61850入門學(xué)習(xí)規(guī)約

1、一、數(shù)字化變電站方案 二、61850體系下的數(shù)據(jù)流和接口三、61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成 四、61850與傳統(tǒng)規(guī)約對比五、通信功能映射及框架六、數(shù)據(jù)模型和ACSI服務(wù)模型一、數(shù)字化變電站方案1、采用IEC61850協(xié)議、數(shù)字化CT/PT、智能一次設(shè)備的完全型數(shù)字化變電站 變電站中的保護(hù)、監(jiān)控自動化系統(tǒng)按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。間隔層和變電站層設(shè)備全部數(shù)字化。過程層采用ECT/EVT和數(shù)字式的開關(guān)（ESW/ECB）。采樣值傳輸使用IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，不需要合并單元。 特點(diǎn)：智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備； 無論從邏輯概念還是物理概念上都將變電站的功能分為3層，變電站層、間隔層和過程層。過程

2、層主要完成開關(guān)量I/O、模擬采樣和控制命令的發(fā)送等與一次設(shè)備相關(guān)的功能；間隔層的功能是利用本間隔的數(shù)據(jù)對本間隔的一次設(shè)備產(chǎn)生作用，如線路保護(hù)設(shè)備或間隔控制設(shè)備；變電站的功能分為兩類，一是與過程相關(guān)的功能，主要指利用各個間隔或全站的信息對多個間隔或全站的一次設(shè)備發(fā)生作用的功能，如母線保護(hù)和全站范圍內(nèi)的邏輯閉鎖功能，二是與接口相關(guān)的功能，主要指與遠(yuǎn)方控制中心等通信； 設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)簡單，工作量減小，節(jié)省人力及時間，成本降低； 電子式互感器(ECT/EVT)及智能開關(guān)(ESW/ECB)技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的間隔層功能（模擬量、開關(guān)量采集等）下放到過程層；保護(hù)測控裝置取消模擬量采集及控制出口軟硬

3、件模塊，代之以光纖通信接口；一次側(cè)大電流情況下無飽和問題，為暫態(tài)量保護(hù)提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)；沒有開路產(chǎn)生高壓問題； 對變電站自動化系統(tǒng)中的對象進(jìn)行統(tǒng)一建模，包括數(shù)據(jù)模型和服務(wù)模型，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)（過去面向點(diǎn)）和獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)，增強(qiáng)了設(shè)備間的互操作性，可以在不同廠家的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無縫連接，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展 , 向網(wǎng)絡(luò)開放； 實(shí)現(xiàn)站內(nèi)的公用信息共享、簡化信息架構(gòu)及變電站架構(gòu)，開放式系統(tǒng)，避免多余的中間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，便于擴(kuò)展維護(hù)； 通信協(xié)議：獨(dú)立于所采用網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層協(xié)議的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)。建立了標(biāo)準(zhǔn)兼容服務(wù)器所必須提供的通信服務(wù)的模型，包括服務(wù)器模型、邏輯設(shè)

4、備模型、邏輯節(jié)點(diǎn)模型、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)集模型?？蛻敉ㄟ^ACSI，由特殊通信服務(wù)映射(SCSM)映射到所采用的具體協(xié)議棧，如制造報文規(guī)范(MMS)等； 如沒有數(shù)字式的開關(guān)（ESW/ECB），可以將傳統(tǒng)開關(guān)通過智能單元接入； 2、采用IEC61850協(xié)議與數(shù)字化CT/PT的實(shí)用型數(shù)字化變電站 變電站中的保護(hù)、監(jiān)控自動化系統(tǒng)按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。間隔層和變電站層設(shè)備全部數(shù)字化。過程層采用ECT/EVT和常規(guī)的開關(guān)（SW/CB）。間隔層的保護(hù)、測控設(shè)備可以通過以太網(wǎng)接收ECT/EVT的合并單元發(fā)來的采樣數(shù)據(jù)和狀態(tài)量數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)多個間隔層設(shè)備共享同一過程數(shù)據(jù)。過程層網(wǎng)絡(luò)可以是一個簡單網(wǎng)絡(luò)，也可以

5、在同一物理網(wǎng)上根據(jù)需要設(shè)子網(wǎng)，或根據(jù)需要分由不同的物理子網(wǎng)組成。數(shù)據(jù)流為單向。 說明：合并單元(MU)主要功能是同步采集多路（最多12路）ECT/EVT輸出的數(shù)字信號后并按照規(guī)定的格式發(fā)送給保護(hù)、測控設(shè)備。幀內(nèi)容中除了有電流、電壓采樣值信息外，還有一些標(biāo)志采樣值是否有效的狀態(tài)信息、同步信息和設(shè)備維修信息等； 采樣值傳輸使用IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)，面向間隔原則，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式固定，12路采樣值，可以包含狀態(tài)量； 將采樣值以串行單向點(diǎn)對多點(diǎn)方式映射到底層實(shí)際的對象和通信協(xié)議中點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，通信發(fā)送方只有一個（合并單元），接收方是一個或多個智能設(shè)備，且其傳輸方向是單向的； 合并單元發(fā)送采樣值報

6、文均為組播包，且物理組播地址取為01-0C-CD-04-00-00到01-0C-CD-04-01-FF之間，IED通過在MAC層采取硬件地址過濾方法接收。 3、僅采用IEC61850協(xié)議的過渡型數(shù)字化變電站 變電站中的保護(hù)、監(jiān)控自動化系統(tǒng)按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。間隔層和變電站層設(shè)備全部數(shù)字化，方便實(shí)現(xiàn)61850標(biāo)準(zhǔn)的各廠家IED接入，沒有實(shí)現(xiàn)61850標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備需通過61850轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將傳統(tǒng)規(guī)約轉(zhuǎn)為61850。過程層仍然為模擬信號設(shè)備的常規(guī)CT/VT、開關(guān)（SW/CB）。 二、61850體系下的數(shù)據(jù)流和接口 接口含義：IF1：間隔層和變電站層之間保護(hù)數(shù)據(jù)交換；IF2：間隔層與遠(yuǎn)方保護(hù)（

7、不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍）之間保護(hù)數(shù)據(jù)交換；IF3：間隔層內(nèi)數(shù)據(jù)交換；IF4：過程層和間隔層之間電壓互感器PT 和電流互感器CT 瞬時數(shù)據(jù)交換（尤其是采樣）；IF5：過程層和間隔層之間控制數(shù)據(jù)交換；IF6：間隔和變電站層之間控制數(shù)據(jù)交換；IF7：變電站層與遠(yuǎn)方工程師辦公地數(shù)據(jù)交換；IF8：間隔之間直接數(shù)據(jù)交換，尤其是象聯(lián)鎖這樣快速功能；IF9：變電站層內(nèi)數(shù)據(jù)交換；IF10：變電站（裝置）和遠(yuǎn)方控制中心之間控制數(shù)據(jù)交換（不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍）。 三、61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成 配置配置Part 6: 變電站中智能電子設(shè)備通信配置描述語言抽象通信服務(wù)抽象通信服務(wù)變電站和線路（饋線）設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)Part 7-2: 抽

8、象通信服務(wù)接口(ACSI)Part 7-1: 原理和模型測試測試Part 10: 一致性測試特殊通信服務(wù)映射特殊通信服務(wù)映射(SCSM)Part 8-1: 映射到制造商報文MMSPart 9-1: 通過單向多路點(diǎn)對點(diǎn)串行通信連接模擬采樣值Part 9-2: IEEE 802.3之上的模擬采樣值系統(tǒng)方面系統(tǒng)方面Part 1: 介紹和概述Part 2: 術(shù)語Part 3: 總體要求Part 4: 系統(tǒng)和項(xiàng)目管理Part 5: 功能通信要求和設(shè)備模型數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型變電站和線路（饋線）設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)Part 7-4: 兼容邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)類Part 7-3: 公共數(shù)據(jù)類61850使用面向?qū)ο蟮姆椒?/p>

9、給變電站統(tǒng)一建模，將變電站及相應(yīng)設(shè)備的功能進(jìn)行抽象建模，將功能建模為邏輯節(jié)點(diǎn)，所有功能抽象為88個邏輯節(jié)點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)的第五部分有這些邏輯節(jié)點(diǎn)的說明，然后在7-4部分中詳細(xì)介紹邏輯節(jié)點(diǎn)類的定義；邏輯節(jié)點(diǎn)內(nèi)包含有數(shù)據(jù)(Data)，7-3部分對公共數(shù)據(jù)類(CDC)進(jìn)行了定義，數(shù)據(jù)又有若干數(shù)據(jù)屬性，所有的公共數(shù)據(jù)類都派生自Data基類，Data基類在7-2中定義。正是這樣一個分支結(jié)構(gòu)建模了變電站及其智能電子設(shè)備(IED)的功能。對于不同IED之間的數(shù)據(jù)交換，是通過將信息模型（即上面所說的邏輯節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)屬性）映射到相應(yīng)的通信模型中去。通信模型包括兩部分，一部分是抽象通信服務(wù)映射(ACSI)，在-7-

10、2中詳細(xì)定義通信服務(wù)模型及有關(guān)控制塊；另一部分是特殊通信服務(wù)映射(SCSM)，SCSM有多種，8-1推行的是SISCO公司的MMS(制造報文規(guī)范)，目前大多用的這種映射，其他的SCSM規(guī)范在9-1及9-2中定義。6是變電站及變電站內(nèi)IED的配置語言規(guī)范(SCL)。最后10是對互操作的一致性測試的規(guī)范要求。網(wǎng)絡(luò)通訊方面沒有自己的通訊規(guī)約，目前是基與MMS服務(wù)上的，也就是用XML建模后，將7-2根據(jù)8-1映射到MMS上，通訊通過MMS服務(wù)進(jìn)行。 四、61850與傳統(tǒng)規(guī)約對比 1、IEC61850需要建模，傳統(tǒng)通信規(guī)約需要配置信號點(diǎn)表（面向點(diǎn)）2、IEC61850需要專門的SCL，實(shí)現(xiàn)自我描述3、I

11、EC61850的數(shù)據(jù)和服務(wù)分離4、IEC61850使用了其他應(yīng)用層通信協(xié)議5、傳送擴(kuò)充信息能力（如103規(guī)約需要使用通用分類服務(wù)實(shí)現(xiàn)），傳統(tǒng)規(guī)約功能確定，不可改變（如IEC101、102、103、104等）6、主站端主要完成監(jiān)視控制任務(wù)，區(qū)別不大；通信實(shí)現(xiàn)方式完全不同，在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）以太網(wǎng)或光纖。在間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)目前采用單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)7、只有IEC61850可以提供關(guān)于采樣和跳閘命令的實(shí)時信息交換，實(shí)現(xiàn)信息共享 五、通信功能映射及框架 SV/GOOSE報文傳輸服務(wù)的SCS

12、M比較特殊：為保證報文傳輸?shù)母邔?shí)時性，避免在通信堆棧造成延時，應(yīng)用層的PDU經(jīng)表示層編碼后直接映射到底層（數(shù)據(jù)鏈路層和物理層），傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層均空 通信結(jié)構(gòu)：1、點(diǎn)對點(diǎn)：最簡單的通信形式。通信連接建立后，將會為雙方交談提供適當(dāng)?shù)母邘?，但是這種通信結(jié)構(gòu)不能滿足用戶要求在同一時間與多個節(jié)點(diǎn)交談。2、客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)：可實(shí)現(xiàn)一個服務(wù)器節(jié)點(diǎn)同時與多個客戶節(jié)點(diǎn)的連接。當(dāng)信息集中在一個節(jié)點(diǎn)時，如數(shù)據(jù)庫、集中文件服務(wù)器等，采用客戶/服務(wù)器通信結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)質(zhì)的通信性能。但是由于此通信結(jié)構(gòu)要求在分配信息給客戶之前，必須首先將信息發(fā)送到服務(wù)器上去，故當(dāng)信息由多個節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生時，客戶/服務(wù)器通信結(jié)構(gòu)因會帶來難以估計(jì)的

13、延遲而使通信效率很低。 3、發(fā)布者/訂閱者：復(fù)雜的分布式應(yīng)用的首要方法。它提供對節(jié)點(diǎn)的簡單存取，只要告知需要什么信息（訂閱），隨后系統(tǒng)便會按節(jié)點(diǎn)的需要把信息傳送給它。這種通信結(jié)構(gòu)允許從一個發(fā)布者向多個訂閱者發(fā)布同樣的信息，且訂閱同一主題的訂閱者可以接收多個發(fā)布者的信息，這種靈活性使得其易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多點(diǎn)對多點(diǎn)分布式通信，并支持多節(jié)點(diǎn)之間直接而快速的通信。由于上述技術(shù)特點(diǎn)，對于傳輸流量大、實(shí)時性要求高、要求信息共享的GOOSE及采樣值傳輸通信而言，采用發(fā)布者/訂閱者通信結(jié)構(gòu)是最佳的選擇。 六、數(shù)據(jù)模型和ACSI服務(wù)模型 每個物理裝置IED由服務(wù)器和應(yīng)用組成，將服務(wù)器(SERVER)分為邏輯設(shè)備(LD)-邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)-數(shù)據(jù)對象(DO)-數(shù)據(jù)屬性(DA)。由IEC61850來看，服務(wù)器包含邏輯設(shè)備，邏輯設(shè)備包含邏輯節(jié)點(diǎn)，邏輯節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性。 ACSI提供了如下幾種模型：服務(wù)器模型、應(yīng)用關(guān)聯(lián)模型、邏輯