IEC61850通信协议
通信协议电自1117  王鹏远    2011309030227
IEC 61850标准是由国际电工委员会第57技术委员会于2004年颁布的、应用于变电站通信网络和系统的国际标准。作为基于网络通讯平台的变电站唯一的国际标准，IEC61850标准吸收了IEC60870系列标准和UCA的经验，同时吸收了很多先进的技术，对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统（SAS）的设计产生深刻的影响。它将不仅应用在变电站内，而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。国内外各大电力公司、研究机构都在积极调整产品研发方向，力图和新的国际标准接轨，以适应未来的发展方向
一．IEC61850系列标准的组成及特点
IEC 61850系列标准共10大类、14个标准，对应电力行业标准编号DL/T860.
1.IEC6l 850-1(DL/T860.1)
基本原则。包括IEC61850标准的介绍和概貌。
2.IEC61850-2(DL/T860.2)
术语。搜集了整个61850系列标准所涉及术语解释。
3.IEC61850-3 (DL/T860.3)
一般要求。包括质量要求（可靠性、可维护性、系统可用性、轻便性、安全性），环境条件，辅助服务，其他标准和规范。
4.IEC61850-4(DL/T860.4)
系统和工程管理。包括工程要求（参数分类、工程工具、文件），系统使用周期（产品版本、工程交接、工程交接后的支持），质量保证（责任、测试设备、典型测试、系统测试、工厂验收、现场验收）。
5.IEC61850-5(DL/T860.5)
功能和装置模型的通信要求。包括逻辑节点的途径（access of logical nodes），逻辑通信链路，通信信息片PICOM（Piece of Information for Communication）的概念，功能的定
义。
6.IEC61850-6(DL/T860.6)
变电站自动化系统结构语言。包括装置和系统属性的形式语言描述
7.IEC61850-7(DL/T860.7)
变电站和馈线设备的基本通信结构一一原理和模式、抽象通信服务接口、公共数据级别和属性、兼容的逻辑节点和数据对象DO寻址，共4个标准。包括抽象通信服务接口的描述，抽象通信服务的规范，服务数据库的模型；抽象公共数据库级别和属性的定义；逻辑节点的定义，数据对象及其逻辑寻址。
8.IEC61850-8(DL/T860.8)
特殊通信服务映射SCSM。该标准将ACSI映射到了MMS，适用于变电站和间隔层内以及变电站层和间隔层之间通信映射。
9.IEC61850-9(DL/T860.9)
特殊通信服务映射SCSM。间隔层和过程层内以及间隔层和过程层之间通信的映射，单向多路点对点串行链路上的采样值及映射到ISO/IEC 8802-3的采样值。
10.IEC61850一10(DL/T860.10)
一致性测试。一致性测试的目的是测试产品是否符合特定标准。
二．IEC61850标准的特点
1.定义了变电站的信息分层结构
变电站通信网络和系统协议 IEC 61850 标准草案提出了变电站内信息分层的概念，将变电站的通信体系分为 3 个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了层和层之间的通信接口。
2.采用了面向对象的数据建模技术
IEC 61850 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。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。
3.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，比如，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。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。
4.网络独立性
IEC 61850 标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口（ASCI）。在 IEC61850-7-2 中，建立了标准兼容服务器
所必须提供的通信服务的模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型。客户通过 ACSI，由专用通信服务映射（SCSM）映射到所采用的具体协议栈，例如制造报文规范（MMS）等。IEC 61850 标准使用 ACSI和 SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络技术发展时只要改动 SCSM，而不需要修改 ACSI。
三．IEC61850标准的优势
1.它对变电站内IED(智能电子设备)间的通信进行分类和分析，定义了变电站装置间和变电站对外通信的10种类型，针对这10种通信需求进行分类和甄别。
2.针对不同的通信，不同的优化方式。引入GOOSE（面向通用对象的变电站事件）、SMV（采样测量值）和MMS（制造报文规范）等不同通信方式的通信方式，满足变电站内装置间的通信需求。
3.建立装置的数字化模型，理顺功能、IED、LD（逻辑设备）、LN（逻辑节点）概念的关系和隶属。统一功能和装置实现直接的规范。
4.建立统一的SCD（变电站系统配置描述文件），使得各个变电站尽管在电压等级、供电范围、一次接线方式等等不尽相同的情况下，依然能够建立起一个统一格式、统一实现方式、各个厂商通用的变电站配置。
5.首次提出过程层概念和解决方案，使得电子式互感器的得以推广和应用。
四．IEC61850标准应用展望
实施IEC61850标准是变电和配电自动化产品、电网监控和保护产品等的开发方向，IEC61850标准的应用按目前的发展状况和预计分为三个阶段。
1.蕴育期：全套标准正式颁发
电力公司开始组织专家开展对标准的跟踪和消化研究，将IEC61850标准和现有标准进行分析与比较，并论证新标准应用于国内电力系统的可行性和必要性。主要的设备制造商和应用开发商积极开展对标准的研究，在标准的指导下，重新定义其产品架构，考虑建立其产品的基于统一建模的功能模型、数据模型以及通信模型，并开始建立DEMO系统。
这阶段主要是对新标准的跟踪和研发。国内的研究重点主要是变电站层。由于技术和制造上的原因，满足新标准的过程层和间隔层的产品尚不会进入市场，但国外大的制造商（如ABB、Siemens）将有试验性产品出现，并在若干变电站内试点。
2.快速增长期：新标准的全面实施
随着标准意识的提高，出现标准兼容性检测的权威机构，电力系统自动化产品的“统一标准、统一模型、互联开放”的格局基本形成，符合新标准的过程层、间隔层产品开始投入正式运行，基于GOOSE信息传输机制的测控单元将首先进入工程应用，保护测控一体化的产品也将逐步应用。随着电子式互感器技术的成熟，网络技术的发展，智能断路器的应用，数字化变电站自动化架构成为现实。
这个阶段是新标准的全面实施期，大量满足新标准的产品进入市场。新标准具有较高的技术门槛，需要研发、生产单位具有很强的系统架构设计、面向对象建模、数据库设计以及通信设计等能力。技术储备不够的企业将被淘汰出局。
3.成熟期：标准普遍应用
由于人类面临环境恶化以及能源危机等严重现实，使得可再生能源得到广泛应用。电力生产和传输过程中需要更大量的IED，这些装置具有成本较低、采用标准规约、内嵌智能和网络功能、可组合使用、可远程维护等功能。电力自动化产品的“即插即用”随处可见，IEC61850标准和IEC61970标准成为电力自动化领域的基础标准，IEC61850标准还可望成为通用网络通信平台的工业控制通信标准。更新一代的标准开始酝酿，以融入更新的技术和理念，进一步提高电力系统的可靠性、自动化和智能化水平。
参考文献
[1]高翔主编.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社，2008：69-85.
[2]百度百科.IEC61850词条[EB/OL].
baike.baidu/view/1256445.htm?fr=aladdin

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