IEC61850标准介绍(NR)
电力系统的远动通讯规约IEC 61850
电力系统的远动通讯规约IEC 61850电气班摘要：IEC-61850标准是IECTC一57技术委员会在新时代制定出具有开放性和互操作性的新一代变电站通信网络和系统协议。
本文在介绍电力系统远动规约的基础上进一步介绍了电力系统的IEC-61850标准。
通过介绍IEC-61850标准的结构体系，同IEC60870-5-103/104规约，进一步突出了IEC-61850标准的优点和特点。
最后举了一个IEC-61850标准在变电站应用的例子来说明它的应用。
关键词：IEC-61850标准、IEC60870-5-103/104规约、变电站通信1、电力系统远动通信规约通信规约（协议）是指通信双方必须共同遵守的题中约定，也称为通信控制规程或传输控制规程。
通信规约的内容包括两个方面：一个是信息传送格式，它包括信息收发方式、传送速率、帧结构、帧同步字、位同步方式、干扰措施等；一个是信息传送的具体步骤，它是指将信息分类、分循环周期传送，系统对时数据收集方式和设备状态监视方式。
通行规约按传输模式可以分为循环传输规约（CDT）、问答式传输规约（Polling），按传输的基本单位可以分为面向字符的通信规约和面向比特的通信规约。
（1）循环传输规约（CDT）CDT属于同步通信方式，其以厂站RTU为主动方，以固定速率循环地向调度端上传数据。
数据依规定的帧格式连续循环，周而复始地传送。
一个循环传送的信息字越多，其传输延时越长，传输内容出错剔除后，在下个循环可得以补传。
CDT采用可变帧长度，多种帧类别按不同循环周期传送，变位遥信优先传送重要遥测量平均循环时间较短，区分循环量、随机和插入量采用不同形式传送信息。
（2）问答式传输规约Polling属于异步通信方式，其以调度端主动向厂站端RTU发送查询命令报文，子站响应后才上传信息。
调度端收到所需信息后，才开始新一轮询问，否则继续向子站询问召唤此类信息。
RTU对遥信变为信息优先传送，模拟量超范围时传送。
IEC61850通信标准
Part5 功能通信要求和装置模型
61850通信协议体系的基础，共分两个部分： 61850通信协议体系的基础，共分两个部分： 通信协议体系的基础 1)详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个核 详细阐述了功能 1)详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个核 心概念以及三者的相互关系。 心概念以及三者的相互关系。 2)对不同种类的通信报文的通信时间提出了要求 对不同种类的通信报文的通信时间提出了要求， 2)对不同种类的通信报文的通信时间提出了要求，以 及对如何验证整个系统通信性能提出要求。 及对如何验证整个系统通信性能提出要求。
IEC61850标准简介 标准简介
Part4 系统和项目管理
工程要求 参数分类 工程工具 文件 系统生命周期 产品周期和运行周期 停产通知和停产后支持 质量保证 责任 试验设备 试验类型：系统试验、型式试验、 试验类型：系统试验、型式试验、例行试验 FAT 和SAT
IEC61850标准简介 标准简介
IEC61850标准简介 标准简介
Part8~9 特定通信服务映射（SCSM） 特定通信服务映射（ ）
61850880261850-8-1：对MMS及ISO/IEC 8802-3的映射 MMS及 该标准将ACSI映射到了MMS ACSI映射到了MMS， 该标准将ACSI映射到了MMS，适用于站控层和间隔层 通信内通信。同时包括将ACSI映射到以太网，用于GOOSE ACSI映射到以太网 通信内通信。同时包括将ACSI映射到以太网，用于GOOSE 报文的收发。 报文的收发。 61850- 1:基于串行单方向多路点对点链接的采样值传输 61850-9-1:基于串行单方向多路点对点链接的采样值传输 该标准将有关采样测量值传输的部分映射过来,LLC 该标准将有关采样测量值传输的部分映射过来,LLC 采用无应答无连接, 采用无应答无连接,该协议适用于间隔级设备和过程级设 备间的通信。 备间的通信。 61850基于8802.3 8802.3上的采样值传输 61850-9-2：基于8802.3上的采样值传输 采用组网方式传输采样值， 采用组网方式传输采样值，更符合今后的发展方向
IEC61850介绍讲解
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
概述
与传统规约比较
• 传统规约信息体系是扁平的，不同类型 信息并列存在，不能体现装置功能的主 从关系
• 传统装置需要通信的内容不能任意配置 • 传统规约扩展太随意，对于有特殊通信
要求的变电站局限较大 • 传统规约是底层传输，IEC61850是上层
用
数字化变电站：站内结构
支持电子式互感器和GOOSE的数字化变电站
概述
应用IEC61850标准的好处 实现通信无缝连接，弱化各厂商设备型号 加强设备数字化应用，提高自动化性能 自定义规范化，可使用变电站特殊要求 集成化规模增大，增强无人值守站可靠性 减少电缆使用量，节约一/二次设备成本
概述
应用IEC61850标准的缺点 网络依赖性强 站内通信设备抗干扰性对设备运行影响增大
与其他国际标准相比， IEC61850不仅局限 于单纯的通信规约, 而是（数字）化变电 站自动化系统的标准，它指导了变电站 自动化的设计、开发、工程、维护等各 个领域。
概述
IEC61850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。
实时通信
GOOSE、采样值 章节7-2 变电站/装置基
本通信结构(ACSI)
通信映射
变电站通信网络和系统(IEC 61850)标准概述
变电站通信网络和系统（IEC 61850）标准概述由于现有的规约五花八门、缺乏统一性，数字化（智能化）变电站成为发展方向，性能和速度已不再是问题，因此产生了IEC 61850标准。
IEC 61850系列标准吸收国际先进新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。
所以它是一个十分庞大的标准体系，确切地说，它是一种新的变电站自动化的设计、工程、维护、运行方法准则。
IEC 61850系列标准的全称：变电站通信网络和系统（Communication Networks and Systems in Substations），它规范了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和相关的系列要求。
IEC 61850的关键技术：1)变电站三层接口2)采用模型思想进行对变电站统一建模3)抽象通信服务和特定通信服务4)统一的配置描述语言5)IEC 61850标准包括10个部分：6)IEC 61850-1基本原则，包括了适用范围和目的，定义了变电站内IED（电子式互感器Intelligent Electronic Device）之间的通信和相关系统要求，并论述了制定一个适合标准的途径和如何对待通信技术革新等问题。
7)IEC 61850-2术语，给出了IEC 61850文档中涉及的关于变电站自动化系统特定术语及其定义。
8)IEC 61850-3总体要求，详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求（可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求），还涉及了环境条件（温度、湿度、大气压力、机械振动、电磁干扰等）和供电要求的指导方针，并根据其他标准和规范对相关的特定要求提出了建议。
9)IEC 61850-4系统和项目管理，描述了对系统和项目管理过程的要求以及对工程和试验所用的专用调度要求。
主要包括：工程过程及其支持工具，，整个系统及其IED的生命周期，系统生命期内的质量保证供三个方面。
IEC61850规约讲解
IEC61850-9-1 特定通信服务映射(SCSM)通过串行单方向多点共线点对点链路传输采 样测量值
主要定义了DO的相关内容。
IEC61850-7-4 变电站和馈线设备的基本通信结构——兼容逻辑节点类和数据类
主要定义了LN的相关内容。
IEC61850规约的结构和内容
映射到实际的通信网络： IEC61850-8-1 特定通信服务映射(SCSM)映射到MMS(ISO/IEC9506第2部分)和 ISO/IEC8802-3
功能和设备模型的通信要求
功能通信要求和装置模型，详细阐述了功能、逻辑节点和通信信息片三个概念以及三者的相互关系，对不 同等级的变电站内的不同种类的通信报文的通信时间提出了要求，以及如何验证整个系统的通信性能要求。
IEC61850规约的结构和内容
配置： IEC61850-6 与变电站有关的IED的通信配置描述语言
我们从以下三个角度来看数字化变电站的构建情况： 1、从变电站层次结构上来看 2、从使用设备上来看 3、从使用服务上来看
如何利用IEC61850规约构建数字化变电站？
—结构上来看，数字化变电站由站控层，间隔层，过程层组成。 站控层设备：监控主机，工程师站等。 间隔层设备：保护装置，测控装置等。 过程层设备：光CT/PT，合并单元，智能开关等。
二、IEC61850规约的结构和内容
IEC61850规约的结构和内容
系统概貌： IEC61850-1 介绍和概述
介绍了整个61850系列标准的制定目的、历史沿革，对61850的其它标准的核心内容作了一个提炼并加以 介绍，对以后的标准中涉及的核心概念作了初步的阐述。
IEC61850-2 IEC61850-3 IEC61850-4
IEC61850标准
实时通信
GOOSE、采样值 章节7-2 变电站/装置基
本通信结构(ACSI)
映射
章节8-1 SCSM映射到MMS和ISO/IEC 8802-3
要 总 信 章节9-1 SCSM映射-通过单向多路点对点串行
管 体 要 求 要求
理 求
通信链路的采样值
章节9-2 SCSM映射-通过ISO/IEC 8802-3 的采样值
IEC61850的简介
• 设备建模
如何为设备建立模型？ 采用模型中服务（services）的方式完成
电力系统通信的多种通信内容 设备的整体逻辑模型采用树形方式，层次
清晰，便于查询 为了规范模型结构，IEC61850标准预先定
义了部分逻辑节点模型
IEC61850标准
IEC61850的简介
XCBR 断路器 XSWI 隔离开关 TCTR 电流互感器 TVTR 电压互感器 SIMG 绝缘介质监视 CSWI 开关控制器 PTOC 带时限过电流 PTRC 保护跳闸条件
IEC61850标准
数字化变电站通信系统
IEC61850标准
GOOSE应用
GCB的通过客户端访问 发送为Peer-to-Peer 对等通信
订阅/发布方式，双方的关系体现 利用IEEE 802.1p/q标准
高优先级，传输速度快，理论传输时间<4ms
IEC61850标准
GOOSE应用
重发机制 T0没有事件发生时的重发时间(最小间隔) T1发生事件后的最短的重发时间(最大间隔) T2、T3逐渐接近T0 T1<T2<T3<T0
IEC61850标准
IEC61850的简介
• 各章节介绍
系
章 节
章
IEC61850标准简介
IEC61850的目的
• 统一通信标准
自动化系统存在的问题： 通信差异影响自动 化集成度，导致实 际自动化性能没有 预想的高。
4
IEC61850的目的
• 统一通信标准
统一通信标准的特征 基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信 标准的基础上 采用协议是开放的并支持设备自我描述，以 达到增加新功能的可能性 基于电力工业的相关需求的数据对象 通信的语法和语义将基于采用电力系统相关 5 的共同数据对象
功能1
LN2
逻辑 连接12
LN1
如图所示，逻辑节点分配给功能 （F）和物理设备（PD）。逻辑
功能2 节点通过逻辑连接互连，物理设
物理连接13
物理 设备1 物理连接12 物理 设备2
LN0
LN3
功能1
逻辑 连接14 LN5 LN0
逻辑 连接35
逻辑 连接12
物理连接23
LN1
物理 设备3
LN0
LN4
LN2
IEC61850-4
系统和工程管理
IEC61850-5
包括逻辑节点的途径（access of logical 功能和装置模型的通 nodes），逻辑通信链路，通信信息片PICOM 信要求 （Piece of Information for Communication ）的概念，功能的定义 变电站自动化系统结 包括装置和系统属性的形式语言描述 构语言
19
报文型和性能类
PICOM（通信信息片）：用来描述逻辑节点之间的信 息交换，PICOM的各部分属性如下： 性能：数据允许传输时间、数据完整性和数据传输的 原因和方法， （例如：周期传输，事件驱动，请求发送） 性能类：1、保护和控制 2、计量和电能质量
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标准
iec61850标准IEC 61850标准是国际电工委员会（IEC）制定的用于电力系统自动化的通信协议标准。
该标准的制定旨在实现电力系统设备之间的互操作性，提高设备之间的通信效率和可靠性，促进电力系统自动化的发展。
IEC 61850标准的出现，标志着电力系统通信技术迈向了一个新的里程碑，为电力系统的智能化、数字化和网络化奠定了坚实的基础。
IEC 61850标准的主要特点之一是采用了面向对象的通信模型，将电力系统中的各种设备抽象为对象，通过统一的数据模型进行描述和通信。
这种面向对象的通信模型使得设备之间的通信更加灵活、可扩展，并且能够更好地适应复杂多变的电力系统环境。
同时，IEC 61850标准还采用了基于以太网的通信方式，使得通信速度更快，传输容量更大，能够满足电力系统对实时性和可靠性的要求。
除此之外，IEC 61850标准还规定了一套完整的通信服务和数据模型，包括通信服务的定义、通信数据的组织方式、通信数据的传输方式等。
这些规定为电力系统中各种设备之间的通信提供了统一的标准，确保了设备之间的互操作性和通信的可靠性。
同时，IEC 61850标准还规定了通信协议的配置文件和工程文件的格式，使得设备的配置和工程的组态更加简便和灵活。
IEC 61850标准的应用将极大地推动电力系统的智能化和数字化进程。
通过采用IEC 61850标准，电力系统可以实现设备之间的信息共享和协调控制，提高系统的运行效率和可靠性。
同时，IEC 61850标准还为电力系统的监控、保护、自动化等功能提供了更加灵活和强大的通信支持，为电力系统的安全稳定运行提供了有力的保障。
总的来说，IEC 61850标准的出现对电力系统的发展具有重要的意义。
它不仅推动了电力系统通信技术的发展，也为电力系统的智能化和数字化提供了重要的支持。
随着电力系统的不断发展和完善，相信IEC 61850标准将会发挥越来越重要的作用，为电力系统的安全稳定运行和可持续发展做出更大的贡献。
IEC61850基础技术介绍
IEC61850基础技术介绍1IEC 61850简介1.1概述IEC61850构建的初衷是为制定一个比以往通信体系更通用、更全面、能够覆盖整个变电站自动化系统的通信标准。
2003年9月至2005年6月，IEC61850的各正式版本陆续正式颁布。
我国也于2007年4月审查通过全部IEC61850标准并将其制定为我国的电力行业标准，代号DL/T860。
IEC61850基于现代以太网技术，采用统一协议，相比于以往变电站通信方法，有如下几个主要特点：➢信息上传速度快：采用以太网技术，而且61850采用了主动上传数据的机制，保证报文能够快速上传。
（传统modbus、103都是采用轮询机制，且大多为485通信，主站获取一次数据需要大量的时间）➢主站软件接入简单：modbus、103由于协议本身缺陷，主站软件接入时需要为每一款装置开发单独的驱动；而61850采用统一协议，模型具备自描述功能，可以采用统一驱动，接入时只需进行配置即可。
➢互操作性强：由于采用统一协议，不同厂家之间装置、装置与主站软件通信没有障碍。
1.261850协议组成IEC61850是一个庞大的协议体系，并非一种单纯的通信规约。
分10部分、14个文件进行阐述，协议结构如下所示：PART 1PART 2PART 3PART 4PART 5PART 6PART 7PART 7-1PART 7-2PART 7-3PART 7-4PART 8PART 9PART 9-1PART 9-2PART 10标准虽然庞大，但从工程应用的角度看，最需要关注的是PART 7，这部分集中对标准模型以及模型实现的功能进行了说明，也是本文档以下内容所关注的重点。
其它部分：1）PART1~5，主要是一些概述以及原则性的说明，可以大致了解，尤其PART1可以看下，了解61850的概况；2）PART6，讲述了对模型进行描述的语言，PART8，讲述如何通过61850实现装置与主站之间的通信、装置与装置之间的通信（GOOSE ），PART9，讲述如何通过61850上传电子式互感器合并单元采样值报文。
IEC61850标准介绍
功能分类
系统支持功能
网络管理 时间同步 物理装置自检
系统配置或维护功能
节点标识 软件管理了 配置管理 逻辑节点运行模式控制 设定 测试模式 系统安全管理
运行或控制功能
访问安全管理 控制 指示瞬时变化的运行使用 同期分合（定点分合） 参数集切换 告警管理 事件（管理和）记录 数据检索 扰动/故障记录检索
报文性能要求:报文类型
类型 名称
报文传输时间要求
示例
1a
快速报文—跳闸 P1:10ms，P2/P3:3ms
跳闸信号
1b
快速报文—其他 P1:100ms，P2/P3:20ms
命令
2
中速报文
100ms
测量
3
低速报文
500ms
参数
4
原始数据
*
电子式互感器输出
5
文件传输
1000ms
文件
6a
时间同步报文a
T1:1ms，事件的时间标签
间隔层 联锁
ATCC
分接头 调节控制器
过程映象 逻辑节点 (过程设备)
GGIO
GIO 通 用 输 入 /输 出
表示所有 所有未预定义
过程设备逻辑 节点
XCBR
断路器
XSWI
隔离开关
YLTC
分接头
通用自动化功能、断路器控制功能和电压控制功能
功能分解
变电站层
IHMI IRTI
功能逻辑节点
遥控接口
IRMI IHMI
1 从规约角度分析
2 从信息模型角度分析 按点号数据含义不明
IEC 61850标准介绍
内容提要IEC 61850标准介绍1智能变电站与IEC 618502 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2012年11月 武汉6 IEC 61850的应用现状和展望1 智能变电站与IEC 61850变电站自动化系统的作用变压器、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 是智能变电站变电变电站自动化系统是电 网运行与控制的基石调度智能 电网用电 配电变电站变电站 … 发电厂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智能变电站的定义（Q/GDW 383-2009 智能变电 站技术导则）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 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 618501 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网络 IEC 61850 智能 终端间隔层统一的信息模型，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： 如站域保护控制变电站综合自动化智能变电站1 智能变电站与IEC 61850• • •1 智能变电站与IEC 61850保护设备 人机接口简化系统接线形式 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（103版本众多，不兼容） 规范间隔层与过程层之间的通信（采样值和跳 闸命令） 建立统一信息模型 是智能变电站的关键技术之一……开 入 开 出微 计 算 机 简单网络 信息共享标 准 网 口保护 设备微 计 算 机交 流 输 入Ａ Ｄ 转 换复杂电缆合并 单元智能 终端内容提要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：建模方法 Part7-2：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1智能变电站与IEC 618502 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 数据对象 数据属性 建模方法 7-1 7-4内容提要7-2信息服务模型面向站控层的通信 MMS报文 8-11智能变电站与IEC 618502 IEC 61850标准内容概述 3 IEC 61850信息模型面向过程层的通信4 IEC 61850通信服务模型SV报文 9-1/9-2 GOOSE报文 8-15 IEC 61850的系统和设备描述6设备与系统的描述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R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 信息序号 信息元素集 信息体时标<178>: 线路保护 <78>: 距离保护I段出口O(x1,y1)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DA3 IEC 61850信息模型是否动作（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数据属性general phsA phsB phsC Str OpIEC 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 保护测控过程层访问点的LD 智能终端LD 模板 合并单元LD物理设备 PHD 逻辑设备 LD 逻辑节点类 LNDO 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：PDIS392个逻辑设备 公用/保护/测量/控制/录波 物理设备 实际的保护装置数据对象类 DO 500多个 数据属性 DA分层模型29个公共数据类 CDC3 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 AngLod3 IEC 61850信息模型ACD：方向保护激活 ACT：保护激活 ASG：模拟定值 ING：整数状态定值距离保护逻辑节点模板：PDIS（2/2）数据对象名TmDlMod OpDlTmms PhDlMod PhDlTmms GndDlMod GndDlTmms X1 LinAng K0Fact K0FactAng RsDlTmmsCDC类型ACD ACT ASG ASG ASG ING ASG ASG ASG ASG ASG 启动 动作说明M/OM M O O O O O O O O OCDC类型SPG ING SPG ING SPG ING ASG ASG ASG ASG ING说明动作时间延迟模式 动作时间延迟 相间故障动作延时模式 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 线路阻抗角 零序补偿系数K0 零序补偿系数角 复归延时M/OO O O 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SPG：单点状态定值ING：整数状态定值ASG：模拟定值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 LinAng3 IEC 61850信息模型PDIS逻辑节点模板数据对象名Str Op GndStr PoRch Ofs GndDlMod GndDlTmms X1 LinAng K0Fact K0FactAng ……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 PoRchM/OM M O O O O O O O O O O选择需要利用的 可选性数据对象距离Ⅱ段永跳投入 距离Ⅲ段永跳投入Ofs K0Fact K0FactAng SedBlkRec TrdBlkRec SPG SPGPDIS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3 IEC 61850信息模型模型仓库逻辑节点 逻辑节点 数据对象 数据对象 数据属性 数据属性DL/T-860系列标准工程实施技术规范 Q／GDW_396-2009《IEC 61850工程继电保护应 用模型》规范了IEC 61850 标准中不明确的部分。
IEC61850标准简介
IEC61850标准简介刚刚群发的版本有些问题，重发一下。
随着智能变电站技术的广泛应用，【157继保教室】计划逐步介绍一些智能变电站的相关基础知识。
首先什么是智能变电站呢？国网公司Q/GDW383-2009《智能变电站技术导则》给出的定义是：智能变电站是采用智能设备，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。
影响智能站继电保护的关键因素可概括为五个方面：IEC61850标准、电子式互感器的应用、智能一次设备的出线、网络通信技术应用、智能变电站自动化系统总体构架。
本期首先来初步了解一下IEC61850的相关概念。
IEC61850实际上是一系列标准，全称为《变电站通信网络与系统》。
制定IEC61850系列标准的目的就是要实现不同厂商设备之间的互操作性。
所谓“互操作性”也就是说：不同厂家的设备能够交换信息。
并利用交换的信息正确执行特定的功能。
IEC61850系列标准内容艰深，这里简单做一些粗浅介绍。
1、变电站功能的分层结构IEC61850标准提出了变电站自动化系统功能分层的概念。
将变电站设备按照功能分为三层：即过程层、间隔层、站控层。
过程层主要功能是将交流模拟量、直流模拟量、状态量就地转化为数字信号提供给上层，并接受和执行上层下发的控制命令。
过程层设备包括一次设备及其智能组件。
间隔层主要功能是采集本间隔一次设备的信号，控制操作一次设备，并将相关信息上送给站控层设备和接受站控层设备的命令。
间隔层设备由每个间隔的控制、保护、监视装置组成、站控层主要功能是实现对全站一次、二次设备进行监视、控制以及与远方控制中心通信。
站控层设备包括监控主机、远动工作站、操作员工作站、对时系统等。
逻辑接口可以采用几种不同的方法映射到物理接口。
一般可用站级总线覆盖逻辑接口1、3、6、9，采用过程总线覆盖逻辑接口4、5。
IEC61850标准介绍-变电站通信网络和系统(NR)
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标准简介
IEC61850的目的
• 统一通信标准
自动化系统存在的问题： 通信差异影响自动化 集成度，导致实际 自动化性能没有预 想的高。
4
IEC61850的目的
• 统一通信标准
统一通信标准的特征
➢基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信 标准的基础上
➢采用协议是开放的并支持设备自我描述，以 达到增加新功能的可能性
IEC61850-9
该标准将有关采样测量值传输的部分映射过来， 特殊通信服务映射SCSM LLC采用无应答无连接，适用于间隔层和过程层
内以及间隔层和过程层之间通信映射
IEC6185010
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 ，有静态、动态两种
IEC61850的简介
• 各章节介绍
系
章 节
IEC61850-3名称ຫໍສະໝຸດ 基本原则术语一般要求
内容说明
包括IEC61850标准的介绍和概貌
搜集了整个61850系列标准所涉及术语解释
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
IEC61850-4
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）
IEC61850标准介绍
主讲人：
IEC61850标准制定的原因
• IEC61850协议体系标准是基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯 一国际标准，它改变了目前变电站自动化系统封闭式的结构，使之成 为开放性和标准性的系统。
• 制定IEC61850标准的主要原因：
iec61850标准
iec61850标准IEC 61850标准。
IEC 61850标准是国际电工委员会制定的针对电力系统自动化领域的通信协议标准。
该标准的制定旨在实现电力系统设备之间的互操作性和通信互联，以提高电力系统的可靠性、安全性和效率。
IEC 61850标准的出现，标志着电力系统自动化领域迈向了数字化、智能化的新阶段。
IEC 61850标准的核心理念是基于数据模型的工程化方法。
它采用了面向对象的思想，将电力系统中的各种设备抽象为对象，通过定义对象之间的关系和属性来描述电力系统的各种功能和特性。
这种基于数据模型的方法，使得设备之间的通信变得更加灵活、高效，同时也为设备的配置、监控、维护提供了统一的标准和方法。
在IEC 61850标准中，采用了统一的通信协议和数据模型，使得不同厂家生产的设备之间可以实现互联互通。
这为电力系统的设备采购、升级和扩展带来了极大的便利，降低了系统的成本和维护难度。
同时，IEC 61850标准也为电力系统的监控、保护、控制等功能提供了统一的接口和数据表示方法，使得系统的集成和协调变得更加容易和可靠。
除此之外，IEC 61850标准还提出了对通信网络的要求和规范，包括网络拓扑结构、通信速率、数据传输方式等方面的内容。
这些规范的制定，为电力系统的通信网络提供了统一的标准和指导，有利于提高系统的通信可靠性和实时性，保障系统的安全稳定运行。
总的来说，IEC 61850标准的出现，标志着电力系统自动化领域迎来了一场革命性的变革。
它不仅推动了电力系统的数字化、智能化进程，也为电力系统的设备采购、集成和运维提供了统一的标准和方法。
可以预见，随着IEC 61850标准的不断完善和推广，电力系统将迎来更加安全、可靠、高效的发展前景。
在实际应用中，我们需要深入理解IEC 61850标准的各项内容，并结合实际情况进行灵活运用，以实现电力系统的优化管理和运行。
同时，我们也需要密切关注IEC 61850标准的更新和演进，及时掌握最新的技术动态，以保持对电力系统自动化领域的领先优势。
iec 61850标准
iec 61850标准IEC 61850标准。
IEC 61850是国际电工委员会（IEC）制定的一项针对电力系统自动化的通信标准。
它的主要目的是实现不同厂家、不同设备之间的互操作性，从而提高电力系统的可靠性、安全性和可维护性。
IEC 61850标准的制定是为了解决传统电力系统中存在的通信协议不统一、设备之间互操作性差等问题，它的出现极大地推动了电力系统自动化的发展。
IEC 61850标准的核心是基于通用对象模型（GOM）的通信，它采用了面向对象的方法，将电力系统中的各种设备、信息、功能等抽象为对象，并通过统一的数据模型进行描述和交换。
这种基于对象的通信方法使得不同厂家的设备可以通过统一的接口进行通信，实现了设备之间的互操作性。
同时，IEC 61850还采用了标准的通信协议和数据格式，使得设备之间的通信更加高效可靠。
IEC 61850标准的另一个重要特点是其采用了面向服务的通信架构。
它定义了一系列的服务模型，包括数据采集、事件传输、控制命令等，为电力系统自动化提供了丰富的功能和接口。
这种面向服务的通信架构使得电力系统可以更加灵活地进行配置和扩展，满足不同应用场景的需求。
除此之外，IEC 61850标准还规定了设备工程文件的统一格式和内容，包括配置文件、数据模型、通信参数等。
这些统一的工程文件使得设备的工程配置更加简便，同时也为设备的维护和管理提供了便利。
总的来说，IEC 61850标准的出现极大地推动了电力系统自动化的发展，它为电力系统的设备互联、数据交换、功能扩展等提供了统一的框架和规范。
随着电力系统的不断发展和智能化的要求，IEC 61850标准将会发挥越来越重要的作用，成为电力系统自动化的核心技术之一。
IEC61850标准主要内容及特点介绍
3.1概述IEC 61850标准不仅给变电站自动化系统提供最完备的通信标准，而且能够对数字化变电站应用技术做好最大的支撑。
IEC 61850标准还运用到给变电站的自动化系统所处理的对象建立了一致的模型，这个操作主要是根据该通信标准来进行的；而且在整个过程中还需要采用相关的技术和接口，主要有面向对象技术和抽象服务通信接口（Abstract Communication），而且该接口是不依赖系统所具有的网络的结构的，同时还应用了GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event），它是针对通用对象的，传输实时性要求高的事件；使用XML文档对装置数据内容和结构进行描述；提出SCL(Station Configuration Language)语言描述变电站配置。
目的是实现设备间的无缝连接，达到“即插即用”，“一个世界、一种技术、一个标准”是工业控制通信所追求的最终目标。
[1]下面主要从十个方面来对IEC61850标准进行相关的介绍：IEC61850—1 基本原则，对IEC61850标准的总体情况进行了简单的说明；IEC61850—2 相关专业用语的阐述；IEC61850—3 有关的规范和要求，主要有关于质量方面（是否可靠，是否可以进行维护，所用的系统是否具有可用性，是否轻便，而且安全），应该处于哪一种环境中，其他的辅助性服务有哪些，除此之外的标准和规范有什么。
IEC61850—4对于系统和工程方面所提出的要求和规范，工程方面：主要对工程实施过程中所应遵循的要求，比如参数分类、工程文件、工具等；系统方面：周期，主要包括工程交接以及交接后的支持；质量方面：主要是对这一标准实施过程中质量管理的流程。
IEC61850—5 功能和装置模型的相关概述，主要是阐述了一些概念和功能的定义，如逻辑节点的途径，逻辑通信链路，通信信息片PICOM；IEC61850—6结构语言，主要一些形式语言描述，包括装置和系统属性；IEC61850—7—1阐述了变电站和馈线设备的使用是基于什么理论知识以及采用的是什么模式运作的。
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A公司保护
B公司保护
智能一次设备
GooseMessage: Message: Goose Message: Goose Message: Goose 位置 重合 位置 跳闸
IEC61850标准简介
IEC61850标准简介
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 第一部分：介绍和概述 第二部分：术语 第三部分：总体要求 第四部分：系统和项目管理 第五部分：功能通信需求和装置模型 第六部分：变电站自动化系统配置 第七部分：基本通信结构 第八部分：映射到MMS和以太网 第九部分：模拟采样数据 第十部分：一致性测试
CSWI1 Pos ctlVal q
CPU2
测量功能
CPU1
差动功能 远跳功能
IEC61850层次模型
标准化的逻辑节点组
名称 Axxx Cxxx Gxxx Ixxx Lxxx Mxxx Pxxx Rxxx Sxxx Txxx Xxxx Yxxx Zxxx 描述 自动控制（4） 监视控制（5） 通用功能（3） 接口/归档（4） 系统逻辑节点（2） 计量/测量（8） 保护（28） 保护相关（10） 传感器、监视（4） 互感器（2） 开关设备（2） 电力变压器（4） 其他设备（15）
物理设备
抽象通信服务 接口客户端
物理设备
服务器 报 告
数据
数据 数据
请求/响应
应用
请求 /响应 GOOSE Message Sampled Values 多波 应用
物理设备 服务器
数据 数据
数据
应用
物理设备
IEC61850演示
间隔层GOOSE联锁
GOOSE应用演示
保护测试仪
模拟输入 1. 仿真故障 2. 跳闸 3. 新位置 4. 重合 5. 新位置 以太网
IEC61850定义的CDC
名称 HDEL SPC DPC INC BSC ISC APC SPG ING ASG CURVE DPL LPL CSD 定义 3相系统的相相谐波测量值 单点控制 双点控制 整数状态控制 可控制的二进制步位置 可控制的整数步位置 可控制的模拟量设定点 单点定值 整型定值 模拟量定值 曲线定值 装置铭牌 逻辑节点铭牌 曲线形状描述
DC
SG SE EX BR
描述
定值组 可编辑定值组 扩展定义 缓冲报告
RP
LG GO GS MS
非缓冲报告
日志 GOOSE控制 GSSE控制 多波采样值
US
单波采样值
数据命名规则
数据集（DatSet）
1. 2. 3. 4. 数据集定义 数据集创建 数据集与报告、GOOSE、日志的关系 信息定制
数据集示例
概
述
IEC61850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。 智能化一次设备和数字式变电站要求变电 站自动化采用IEC61850标准。
概
述
IEC61850是至今为止最为完善的变电站自动 化标准 规范二次智能装置的通信模型、通信接口， 而且还定义了数字式CT、PT、智能式开关 等一次设备的通信模型、通信接口。 采用IEC61850国际标准可以大大提高变电 站自动化技术水平、提高变电站自动化安全 稳定运行水平，节约开发、验收、维护的人 力物力，实现完全互操作。
特定通讯服务映射(SCSM)
Client /Server 通讯
通 讯 技 术
实时性要求 MMS TCP IP 以太链路层 带优先级的以太物理层
协 议 栈 接 口
变电站配置语言
1. 基于XML 2. 描述变电站自动化系统、开关场及它们 的相互关系 3. IED的配置 4. 支持私有扩充
SCL文件类型
装 置
IED )
(
功能、装置、逻辑节点定义
• 功能：变电站自动化系统执行的任务。 如：母线保护，联锁，报警管理等。 • 装置：是一种设备，实现部分功能。如： 断路器、继电器、变电站计算机等。 • 逻辑节点：功能的基本单元。
应用、逻辑节点、逻辑设备关系
•1) 站控计算机. •2) 同期装置. •3) 距离保护+过流保护 •4) 开关单元控制器 •5) 电流互感器 •6) 电压互感器 •7) 母线电压互感器.
数据集示例
是有序的DATA或DataAttribute的集合 每一个DATA或DataAttribute的引用(reference)称为 数据集成员 是报告/日子/GOOSE传输的基础
抽象通信服务数据模型
服务器 控制块 有缓冲报告控制块 无缓冲报告控制块 逻辑设备 记录控制块 记录 逻辑节点 LLN O 定值组控制块 GOOSE控制块 GSSE控制块 多点传送采样值控制块 单点传送采样值控制块 数据 数据集
概
述
与传统规约比较 • 传统规约信息体系是扁平的，不同类型 信息并列存在，不能体现装置功能的主 从关系 • 传统装置需要通信的内容不能任意配置 • 传统规约扩展太随意，对于有特殊通信 要求的变电站局限较大 • 传统规约是底层传输，IEC61850是上层 用
数字化变电站：站内结构
支持电子式互感器和GOOSE的数字化变电站
IEC61850标准各章节层次关系
章 系 节章 1节 5 统 ～装 3 置 介 概 绍模 和型 述 概和 述功 和 术能 的 语通 要 总信 体要 求 求要 求 / /
系 一 数 据 模 型 统 章 章节致 章节7-3 公用数据类定义(CDC) 施节 5 章节7-4 逻辑节点和数据类定义 4 实时通信 工 系通性 Scada通信服务 GOOSE、采样值 统信 章节7-2 变电站/装置基 和 章节7-2 变电站/装置基 和配测 本通信结构(ACSI) 本通信结构(ACSI) 项置 工 目描试 通 信 映 射 述 章节8-1 SCSM映射到MMS和ISO/IEC 8802-3 程管 理 语章 章节9-1 SCSM映射-通过单向多路点对点串行 管 言节 通信链路的采样值 10 章节9-2 SCSM映射-通过ISO/IEC 8802-3 的采样值 理 通 信 网 络
GOOSE示例
控制 (遥控)
常规安全的直接控制 常规安全的操作前选择控制 增强安全的直接控制
增强安全的操作前选择控制
信号灯复归主要采用:常规安全的直接控制
开关遥控/定值修改采用:常规安全的操作前选择控制
控制过程示例
采样测量值
1. 互感器的数字化接口标准 2. 提供了IED间共享信息的方法 3. 支持两种传送方法： 在以太网上多播 在串行链路上点对点传送。
SMV应用
SMV示例
对时
使用SNTP对时方式: 点对点或广播
文件传输
MMS文件传输方式 FTP文件传输方式 目前国内主要采用MMS文件传输方式
数字化变电站通信系统
应用领域： 变电站自动化
模型 (对象,服务)
抽象通讯 服务接口 (ACSI)
模拟量采样值 (SAV)
通用变电站对象事件 (GOOSE)
树形层次
虚 拟 装 置 保护LD PDIF1 Op
stValLeabharlann t q实际装置控制LD XCBR1 Pos
stVal t q
测量LD MMXU1 TotW
Mag t q
CPU3
开关控制 开关位置
HiSet
setMag
PhV
setMag
BlkCls
stVal
f
f
q
PDIF2 Op HiSet
MMXU2 phsA cVal q
取代
可以简单理解为人工置数
定值
报告/日志
GOOSE (通用面向对象变电站事件)
提供了快速和可靠的系统范围内传输 输入、输出数据值。 基于分布的概念，通用变电站事件模 型提供了一个高效的方法，利用多路组播/ 组播服务向多个物理设备同时传输同一个 通用变电站事件信息
GOOSE (通用面向对象变电站事件)
替代 数据属性 控制
对时 文件
抽象通信服务
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 关联服务 10. 取代服务 信息模型服务 定值组服务 主动上送的报告服务 日志服务 快速报文服务 采样值服务 对时 文件服务
报告示例
•Event：事件 •数据发生变化 •总查询
•一致性检查等
•两类报告 •Unbuffered报告 •Buffered报告
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
物理映射到逻辑
虚 拟 装 置 保护功能 差动保护 PDIF 距离保护 PDIS 过流保护 PTOC 测量功能 控制功能 计量类测量 开关位置 MMTR XCBR 相序测量 MSQI 刀闸位置 XSWI 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
1. 2. 3. 4. SSD：系统规范定义文件 SCD：变电站配置文件 ICD：IED能力描述文件 CID：配置IED描述文件
名称 SPS DPS INS ACT ACD SEC BCR MV CMV SAV WYE DEL SEQ 定义 单点状态 双点状态 整数状态 保护动作 方向保护动作信息 安全违例计数 二进制计数器 测量值 复杂测量值 采样值 3相系统的相地测量值 3相系统的相相测量值 序分量
HMV