智能变电站IEC61850模型及通讯全解
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IEC61850模型介绍副本
GOOSE、SV）等； b） 测量LD，inst 名为“MEAS”：包括遥测信号； c） 保护LD，inst 名为“PROT”：包括与保护功能相关的各类信号，例如：保护LN、跳闸LN、保护
模型量LN、保护开入量LN等； d） 控制LD，inst 名为“CTRL”：包括遥信和遥控信号； e） 保护、测控、合并单元等过程层访问点的LD，inst 名为“PIGO”：包括GOOSE信号； I） 采样值LD，inst名为“PISV”：包括保护、测控接收的SV信号； f） 智能终端LD，inst 名为“RPIT”：包括与智能终端相关的各类信号，例如：跳闸LN、开关LN、
电磁式互感器、 电子式互感器、光纤 电缆、AC交流 、合并单元、SV标准 插件
跳闸信号传递 电缆、DI板、 DO板
通信规约
103规约等
光缆、GOOSE 6是对
MMS层（上送后台的信息） S访问点
GOOSE（保护跳闸信息） G访问点
SMV（采样信息）
M访问点
遥控LN、测量LN等； g） 录波LD，inst 名为“RCD”：包括保护录波或专用录波器LN； h） 合并单元LD，inst 名为“MU”：包括合并单元所需的各类信号，例如：互感器LN等。
LN逻辑节点 1个LPHD：装置物理信息 必备 工具自动生成 多个LN：描述装置功能
o 每个LN下多个DOI o 每个DOI下多个DAI或者嵌套的DOI
一、IEC61850概述
描述 失灵保护 故障录波 故障定位
重合闸 同期、检同期
断路器 刀闸 电流互感器 电压互感器
LLN0：是对LN的总结，是特殊的LN
o Dataset（发送数据集） o ReportControl（S访问点下）/GSEControl （G访问点
模型量LN、保护开入量LN等； d） 控制LD，inst 名为“CTRL”：包括遥信和遥控信号； e） 保护、测控、合并单元等过程层访问点的LD，inst 名为“PIGO”：包括GOOSE信号； I） 采样值LD，inst名为“PISV”：包括保护、测控接收的SV信号； f） 智能终端LD，inst 名为“RPIT”：包括与智能终端相关的各类信号，例如：跳闸LN、开关LN、
电磁式互感器、 电子式互感器、光纤 电缆、AC交流 、合并单元、SV标准 插件
跳闸信号传递 电缆、DI板、 DO板
通信规约
103规约等
光缆、GOOSE 6是对
MMS层（上送后台的信息） S访问点
GOOSE（保护跳闸信息） G访问点
SMV（采样信息）
M访问点
遥控LN、测量LN等； g） 录波LD，inst 名为“RCD”：包括保护录波或专用录波器LN； h） 合并单元LD，inst 名为“MU”：包括合并单元所需的各类信号，例如：互感器LN等。
LN逻辑节点 1个LPHD：装置物理信息 必备 工具自动生成 多个LN：描述装置功能
o 每个LN下多个DOI o 每个DOI下多个DAI或者嵌套的DOI
一、IEC61850概述
描述 失灵保护 故障录波 故障定位
重合闸 同期、检同期
断路器 刀闸 电流互感器 电压互感器
LLN0：是对LN的总结，是特殊的LN
o Dataset（发送数据集） o ReportControl（S访问点下）/GSEControl （G访问点
IEC61850工程继电保护应用模型的详细解读PPT(92张)
IEC 61850模型中各类信息的表达：
o 遥控：包括遥控、压板、复归等 定义了四种遥控类型，除了复归采用类型3-增强型直控外，其他采用类型 4-增强型执行前选择遥控方式，另外两种类型为：类型1-常规型直控(不判 关联状态,复归)、类型2-常规型执行前选择(压板选择)
o 定值：包括保护定值、测控定值、参数定值等 可以采用浮点、整型时间（61850中时间以毫秒为单位,tmms 秒tms）
、整型、状态型、字符型（国网规范中扩展,用于被保护设备数据类型里 面）等
o 定值区：在定值控制块中定义，区分编辑定值区和运行定值区，定值区从 1开始
o 录波：采用COMTRADE格式，直接读取文件
IEC 61850中的逻辑节点类列表：
概述
常用逻辑节点：
概述
常用逻辑节点：
概述
概述
公共数据类规范 o 状态信息的公共数据类规范:SPS、DPS、INS、ACT、ACD 、SEC、BCR o 测量值信息的公共数据类规范：MV、CMV、SAV、WYE、 DEL、SEQ、HMV、HWYE、HDEL o 可控状态信息的公共数据类规范：SPC、DPC、INC、BSC、 ISC o 可控模拟信息的公共数据类规范：APC o 状态定值的公共数据类规范：SPG、ING(整性) o 模拟定值的公共数据类规范：ASG、CURVE(定值曲线) o 描述信息的公共数据类规范：DPL、LPL、CSD
Station/Interbay bus (LAN) MMS+GOOSE
Mapping Mapping
Stack X
Stack Y
Porcess bus (LAN) GOOSE+SMV
Part 9 通信服 务映射
概述
o 遥控：包括遥控、压板、复归等 定义了四种遥控类型，除了复归采用类型3-增强型直控外，其他采用类型 4-增强型执行前选择遥控方式，另外两种类型为：类型1-常规型直控(不判 关联状态,复归)、类型2-常规型执行前选择(压板选择)
o 定值：包括保护定值、测控定值、参数定值等 可以采用浮点、整型时间（61850中时间以毫秒为单位,tmms 秒tms）
、整型、状态型、字符型（国网规范中扩展,用于被保护设备数据类型里 面）等
o 定值区：在定值控制块中定义，区分编辑定值区和运行定值区，定值区从 1开始
o 录波：采用COMTRADE格式，直接读取文件
IEC 61850中的逻辑节点类列表：
概述
常用逻辑节点：
概述
常用逻辑节点：
概述
概述
公共数据类规范 o 状态信息的公共数据类规范:SPS、DPS、INS、ACT、ACD 、SEC、BCR o 测量值信息的公共数据类规范：MV、CMV、SAV、WYE、 DEL、SEQ、HMV、HWYE、HDEL o 可控状态信息的公共数据类规范：SPC、DPC、INC、BSC、 ISC o 可控模拟信息的公共数据类规范：APC o 状态定值的公共数据类规范：SPG、ING(整性) o 模拟定值的公共数据类规范：ASG、CURVE(定值曲线) o 描述信息的公共数据类规范：DPL、LPL、CSD
Station/Interbay bus (LAN) MMS+GOOSE
Mapping Mapping
Stack X
Stack Y
Porcess bus (LAN) GOOSE+SMV
Part 9 通信服 务映射
概述
智能变电站IEC61850模型介绍
三、模型解析
国网规范
IED应用模型规范：逻辑设备（LD）建模原则
逻辑设备的划分宜依据功能进行，按以下几种类型进行划分： a） 公用LD，inst 名为“LD0”：包括与保护功能无关的装置告警信号、通信故障（
包含MMS、GOOSE、SV）等； b） 测量LD，inst 名为“MEAS”：包括遥测信号； c） 保护LD，inst 名为“PROT”：包括与保护功能相关的各类信号，例如：保护LN
互操作性 来自一个或多个厂家的IED之间交换信息 和正确使用信息完成各自功能的能力
自由配置
标准需要支持各种策略以允许功能 自由分布，例如：集中式或分布式系统
长期稳定性 标准应向后兼容，以适应通讯技术 和系统要求的发展
二、标准简介
2）IEC61850标准的内容框架
(DL/T860)
信息模型
信息服务模型 7-2
IEC61850培训
一、基本概念
逻辑节点（LN） logical node ➢物理装置内部交换数据的最小功能部分，如差动保护功能、 距离保护功能、断路器等。 ➢由数据和方法组成的对象。 逻辑设备（LD） logical device ➢一组具有共同特征的逻辑节点及其共用服务组成。 ➢共同特征：通常一起投、退或处于测试模式。 ➢服务：GOOSE（Generic object oriented substation event面向对象的通用变电站事件）, 采样值交 换, 定值组等。
逻辑设备
物理设备
逻辑设备LD。如：第一、二套保护
逻辑设备名
数据对象名
物理设备。如：＃线 线路保护
“PHD / PCL931 / PDIS1 $ Op $ general” =1
物理设备名 服务器
IEC 61850标准解读
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
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
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
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
IEC61850模型介绍
XML description of a single substation.
ICD: IED Capability Description.
XML description of items supported by an IED.
IID：Instantiated IED Description XML description of items exported by scd.
中的变化数据
IEC61850配置流程介绍
MMI板配置文件种类 1. 每个装置文件内容都相同的文件：logcfg.xml、 osicfg.xml、datamap.cfg； 2. 每个装置文件内容都可能不同的文件：startup.cfg、
ICD文件【*.xml文件】、模型映射文件【*.cfg文件】；
3. 装置自己生成的文件：mms.log文件。
LN逻辑节点
1个LPHD：装置物理信息 必备 工具自动生成
多个LN：描述装置功能
o 每个LN下多个DOI o 每个DOI下多个DAI或者嵌套的DOI
一、IEC61850概述
常用逻辑节点： 名称 CSWI GGIO MMXU PDIF PDIS PSCH PTOC PTOV PTRC PTTR PTUF 用途 开关控制器 通用过程I/O 测量 差动保护 距离保护 保护配置 过流保护 过压保护 保护跳闸 过负荷保护 低周保护
后台的四遥信息。
1个IED
1-3个访问点Accesspoint（S G M）
1个服务器Server 0-N个LDevice逻辑设备 1个LLN0逻辑节点零 0-N个LN逻辑节点
逻辑设备LDevice：1个LLN0，1-N个LNs
国网对逻辑设备进行规范：
ICD: IED Capability Description.
XML description of items supported by an IED.
IID：Instantiated IED Description XML description of items exported by scd.
中的变化数据
IEC61850配置流程介绍
MMI板配置文件种类 1. 每个装置文件内容都相同的文件：logcfg.xml、 osicfg.xml、datamap.cfg； 2. 每个装置文件内容都可能不同的文件：startup.cfg、
ICD文件【*.xml文件】、模型映射文件【*.cfg文件】；
3. 装置自己生成的文件：mms.log文件。
LN逻辑节点
1个LPHD：装置物理信息 必备 工具自动生成
多个LN：描述装置功能
o 每个LN下多个DOI o 每个DOI下多个DAI或者嵌套的DOI
一、IEC61850概述
常用逻辑节点： 名称 CSWI GGIO MMXU PDIF PDIS PSCH PTOC PTOV PTRC PTTR PTUF 用途 开关控制器 通用过程I/O 测量 差动保护 距离保护 保护配置 过流保护 过压保护 保护跳闸 过负荷保护 低周保护
后台的四遥信息。
1个IED
1-3个访问点Accesspoint（S G M）
1个服务器Server 0-N个LDevice逻辑设备 1个LLN0逻辑节点零 0-N个LN逻辑节点
逻辑设备LDevice：1个LLN0，1-N个LNs
国网对逻辑设备进行规范：
IEC61850规约整体介绍
IEC61850规约整体介绍1.总体概念1.1 IEC61850标准制定的背景同传统的IEC60870-5-103标准相比，IEC61850不仅仅是一个单纯的通信规约，而且是数字化变电站自动化系统的标准，指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。
该标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接，从而大大提高变电站自动化技术水平和安全稳定运行水平，实现完全互操作。
IEC61850解决的主要问题（1）网络通信；（2）变电站内信息共享和互操作；（3）变电站的集成与工程实施。
1.2 IEC61850重要的基本名词MMS：Manufacturing Message Specification制造报文规范GOOSE：generic object oriented substation events面向通用对象的变电站事件SV：sampled value 采样值LD：LOGICAL-DEVICE 逻辑设备，代表典型变电站功能集的实体LN：LOICAL-NODE 逻辑节点，代表典型变电站功能的实体CDC：common DATA class (DL/T860.73) 公用数据类Data：位于自动化设备中能够被读、写，有意义的结构化应用信息。
DA：data attribute数据属性，数据属性（IEC 61850-8-1）命名：LD/LN$FC$DO$DA FC：functional constraint功能约束FCDA：Functionally constrained DataAttribute功能约束数据属性互操作性：同一或不同制造商提供的两台或多台IED交换信息并用这些信息正确地配合工作的能力。
服务器：为客户提供服务或发出非请求报文的实体。
客户端：向服务器请求服务以及接收来自服务器非请求报文的实体。
iec61850简介
GOOSE 9-2 SV
GOOSE
应用层
IEC 61850-8-1
• 采用GOOSE传输保护跳闸等重要的实时性报文，应满足继电保护“可靠性、 速动性”的表要示求层。IEC 61850规定GAOSONS.1E报文A传SN输.1的延迟应在4毫秒以内， 对GOOSE传输的实时性要求非常高。
• GOOSE P会D话U在层经过表示层ASN.1规则编码后，生成的数据包不经TCP/IP协 议，直接映射到数据链路层和物理层传输。这种映射方式避免了通信堆栈造 成的传输延传时输，层保证了报文传输的快速性。
</IED>
<DataTypeTemplates> <LNodeType id="CSWIa" lnClass="CSWI"> <DO name="Pos" type="DF_Pos_1"/> <!--……其它数据省略--> </LNodeType> <DOType id=" DF_Pos_1" cdc=" DPC"> <DA name="stVal" fc="ST" bType="Dbpos"/> <DA name="Oper" fc="CO" bType=" Struct " type= "DF_DPCOper" /> <!--……其它数据属性省略--> </DOType>
<GetDire.ctory/><!--目录操作服务 -->
GOOSE
应用层
IEC 61850-8-1
• 采用GOOSE传输保护跳闸等重要的实时性报文，应满足继电保护“可靠性、 速动性”的表要示求层。IEC 61850规定GAOSONS.1E报文A传SN输.1的延迟应在4毫秒以内， 对GOOSE传输的实时性要求非常高。
• GOOSE P会D话U在层经过表示层ASN.1规则编码后，生成的数据包不经TCP/IP协 议，直接映射到数据链路层和物理层传输。这种映射方式避免了通信堆栈造 成的传输延传时输，层保证了报文传输的快速性。
</IED>
<DataTypeTemplates> <LNodeType id="CSWIa" lnClass="CSWI"> <DO name="Pos" type="DF_Pos_1"/> <!--……其它数据省略--> </LNodeType> <DOType id=" DF_Pos_1" cdc=" DPC"> <DA name="stVal" fc="ST" bType="Dbpos"/> <DA name="Oper" fc="CO" bType=" Struct " type= "DF_DPCOper" /> <!--……其它数据属性省略--> </DOType>
<GetDire.ctory/><!--目录操作服务 -->
IEC61850标准介绍-变电站通信网络和系统(NR)
IEC61850标准
IEC 61850 概述 IEC 61850 功能演示 IEC 61850 简介 IEC 61850 在RCS9700中的应用
概述
IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准 国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站 通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台 的变电站自动化系统唯一的国际标准
IEC61850功能演示
面向对象、 物理与逻辑的映射
逻辑设备、功能、逻辑节点
•所有的功能都可分解为 逻辑节点组成 •任何一个逻辑节点都是 属于某个逻辑设备
逻辑节点的相互关系示例
IEC61850演示
对等网络通信方式
客户/服务器通信模式
•对等网络通信方式的应用 •断路器跳闸: •传送采样值
物理设备
物理映射到逻辑
保护功能 差动保护
PDIF
虚拟装置
测量功能 控制功能
计量类测量 开关位置
MMTR
XCBR
距离保护 PDIS
相序测量 刀闸位置
MSQI
XSWI
过流保护 PTOC
开关/刀闸 遥控
CSWI
实际装置
CPU3
开关控制 开关位置
CPU2
测量功能
CPU1
差动功能 远跳功能
抽象通信服务 接口客户端
报告 请求/响应
物理设备
服务器 数据 数据 数据
应用
物理设备
请求 /响应
GOOSE Message Sampled Values 多波
服务器
数据
数据
数据
应用
应用
物理设备
IEC61850演示
间隔层GOOSE联锁
GOOSE应用演示
IEC 61850 概述 IEC 61850 功能演示 IEC 61850 简介 IEC 61850 在RCS9700中的应用
概述
IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准 国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站 通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台 的变电站自动化系统唯一的国际标准
IEC61850功能演示
面向对象、 物理与逻辑的映射
逻辑设备、功能、逻辑节点
•所有的功能都可分解为 逻辑节点组成 •任何一个逻辑节点都是 属于某个逻辑设备
逻辑节点的相互关系示例
IEC61850演示
对等网络通信方式
客户/服务器通信模式
•对等网络通信方式的应用 •断路器跳闸: •传送采样值
物理设备
物理映射到逻辑
保护功能 差动保护
PDIF
虚拟装置
测量功能 控制功能
计量类测量 开关位置
MMTR
XCBR
距离保护 PDIS
相序测量 刀闸位置
MSQI
XSWI
过流保护 PTOC
开关/刀闸 遥控
CSWI
实际装置
CPU3
开关控制 开关位置
CPU2
测量功能
CPU1
差动功能 远跳功能
抽象通信服务 接口客户端
报告 请求/响应
物理设备
服务器 数据 数据 数据
应用
物理设备
请求 /响应
GOOSE Message Sampled Values 多波
服务器
数据
数据
数据
应用
应用
物理设备
IEC61850演示
间隔层GOOSE联锁
GOOSE应用演示
IEC61850变电站通信网络和系统结构标准系列配置工具-精品
1SCL简介1.1 概述IEC61850变电站通信网络和系统结构标准系列的第六部分：变电站中IED通信配置描述语言，规范了用来配置变电站IED的描述语言一一变电站配置描述语言(Substation ConfigurationdescriptionLanguage)oSCL能够将IED配置描述传给通信和应用系统管理工具，也能够以某种兼容的方式将系统的配置描述传回IED配置工具。
这样实现了配置数据可以在不同制造商提供的IED配置工具和系统配置工具之间相互交换。
SCL语言基于可扩展标记语言XML1.0版本。
本文中所阐述配置工具的XML相关部分均建立在XML1.0基础上。
1.2 XML语言XML(extensibleMarkupLanguage)可扩展标记语言，是一种置标语言。
“置标”(Markup)一词的精确定义是：就数据本身的信息对数据进行编码的方法。
置标语言就是对数据进行编码的语言。
“置标”的定义非常抽象，其实在日常生活中，人们无意识地频繁使用了“置标”的概念。
例如：用黄色荧光笔把课本上的某些句子加亮，或者在这些句子下面划线。
通过将这些内容加亮，有效地将它们“置标”，表示这些课文很重要。
关于这些课文的信息，这些课文很重要这一事实，就这样被编码了；黄色荧光笔迹或者下划线就是置标语言。
目前，互联网的发展已趋向成熟，广泛应用于Web的超文本标记语言HTML(HypeHext MarkupLanguage)就属于置标语言大家族。
通俗地讲，HTML,就是一种用来给文本添加标记的语言。
HTML规定了一系列标签，每个标签表明了一定的显示格式。
被置标后的文件(即同时包含了纯文本和关于文本显示格式的标签的文件)由一个HTML处理工具，例如一个浏览器，进行读取，然后再根据上述标记规则来加以显示。
XML(extensibleMarkupLanguage)语言不但是置标语言，而且是可扩展的(extensible) 置标语言。
智能变电站交换机IEC61850信息建模
ｓ ｂ ｔｔｏ ｒ ｎ ｌｚ ｄｆｏ ｔ ｅａ ｐ ｃｓｏ ａ ｉ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｎ ｅ ｉｒａ ｐｉａｉｎ ，ｈ ａａｗｈｃ ｕ ｓａｉｎｗｅｅａ ａｙ ｅ ｒｍ ｓ ｅ ｔ ｆ ｓｃｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓ ｄｓ ｎｏ ｐ ｌ ｔ ｓ ｔ ｅｄ ｔ ｉｈ ｈ ｂ ａ ｃ ｏ ｗｅｅｎ ｔ ｕｔｂｅｆ ｒ ｄ ｌ ｇｄｒｃｌ ｒ ｎ ｍｅａｅ ｎ ｅｒ ａｏ ｓｗｅｅｅ ｐａｎ ｄ Ｔ ｅｍｏ ｅｉｇ ｒ ｏ ｉ ｌ ｏ ｓ ａ ｍｏ ｅｉ ｉｅ ｔ ｗｅｅｅ ｕ ｒｔｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｎ ｒ ｘ ｌｉｅ ． ｈ ｄ ｌ ｎ ｙ ｈ ｎ
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ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｓ ｔ ｈ ｓ ｉ ｍａ ｔｓ ｂ ｔ ｔｏ ｒ ａ ｕ ｎ ｄ ｔ ｉ ｔ ｅ ｔ ｔ ｌ ｒ ｃ ｓ ｎ ｄ ｌ ｔ ｏ ｆｔ ｗｉ ｅ ｎ ｓ ｒ ｕ ｓａｉ ｎ ｗｅ ｅ ｌｙ ｏ ｔｉ ｅ ａ ｌ ｈ ｏ ａ ｈ ｎ ｈ ｃ 。
ｔａ ｓｏ ｍｉ ｇ ｗａ ｓ ｗｅ ｅ ｇ ｖ ｎ ｔ ｈ ａ ａ ｗｈ ｃ ｒ ｏ ｕ ｔ ｂ ｅ ｆ ｒ ｍｏ ｅｉ ｇ ｄ ｒ ｃ ｌ ． ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｆ ｒ ｎ ｙ ｒ ｉ ｅ ｏ ｔ ｅ ｄ ｔ ｉ ｈ ｗｅ ｅ ｎ ｔｓ ｉ ｌ ｄ ｌ ｉ ｔ Ａｔ ｌｓ ， ｈ ａ ｏ ｎ ｅ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｃ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｉ ｔ ｆｍｏ ｉ ｒ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔｈ ｓ ｉ ｈ ｍａ ｔｓ ｂ ｔ ｔ ｎ ｕ ｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ｈ ｅ ｅ ｓｔ ａ ｄ ｆ ａ ｉ ｌ ｙ ｏ ｎ ｔ ｉ ｈ ｗｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ｕ ｓａ ｉ ｓｎ ｙ ｂ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ Ｉ ＥＣ６ ８ ０ ｓａ ｄ ｒ ｓ ｗｅ ｅ ｓａｅ ．ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ａ ｅ ｔ ｈ ＥＣ６ ８ ０ ｓａ ｄ ｒ ｓ ａ ｄ １ ５ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｔ ｔ ｄ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｗｅ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｔ ｅ Ｉ ｈ １ ５ ｔｎ ａｄ ｎ Ｓ ＮＭ Ｐ ｉ ｎ ｔ ｒｎ ｗｉ ｈ ｓ ｈ ｗｉ ｈ ｓ ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ａ ｄ ｄ ｔ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ￣ ｒ ｎ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ｓ ｔ ｅ ．Ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｌ ｒ ｉ ｌ ｎ ａ ａ ｒ ｑ ｉ ｏ ｃ ｃ ｎ ｎ ｅ ｎ ｓ ｉ ｈ ｍａ ｔ
智能变电站的通信网络系统IEC61850建模基础介绍
数据集总个数
各成员数据
*
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
• GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
*
SMV介绍
什么是SMV? Sampled Measured Value 采样测量值，也称为SV (Sampled Value),一种用于实时传输数字采样信息 的通信服务 从发展历史来说，SMV的发展先后经历： IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2 目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8
*
盖房子理论_Server
• 一栋大楼就是一个Server，逻辑上的服务器，提供 一定功能及若干服务
*
盖房子理论_访问点AP
• 一栋大楼的大门就是一个AP，并与Server一一对应
*
盖房子理论_LD
一层楼就是一个LD，是若干功能的集合
*
盖房子理论_LN
每个办公室就是一个LN，独立完成一项功能 LN
*
IEC60044-8
• IEC60044-8是国际电工委员会为电子式互感器专门制定的一 个标准，点对点光纤串行数据接口
• 采用IEC69870-5-1的FT3格式，故常称之为FT3格式 • 传输延时确定
➢ 可以采用再采样技术实现同步采样 ➢ 硬件和软件实现简单 ➢ 通道传送瞬时标幺值
• 固定12通道
*
盖房子理论_DO
每个办公室中的成员就是一个DO，是某一功能中的一 个份子
*
盖房子理论_DA
每个成员手中的工作就是一个DA，是DO的一个属性
智能电网IEC61850
智能电网IEC61850标准智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
智能变电站是智能电网的物理基础，也是智能电网建设中变电站的必然发展趋势。
智能变电站是通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、人工智能等技术，以智能一次设备和统一信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策等功能，对智能电网安全状态评估/预警/控制、优化系统运行、可再生能源即插即退、与调度中心/电源/负荷及相关变电站协同互动等提供支撑的变电站。
本章介绍了基于IEC61850标准的数字化变电站，建立全站统一的数据模型和数据通信平台，实现站内一次设备和二次设备的数字化通信，以全站为对象统一配置保护和自动化功能。
1 IEC61850标准基本情况1.1 IEC61850提出背景变电站自动化系统(Substation Automation Sysetm，SAS)在我国应用发展十多年来，为保障电网安全经济运行发挥了重要作用。
但目前也多少存在着二次接线复杂，自动化功能独立、堆砌，缺少集成应用和协同操作，数据缺乏有效利用等问题。
这些问题大多是由于变电站整体数字化、信息化水平不高，缺乏能够完备实现信息标准化和设备之间互操作的变电站通信标准造成的。
电网的不断发展和电力市场化改革的深入对电网安全经济运行和供电质量的要求不断提高，变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，数字化、信息化以及信息模型化的要求越来越迫切，数字化变电站成为SAS的发展方向。
据统计，全世界共有50多种变电站通信规约。
如此多种规约不仅给用户带来不便，也增加了厂家自身的负担。
很多厂家为了适应更多的用户往往在其产品中集成了几种规约。
IEC61850入门解析
IEC61850标准
技术交流
为电力自动化领域提供最佳解决方案
主讲人：吴占鹏
2009-05-24
目录
■ 概念 ■ 内容 ■ 特点 ■ 进度
2
概念
什么是IEC61850标准？ 由IEC（国际电工委员会）
TC57技术委员会制订 未来的基于网络通讯平台的变
电站自动化系统的全球唯一标准
3
实现设备的互操作性 IEC61850标准允许不同厂商生产的智能电子设备IED之
4
概念
IEC61850标准的特点 采用对象建模技术, 面向设备建模 采用抽象通信服务接口 制定满足实时信息通讯服务 采用配置语言, 配备配置工具 电力系统统一建模
5
目录
■ 概念 ■ 内容 ■ 特点 ■ 进度
6
内容
IEC61850标准的内容
系统方面 Part 1：介绍与概貌 Part 2：术语集
32
进度
TXJ应用接入
■ 客户端和服务器端 ■ 网络通讯 ■ 遥信、遥测、电度等数据采集和上送 ■ 录波文件传输 ■ 遥控、遥调、定值等控制功能
33
进度
五防服务器应用接入
五防服务器
Server
虚遥信、解闭锁
Client
实遥信
监控系统
Client Server
34
总结
前途光明，路途曲折！
35
谢谢！ 请提出宝贵意见
特殊通讯服务映射SCSM Part 8-1：到MMS的映射 Part 9-1：采样值到单向多路点对点
7
第10工作组: 负责变电站数据通信协议的
内容 整体描述和总体功能要求第11工作组: 负
责站级数据通信总线的 定义 第12工作组: 负责过程级数据通信协议的 定义
技术交流
为电力自动化领域提供最佳解决方案
主讲人：吴占鹏
2009-05-24
目录
■ 概念 ■ 内容 ■ 特点 ■ 进度
2
概念
什么是IEC61850标准？ 由IEC（国际电工委员会）
TC57技术委员会制订 未来的基于网络通讯平台的变
电站自动化系统的全球唯一标准
3
实现设备的互操作性 IEC61850标准允许不同厂商生产的智能电子设备IED之
4
概念
IEC61850标准的特点 采用对象建模技术, 面向设备建模 采用抽象通信服务接口 制定满足实时信息通讯服务 采用配置语言, 配备配置工具 电力系统统一建模
5
目录
■ 概念 ■ 内容 ■ 特点 ■ 进度
6
内容
IEC61850标准的内容
系统方面 Part 1：介绍与概貌 Part 2：术语集
32
进度
TXJ应用接入
■ 客户端和服务器端 ■ 网络通讯 ■ 遥信、遥测、电度等数据采集和上送 ■ 录波文件传输 ■ 遥控、遥调、定值等控制功能
33
进度
五防服务器应用接入
五防服务器
Server
虚遥信、解闭锁
Client
实遥信
监控系统
Client Server
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总结
前途光明，路途曲折！
35
谢谢！ 请提出宝贵意见
特殊通讯服务映射SCSM Part 8-1：到MMS的映射 Part 9-1：采样值到单向多路点对点
7
第10工作组: 负责变电站数据通信协议的
内容 整体描述和总体功能要求第11工作组: 负
责站级数据通信总线的 定义 第12工作组: 负责过程级数据通信协议的 定义
IEC61850标准全解课件
24
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
“拷贝”
实例
25
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
说明
启动 动作 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
M/O
M M O O O O O O O O O
ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING ：整数状态定值
21
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
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。
12
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
34
4 IEC 61850通信服务模型
数据集的概念
逻辑 节点
GndPDIS1 Op
GndPDIS2 Op
GndPDIS3 Op
数据对象
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC 数据属性
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
“拷贝”
实例
25
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
说明
启动 动作 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
M/O
M M O O O O O O O O O
ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING ：整数状态定值
21
3 IEC 61850信息模型
距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）
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。
12
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
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4 IEC 61850通信服务模型
数据集的概念
逻辑 节点
GndPDIS1 Op
GndPDIS2 Op
GndPDIS3 Op
数据对象
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC
general PhsA PhsB PhsC 数据属性
IEC61850-GOOSE通讯介绍
CID中的GOOSE信息（增加通讯信息） 9
① 通过SCD工具在commuication分配组播地址产生 ② GOOSE建议取值范围要求:01-0c-cd-01-00-00 到
01-0c-cd-01-01-FF（一般国内现场对此不作要求） ③ APPID 建议范围0x0000-0x3FFF
SCD文件中的GOOSE信息
虚端子概念
11
• 为方便与以前的硬端子的概念接轨提出了虚端子的概念，虚端子主要是 通过Ref+中文描述来表示，主要是变电站设计阶段了解装置接口的一个 依据
• GOOSE数据集FCDA对应开出虚端子
• 实例化GOINGGIO中的各DO数据对应开入虚端子
虚端子图设计
12
• 虚端子连线图由于技术问题，现在主要靠Excel表 格来表示
① 1136增加了光口配置信息，可兼容早期的 goose.txt，但是早期1126无法兼容含有光口配置 的goose.txt
光口型号也不同需注意1126是ST的1136是LC的
① 1136板中的光口配置信息不填，默认全发全收。
认识strap.txt
15
• 参考《数字化实战篇——学会strap》
如果研发人员需要控制GOOSE链路报警和GOOSE接收压板时 就需要配置strap中的GOOSE STRAP。
PPC，OMAP系统要实现CPU GOOSE也需要下载goose.txt，VxWorks系统要实现联 锁GOOSE需要下载goose.txt,要实现跳闸GOOSE需要下载goose1.txt
认识goose.txt
14
• 参考《数字化实战篇——学会goose》
1136与1126 goose.txt区别:
• escription 变电站配置描述
IEC61850通讯模型
iec61850间隔1的开关cb合闸间隔1的开关cb合闸间隔1的开关cb合闸间隔1的开关cb合闸间隔1的开关cb合闸baycbop
IEC 61850 通讯模型
一步步理解通讯过程
“间隔 1的 开关CB合闸 "
1
一步步理解通讯过程
“间隔 1的 开关CB合闸 "
应用程序
"间隔 1的开关CB合闸"
1
一步步理解通讯过程
服务 – 概述
Select, Operate, ... Report GOOSE, GSSE, ...
17
控制 报告 (1-1) 报告 (1-n) 日志 定值组 采样值 文件
服务 – 概述
Select, Operate, ... Report GOOSE, GSSE, ... ..Log.. ..SG.. ..SV.. .. File ..
Str Oper
Pos Loc
ca. 550
6
数据对象
Started Operated ... Position Loc / Rem ...
Str Oper
Pos Loc
数据属性
General
general
BOOLEAN {off (0), on (1) }
L1 . . .
phsA
L2 . . .
8
客户
服务器 K01 CSWI Pos
8
带确认的服务
客户
请求
响应
服务器 K01 CSWI Pos
9
带确认的服务
客户
请求 名称
响应 名称
服务器 K01 CSWI Pos
9
带确认的服务
客户
请求 名称
IEC 61850 通讯模型
一步步理解通讯过程
“间隔 1的 开关CB合闸 "
1
一步步理解通讯过程
“间隔 1的 开关CB合闸 "
应用程序
"间隔 1的开关CB合闸"
1
一步步理解通讯过程
服务 – 概述
Select, Operate, ... Report GOOSE, GSSE, ...
17
控制 报告 (1-1) 报告 (1-n) 日志 定值组 采样值 文件
服务 – 概述
Select, Operate, ... Report GOOSE, GSSE, ... ..Log.. ..SG.. ..SV.. .. File ..
Str Oper
Pos Loc
ca. 550
6
数据对象
Started Operated ... Position Loc / Rem ...
Str Oper
Pos Loc
数据属性
General
general
BOOLEAN {off (0), on (1) }
L1 . . .
phsA
L2 . . .
8
客户
服务器 K01 CSWI Pos
8
带确认的服务
客户
请求
响应
服务器 K01 CSWI Pos
9
带确认的服务
客户
请求 名称
响应 名称
服务器 K01 CSWI Pos
9
带确认的服务
客户
请求 名称
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的国际标准报文规范。它独立于应用和设备的开发
者。
49
什么是MMS
采样值 (组播) 通用面向对象 变电站事件 时间同步 核心ACSI服务 通用变电站 状态事件
SV
(Type 4)
GOOSE
(Type 1, 1A)
TimeSync (SNTP)
(Type 6)
MMS Protocol Suite
(Type 2, 3, 5)
法不同，IEC61850标准对于信息均采用面向对象
的数据自描述。
1) 定义完整的各类数据对象和逻辑节点、逻辑设备的
代码；
2) 定义用这些代码组成的完整的描述数据对象的方法；
3) 定义一套面向对象的服务。
21
建模的方法：抽象通信服务接口(ACSI)
独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口。
396号文件 6.1.5章节
26
ICD模型的DO类型模板
396号文件 6.1.6章节
27
ICD模型的DA类型模板
396号文件 6.1.7章节
28
ICD模型的DA枚举类型模板
396号文件 6.1.7章节
29
IED实例ICD模型
30
服务器（Server）
广义服务器就是一个管理资源并为用户提供服务的计算机 Server 描述了一个设备外部可见（可访问）的行为 IED中的服务器提供通讯及保护功能服务
应用过程
ACSI抽象通信服务接口
SCSM1
工 业自 动化系统 制造报文 （MMS）
SCSM2
...
SCSMn
AL1
AL2
...
Aln
可 特殊接口 以 不 断 发 应用层 展 变 化
23
...
layer1..6
模型的概念
建模
模型 概念
应用
认知
检测
24
ICD模型的整体结构
25
ICD模型的LN类型模板
客户通过ACSI，由特定通信服务映射（SCSM）映射到所采
用的通信栈或协议子集。 IEC61850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，即当网络应用层协议和通 信栈改变时，只要改动SCSM。
22
抽象通信服务接口
IEC-61850
保 持 相 对 稳 定
IEC 61850 建模方法概述
应用功能和信息的分解过程，即逻辑节点的
产生过程（分解为公用逻辑节点）
数据的合成过程（用逻辑节点建立起装置的 数据模型），即IED模型的组成过程
19
建模的方法：数据对象统一建模
IEC 61850-7-X 定义的模型着眼于变电站数据通信特征和
功能来建模。所建模型为变电站自动化系统提供了类似的环
使用SCD工具导出配 置并下载
流程结束
否
试验正常？
42
模型检测的必要性
ICD模型作为智能变电站的信息来源，其规范性和正确性会
影响到后续调试工作。
模型一致性检测
ICD应是经KEMA测试过的认证模型；
国内外工程应用环境的不同，国内工程多遵循在IEC61850基础上修 改扩充的国网标准，允许厂商在KEMA认证的基础上进行扩充修改ICD ；
ICD作为各IED的配置描述文件，包含装置信
息，因此在智能变电站中，ICD文件是IED的 能力及信息描述文件，也是SCD文件的信息源
46
IEC61850及MMS通讯
SCSM 映射
IEC 61850 MMS 通讯
初始 化服 务
读写 服务
文件 服务
47
报告 服务
IEC61850通讯环境
采用C/S服务模式，即客户端/服务器模式 基于TCP/IP通讯 IED作为服务器端，提供服务 监控、远动、保护子站作为客户端
以太网线 Server
MMS
48
Client
什么是MMS
MMS（manufactoring message specification ） 即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一 套用于工业控制系统的通信协议。
MMS是由ISO TC184开发和维护的网络环境下，计算
机或IED之间交换实时数据和监控信息的一套独立
IEC61850模型及通讯
主
要
智能变 电站
内
容
智能电 网
建模
模型
一致 性测 试
认知 工程 应用
2
变电站规约发展历程
明 天 2000 标准规约 IEC 61850国际标准 公开规约 DNP IEC 60870 -5-10X 私有和工业规约 Modbus,CDT,U4f等 私有的规约 无通讯 点对点硬接线 光子牌、喇叭等声光
MMS通讯过程
客户端
完整过程
1. TCP握手
Keep-alive SYN
2. 初始化
Write parameter Enable report
3. 信号处理
Read health report file
用这种方法处理问题，可以大大减少实验工作量，还有助于
了解过程的实质。
16
IEC 61850 建模方法概述-分 分解应用功能和信息
IEC61850将应用功能分解为用于通信的最小功能
实体。分解的粒度取决于具体设备功能的分配与
分布。最小功能实体被称作逻辑节点。
基于功能，逻辑节点由一定的数据组成，每个数
境镜像（电力系统过程、开关场）。
IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以 服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据对象模型， 建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足 互操作性要求
20
建模的方法：数据自描述
和IEC60870-5系列标准采用面向点的数据描述方
8
IEC 61850模型和服务
IEC 61850模型实际上是从通信角度对IED信
息的组织和描述，主要解决通信内容问题。
IEC 61850所定义的通信服务主要解决数据 访问方式问题。 数据模型和通信服务是IEC61850最核心的部 分
9
智能变电站中的模型
智能变电站系统中，存在着功能各异、数量不一的智能设备，为了能较
31
访问点（AP）
通讯的入口参数，与服务器一一对应 是服务器提供服务的一个通道入口，是客户/服务器通讯模 式中，两者进行通信的接口 采用不同访问点分别与变电站层和过程层进行通信
32
服务（Service）
服 务 器 所 支 持 的 各 种 基 本 服 务
33
服务（Service）
服 务 器 所 支 持 的 各 种 常 用 服 务
优点：编码简单、直观
13 缺点：无自描述，需结合装置方能读懂
IEC 61850 建模
14
IEC 61850 建模
15
建模的目的
创建模型的目的：
寻求一种简明易懂的语言，该语言能够清晰、准确、完整地
表达对问题的认识，在此基础上，以该语言为媒介，彼此沟 通，构造出未来系统的模型，通过该模型能看到未来系统的 静态和动态的样子，使人们在建造出实际系统之前就能够全 面了解未来系统，减少返工、出差错的可能性。
38
数据属性
广义属性
事物本身所固有的性质，是物质必然的、基本的、不可分 离的特性，又是事物某个方面质的表现。
智能变电站中的数据属性
即某一类数据所固有的性质，可以是通用数据属性，也可以 是自定义的属性。
值属性（数据类型可以是Float、Bool、INT）
控制属性（自定义的Check、Test等）
开放性： 全部通信协议集将基于已有的IEC/IEEE/ISO/ OSI可用的通信标准的 基础上；不考虑具体实现
先进性：
采用ACSI、SCSM、OO的技术 采用抽象的MMS作为应用层协议
自我描述,在线读取/修改参数和配置
采用XML语言来描述变电站的配置 完整性： 适用对象几乎包容了变电站内所有IED，例如： 常规的测控装置、保护装置、RTU、站级计算机、 可选的同期、VQC装置 未来可能广泛使用的数字式一次设备如PT、CT、开关
3
1990 今 天 1980 昨 天
1970
IEC 61850目标
互操作性 来自一个或多个厂家的IED之间交换 信息和正确使用信息完成各自功能的 能力
自由配置
标准需要支持各种策略以允许功能自 由分布，例如：集中式或分布式系统
长期稳定性
标准应向后兼容，以适应通讯技术和 系统要求的发展
4
IEC 61850特点
提供，是制作SCD的必要前提元素。
10
模型的概念
103站中的模型 61850站中的模型
11
模型的建模
建模
模型 概念
应用
认知
检测
12
IEC 103 模型创建
随装置程序，由研发人员同步提供，文件按固定格式填写 GIN号或FUN、INF号，形成devinf.txt点表文件，描述装置
内信息；类似密码本的作用，解析信息的对应关系
作为集成商，工程配置开始前，推荐使用ICDCheck工具校验ICD是否 满足国网标准
43
模型的应用
建模
模型 概念
应用
认知
检测
44
工程配置流程
IED能力描述 文件 监控、远动
装置组态工具
变电站系统配 置文件
系统组态工具
系统组态工具
系统规格文件
南瑞继保 装置实例配置 文件
其它厂商
45
应用场合
智能变电站的全景信息体现在SCD文件中，