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。

10)IEC 61850-5功能通信要求和装置模型，规范了变电站自动化系统所完成

功能的通信要求和装置模型。为了区分技术服务和变电站之间以及变电站IED之间的通信要求而对功能进行描述，为支持功能自由分配要求，将功能适当地分解为相互通信的几个部分，给出其交换数据和性能要求，对典型变电站配置，上述规定可通过数据流的安排加以补充。

11)IEC 61850-6变电站中IED通信配置描述语言，规定了描述通信有关的

IED配置和参数、通信系统配置、开关间隔（功能）结构以及他们之间关系的文件格式，目的是在不同制造商的IED管理工具和系统管理工具间，以某种兼容的方式交换IED性能描述和变电站自动化系统描述。12)IEC 61850-7变电站和馈线设备的通信结构，是变电站之间协调工作和通

信的体系描述。IEC 61850-7共包括4个部分：

IEC 61850-7-1原理模型，提供了有关基本建模和描述方法的信息，解释了IEC 61850-7-2、IEC 61850-7-3、IEC 61850-7-4和IEC 61850

之间的详细要求，以及IEC 61850-8-x和IEC 61850-9-x中具体的通

信协议。

IEC 61850-7-2抽象通信服务接口(ASCI)，主要从三个方面进行描述，可以通过通信网络访问的全部信息的分层类模型，对这些类进行操

作的服务，每个服务相关的参数。

IEC 61850-7-3公共数据类，定义了和变电站应用有关的公共属性和公共数据类，这些公共数据类用于本标准的IEC 61850-7-4本分。

IEC 61850-7-4兼容逻辑节点类和数据类，规定了IED之间通信用的兼容逻辑节点名称和可能包含的所有数据名称。所定义的名称用于

建立分层对象引用，共IED内部以及IED之间通信使用。

13)IEC 61850-8-1特殊通信服务映射(SCSM)——映射到制造报文规范

(MMS)，说明了再局域网上交换实时数据的方法，将ACSI映射到MMS 的服务和协议，只用于变电站层到间隔层的映射。

14)IEC 61850-9特殊通信服务映射(SCSM)，规定了间隔层和过程层间的映

射。

15)IEC 61850-10一致性测试，规定了变电站自动化系统和设备通信方面的

一致性测试方法，还给出了设备测试环境的准则和规定了互操作的等级。

以上这10个部分的内容体现了IEC 61850与传统变电站自动化系统通信协议的不同，它不仅定义了变电站自动化系统的通信要求和数据交换，而且进一步详细全面规范了整个系统的通信网络和体系机构、对象模型、项目管理和测量方法等相关内容。其结构用图表示见图1所示。

IEC 61850的主要目标是实现变电站内IED之间的互操作，与此同时也重视了通信标准的各种适应性。IEC 61850的内容分析：

1)互操作性

在IEC 61850中互操作性被描述为：“来自同一厂家或者不同厂家的IED之间信息和正确使用信息协同操作的能力。”其中信息交换需要通信协议栈的支持；信息的正确使用依赖于信息的相互理解，需要信息语义的支持；而协同操作与变电站自动化系统的功能分布相关，依赖于过程数据的共享和对信息实体的规划。

2)功能自由分布

功能自由分布在IEC 61850中虽然没有规范的定义，但是往往与互操作性的描述相继而现，从通信标准的角度来看，自动化功能在IED和控制层次中的分布不可能唯一固定，它依赖于可用性要求、性能要求、成本限制、技术状况、应用策略等，因此标准应适应各种功能分布情况。IEC 61850关于功能自由分布的这种表述事实上强调了变电站自动化分布式实现中的自动化功能（子功能）的可分布性，而不仅仅是自动化装置的分布。跨越自动化装置边界的自动化功能（或子功能）之间的协调配合代表了变电站自动化的未来发展趋势，因此对功能自由分布的支持是IEC 61850针对自动化逻辑适应性的体现。

3)可扩充性

IEC 61850面向变电站自动化的所有应用，全面地支持信息扩充是标准应用适应性的重要体现。

4)长期稳定性

为了适应历史的、目前的和未来的通信技术，IEC 61850对通信服务采用了抽象定义的方法，即ASCI，而将具体的通信协议栈应用以SCSM加以规定，适应了通信技术的发展和变化。这是IEC 61850优于传统通信协议的主要特征之一。