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。主站可请求子站发送某一远动信息，也可请求发送某些类型的信息，工作方式灵活，适用于点对点、一点对多点、多点共多点环形或多点星形的远动通信系统，但须全双工或半双工信道。

（3）面向字符的通信规约

将数据和控制信息都编成字符，并以字符作为信息传输基本单位的通信规约。由于字符有独立的完整信息传输结构，传输中允许字符之间有间隔，故异步通信规约属面向字符的。

二进制同步通信（BSC）规程也属面向字符的规程，其与异步通信不同的是，其将若干字符组成数据块一块一块地传输。

（4）面向比特（位）的通信规约

面向比特的链路控制协议为高级数据链路控制协议（HDLC）。HDLC一般帧格式如图1所示：

图1

F：“01111110”——同步符号、帧之间的填充字符。

A：地址字段：通信对方的地址

C：控制字段：用于区分帧的类型（数据帧、监控帧、无编号帧）

I：信息字段：携带高层用户数据，可以是任意的二进制位串；

FCS：校验码：对A、C、I字段进行循环校验。

g(x)=x16+x12+x5+1 （CCITT和ISO使用）；

g(x)=x16+x15+x2+1 （IBM的SDLC使用）。

由于帧中至少含有A（地址）、C（控制）和FCS（帧校验序列）字段，因此，

整个帧长度应大于32位。

2. IEC61850规约简介

IEC 61850系列标准的全称是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统要求。

IEC 61850系列标准是由国际电工委员会第57技术委员会(IEC TC57)从1995年开始制订的,目前，IEC61850共14个部份已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对61850系列标准进行了同步的跟踪和翻译工作。

IEC 61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技术，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，而不仅仅是一个通信协议标准。

IEC 61850看起来很像又一新的协议。其实它不是。确切地说，它是一种新的变电站自动化的方法，一种影响工程、维护、运行和电力行业组织的新方法。

它采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展架构，来实现“一个世界，一种技术，一个标准”的目标。

发展历程：

A.1995年(IEC)TC57成立了3个工作组来制定IEC61850的标准。

B.参考IEC101,IEC103,UCA2.0,ISO/IEC9506等标准。

C.1999年3月IEC61850草案出台。

D.2000年6月(IEC)TC57工作组决定以IEC61850作为电力系统无缝通讯体系的基础。

E.2003年出版了IEC正式颁布。国内各大厂家在2001开始关注IEC61850，2004年进入IEC61850实质性研发，2005年开始有IEC61850的变电站突入运行。

F.规范还在进一步完善中，以TISSUE形式在网站上发布。

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。

2.1 IEC61850规约的结构体系

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。并采用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。

传统通信规约具有如下缺点：

a. 通信栈结构是固定的，不能适应多种通信接口。

b. 面向数据包的结构使数据类型的定义是固定的，无法灵活设置。

c. 没有点号对照表是无法理解的。

d. 对通信的级联和转发不作要求，在每个转发点需要重复组织点表。

而IEC 61850与传统规约的区别在于：

IEC61850将变电站通信体系分为3层(变电站层、间隔层、过程层). 与IEC60870-5-103/10相比, 在技术上IEC61850有如下显著特点:

a. 用面向对象建模技术;

b. 采用分布分层的结构体系;

c. 使用抽象通信服务接口ACSI和特殊通信服务映射SCSM技术;

d. 实现智能电子设备间的互操作性;

e. 提供自我描述的数据对象及其服务;

f. 具有面向未来的开放的体系结构。

正是这种突出的优点使得IEC61850规约势必在不久的将来成为电力系统中从变电站到调度中心之间的主流通信规约。

IEC60870-5-103/10的结构如图2所示