報告、取代、對時。2006年8月推出基于61850的NSD500測控裝置和NSR600系列保護裝置產品我們的產品一致性測試

采用KEMA軟件進行一致性測試全程參加6次國調中心組織的互操作實驗與ABB、

SIEMENS、

AREVA等國外廠家實現互聯互通間隔層保護測控裝置

全面支持IEC61850通訊標準完備的IEC61850對象及服務支持多達16個客戶端的同時連接面向對象的數據建模動態創建MMXU、XCBR、XSWI、CSWI等各種測控元件模型動態創建PDIS、PIOC、PTOC、RDRE、RADR等各種保護模型MMXU測量一個設備的全部電氣信息，提供測量死區設定、越限檢測功能XCBR、XSWI反映開關/刀閘的位置狀態，并提供其動作次數的統計信息CSWI提供增強型的SBOw控制，支持同期和互鎖判斷支持GOOSE發送/接收閉鎖信息，同時能夠詳細記錄GOOSE信息報告（URCB、BRCB）和日志功能支持SNTP對時廣泛的互操作性裝置動態建模

基于IEC61850的實時對象模型數據庫裝置對象模型組態化，與嵌入式應用軟件程序分離，各種測控保護裝置擁有一套程序作為統一軟件平臺，如用于高壓保護只需配置既可通過組態工具根據裝置的類型、IO容量動態配置生成裝置數據庫的內存鏡像文件內存鏡像文件在裝置啟動時直接加載，大大減少啟動時間統一組態工具

基于JAVA開發的跨平臺組態工具，可以運行在Windows、Solaris、Linux等多個平臺圖形化編輯生成或導入導出符合IEC61850的四種SCL文件后臺通過導入配置生成的全站SCD文件自動生成全站測點數據庫記錄，包括通信配置、測點名和遙測系數等各項配置后臺系統兼容性支持IEC61850模型與體系容納非IEC61850的裝置既可用于全新數字化變電站又可用于老站改造與中國航天時代電子公司合作成立南瑞航天子公司光纖式電子互感器在武高所完成形式試驗在淮北掛網運行在上海蒙自變運用電子式互感器NAE-G電子式互感器

利用磁光法拉第效應A）不通電B）通電

光波在通電導體的磁場作用下，光的傳播發生相位變化

檢測光強的相位變化，測出對應電流大小北京順義500kV數字化變電站工程浙江紹興外陳220kV數字化變電站工程浙江紹興渡東220kV數字化變電站工程青島午山220kV數字化變電站工程深圳簡龍220kV數字化變電站工程河北承德110kV數字化變電站工程廣東沙坪110kV數字化變電站工程河南碧沙110kV數字化變電站工程廣西楊丁110kV數字化變電站工程山東穆村110kV數字化變電站工程……主要項目介紹

外陳變220kVIEC61850計算機監控系統

2006年11月18日，國電南瑞科技股份有限公司中標浙江省電力公司220kV外陳變電站項目，成為外陳變系統集成商。中標項目包括后臺監控系統、測控裝置、統一組態工具、保護子站、遠動工作站和IEC61850測試工具，2008年1月成功投運。該項目是國內第一個多廠家、全IEC61850的220kV變電站監控系統，匯集了國電南瑞、國電南自、南瑞繼保、北京四方、深圳南瑞、ABB、SIEMENS七個廠家的產品，涵蓋了后臺、測控、保護、四合一、遠動、保護子站等不同類型的設備。國電南瑞憑借創新的全站統一建模思想、全套的產品、完善的系統解決方案、與國際國內廠家豐富的互聯經驗一舉中標，標志著國電南瑞在IEC61850系統集成方面獲得了突破。三級調度主機/人機工作站1主機/人機工作站2工程師工作站

遠動裝置1/2

100MB星形以太網工業級以太網交換機浙江省電力公司220kV外陳變電站計算機監控系統網絡結構示意圖激光打印機針式打印機220kV繼電器小室…測控IED…保護IED智能操作箱公用信息管理機保護子站主變、110kV繼電器小室…測控IED…主變保護IED公用信息管理機110kV測控保護IED100MB光纖環網35kV配電裝置小室…保護測控

一體IED保護測控

一體IED三級調度

電力數據網

省電力