变电站传统规约装置与61850站控层无缝通信解决方案
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Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
变 电站传统规约装置与 ６ １ ８ ５ ０ 站控层 无缝通信解决 方案
戴 晓辉 刘平 香 （ 国网宁 夏 电力公 司检 修公 司 ， 宁夏 银 川 ７ ５ ０ ０ ０ １ ）
【 摘 要】 本文 简单介 绍了 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准及 实现机理 ， 通过 比较 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准与传统通信协议 的差异 ， 探 讨 了传统 面向点的 电力规 约
向Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０转换的 问题 。 提 出了通过外接一协议转换 网关， 使采用传统规 约的装置与 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０站控层 无缝 通信 的解决方案 。
２ ． ２ 建 模 方 法 不 同 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０采用 了面向变电站对象建模 的方法 ． 对 变电站 自动 化
Hale Waihona Puke 通信 系统 及相关设备 、 功能 和数 据进行建模 ． 并用统一建模语 言 Ｘ ＭＬ 进行 了描述 。 所建立 的模型 主要有变 电站模型 、 ｌ Ｅ Ｄ产品模型 、 通信系 统 模 型及 相 关 的建 模冗 余 。其 中 ， Ｉ Ｅ Ｄ产 品的建 模 又 逐 级分 解 为 Ｉ Ｅ Ｄ 一访 问点一服务器一逻辑装置一逻辑节点一数据一数据属性 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０系列标准是远动 系统 数据传输 的通用标准 ． 适 用于 电 力 系统 自动化各种应用 ． 不是专 门为变 电站制订 的。１ ０ ３ 规 约协议是 该 系列标 准针对 变电站的特定信 息的伴 随标 准 ． 因此并 未对 变 电站 的 对象和功能详 细建模 ， 主要 针对 继电保 护设备 （ 或 间隔单元 ） 应传输 的 信息定 义了接 口规范
１ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标 准 简 介
３ Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０
—
５ — １ ０ ３到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０的转 换 示例
Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准是基 于通用 网络通信 平 台的变 电站 自动 化 系统 接下来 主要讨论 通过 中间网关 实现 １ ０ ３规 约过渡 到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 唯一 国际标准 ． 它是 由国际 电工委员会第 ５ ７ 技术委员会负责制定 的。 实现过渡的网关代理应该包括以下内容 ： Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 将变电站通信体系分为 ３ 层： 变电站层 、 间隔层 、 过程层。 在 根据 Ｉ ＥＣ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ２ ．将 １ ０ ３规 约 中定 义 的 服务 对应 到 Ｉ Ｅ Ｃ 变 电站层 和间隔层之间 的网络 采用抽象通 信服务接 口映射到制造报 ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ２中定 义的 ＡＣ Ｓ Ｉ 。 文规范（ ＭＭ Ｓ ） 、 传输控制协议／ 网际协议（ Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ ） Ｉ ） ￣ 太网或光纤 网。 在间 根据 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ３ 和 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ４ ． 将 １ ０ ３ 规约 中定义的应 隔层和过程层之 间的网络采用单点 向多点的单 向传输 以太 网。 变电站 用服务数据单元 中的数据 ． 对应为逻辑节点和数据对象 内的智能电子设备 （ Ｉ Ｅ Ｄ。 测控单元 和继 电保护１ 均采用 统一 的协议 ， 通 １ ０ ３ 规约定义 了两种 信息交换方法 ： 一是基 于严格 规定的应用服 过 网络进行信息交换 。 相 比较传统规约 ． Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准有如下几个特 务数据单元 （ Ａ Ｓ Ｄ Ｕ） ￣Ｉ 标准化 的报文传输应用 过程 ： 另一种 方法是采 点： 用通用分类服务 ，可以传输几乎 所有可能 的信息 在 电力 行业标准 （ １ ） 面 向对 象 建 模 ： Ｄ Ｌ ／ Ｔ ６ ６ ７ — １ ９ ９ ９中 ． 明确定义 了继 电保护信 息的交换必须尽 可能采用 （ ２ ） 抽象通信服务接 口： 基于严格规定 的应用服务 ， 如果 不能完全满 足要求 ． 应采用 通用分类 （ ３ ） 面向实时 的服务 ： 服务来实现 。所 以虽然各个 Ｉ Ｅ Ｄ生 产厂商都采用 １ ０ ３ 规约 ． 但对某些 （ ４ ） 配置语言 ： 具体应用各有不 同处理方式。 由于两种标准差异很大 ． 且 １ ０ ３规约 的 （ ５ ） 整个 电力系统统一建模 。 实现差异也很 大 ． １ ０ ３规约到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０的转换无法做 到只用一个模 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准对大多数公共实 际设 备和设备组件 的模 型有 详细 式 除了针对 共同的部分给 出一 个对应规范 ． 其它部分则需要 具体 的 的规定 。 这些模 型定 义了公共数据格式 、 标识符 、 行 为和控制 。自我描 问题具体分析 述能 显著降低数据管理费用 、 简化数据维 护 、 减少 由于配置错误 而引 １ ０ ３ 规约 中 ． 控 制系统对保护信息 的需求 主要集 中在保护设备 的 起 的系统停用 的时间 动作信息 、 定值 、 保护测量值 、 遥信 、 遥测 、 遥控 、 扰动数据等上 ． 也就是 说控制系统对保护设备的访问基本上是以数据和控制操 作为基础 的． ２ ｌ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０和原 有 的通 信 协 议 之 间 的差 异 而 这些服务对 应于 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ２的 Ａ Ｃ Ｓ Ｉ 则可 以对应 于数 据类模 １ ０ ３规约是继 电保护设备信息接 口配套标准 在这个标准制定出 型 、 数据集模型 、 控制模型 以及文件传输的信息模 型。 来之后 ． 在变 电站 内部 的继 电保护设备 （ 或者 间隔单元 ） 与控制系统之 在继 电保护 中． 保护设备主要实现的任务就是数据的采集和逻辑 间的信息交换主要采用 １ ０ ３ 规约 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 和原有 的标准 （ 主要指 判断 ， 因此 ， 在实际 中， 可 以把一个保护设备建模成一个逻辑设备 。在 １ ０ ３规约 ） 之间存在许多差异 ． 较重要的是 以下几个方 面： 每一个逻辑设备 中都有两个基本的逻辑节点 Ｌ Ｌ Ｎ ０和 Ｌ Ｐ ＨＤ．在每一 ２ ． １ 体 系结构不 同 个逻辑设备 中它们都是唯一 的。在 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０中 ． 保 护和保护相关功 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０为 ｓ Ａ应用定义 了 ＡＣ Ｓ Ｉ （ 抽 象通信 服务接 口） ． 然 后将 能是建模在各个相关 的逻辑节点 中的 ． 因此可以分为以下几个方面来 该接 口映射到特 定应用 层标准 （ Ｓ Ｃ Ｓ Ｍ： 特 定通信 服务 映射 ） ， 从 而将 建模 ： ｓ Ａ应用 与具体通信方式加 以隔离 ．可以适应通信 网络技 术的快速发 （ １ ） 距离保护 ： 采用距离保护节点 Ｐ Ｄ Ｉ Ｓ 来建模 ： 展变化 ． 而不影 响到变 电站 自动化应用 目 前Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 以通信协议 （ ２ ） 过 流保护 ： 采用 瞬时过 电流保 护节点 Ｐ Ｉ Ｏ Ｃ和定 时过 电流保 制造业报文规范 （ Ｍ ＭＳ ） 作为应 用层标 准 ． 但并不排除制订新的应用层 护 节 点 Ｐ Ｔ Ｏ Ｃ来 建 模 ： 标准 ． 而ｓ Ａ应用可 以保持不变 （ ３ ） 变压器差动保护和线路差动保护 ： 采用差动保护节点 Ｐ Ｄ Ｉ Ｆ 来 １ ０ ３规
２ ＿ ３ 内 容涵 盖 范 围不 同
Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０是 包 括 了变 电站 自动 化 系 统 的有 关 系 统 需 求 、 系统建 模 与设计 、 配置描述 、 工程和管理 等整个系统生命 周期要求 的完整标 准 而 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０不 是 专 门针 对 变 电站 自动 化 系 统 的 ．内 容 远 没 有 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０全面 ， １ ０ ３ 规 约主要是 一种信 息接 口标准 。
【 关键词 】 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ； １ ０ ３ 规约转换 ； 映射
０ 引 言
随着智 能技术进一 步实用化 、 模块化 、 标准化 。 智能变 电站的信息 采集 、 传输和处理技术更加 规范 ． 为 了有效 支撑 了“ 调控一体 、 运 维一 体” ． 需要 对常规 变电站进行综 自改造 和对老综 自站进 行升级改造。 根 据 国家智 能电网“ 十 二五” 规划 ． 到２ ０ １ ５年 ． 新建智 能变 电站达 ５ １ ８ ２ 座左右 。需 要改造 ６ ４ 座５ ０ ０千伏 、 １ ８ 座３ ３ ０ 千伏、 ３ ２ ０ 座 ２ ２ ０千伏 、 ６ ３ ０座 １ １ ０ （ ６ ６ ） 千伏 变电站 综 自变 电站 的升级改造成智能站 ． 主要改 造 站控层 和间隔层 的测 控单元 ． 在 站控层采用 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０规 约 ． 间隔 层 采用常规规约的保护装置 、 直流系统 、 五防系统等在接人站控层前 ， 必须进行规约转换 目 前 常规规约呈现“ 百花齐放” 的局面 不 同的厂家不同的装 置通 信规约不相同 ， 南瑞 、 东方电子 、 许继、 四方、 Ａ Ｂ Ｂ 、 Ｇ Ｅ 、 ６ ０ ８ ７ ０ — ５ — １ ０ ３ …， 几乎每个产品供应商都具有一套 自己的标准 目 前 广泛应用 的变电站 通信协议 主要是 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０ — ５ — １ ０ ３ （ 下文简称为 １ ０ ３ 规 约） ． 因此如何 从该协议逐步过渡到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０是一个现实的课题
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
变 电站传统规约装置与 ６ １ ８ ５ ０ 站控层 无缝通信解决 方案
戴 晓辉 刘平 香 （ 国网宁 夏 电力公 司检 修公 司 ， 宁夏 银 川 ７ ５ ０ ０ ０ １ ）
【 摘 要】 本文 简单介 绍了 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准及 实现机理 ， 通过 比较 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准与传统通信协议 的差异 ， 探 讨 了传统 面向点的 电力规 约
向Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０转换的 问题 。 提 出了通过外接一协议转换 网关， 使采用传统规 约的装置与 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０站控层 无缝 通信 的解决方案 。
２ ． ２ 建 模 方 法 不 同 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０采用 了面向变电站对象建模 的方法 ． 对 变电站 自动 化
Hale Waihona Puke 通信 系统 及相关设备 、 功能 和数 据进行建模 ． 并用统一建模语 言 Ｘ ＭＬ 进行 了描述 。 所建立 的模型 主要有变 电站模型 、 ｌ Ｅ Ｄ产品模型 、 通信系 统 模 型及 相 关 的建 模冗 余 。其 中 ， Ｉ Ｅ Ｄ产 品的建 模 又 逐 级分 解 为 Ｉ Ｅ Ｄ 一访 问点一服务器一逻辑装置一逻辑节点一数据一数据属性 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０系列标准是远动 系统 数据传输 的通用标准 ． 适 用于 电 力 系统 自动化各种应用 ． 不是专 门为变 电站制订 的。１ ０ ３ 规 约协议是 该 系列标 准针对 变电站的特定信 息的伴 随标 准 ． 因此并 未对 变 电站 的 对象和功能详 细建模 ， 主要 针对 继电保 护设备 （ 或 间隔单元 ） 应传输 的 信息定 义了接 口规范
１ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标 准 简 介
３ Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０
—
５ — １ ０ ３到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０的转 换 示例
Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准是基 于通用 网络通信 平 台的变 电站 自动 化 系统 接下来 主要讨论 通过 中间网关 实现 １ ０ ３规 约过渡 到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 唯一 国际标准 ． 它是 由国际 电工委员会第 ５ ７ 技术委员会负责制定 的。 实现过渡的网关代理应该包括以下内容 ： Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 将变电站通信体系分为 ３ 层： 变电站层 、 间隔层 、 过程层。 在 根据 Ｉ ＥＣ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ２ ．将 １ ０ ３规 约 中定 义 的 服务 对应 到 Ｉ Ｅ Ｃ 变 电站层 和间隔层之间 的网络 采用抽象通 信服务接 口映射到制造报 ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ２中定 义的 ＡＣ Ｓ Ｉ 。 文规范（ ＭＭ Ｓ ） 、 传输控制协议／ 网际协议（ Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ ） Ｉ ） ￣ 太网或光纤 网。 在间 根据 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ３ 和 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ４ ． 将 １ ０ ３ 规约 中定义的应 隔层和过程层之 间的网络采用单点 向多点的单 向传输 以太 网。 变电站 用服务数据单元 中的数据 ． 对应为逻辑节点和数据对象 内的智能电子设备 （ Ｉ Ｅ Ｄ。 测控单元 和继 电保护１ 均采用 统一 的协议 ， 通 １ ０ ３ 规约定义 了两种 信息交换方法 ： 一是基 于严格 规定的应用服 过 网络进行信息交换 。 相 比较传统规约 ． Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准有如下几个特 务数据单元 （ Ａ Ｓ Ｄ Ｕ） ￣Ｉ 标准化 的报文传输应用 过程 ： 另一种 方法是采 点： 用通用分类服务 ，可以传输几乎 所有可能 的信息 在 电力 行业标准 （ １ ） 面 向对 象 建 模 ： Ｄ Ｌ ／ Ｔ ６ ６ ７ — １ ９ ９ ９中 ． 明确定义 了继 电保护信 息的交换必须尽 可能采用 （ ２ ） 抽象通信服务接 口： 基于严格规定 的应用服务 ， 如果 不能完全满 足要求 ． 应采用 通用分类 （ ３ ） 面向实时 的服务 ： 服务来实现 。所 以虽然各个 Ｉ Ｅ Ｄ生 产厂商都采用 １ ０ ３ 规约 ． 但对某些 （ ４ ） 配置语言 ： 具体应用各有不 同处理方式。 由于两种标准差异很大 ． 且 １ ０ ３规约 的 （ ５ ） 整个 电力系统统一建模 。 实现差异也很 大 ． １ ０ ３规约到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０的转换无法做 到只用一个模 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准对大多数公共实 际设 备和设备组件 的模 型有 详细 式 除了针对 共同的部分给 出一 个对应规范 ． 其它部分则需要 具体 的 的规定 。 这些模 型定 义了公共数据格式 、 标识符 、 行 为和控制 。自我描 问题具体分析 述能 显著降低数据管理费用 、 简化数据维 护 、 减少 由于配置错误 而引 １ ０ ３ 规约 中 ． 控 制系统对保护信息 的需求 主要集 中在保护设备 的 起 的系统停用 的时间 动作信息 、 定值 、 保护测量值 、 遥信 、 遥测 、 遥控 、 扰动数据等上 ． 也就是 说控制系统对保护设备的访问基本上是以数据和控制操 作为基础 的． ２ ｌ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０和原 有 的通 信 协 议 之 间 的差 异 而 这些服务对 应于 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ７ — ２的 Ａ Ｃ Ｓ Ｉ 则可 以对应 于数 据类模 １ ０ ３规约是继 电保护设备信息接 口配套标准 在这个标准制定出 型 、 数据集模型 、 控制模型 以及文件传输的信息模 型。 来之后 ． 在变 电站 内部 的继 电保护设备 （ 或者 间隔单元 ） 与控制系统之 在继 电保护 中． 保护设备主要实现的任务就是数据的采集和逻辑 间的信息交换主要采用 １ ０ ３ 规约 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 和原有 的标准 （ 主要指 判断 ， 因此 ， 在实际 中， 可 以把一个保护设备建模成一个逻辑设备 。在 １ ０ ３规约 ） 之间存在许多差异 ． 较重要的是 以下几个方 面： 每一个逻辑设备 中都有两个基本的逻辑节点 Ｌ Ｌ Ｎ ０和 Ｌ Ｐ ＨＤ．在每一 ２ ． １ 体 系结构不 同 个逻辑设备 中它们都是唯一 的。在 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０中 ． 保 护和保护相关功 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０为 ｓ Ａ应用定义 了 ＡＣ Ｓ Ｉ （ 抽 象通信 服务接 口） ． 然 后将 能是建模在各个相关 的逻辑节点 中的 ． 因此可以分为以下几个方面来 该接 口映射到特 定应用 层标准 （ Ｓ Ｃ Ｓ Ｍ： 特 定通信 服务 映射 ） ， 从 而将 建模 ： ｓ Ａ应用 与具体通信方式加 以隔离 ．可以适应通信 网络技 术的快速发 （ １ ） 距离保护 ： 采用距离保护节点 Ｐ Ｄ Ｉ Ｓ 来建模 ： 展变化 ． 而不影 响到变 电站 自动化应用 目 前Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 以通信协议 （ ２ ） 过 流保护 ： 采用 瞬时过 电流保 护节点 Ｐ Ｉ Ｏ Ｃ和定 时过 电流保 制造业报文规范 （ Ｍ ＭＳ ） 作为应 用层标 准 ． 但并不排除制订新的应用层 护 节 点 Ｐ Ｔ Ｏ Ｃ来 建 模 ： 标准 ． 而ｓ Ａ应用可 以保持不变 （ ３ ） 变压器差动保护和线路差动保护 ： 采用差动保护节点 Ｐ Ｄ Ｉ Ｆ 来 １ ０ ３规
２ ＿ ３ 内 容涵 盖 范 围不 同
Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０是 包 括 了变 电站 自动 化 系 统 的有 关 系 统 需 求 、 系统建 模 与设计 、 配置描述 、 工程和管理 等整个系统生命 周期要求 的完整标 准 而 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０不 是 专 门针 对 变 电站 自动 化 系 统 的 ．内 容 远 没 有 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０全面 ， １ ０ ３ 规 约主要是 一种信 息接 口标准 。
【 关键词 】 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ； １ ０ ３ 规约转换 ； 映射
０ 引 言
随着智 能技术进一 步实用化 、 模块化 、 标准化 。 智能变 电站的信息 采集 、 传输和处理技术更加 规范 ． 为 了有效 支撑 了“ 调控一体 、 运 维一 体” ． 需要 对常规 变电站进行综 自改造 和对老综 自站进 行升级改造。 根 据 国家智 能电网“ 十 二五” 规划 ． 到２ ０ １ ５年 ． 新建智 能变 电站达 ５ １ ８ ２ 座左右 。需 要改造 ６ ４ 座５ ０ ０千伏 、 １ ８ 座３ ３ ０ 千伏、 ３ ２ ０ 座 ２ ２ ０千伏 、 ６ ３ ０座 １ １ ０ （ ６ ６ ） 千伏 变电站 综 自变 电站 的升级改造成智能站 ． 主要改 造 站控层 和间隔层 的测 控单元 ． 在 站控层采用 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０规 约 ． 间隔 层 采用常规规约的保护装置 、 直流系统 、 五防系统等在接人站控层前 ， 必须进行规约转换 目 前 常规规约呈现“ 百花齐放” 的局面 不 同的厂家不同的装 置通 信规约不相同 ， 南瑞 、 东方电子 、 许继、 四方、 Ａ Ｂ Ｂ 、 Ｇ Ｅ 、 ６ ０ ８ ７ ０ — ５ — １ ０ ３ …， 几乎每个产品供应商都具有一套 自己的标准 目 前 广泛应用 的变电站 通信协议 主要是 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ８ ７ ０ — ５ — １ ０ ３ （ 下文简称为 １ ０ ３ 规 约） ． 因此如何 从该协议逐步过渡到 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０是一个现实的课题