IEC 61850标准

O
O O O O O O
选择需要利用的 可选性数据对象
Ofs K0Fact K0FactAng
距离Ⅱ段永跳投入 距离Ⅲ段永跳投入
SedBlkRec TrdBlkRec
SPG SPG
PDIS模板中未提供的 数据对象按规则扩展
3 IEC 61850信息模型
模板
搭建装置的 信息模型
模型仓库
逻辑节点 数据对象 数据属性
IEC 61850标准中引用的14个通信协议
4 IEC 61850通信服务模型
GOOSE报文的格式
参数名
DatSet AppID GoCBRef T StNum
参数类型
ObjectReference VISIBLE STRING 65 ObjectReference EntryTime INT32U
IEC 61850标准
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850
2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型
4 IEC 61850通信服务模型
5 IEC 61850模型的描述方法 6 IEC 61850的应用现状和展望
1 智能变电站与IEC 61850

变电站自动化系统（SAS）的作用
数据单元 类型 类型标识
可变结构限定词
<29>: 传送带标志的状态变位 <1>: 自发（突发）
传送原因 公共地址
信息体 标识符
功能类型
<178>: 线路保护 <78>: 距离保护I段出口
信息序号
信息元素集 信息体时标
256个语义
<79>: 距离保护II段出口 <80>: 距离保护III段出口
数据模型定义与数据的编码、传输是一体的！
值/值域/解释
数据集的路径 应用标识 GOOSE控制块路径 时标 状态号（事件计数器）
SqNum
Test ConfRev NdsCom GOOSEData[1～n]
INT32U
BOOLEAN INT32U BOOLEAN
序列号（报文计数器）
测试标识位 配置版本号 需要重新配置 数据集成员1~n
4 IEC 61850通信服务模型
信息元素集 信息体时标
256个语义
<79>: 距离保护II段出口 <80>: 距离保护III段出口
103模型：线性模型
3 IEC 61850信息模型
DA
数据属性
general phsA phsB phsC Str Op
是否动作（总） A相是否动作 B相是否动作 C相是否动作 保护启动 保护动作
1 1 0 0
相间故障动作时间延时 单相故障动作时间延时模式 单相故障动作时间延时 线路正序阻抗
O
O O O O
LinAng
K0Fact K0FactAng RsDlTmms
ASG
ASG ASG ING
线路阻抗角
零序补偿系数K0 零序补偿系数角 复归延时
O
O O O
SPG：单点状态定值
ING：整数状态定值
ASG：模拟定值
分合闸控制，变压器抽头控制 录波数据文件的传输
4 IEC 61850通信服务模型
应用层 7 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 7 6 5 4 3 2 1
数据链路层 物理层
2 1
数据链路层 物理层
103协议结构 专用传输协议
IEC 61850协议结构 通用的网络传输协议
4 IEC 61850通信服务模型
3 IEC 61850信息模型
PDIS逻辑节点模板
数据对象名
Str
Op
实际工程中的PDIS逻辑节点
数据对象名 CDC类型 强制性数据对象 必须包含
Str
Op GndStr PoRch
M/O
M M
GndStr
PoRch Ofs
O
O O
GndDlMod
GndDlTmms X1 LinAng K0Fact K0FactAng ……
3 IEC 61850信息模型
数据对象 物理设备 公共逻辑设备 保护逻辑设备 录波逻辑设备 逻辑设备 PPPDIS1 PPPDIS2 PPPDIS3 PGPDIS1 PGPDIS2 PGPDIS3 …… 逻辑节点 三段式相间距离 三段式接地距离 Op Str PhStr 相间距离 启动定值 PoRch Ofs LinAng

IEC 61850标准的重要意义

规范间隔层与站控层之间的通信，取代传统的
103规约 规范间隔层与过程层之间的通信（采样值和跳 闸命令） 是智能变电站的关键技术之一 建立统一信息模型


1 智能变电站与IEC 61850
IEC61850的目的
互操作性 不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用 交换的信息完成各自的功能。 自由配置 能够支持不同的设计理念，允许功能的自由分 配。 长期稳定性 面向未来发展，既能够适应通信技术的快速发 展，又能满足电力系统需求长期的稳定性。
数据集的概念
GndPDIS1 Op 逻辑 节点 GndPDIS2 Op GndPDIS3 Op 数据对象 general PhsA PhsB PhsC general PhsA PhsB PhsC general PhsA PhsB PhsC 数据属性 GndPDIS1.Op.general GndPDIS1.Op.PhsA GndPDIS1.Op.PhsB GndPDIS1.Op.PhsC GndPDIS2.Op.general
1 智能变电站与IEC 61850
站控层 监控系统
网络 103规约 微机保护 微机测控 复杂 电缆 过程层 合并 单元 监控系统 网络 IEC 61850
间隔层
网络 IEC 61850 智能 终端
变电站综合自动化
智能变电站
1 智能变电站与IEC 61850
智能变电站的本质特征和关键技术
电子式互感器/合并单元
“拷贝”
实例
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850
2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型
4 IEC 61850通信服务模型
5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
4 IEC 61850通信服务模型
信息模型
物理设备 逻辑设备
信息服务模型


1 智能变电站与IEC 61850

简化系统接线形式 简化二次设备硬件 实现数据共享
保护设备
人机接口
保护设备 人机接口 微 计 算 机 简单网络 信息共享 标 准 网 口
……
开 入 开 出
保护 设备
微 计 算 机
交 流 输 入
Ａ Ｄ 转 换
复杂电缆
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
合并 单元
智能 终端
1 智能变电站与IEC 61850
2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型
4 IEC 61850通信服务模型
5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
3 IEC 61850信息模型
IEC 61850模型与103模型
103模型： 点表形式，按照索引号进 行访问 IEC 61850模型： 面向对象的分层模型，按 照分层对象名称进行访问

过程设备的数字化
智能终端
IEC 61850标准
• 信息传输的网络化
网络通信技术
1 智能变电站与IEC 61850

光纤代替电缆，设计、安装、调试都变得简单
模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信
网络所取代，二次设备硬件系统大为简化 统一的信息模型，避免了规约转换，信息可以充 分共享 可观测性和可控性增强，产生新功能和新应用： 如站域保护控制
DO LN LD PHD
数据对象 逻辑节点
接地距离I段：PDIS1 接地距离II段：PDIS2 接地距离III段：PDIS3
逻辑设备 公用/保护/测量/控制/录波 物理设备 实际的保护装置
分层模型
3 IEC 61850信息模型
IEC 61850的模型框架
公共LD：装置告警/装置自检信息 保护LD：保护启动/保护动作/定值/压板信息 测量LD：交流量/直流量 控制及开入LD：断路器/刀闸/变压器分接头 录波LD：录波信息
MMS 制造报文规范
2）保护与智能终端
状态信息（GOOSE）开关量
SV
GOOSE 智能 终端
3）保护与合并单元
采样值信息（SV） 模拟量
合并 单元
4 IEC 61850通信服务模型
MMS服务模型
定值组控制块模型 报告控制块 日志控制块模型 控制模型 文件传输模型 ……
定值的读/写/切换
保护动作信号上传当地监控 事件顺序记录的检索
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850
2 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型
4 IEC 61850通信服务模型
5 IEC 61850的系统和设备描述 6 IEC 61850的应用现状和展望
2 IEC 61850标准内容概述
Part1：介绍和概述 Part2：术语 Part3：总体要求 Part4：系统和项目管理 Part5：功能通信要求和装置模型 Part6：变电站通信配置语言 Part7-1/7-2：抽象通信服务 Part7-3/7-4：数据模型 Part8/9：特殊通信服务映射 Part10：一致性测试
变电
调度
智能 电网
用电 配电
智能变电站对智能电 网的建设将起到先驱 作用
1 智能变电站与IEC 61850

采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备
，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共
享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量
、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根
据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线 分析决策、协同互动等高级功能的变电站 (Q/GDW 383-2009,智能变电站技术导则)
ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING：整数状态定值
CDC类型
ACD ACT ASG ASG ASG ING ASG ASG ASG ASG ASG 启动 动作
说明
M/O
M M O O O O O O O O
欧姆圆直径 相启动值 对地启动值 方向模式 范围百分比 偏移 偏移百分比 负荷区域电阻范围 负荷区域角度
面向站控层的通信
MMS报文 8-1
7-2
5
模板 7-3 公共数据类
逻辑节点
面向过程层的通信
数据对象
数据属性 建模方法
7-4
SV报文
9-1/9-2
GOOSE报文 8-1
7-1
设备与系统的描述
6
4 IEC 61850通信服务模型
三类通信服务模型：MMS、GOOSE和SV 1）保护与监控主机
保护动作信息/异常告警信息 定值信息/录波信息等 MMS 监控主机
4 IEC 61850通信服务模型
数据在网络协议中的表达和传递
IEC 61850数据模型
编码 应用层 H5 H4 H3 H2 数据部分 数据部分 数据部分 数据部分
数据模型 部分
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
数据编码 和传输部分
0101010…………1010110
4 IEC 61850通信服务模型
2 IEC 61850标准内容概述
信息模型
物理设备 逻辑设备 5 模板 7-3 公共数据类 逻辑节点
信息服务模型
面向站控层的通信
MMS报文 8-1
7-2
面向过程层的通信
数据对象
数据属性 建模方法
7-4
SV报文
9-1/9-2
GOOSE报文 8-1
7-1
设备与系统的描述
6
内容提要
1 智能变电站与IEC 61850
O
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
数据对象名
TmDlMod
OpDlTmms
CDC类型
SPG ING
说明
动作时间延迟模式 动作时间延迟
M/O
O O
PhDlMod
PhDlTmms GndDlMod GndDlTmms X1
SPG
ING SPG ING ASG
相间故障动作延时模式
R
O(x1,y1)
列表表示圆上每 一个点的坐标
给出圆心坐标和 半径，方程表示
3 IEC 61850信息模型
数据单元 类型 类型标识
可变结构限定词
<29>: 传送带标志的状态变位 <1>: 自发（突发）
传送原因 公共地址 信息体 标识符 功能类型
<178>: 线路保护 <78>: 距离保护I段出口
信息序号
物理设备 PHD 逻辑设备 LD
逻辑节点类 LN
模板 数据对象类 DO 数据属性 DA
92个
500多个
29个
公共数据类 CDC
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（1/2）
数据对象名
Str Op PoRch PhStr GndStr DirMod PctRch Ofs pctOfs RisLod AngLod

变压器、母线、线路等一次设备的保护、控制等
保护、测控等二次设备的管理、维护等
向控制中心传输实时数据/执行各种调度命令
控制中心
SAS是整个电网运行与 控制的基石
变电站
变电站 … 发电厂
1 智能变电站与IEC 61850
智能变电站是智能电网的重要内容
发电 输电
变电领域的发展重点 是智能变电站