IEC61850国际互操作试验经验总结

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０２．００２ＩＥＣ　６１８５０国际互操作试验经验总结贺　春，张　冉（许昌开普电器检测研究院，河南省许昌市４６１０００）摘要：介绍了２０１１年３月公用事业通信架构（ＵＣＡ）用户协会在法国巴黎组织的ＩＥＣ　６１８５０国际互操作试验的组织形式、试验目标、参与公司和测试环境。

互操作试验分为网络性能、变电站配置语言（ＳＣＬ）配置、客户／服务器、通用面向对象变电站事件（ＧＯＯＳＥ）、采样值等５个部分。

对每类试验的项目内容、互操作问题进行了归纳。

试验证明ＩＥＣ　６１８５０第１版互操作性较好，但工程实施中需关注ＳＣＬ文件和网络等配置，部分互操作问题需由ＩＥＣ　ＴＣ５７在新版标准中修订。

该次试验对国内智能变电站的工程联调具有借鉴意义。

关键词：互操作；ＩＥＣ　６１８５０；智能变电站；公用事业通信架构收稿日期：２０１１－０５－２４；修回日期：２０１１－１１－２２。

０　引言ＩＥＣ　６１８５０标准于２００４年正式颁布。

为了推动ＩＥＣ　６１８５０标准的制定和使用，国际上从１９９８年就开始进行互操作试验。

互操作试验按照时间分为２个阶段：２００２年以前为第１阶段，主要是对ＩＥＣ６１８５０标准草案的正确性、合理性进行验证和测试，并根据试验结果对标准草稿进行修改；２００２年以后为第２阶段，主要结合工程对ＩＥＣ　６１８５０标准进行验证［１－３］。

从目前国内外大量的工程试点应用来看，ＩＥＣ６１８５０及网络通信技术日趋成熟，可以逐步推广。

但是，在不同厂家产品互操作方面仍然存在一些问题，需要进一步研究，尤其是在网络跳闸和电子式互感器应用方面，仍需进一步试点。

为了推动ＩＥＣ　６１８５０标准和测试工作的发展，公用事业通信架构（ＵＣＡ）用户协会成立了ＩＥＣ６１８５０测试方案编写工作组，针对ＩＥＣ　６１８５０－８－１、ＩＥＣ　６１８５０－９－２ＬＥ、通用面向对象变电站事件（ＧＯＯＳＥ）协议一致性测试及通信性能测试等内容，编写相关测试方案。

为配合国际电工委员会智能电网战略专家组（ＩＥＣ　ＳＭＢ　ＳＧ３）工作，由ＵＣＡ用户协会发起，于２０１１年３月２８日—４月１日，在法国巴黎举行了为期５天的ＩＥＣ　６１８５０国际互操作大会。

本次大会是ＩＥＣ　６１８５０第１版发布后在国际范围内第１次正式的互操作测试。

在此之前，国际上进行的一些互操作活动带有展览会性质，并且参与单位数量有限。

与前期进行的试验相比，本次试验的特点是：对任何制造企业全程开放；有规范的测试过程和测试文档；第三方全程目击试验过程。

本文将介绍试验的基本情况、试验系统结构、试验项目，以及在试验中发现问题的分析讨论。

最后提出一些关于ＩＥＣ　６１８５０互操作发展的建议。

１　试验基本情况介绍及试验系统结构从２０１０年底ＵＣＡ用户协会决定进行ＩＥＣ６１８５０互操作试验开始，陆续有来自世界各国的制造企业和实验室报名参加，这是一个开放的试验平台。

从２０１１年１月开始，ＵＣＡ用户协会组织参加单位以邮件和网络会议的形式讨论试验内容，制定并研讨详细的测试方案，设计试验系统结构（如图１所示）和采样值互操作试验矩阵（如图２所示）。

３月２８日，互操作试验在位于巴黎的法国电力公司（ＥＤＦ）正式开始，参加本次试验的有国际知名的制造企业、测试机构等１８个公司的４０多名专家。

根据试验内容，由目击人员根据试验矩阵表依次对不同厂家产品的互操作试验项目进行验证。

在试验过程中，当遇到需要讨论的问题时，由美国ＳＩＳＣＯ公司的ＩＥＣ　ＴＣ５７专家组织大家一起交流，然后指定统一的解决办法。

如图１所示，整个试验系统由交换机组成主环网，交换机之间通过１Ｇｂｉｔ／ｓ光纤互联，试验设备都连接在环网上。

为了控制流量，所有进行采样值测试的设备都连接在交换机４和交换机５上。

多种类型试验在该网络上同时展开，目击人员分成多组并行工作，当厂家准备好某项试验时，申请目击人员进行验证，填写相应的试验报告。

—６—第３６卷　第２期２０１２年１月２５日图１　互操作试验系统结构Ｆｉｇ．１　Ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔｉｎｇ图２　采样值互操作试验矩阵Ｆｉｇ．２　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｔｒｉｘ　ｆｏｒ　ｓａｍｐｌｅｄ　ｖａｌｕｅ２　试验内容本次互操作试验包括以下５方面内容：网络性能试验；变电站配置语言（ＳＣＬ）配置试验；采样值（ＩＥＣ　６１８５０－９－２ＬＥ［４］）发布／订阅试验；ＧＯＯＳＥ试验；客户／服务器试验。

２．１　网络性能试验２．１．１　试验项目网络性能试验的目的是验证符合ＩＥＣ　６１８５０－３标准要求的不同厂家网络设备之间的互操作性，主要测试以太网交换机的第２层协议性能。

试验项目包括：快速生成树协议（ＲＳＴＰ）；多播地址过滤；虚拟局域网（ＶＬＡＮ）。

其他如因特网组管理协议（ＩＧＭＰ）、多播注册协议（ＧＭＲＰ）、网络地址转换（ＮＡＴ）及网络安全、ＩＥＥＥ　１５８８网络对时等试验，均不在本次试验范围之内。

网络性能试验采用以下４种不同的网络结构：①单环网，见图３（ａ）；②带２个子环网的环网结构，见图３（ｂ）；③带网格的环网结构，见图３（ｃ）；④由智能电子设备（ＩＥＤ）组成的环网结构，见图３（ｄ）。

图３　网络性能试验拓扑结构Ｆｉｇ．３　Ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ２．１．２　试验问题及建议１）ＶＬＡＮ　ＩＤ的默认值在ＧＯＯＳＥ和采样值试验中，若装置通信报文的ＶＬＡＮ　ＩＤ置为０，有些交换机将会去掉ＶＬＡＮＴＡＧ这部分信息，虽然报文不会丢失，但是丢失了优先级属性，而且当订阅方收到这种无ＶＬＡＮＴＡＧ报文时，可能会发生意想不到的错误。

因此，—７—·特约专稿·　贺　春，等　ＩＥＣ　６１８５０国际互操作试验经验总结建议在实际工程中将ＶＬＡＮ　ＩＤ置为非零值。

２）网络交换机之间的互操作性不同公司的交换机组成光纤环网进行ＲＳＴＰ试验，经过试验发现，在链路故障情况下，故障切换时间为３０～１０４ｍｓ，恢复时间为４～１６ｍｓ；而在交换机故障情况下，故障切换时间为６１～１３２ｍｓ，恢复时间为１２～２０ｍｓ。

这说明交换机故障比链路故障的切换时间和恢复时间要长，尤其是当网络越复杂时，这个差距就会越大。

应用层上的高速通信对交换机ＲＳＴＰ恢复时间没有影响，说明ＲＳＴＰ报文具有更高优先级。

禁用网口的自动协商功能后，对ＲＳＴＰ故障切换时间有很大影响，尤其是当收发光纤有１根出现故障时，故障恢复时间长达６ｓ，因此，在实际工程中使用千兆交换机时应该启用网口的自动协商功能，这样有利于减少ＲＳＴＰ的恢复时间。

在网络交换机连接复杂的结构中，ＲＳＴＰ的故障切换时间和恢复时间都大大增加，故障切换时间为７～１４ｓ。

由此可见，在实际的ＩＥＣ　６１８５０系统中，应尽量避免过于复杂的网络连接，同时也要防范由于施工或者调试疏漏，出现交换机之间多余的连线，导致网络在故障时快速生成时间过长。

２．２　ＳＣＬ配置试验２．２．１　试验项目ＳＣＬ配置试验主要包括对配置工具编辑功能的验证和ＩＥＤ文件使用能力验证这２个方面。

其中ＩＥＤ配置工具试验项目包括：配置ＩＥＤ描述（ＣＩＤ）文件的导出或建立试验；ＣＩＤ文件导入功能试验。

带编辑功能的系统配置工具的试验项目包括：ＣＩＤ文件导入试验；ＣＩＤ文件更新试验；变电站配置描述（ＳＣＤ）文件导出试验；ＳＣＤ文件导入试验；ＳＣＤ文件更新试验。

２．２．２　试验问题及建议在本次互操作试验开始前，虽然做了前期准备工作，但是在现场试验中还是发现了如下一些问题。

１）有些ＳＣＬ检查工具不检查初始化值的数据类型以＜ＤＡＩ　ｎａｍｅ＝“ｏｒＩｄｅｎｔ”ｖａｌＫｉｎｄ＝“ＲＯ”＞ ＜Ｖａｌ＞Ｄｕｍｍｙ　Ｓｔｒｉｎｇ＜／Ｖａｌ＞＜／ＤＡＩ＞为例，根据ＩＥＣ　６１８５０标准规定，ｏｒＩｄｅｎｔ是ＯＣＴＥＴＳｔｒｉｎｇ类型，取值为“０”～“９”和“Ａ”～“Ｆ”的字符。

上面例子中的“Ｄｕｍｍｙ　Ｓｔｒｉｎｇ”明显有些字符不在这个范围之内。

类似的问题，如浮点数的初始化值为“ｆ１．００００００ｅ－００１”，这种写法有些软件就无法识别，应该去掉开始的“ｆ”。

２）ＩＥＣ　６１８５０－６可扩展置标语言（ＸＭＬ）结构定义（ＸＳＤ）文件的验证规则局限性ＩＥＣ　６１８５０－６的ＸＳＤ文件缺少对数据属性（ＤＡ）实例化值的规定，如对ＢＯＯＬＥＡＮ类型值并没有明确应采用何值初始化，有些厂家采用ＯＮ／ＯＦＦ，有的采用ＹＥＳ／ＮＯ。

实际上，万维网联盟（Ｗ３Ｃ）已经规定ＢＯＯＬＥＡＮ只能从｛ｔｒｕｅ，ｆａｌｓｅ，１，０｝中选择使用。

对同一个ＤＡ赋予多个初始化值，ＩＥＣ　６１８５０－６的ＸＳＤ文件是允许的，而且对于多个定值组具有实际意义。

但有的厂家因不完全基于ＸＳＤ的ＳＣＬ检查工具认为这样是错误的，需引起注意。

在互操作试验中不建议对非Ｓｔｒｉｎｇ类数据进行该类初始化，并建议新版ＩＥＣ　６１８５０－６对此增加规定。

３）配置版本号ＣｏｎｆＲｅｖ的维护需要加强在试验中发现，有些设备的ＣＩＤ文件经工具修改后，其配置版本号ＣｏｎｆＲｅｖ的值并没有变化，在实际工程应用中可能会出现问题。

４）ｃｔｌＭｏｄｅｌ的初始化对不允许控制模式的服务器，要求ｃｔｌＭｏｄｅｌ初始化为ＳｔａｔｕｓＯｎｌｙ。

２．３　采样值试验２．３．１　试验项目依据ＩＥＣ　６１８５０－９－２ＬＥ标准２．０版，分为发布方和订阅方试验这２个部分。

发布方试验内容如下：①配置能力试验，即能根据ＣＩＤ文件发送报文；②验证发送的采样值报文内容，包括ＳｍｐＣｎｔ采样序号、ＳｍｐＳｙｎｃｈ采样同步、品质描述；③谐波信息验证。

订阅方主要试验内容如下：①订阅方ＣＩＤ文件配置验证，在试验中发现一些厂家不能使用工具配置ＣＩＤ文件，导致由于人工配置不正确而影响互操作；②验证订阅方接收的采样值报文内容是否正确，包括ＳｍｐＣｎｔ、ＳｍｐＳｙｎｃｈ、品质描述；③谐波信息验证。

２．３．２　试验问题及建议本次采样值互操作试验中，发布方和订阅方ＩＥＤ的采样值互操作性相对比较好。

然而有一个问题需要重视，采样同步标志位ＳｍｐＳｙｎｃｈ在ＩＥＣ６１８５０－９－２ＬＥ第２版和第３版中数据类型定义不一致，出现了互操作问题，目前第３版尚未正式发布。

本次互操作试验中发现ＩＥＣ　６１８５０－９－２ＬＥ标准附录Ｂ中ＩＣＤ示例有误，部分逻辑节点类缺少强制的数据对象，导致ＳＣＬ语法检查报错，需在新版中修订。

—８—２０１２，３６（２）２．４　ＧＯＯＳＥ试验２．４．１　试验项目验证订阅方能够正确接收并解释发布方发送的ＧＯＯＳＥ报文。

每一个作为发布方的ＩＥＤ提供一个ＣＩＤ文件，由订阅方根据配置文件进行配置。

１）ＧＯＯＳＥ的数据集成员为功能约束数据属性（ＦＣＤＡ）。